两类登陆热带气旋的大尺度环流特征分析

采用动态合成分析方法,对1970-2006年登陆后北上类TC（tropicalcyclone）和西行类TC各7个样本做动态合成分析和诊断,结果表明：（1）北上类TC在背景场长波槽前北移靠近中纬度斜压锋区,通过吸附运动使TC低压并入西风槽,而西行类TC背景场没有长波槽,离中纬度斜压锋区较远;（2）北上类TC登陆时存在西南低空急流水汽输送带,当其强度减弱后,TC东南侧存在东南暖湿气流作为补充,而西行类TC减弱后逐渐与之分离,且不存在东南暖湿气流作为补充;（3）北上类TC高层辐散区与高空急流边界靠近,因此增强了其向东北方向的辐散,低层由于高层动量下传,加强了低空西风,从而使TC低压环流维持,而西行类TC离高空急流边界较远;（4）北上类TC从中纬度斜压锋区获取斜压能量,其环流垂直切变增强,相对涡度差负值增大,在高空TC中心散度由大变小后又由小变大的过程中,TC发生了变性,而西行类TC没有环境能量补给,逐渐填塞消亡。因此,当一个TC登陆后,其预报移动方向、水汽输送状况、与斜压锋区的关系以及高空辐散气流等特征,可以作为初步判定登陆TC将减弱消亡还是将变性加强的可能原因。     

登陆华东热带气旋的气候特征分析

利用1949—2006年西北太平洋及南海的热带气旋（TC）资料,分析了登陆我国的TC强度、登陆时间、登陆后路径趋向及强度变化等气候特征,并重点讨论了直接登陆华东和登陆台湾后再次登陆华东的TC路径和强度趋势差异。结果表明,直接登陆华东的TC比登陆台湾后再次登陆华东（以下简称为间接登陆）的TC更易北上或北上转向,而间接登陆的TC更易维持西偏北行;另外直接登陆华东的TC登陆后的强度更易维持,其登陆后路径趋向在西北偏西和西南方位的强度明显减弱的百分比率比其它方位的大。      

1949—2019 年影响山东的热带气旋时空分布及极端降水和大气环流异常

使用中国气象局热带气旋资料中心的热带气旋最佳路径数据集和NCEP/NCAR再分析资料提供的月平均数据,对北上影响山东的热带气旋（tropical cyclone,TC）及其造成的极端降水进行统计分析,并揭示了有利于 TC北移影响山东的大气环流特征。结果表明：影响山东的 TC主要出现 于 6—9 月,其中盛夏时节（7、8 月）TC对山东影响最大;TC影响山东时,强度主要为台风及以下等 级,或已发生变性;TC会引发山东极端降水事件,TC极端降水多出现在夏秋季（7—9 月）,其中8月的占比最大,9月次之,TC降水在极端降水事件中的占比约为 10%,但年际变化大,有些年份占比达60%以上,特别是1990 年以来 TC对极端降水的贡献显著增强;影响山东的 TC主要生成于西 北太平洋,多为转向型路径;当500 hPa位势高度异常场呈太平洋一日本遥相关型的正位相时,TC更易北上影响山东,此时西北太平洋副热带高压位置偏北,其外围气流会引导TC北上转向,对华东地区造成影响;850 hPa上,南海至西北太平洋存在异常气旋式环流,对流活跃,夏季风环流和季风槽加强,有利于TC的生成和发展,同时,华东、华南上空有异常上升运动,涡度增大,垂直风切变减小,水汽充沛,TC登陆后强度能得到较好的维持。     

