盛夏南海北部台风和热带低压登陆前、后的对比分析

盛夏南海北部台风与热带低压登陆前、后对比诊断分析表明，影响这两类热带低值系统发展的物理因子和过程为：涡度平流作用对二者在海上发展都不利；有利的大尺度环境流场造成的气旋性辐合、气压场作功以及积云对流活动造成的涡度、扰动动能、热量的积累是台风，低压发展的基本因子；台风发展以斜压转换过程明显，热带低压发展以正压转换过程为主。     

对8617号台风路径预报的探讨

本文对Abby台风(8617)路径预报进行探讨。分析表明,8617台风前期路径预报失误,是由于过多地考虑静止流场的引导作用。并指出,Abby台风(8617)前期路径在流场似乎不利于向西北移的情况下向西北移动,其可能原因为:(1)中尺度-y系统,即积云对流引起涡度、散度场的局地变化,使台风外围约300—400km以外的爆花状或带状对流云减弱消失,台风北侧晴空区扩大,东风气流加强。(2) 台风东北侧500hPa出现正变高。(3)副高加强西伸。后期在近海转向的原因是由于:受冷空气影响,当台风进入福建近海时,14时气温低于24℃,使台风避开低温区而转向。此外,副高西脊点偏东(588线位于130°E附近),河套地区有西风槽迅速向东南方向发展,这些都有利台风在近海转向。     

8211台风的结构分析

用与文献[1]完全相同的资料,差分格式和计算方法,对8211台风就高低层环流系统、风速的垂直切变、涡度场、散度场、垂直速度场、辐射特征、温度和稳定度场、质量通量场和纬向垂直环流圈等九个方面进行了结构分析,结果发现,对这次近海台风,700-400hPa的中低层在台风发生发展过程中起的作用很大,各种条件有利于中低层扰动的发展,700hPa以下为对流性稳定,700-400hPa气层为对流性不稳定,这种层结分布,加上积云对流的质量通量的垂直辐散(合)在这一层最强,使700-400hPa的中层成为和周围环境交换属性最集中的一层;也使之成为台风发生发展的主要涡源和动力源,分析200hPa流场发现,台风发展到强盛阶段,这个等压面上在台风外围发展出多通道的辐散流出,这是发生和发展初期所没有的,所以对于8211台风,高层台风外围的辐散流出可能不是最初导致热带气旋发展的原因,而更可能是台风发展过程的结果,根据对南北风分量时间剖面图,中尺度垂直运动和积云对流质量通量随时间的变化以及纬向垂直环流圈随时间的变化等的分析,似乎也支持这种看法。     

登陆热带气旋的维持条件和涡度收支

本文统计1960—1986年登陆或登陆后移入珠江三角洲范围内的44个热带气旋陆上维持时间等气候特征,结果指出热带气旋登陆后平均维持时间为31.7h。陆上平均维持时间与热带气旋登陆时的中心强度和范围成正比,并选取了比平均维持时间长和短的两个个例作涡度收支等计算,结果表明两者涡度收支的主要差别在垂直输送项和反映积云对流作用的余项上。     

热带气旋的云系结构对其移动影响的数值试验

应用上海台风研究所发展的东海热带气旋模式，根据热带云团的特点，设计了积云模型并叠加到台风中去，研究台风云系结构对其路径的影响。理想试验表明，只考虑温度场扰动，台风的移动偏向于密闭云区方向；而仅考虑湿度场扰动，台风的移动无固定的偏向。对9414号台风19940810的初始场，叠加积云模型的试验表明，预报路径较好地反映了其运动的特征。     

MPAS-A模式中不同积云对流参数化方案对西北太平洋台风模拟效果的影响

利用MPAS-A模式,针对模式中的New-Tiedtke,Grell-Freitas和Kain-Fritsch 3种积云对流参数化方案,选取2016—2017年期间的10个西北太平洋台风个例,研究了不同积云对流参数化方案对西北太平洋台风路径与强度模拟效果的影响,并讨论了其影响的物理机制。试验结果表明:3种积云对流参数化方案对MPAS-A台风模拟效果存在一定差异,New-Tiedtke方案模拟的路径和强度总体效果与观测最接近。影响机制分析表明,不同积云对流参数化方案使得模拟西太副高的位置不同,即引导西北太平洋台风的环境气流不同是造成路径差异的原因;而不同积云对流参数化方案模拟的台风中心对流不稳定高度不同,即潜热输送和释放不同,是造成台风强度不同的原因。     

