超强台风“梅花”急剧变化的环境特征和能量变化分析

利用中国气象局的热带气旋最佳路径资料和NCEP/NCAR再分析资料,对1109号超强台风"梅花"在急剧增强、超强和减弱阶段的大尺度环境、高低层涡散分布和能量场演变配比特征进行分析。结果表明:超强台风"梅花"强度变化与南亚高压、副热带高压的强度变化有明显关系;急剧增强前24 h,伴随有风垂直切变明显减弱,急剧减弱前24 h风垂直切变存在突然增强。中心附近对流层高层辐散的增强、正涡度的增大和正涡度柱向对流层中上层伸展导致超强台风"梅花"急剧增强,对流层低层辐散和高层辐合的增大与强度的减弱密切相关。急剧增强过程中涡旋风动能的增加远大于辐散风动能,涡旋风动能增量主要集中在大气层低层,总位能增量在大气低层和高层配比相当。     

1522号强台风“彩虹”近海急剧增强特征及机理分析

利用NECP的FNL再分析资料,对1522号强台风"彩虹"在近海急剧增强的特征及机理进行分析。结果表明:"彩虹"强度变化与南亚高压、副热带高压的环流配置存在密切的联系,南亚高压由西部型调整为东部型,并且在我国东部沿海台风中心上方形成一个很强的高压中心,有利于高空辐散的增强,同时500 h Pa副热带高压西伸北抬海上水汽输送加强,为"彩虹"的发展提供有利的环境条件;介于-4~4 m/s弱的200 h Pa和850 h Pa高低层环境风垂直切变是"彩虹"急剧增强的必要条件,并且"彩虹"强度的急剧变化与低层弱的垂直风切变存在显著的滞后相关;台风的暖心结构在台风急剧增强的过程中迅速加强,暖心结构维持较好也是其强度维持的重要因素之一。     

超强台风“威马逊”强度变化条件的诊断分析

通过对台风年鉴基本资料和NCEP 1°×1°格点资料进行分析,总结了"威马逊"在整个生命史内的强度变化,运用天气学和动力学诊断方法,分析了"威马逊"活动的环境场特征,结果表明:"威马逊"在整个生命史内,有3个急剧增强的时刻和1个急剧减弱时刻;中低层的垂直切变与中高层垂直切变与3个急剧增强过程相关性较好,两者的急剧减小对TC的急剧增强有较强的指示意义;"威马逊"的强度变化与总水汽净流入有近似一致的关系,西边界和南边界对台风的加强具有正贡献,东边界和北边界是台风水汽流出的方向;低层的质量净流入较大,高层的质量净流出较强时,表明高低空的配合较好,有利于TC的发展。     

1010号台风“莫兰蒂”近海强度突增诊断分析

利用常规天气图、卫星云图和雷达回波图及NCEP再分析资料,对1010号台风"莫兰蒂"近海强度突然加强的原因进行诊断分析。结果表明:充足的水汽补充和温暖的下垫面、高空槽东移和副高减弱、台风中心附近增强的正涡度平流、强的低层辐合和高层辐散及适宜的环境风垂直切变是"莫兰蒂"台风近海强度突然加强的主要原因。     

“麦德姆”台风过程中冷空气活动分析及风廓线雷达资料的应用

利用NCEP/NCAR 1°×1°的6 h再分析资料、常规气象观测资料和潍坊风廓线雷达资料综合分析了台风"麦德姆"影响山东时的环流背景、冷空气活动和风廓线特征,结果表明:此次台风暴雨过程中,西风槽冷空气渗透到台风倒槽云系,通过在低层形成冷垫强迫暖空气抬升,形成斜压锋区后触发不稳定能量及潜热能释放,对暴雨的产生加强起了巨大作用;风廓线雷达的垂直风场分布对此次降水的强弱特别是短时强降水的预报有明显的指示作用,低层风速迅速加大的时段与潍坊短时强降水出现的时段是一致的。     