影响山东热带气旋的频数与太平洋海温的关系

利用1949—2007年热带气旋年鉴资料,对影响山东热带气旋（TC）的频数与太平洋海温的关系进行了分析。结果表明：（1）厄尔尼诺年,影响山东的TC频数较常年明显偏少。厄尔尼诺次年TC频数较常年稍有增加。拉尼娜年影响山东的TC频数较常年显著偏多,增加明显的月份主要是8月和9月,拉尼娜次年,影响山东TC频数偏少。厄尔尼诺事件强度越大,影响山东的TC频数越少。（2）影响山东的TC数和菲律宾以东洋面的海温呈正相关,并具有很好的持续性。（3）影响山东的TC多年,赤道中东太平洋有较强的负距平区;影响山东的TC少年,赤道中东太平洋为正距平区。说明赤道中东太平洋的海温高低对影响山东的TC频数有较好的指示作用。     

基于新等级标准中国登陆热带气旋气候及变化特征

利用1949-2006年热带气旋（TC）年鉴资料,根据2006年新制定的TC等级标准,分析了登陆我国TC的气候特征。结果表明：登陆TC中强热带风暴（STS,38．5％）最多,其余依次为台风（TY）、热带风暴（TS）、强台风（STY）和超强台风（SuperTY）。59％的STY和66．7％的SuperTY在台湾省登陆,尽管登陆广东的TC最多,但登陆的STY和SuperTY却很少。7～9月是TC登陆活跃期,而8～9月登陆TC平均强度最强。登陆TC频数具有明显的年际和年代际变化特征,其中登陆TC频数呈弱的减少趋势,而TY及以上级别TC频数则有增加趋势。在全球气候变暖背景下,登陆TC的生成源地有向北移的趋势,然而近年来南落明显。登陆TC的平均强度出现减弱趋势,但进入21世纪以来,平均强度显著增强,尤其是TC逐年强度极值表现更为明显。登陆TC的平均登陆点无明显的南北偏移,但逐年登陆点最北纬度在20世纪70年代中期以后有南落现象,以35°N以南为主。     

北上热带气旋气候特征分析

北上热带气旋是影响我国华北和东北地区的重要天气系统,其带来的大风和暴雨,常常造成我国北方地区的风灾和水灾。利用建国以来56 a的气象资料,对影响我国的北上热带气旋进行气候分析。结果表明:从时间上看,平均每年约有3个北上热带气旋,最早出现在5月下旬,最晚出现在11月中旬,其中以7月和8月为最多;每年6—9月为北上热带气旋登陆季节,7月和8月登陆的热带气旋占85%。从强度上看,能够到达北方的热带气旋一般都是较强的热带气旋,在进入北上热带气旋定义区后,总体强度明显减弱,但在进入黄渤海时仍能够达到台风的强度;与北上热带气旋相比,北上登陆热带气旋的强度更大。统计分析发现,在辽宁和华北登陆的热带气旋,其强度大于在山东半岛登陆的热带气旋。北上登陆热带气旋和北转向、中转向的热带气旋一般均能产生暴雨和大风。     

台风“摩羯”和“利奇马”经渤海强度变化特征分析

利用FY 4水汽云图、NCEP/FNL资料、自动站资料和ERA Interim海温资料，分析入海增强台风“摩羯”（1814）和入海减弱台风“利奇马”（1909）经过渤海强度变化特征。结论如下：台风“摩羯”中心入海增强过程伴随着中高层冷空气侵入，冷空气深入“摩羯”云系中心，台风强度减弱并逐渐消亡。台风“利奇马”入海前冷空气已经侵入台风中心，台风入海后强度减弱,暖心结构变得不对称，低层有清晰的斜压特征。“摩羯”入海前渤海上空为强辐散区，“利奇马”入海前渤海上空为弱辐合场，北上前进方向出现高空辐散有利于台风加强。台风登陆前垂直风切变与台风强度反位相分布，北上后台风垂直风切变与台风强度同位相分布。“摩羯”入海后水汽通道出现断裂，其入海增强更多依赖于热力条件和动力条件。“利奇马”水汽通量和水汽通量散度源于自身环流的贡献。台风“摩羯”入海后潜热加热率激增，“利奇马”低层维持弱潜热加热直至台风消亡。     