台风麦莎影响期间山东半岛大暴雨成因的分析

2005年8月7-8日,在0509号台风麦莎登陆后北上影响山东的过程中,对流的发展在台风外围具有明显的不对称性,积云对流在台风中心的东北侧得到强烈发展,强降水集中出现在山东半岛东部.利用常规观测资料、卫星云图和NCEP1o1o再分析资料,对这次台风大暴雨天气过程作了分析,并进一步对强降水发生时的物理量场与流场进行诊断分析.结果表明:低空急流输送充足的水汽和强烈的水汽辐合为暴雨发生提供了有利的水汽条件,大暴雨落区出现在低层辐合、高层辐散及强烈的上升运动区内,与高能量锋区有很好的对应关系;较强正涡度平流与暖平流沿低空急流向山东半岛输送是造成对流不对称发展的主要原因,高空急流与低空急流在山东半岛的耦合为大暴雨的发生提供了动力条件.     

东海区台风模拟数值敏感性试验研究

采用分辨率为1(°)×1(°)的NCEP全球格点再分析资料,基于WRF模式结合典型台风个例,研究了不同积云对流参数化方案以及边界层方案的参数化方案组合对东海区14个台风的台风路径与强度模拟的敏感性,并比较分析了不同参数化方案组合对大尺度环流场以及潜热释放的影响。结果表明,虽然东海区台风路径模拟对于参数化方案组合的选择具有一定的"个例依赖性",即不同台风个例的最佳参数化方案组合有所变化,但综合来看,依然能够较为清晰地揭示KF积云对流方案与MYJ边界层方案的参数化方案组合模拟台风路径效果最佳。东海区台风强度模拟对于参数化方案组合的选择没有"个例依赖性"的特点。研究发现,KF积云对流方案与YSU边界层方案的参数化方案组合模拟台风强度效果最佳。通过对台风典型个例的研究发现,KF积云对流方案与MYJ边界层方案的参数化方案组合模拟大尺度环流场效果最佳。对于强度"迅速加强"的台风,KF积云对流方案与YSU边界层方案组合模拟更加准确,KF积云对流方案与MYJ边界层方案组合敏感性稍差;对于强度"逐渐加强"的台风,KF积云对流方案与YSU边界层方案组合则敏感性过强,致使台风强度偏低,误差增大。此时,KF积云对流方案与MYJ边界层方案组合模拟敏感性较好,强度模拟更加准确。     

登陆台风变性为温带气旋过程的物理机制初步分析

本文初步分析了8012号强台风(Norris)登陆后变性为温带气旋的过程,发现:(1)无辐散风动能制造项是影响系统动能变化的主要因子.登陆初期系统与外界的动能交换少,变性为温带气旋后,有大量的动能输出.(2)分析系统的扰动动能发现,扰动有效位能的水平和垂直通量散度项是主要的耗散项.正压扰动动能制造项和斜压转换项均制造扰动动能.登陆初期正压制造项的作用较大,变性为温带气旋后,斜压转换项的作用超过了正压制造项的作用.(3)非绝热加热是重要的热源.积云热量垂直输送项和大尺度垂直输送项是主要的耗散项.变性为温带气旋后,积云热量垂直输送项的作用大于大尺度垂直输送项的作用.(4)分析非绝热加热的作用发现,积云对流凝结加热在其中起主要作用.     

WRF模式中台风"启德"模拟对 参数化方案的敏感性分析

为准确模拟台风路径和强度,采用WRF模式比较不同微物理过程和积云对流过程参数化方案对台风路径和强度模拟的影响,并基于集合预报方法考虑对台风预报系统误差进行优化。选用4种微物理过程方案和3种积云对流参数化方案,针对1213号台风“启德”进行模拟,结果表明不同的参数化方案对台风路径和强度的预报结果有明显影响,积云对流过程参数化方案相对于微物理过程参数化方案更加敏感。基于不同参数化方案扰动成员的集合平均预报方法,对于台风路径和强度的模拟误差均有明显改善,台风路径误差随时间增幅较小,其结果优于全部12个单方案试验的模拟结果;从台风强度方面来看,基于集合预报方法模拟得到的台风强度变化趋势与实况结果一致,且误差较小,优于大多数试验方案。结果表明:采用不同微物理过程和积云对流过程参数化方案的组合构建的集合预报模型,对于台风路径和强度的模拟均有一定程度改善,减小了采用不同参数化方案产生的路径不确定性,使其在台风“启德”的路径模拟上与实况更为接近,可为提升台风预报能力提供科学参考。     