环境因子对南海土台风“蝴蝶”与“银河”强度的影响

选取了两例迅速增强的南海土台风"蝴蝶"(1321)与"银河"(1603),分析了其增强时南海及周边海域的高低空环流形势、垂直风切变情况和海洋热状况,并利用WRF(Weather Research and Forecasting Model,WRF)模式探究两者强度不同的环境原因。"银河"虽具有较有利的海洋下垫面条件,但并未发展为台风,是因为不利的高低空环流形势和垂直风切变条件。"蝴蝶"迅速增强为强台风是因为其发生时北方冷空气南下,西南暖湿气流爆发等有利条件。WRF模式对海表面温度(SST)影响土台风强度的敏感性实验表明,土台风强度对于SST的响应表现为非线性正相关,SST升高,土台风增强的速率将减缓。7—9月的南海SST均高于28℃,已满足土台风增强条件。因此,在对于土台风的预报中,需特别注意SST以外的其他环境因子。     

2012年10号台风“达维”强度维持和变化机制分析

通过分析1210号台风"达维"的路径和强度等发现,"达维"以台风强度登陆长江以北首先与副热带高压以及台风"苏拉"有重要关系;其次与动力因子有关,低空急流的风速增大和连通带的变长、环境风垂直风切变减弱、对流层高层的强的辐散中心和对流层低层的强的辐合中心以及对流层低层的正涡度中心变强,这些动力因子的变化导致了"达维"在海上强度的增强或维持;还与热力因子有关,较高的海表温度、对流层低层的水汽通量和水汽通量散度增强,也有利于"达维"强度的增强或维持。     

海洋上层暖水在热带气旋迅速增强中的作用:基于台风威马逊(1409)的个例研究

在登陆海南岛之前,台风威马逊在南海北部从热带风暴级别迅速增强成为超强台风。观测数据的分析结果显示,海洋上层的异常暖水在威马逊的迅速增强过程中扮演了重要的角色。威马逊期间,南海北部的海表面温度相比于气候态海表面温度暖很多。这部分异常暖水为威马逊提供了更多的能量,从而导致了威马逊的迅速增强。数值模拟结果进一步证明,南海北部的暖水在台风威马逊的迅速增强过程中起重要作用。如果没有这团异常暖水的影响,威马逊只增强25 hPa,仅为有暖水影响条件下增强程度的58.1%。     

2018年8月西北太平洋热带气旋频数异常的成因分析

基于中国气象局"CMA-STI热带气旋最佳路径数据集"、欧洲中期天气预报中心ERAInterim逐月再分析资料,利用1979-2018年热带气旋生成指数中与西北太平洋海域(包括南海海域)8月TC生成频数相关性较好因子,定量分析了2018年8月环境场因子异常的情况与可能原因,并讨论其影响该月台风数量异常偏多的物理机制。结果表明:850 hPa相对涡度和600 hPa相对湿度与西北太平洋海域8月TC生成频数的相关关系最好。2018年8月,相关较高区域的850 hPa相对涡度与多年平均值最大正距平达0.25×10-4/s,600 hPa相对湿度高于多年平均值8%~10%。2018年8月,西北太平洋副热带高压(副高)位置偏西偏北、北印度洋至我国南海大范围海域西风正异常、南海海域经向风正异常、水汽通量正异常,以及季风槽的位置决定了850 hPa相对涡度因子和600 hPa相对湿度因子正异常的出现,触发对流活动的增强,并通过风驱动海面热量交换机制为TC中潜热释放提供所需的能量供应,最终导致TC生成频数偏多。     