1949—2015年北上热带气旋特征

利用1949—2015年CMA STI热带气旋(TC：Tropical Cyclone)最佳路径数据集、NCEP25°×25°再分析资料及常规资料,对北上TC特征进行研究。结果表明：1949—2015年进入北上定义区的TC共计91个,占西北太平洋（包含南海）TC总数41%,年平均14个;进入定义区最早5月,最晚9月,最多8月,但7月北上几率最大。依据TC运动形态特征将北上TC路径分为转向北上和直接北上两大类,其中转向北上TC转向之后路径与转向点密切联系,这对北上TC路径预报有重要意义。北上TC生成源地主要在8°~25°N,122°~155°E,不同路径北上TC源地纬度、经度分布有差异,源地偏北的TC未来转向点偏北和直接北上的可能性大。北上TC一般在定义区外20°N左右达到生命史最大强度,进入定义区后强度大多减弱为热带风暴,强度越强减弱速度越快;进入影响区后发生变性的TC明显增加。北上TC路径与西太平洋副热带高压的主体位置、形态和强度有关,副高西端高脊的引导气流决定北上TC未来路径是转向还是北上,西脊点的位置决定北上TC未来转向点的位置。不同路径北上TC暴雨和大风天气区分布存在差异,中纬转向、高纬转向和直接北上路径是造成北方强烈降水和大风的主要路径。     

1949—2008年热带气旋在中国大陆活动的统计特征及环流背景

利用中国气象局1949—2008年热带气旋年鉴资料,对60年来西北太平洋（包括南海）热带气旋（TC）在中国大陆的登陆活动进行统计分析,包括TC登陆的频率、位置、强度、陆上维持时间、路径、移速及消亡等。结果表明:60年间共有391个TC登陆我国大陆,最高袭击率出现在广东西南部和广西南部,江西和安徽则为袭击率较多的内陆地区。TC在大陆的年均登陆纬度为24.1 °N,长期无明显变化,但1990年代至2006年间有偏北的趋势。登陆后强度衰减主要出现在前6 h,登陆24 h后各强度等级TC的衰减率趋于一致。TC陆上维持时间年均25 h,无明显年际变化,但2004—2008年普遍大于平均值。TC登陆时移速较慢,低于20 km/h,登陆后有所加快。TC平均移速在我国东北部最大,可达45 km/h以上。陆上TC最终34%重新入海,6%移至国外,60%在我国大陆消失（其中65%消失在沿海）。在此基础上,利用NCEP资料,对TC在我国大陆以不同路径活动及不同季节相似路径（北上转向）的环流背景进行合成分析对比。结果表明,西行、西北行、东北转向的TC环流背景的差别主要体现在副高形态和强度、西风槽的影响以及高空流型的差异上,其中东北转向TC与青藏高压以及西风槽的加强活动有密切联系。孟加拉湾低值系统的活动以及TC环流与西南风低空急流联结是三类TC的共同特征,说明季风活动、水汽通道的建立是TC在我国大陆活动的重要条件。不同季节相似路径TC的环流形势相似,但西风槽与TC的相互作用对TC陆上维持有不同影响。      

近30a登陆我国的西北太平洋热带气旋活动的时空变化特征

采用1979—2006年美国联合台风预警中心的热带气旋（tropical cyclone,TC）资料,对登陆我国的西北太平洋（Northwest Pacific,NWP）TC强度、路径、登陆地点的气候特征、年际变化及其演变趋势进行了统计分析。结果表明：登陆我国的TC以发源于西北太平洋的西侧以及南海中、北部为主,并且在NWP西南区生成的登陆我国的TC基本以西北移动路径为主,而在NWP西北侧和南海生成的登陆我国的TC多为打转或移动路径转向;登陆我国的TC不仅在强度上具有明显增强的变化规律,而且在登陆位置上存在向东北方向偏移的演变趋势,使得登陆厦门以北区域的TC数量具有增加的趋势,而登陆厦门以南的TC数量存在减少的趋势;登陆我国的NWP TC移动路径存在年代际的演变特征。     