由积云对流导致大尺度涡度的产生

一、引言 几个新近的场研究已经确定,在对流活动中次网格过程的大尺度涡度收支的重要。这种大尺度涡度的形成,推测起来主要由于积云对流,类似于由显然可见的大尺度过程而产生的的量值。预报参数化引起瑞利摩擦或简单铅直动量交换没有成功的获得分析积云导致涡度源所发生的变化。(Stevens,1979年;Esbensen等,1982年;Sui,1984年)。本文的目的是介绍对由积云对流而形成的大尺度涡度选择预报参数化,并且叙述它在大尺度持续对流中的应用。如同积云泡的产生和衰变一样,受积云动力环流和位势涡度的集中,围绕Ertel位势涡度的再分配而建立起参数化,如同Fraedrich(1974年)正式阐述的。参数化同样重视由于积云泡中潜热释放引起的位势涡度的产生。处理潜热释放使用郭氐积云参数化。     

热带地区积云对流的长期变化特征

使用１９７９年１月至１９８４年１２月向外长波辐射（ＯＬＲ）资料，对热带地区积云对流的长期变化特征进行了研究。结果表明：热带地区积云对流活动存在显著的季节变化，冬季积云对流区主要是东西向，位于南印度洋和西太平洋的近赤道地区；夏季则北移至北印度洋和菲律宾附近的西太平洋地区。低纬地区积云对流活动存在明显的季节性位移，北印度洋地区的积云对流活动主要集中在５—１０月，７—８月位置最北；北半球热带西太平洋地区的积云对流活动则主要集中在６—１１月，８—９月位置最北。标准差分析表明，冬季北半球热带西太平洋、赤道中太平洋及热带印度洋东部地区积云对流的年际变化最明显。经验正交函数（ＥＯＦ）分析的主要空间型反映了赤道中太平洋、热带西太平洋、阿拉伯海和副热带西太平洋地区的积云对流活动存在一定的关系。结合遥相关计算还表明秋云对流存在４种遥相关型，即２种东西向偶极型涛动型、西太平洋型和北印度洋型。     

登陆型台风“尤特”积云对流参数化方案的数值模拟研究

利用中尺度气象模式WRF-ARW 3.7.1版本,选取6种积云对流参数化方案,对台风"尤特"进行了数值模拟敏感性试验,讨论了不同积云对流参数化方案对影响我国最大的西北太平洋登陆型台风的模拟情况。结果表明:积云对流参数化方案对台风路径和强度影响较为明显;模式对大尺度环流配置模拟的差异是造成台风路径差异的主要原因;在模拟时间较长的情况下,台风核心区对流层中下层的不稳定层结及较为强盛的上升运动使得台风强度偏强。     

积云摩擦作用对热带辐合带生成和维持的影响

热带辐合带(ITCZ)是热带海洋上的重要天气系统,在天气图上表现为对流层中、低层的一低气压气流汇合带。由于有潮湿空气的辐合,ITCZ不仅是一个对流活动带,而且其中还常伴有大小不同的气旋性涡旋存在,成为产生热带降水天气的主要系统之一。同时,台风一类强烈的災害性天气系统的发生发展又常与ITCZ的活动有密切关系。因此,有关ITCZ的研究一直为热带气象工作者所重视,有过不少分析讨论。气象卫星观测出现之后,常可从卫星云图上看到赤道附近存在着一条非常长的对流云带,有时它甚至可以环绕整个地球,这就是ITCZ云带。通过卫星资料,人们更进一步认识了ITCZ中积云对流和涡旋活动的特征。     

盛夏南海台风的结构分析

本文通过对南海台风的结构分析,得到如下几点结果: 1.在低压、台风时期,对流层中上层均具有明显的暖心结构,温度距平值发展期达最大,暖心核高度,后者高于前者。湿度中心位于700hPa。 2.台风范围内对流层的高层和低层分别存在东北风和西南风大值区,东风和南风气流对台风的发生发展起重要作用。 3.南海台风各物理量的水平分布不对称,散度具有10~(-5)S~(-1)的相同量级。涡度随气旋的发展而增强,扰动阶段比强盛阶段中心附近的涡度值约小一个量级。 4.垂直运动随着台风的加深,量级逐渐增大,极值高度升高,在强盛期达到最大值,而且它位于300hPa,垂直运动极值及其所在高度的这种变化在很大程度上反映了积云对流活动的强弱。 5.通过与西太平洋台风的比较,认为对流层高、低层的涡度差和散度差与南海台风发生发展的关系密切。     