我国东南海岸线分布对9216号台风暴雨增幅影响的数值研究

利用一个三重水平结构，双向嵌套的台风数值模式，以１９９２年８月２９日１２冒为初始场，根据模式中地形插值时遇到的问题，设计了实际海岩线与扩展海岸线两种方案，对９２１６号登陆台风及其暴雨进行了对比模拟试验。结果表明：地形动力抬升形成的对流陈水是台风暴雨增幅的一个重要原因。     

局地积云降水过程对云结构的影响

本文考虑了降水过程中水滴对空气的拖带作用和降温作用,并考虑到含水量变化时,由于水滴对空气拖带力的变化,而对垂直运动产生的反馈影响,导出了局地积云的运动方程、热力方程和含水量方程,并由此研究在降水过程中云中空气垂直运动、云内外温差和含水量结构的变化。计算结果指出,局地积云在降水过程的影响下,云中空气的垂直运动、云内外温差和含水量都要明显变小,并且很快地由下向上逐渐出现下沉运动,云也由下向上逐渐消散。计算结果与实际观测现象是基本相似的。本文共做了五个不同条件的个例数值计算,并由此分析比较了不同降水强度、不同稳定度、不同云中初始条件和不同云外环境所起的不同作用。     

亚洲夏季风各子系统主要变率相互关系初析

使用NCEP/NCAR再分析资料和CMAP月平均降水资料分析了亚洲夏季风各个子系统的相互关系。结果表明亚洲夏季风子系统之间存在显著相关。从同期强度变化可知,当东亚季风偏强时,大尺度亚洲季风、东南亚季风、南亚季风均偏弱,相关区域降水偏少;而同时大尺度亚洲季风偏强时,东南亚和南亚季风偏强,相关区域降水偏多;东南亚季风偏强时,南亚季风偏弱,南亚地区降水偏少;反之亦然。从不同周期强度变化可知各个子系统相关仍然显著。      

气候系统性态行为复杂性的探索

用滑动t-检验方法(Moving t-tcst technique)对中国东部部分地区年降水量序列进行阶段分析,从各阶段气候性态频率分布特征得到启示．对气候系统性态行为的复杂性进行探索。提出气候系统性态行为的确定性与随机性份额比接近Fibonacci数(黄金分割比)的假设。用信息论的方法对气候变量的不确定性做了定量计算和分析，讨论了气候预测的局限性．提出气候预测(以年降水量为例)准确率的理论上限在中国北方可能为75％左右：在中国南方可能为80％左右。     

非绝热加热及地形动力作用下的大气环流长期演变过程

本文建立了一个理想的大气环流数值试验模式,其中简单地考虑了辐射、湍流、凝结加热及地形的动力作用。模式中放了两个陆地和两个海洋,海陆的影响由给定的下垫面温度表现出来。把方程组化成常微分方程组后,用Runge-Kutta方法在电子计算机上求数值解。 首先,在非绝热加热的作用下,由静止大气开始经过40天就建立起基本气流。其次,在具有年周期的太阳辐射、下垫面温度及凝结加热的作用下,基本气流以年周期变化。扰动也有明显的年周期,夏季扰动振幅变小,冬季扰动振幅变大,而且海陆温度的季节变化能控制波数为2的超长波的进退。夏季温度槽位于海洋东部,冬季位于大陆东部。 最后,在数值试验中看到初始场的影响只有100天左右。     

THE ANALYSIS OF THE RELATIONSHIP BETWEEN THE SUBSYSTEMS OF THE ASIAN SUMMER MONSOON

In this study, the relationship between the subsystems of Asian summer monsoon is analyzed using U.S. National Centers for Environmental Protection/National Center for Atmospheric Research reanalysis and Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation monthly mean precipitation data. The results showed that there is significant correlation between the subsystems of Asian summer monsoon. The changes of intensity over the same period show that weak large-scale Asian monsoon, Southeast Asia monsoon and South Asian monsoon are associated with strong East Asian monsoon and decreasing rainfall in related areas. And when the large-scale Asian monsoon is strong, Southeast Asia and South Asia monsoons will be strong and precipitation will increase. While the Southeast Asia monsoon is strong, the South Asia monsoon is weak and the rainfall of South Asia is decreasing, and vice versa. The various subsystems are significantly correlated for all periods of intensity changes.     