201211号台风“海葵”近海路径和强度突然变化的成因分析

运用天气学和动力诊断方法,结合卫星云图,分析了1211号台风"海葵"在浙江近海移向突然变化、强度爆发性增强的原因。结果发现:大陆暖高东移过程中脊线的转变,西太平洋副高西伸加强北抬,并与大陆暖高合并是促使"海葵"移向转变、移速加快的关键因素。"海葵"进入浙江近海时,弱的环境风垂直切变、强烈的低层辐合和高层辐散、东风急流和西南气流水汽输送的加强、低层正涡度的输入是其得以爆发性增强的主要原因。台风爆发性增强时,卫星云图上表现为:台风环流螺旋度迅速加大,结构密实,有完整清晰的台风眼形成,眼区范围缩小,南北两条水汽输送通道建立,水汽输入云带发展强烈,以及台风水平尺度发展到最大等特征。     

盛夏低纬海平面环流形势的个例分析

本文以1975-1978年间,低纬观测记录较多的7-8月份海平面天气图为基础,采用分析流场和温-湿场(或称能量场、θ_e场,θ_se场)的方法,研究了盛夏季节多台风生成期及台风间歇期的流场,温-湿场的主要特征,进而指出,在热带扰动不活跃、少台风或无台风生成期内,西北太平洋副热带高压脊线与赤道缓冲带轴线趋于连接,低纬东风气流强大,分析区内高值温-湿区发展,控制了大部分洋面.在热带扰动活跃、ITCZ明显加强、多台风或台风成“群”出现的时期,低纬西风东进,研究区内低值温-湿区发展,且高值区断裂,多个中心交错出现.最后指出,台风生成地点及其移动路径和海平面低值温-湿区及其走向基本一致,从而为台风路径预报提供一个值得参考的信息.     

南海发展与不发展低压的对比分析

本文利用南海发展与不发展低压的两组合成资料集,对比分析了两类低压在结构上的异同,并分别计算了它们的加热场和涡度收支。 结果表明,两类低压的热力和动力结构大致相似,但也存在明显差异。它们的涡度收支都主要取决于散度制造项、涡度平流项和垂直输送项,积云对流的垂直输送作用也十分重要,其中贡献最大的是散度项。这方面发展低压比不发展低压表现得更明显。     

8807号台风中尺度结构的诊断分析

1988年第7号台风在近海突然发展并袭击杭州市,台风风力强,破坏力大,给著名的西湖风景区带来严重的破坏.本文应用笔者研制的AFDOS系统,根据数字化卫星云图、地面加密观测自动记录及其他常规资料,对台风进行综合诊断,分析结果表明:(1)8807号台风在杭州湾造成的灾害天气与台风中尺度组织“突变”过程有关.(2)诊断给出的每小时海平面最低气压及500hPa位势高度值与逐时实际观测结果十分一致,我们推算出的当强灾害出现时的中心最低气压值接近960hPa,最低气压出现的时间与杭州湾强风灾害出现的时间十分一致.(3)8807号台风中的积云对流强度与螺旋结构强度呈明显的反位相变化趋势.(4)8807号台风强度的局地突变特征是难以预测的,但通过对台风系统的时空跟踪,强风区移动路径在一定程度上是可以提前发现的.     

1822号台风"山竹"的涡旋Rossby波特征分析

采用WRF中尺度模式对2018年22号台风"山竹"进行高分辨率的数值模拟,在此基础上,分析台风的精细动力结构和雨带特征。分析结果发现,台风"山竹"的眼墙处具有低层辐合流入、高层辐散流出的动力配置;台风眼墙附近存在切向风速的高值区和明显的垂直上升区,并且随着高度逐渐向外侧倾斜,同时该处的雷达回波也较强,对流系统较为深厚。然后利用尺度分离方法得到涡旋罗斯贝(Rossby)波的扰动场,进一步分析了台风"山竹"内部的涡旋Rossby波特征。研究发现:1) 1波和2波会同时沿着切向和径向方向传播,2波的振幅明显小于1波; 1波和2波的正涡度扰动大值区基本覆盖强的雷达回波区域,同时伴有较强的对流活动。2)垂直方向上,降水区的涡度扰动呈现出上层为正、下层为负的动力配置时,同时散度扰动的垂直方向也有类似配置时,则会加强对流系统的发展,有利于降水的增强。由此可见,1波和2波扰动的上层辐散下层辐合的动力配置会促使对流系统的加强,同时也会对台风降水的强度和分布有一定的作用。