地球旋转向量水平分量对赤道β平面上波动的影响

文中利用合理的赤道 β平面近似方程组研究 β效应和地球旋转向量水平分量 (即Coriolis力分量 f*=2 Ω cosφ)共同作用下低纬度大气波动的特征。定性结果分析表明 ,若扰动与纬度有关 (混合 Rossby-重力波和 Rossby波 ) ,f*虽然不影响波动传播的频率特征 ,但修改其决定波动经向结构的振幅。如果扰动与纬度无关 (Kelvin波 ) ,则 f*的影响消失 ,这与 f*- f平面上波动的情况显然不同。     

日本东部附近海域海温异常对鄂霍次克海高压的影响

通过诊断分析和数值模拟,研究了初夏日本东部附近海域负的海温异常对6月鄂霍次克海地区阻塞高压的影响。首先,利用1951—2000年6月份的500hPa月平均位势高度资料计算了历年6月鄂霍次克海阻塞高压指数,并分析了它的变化规律。其次,对阻塞高压年和非阻塞高压年的500hPa位势高度及其异常进行合成和相关分析表明,阻塞高压年,鄂霍次克海地区存在明显的正高度异常,贝加尔湖附近为负高度异常,乌拉尔山附近为正异常,欧亚中高纬度地区纬向呈“ - ”型;日本东部为负高度异常,东亚呈偶极型。这种高度异常形势为鄂霍次克海阻塞形势的形成和维持提供了大尺度环流背景。对鄂霍次克海阻塞高压指数与同期北太平洋海温的分析结果表明,当鄂霍次克海阻塞高压活跃时,日本东部附近海域为明显的负海温异常。此外,对1998年6月的典型个例的分析也发现,当年强盛的阻塞形势维持时,日本东部附近存在强大的负海温异常。最后,设计假想的负海温异常试验,利用NCAR CAM3模式模拟了日本东部附近海域负的海温异常对初夏欧亚大气环流的影响。结果表明,在该地区5和6月加入较大负的海温异常后6月份鄂霍次克海地区500hPa会产生最大超过4dagpm的正位势高度异常并经检验显著,这种正的高度异常显然对鄂霍次克海阻塞高压的形成十分有利。     

气象资料三维化技术中的插值问题

通过对不同源气象资料及数字地理信息资料的插值，实现了不同气象资料与地理信息资料分辨率的协调；从而将多种信息叠加到一起，实现了多源资料的二维、三维仿真显示。这对于模拟真实的大气空间结构、理解地形及植被对大气运动的影响、辨识各种天气系统及多种信息的融合等有积极意义。     

影响台湾岛海域的西太平洋台风特征分析

选取台湾岛附近海域(20~27°N,117~125°E)为计算区域,对1949~1999年发生在该海域的西太平洋台风的路径分类、月际变化、年际变化、周期特征、移速和强度等要素进行了气候统计学分析,得出7~9月是台风发生的关键月份,台风发生频次的年际变化表现为下降的趋势,且1995~1999年近5年时间台风频次一直稳定维持在较低水平。用Mann-Kendall方法做突变分析和t检验,没有明显的突变年。利用小波分解技术,计算得出影响台湾岛海域的西太平洋台风年发生频次具有4~6年和13~14年左右的周期。西北行路径西太平洋台风是登陆台湾岛和进一步登陆我国大陆的主要台风,西行路径台风51年来没有登陆我国大陆的记录,转向行路径台风强度最大,平均移速最快。