南海东北部上层海洋对台风“莲花”的响应

台风过境会引起所经海域海洋环境要素场剧烈响应。本文通过分析南海东北部上层海域各要素对2015年第10号台风"莲花"的响应过程,发现以下规律:台风过境期间,海表温度(SST)影响台风的移动路径和强度,两次显著的台风移动方向偏转均发生在台风下垫面温度发生显著改变的条件下。台风吸收海表热量引起SST降低0～1.5℃,而这种热量(以短波辐射和潜热通量为主的海表净热通量)吸收引起的海表失热每秒可达60 W/m2,对台风移动过程产生影响。同时,台风过境时(7月6—9日)的SST降低与失热变化都存在一定的"左偏性"。台风引起的Ekman抽吸速率最高可达1.6×10-3m/s,引起台风过后(7月9日之后) SST的降低。通过对海面10 m风场、海表温度、降雨量进行EOF分析发现:风场在南海东北部海域呈东西反位相分布,风场增强持续时间约5天,具有显著"右偏性"且近岸的局部风场特征明显;降雨量在台风期间呈全域一致性的增加,持续时长约4天,具有显著"左偏性"且在吕宋岛北部局部降雨特征明显;SST在南海东北部绝大部分海域呈降温态势,时长超过8天,降温时间滞后风场约2～3天。整个降温过程(7月5—15日)受Ekman抽吸作用较海表失热作用更大,表现为在台风右侧降温更为显著。同时,台风移动速度越慢,降温效果越明显。台风过境时,粤东离岸流显著增强,上升流区的垂直温度降幅可达2.5℃且滞后流场响应约1～2天;垂直盐度降幅可达1.3 psu且滞后流场响应约2～3天。总体上看,温度在台风响应过程中起着重要的联结作用。     

不同风应力拖曳系数对南海北部风暴潮数值模拟的适应性研究

南海是我国风暴潮灾害频发的海域之一,合适的拖曳系数参数方案能够提升风暴潮数值模拟的准确度,对于南海风暴潮的防灾减灾影响深远。本文基于影响南海海区的两次台风过程期间的沿岸潮位站的水位资料,对常用的拖曳系数模型对比分析研究,获得了适用于南海北部海区的拖曳系数方案。结果显示,拖曳系数方案采用Large and Pond(1981)模型在南海北部能够获得更加准确的风暴潮数值模拟结果。     

台风“海马”对吕宋海峡附近暖涡的影响及其动力机制

台风和海洋涡旋相互作用,对台风路径和强度的预报和预警具有重要的意义。本文根据2016年第22号超强台风"海马"登陆前后在吕宋海峡附近海域的水文要素现场观测,结合卫星遥感资料,分析了台风过境前后位于吕宋海峡北部的中尺度暖涡内海洋物理要素的分布及其对台风的响应特征。结果表明,处于台风边缘的暖涡并没有因为台风过境产生的强冷抽吸作用而被削弱;反而因台风边缘产生的较强的负风应力旋度异常,导致此区域上层暖海水辐聚下沉、混合层厚度增加,从而增强了该暖涡。台风过境前后,暖涡内热含量的变化也证实了该涡旋的增强。而离台风中心较近的暖涡,则受到强的正风应力旋度产生的冷抽吸作用而被削弱。此次观测研究丰富了台风和涡旋的相互作用物理机制探索,为台风预测预警提供了现场观测数据支持。     

印度洋海温异常对西北太平洋台风的影响及机制研究

基于近40 a NCEP/NCAR再分析月平均高度场、风场、涡度场、垂直速度场以及NOAA重构的海面温度(sea surface temperature,SST)资料和美国联合台风预警中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)热带气旋最佳路径资料,利用合成分析方法,研究了前期春季及同期夏季印度洋海面温度同夏季西北太平洋台风活动的关系。结果表明:1)前期春季印度洋海温异常(sea surface temperature anomaly,SSTA)尤其是关键区位于赤道偏北印度洋和西南印度洋地区对西北太平洋台风活动具有显著的影响,春季印度洋海温异常偏暖年,后期夏季,110°～180°E的经向垂直环流表现为异常下沉气流,对应风场的低层低频风辐散、高层辐合的形势,这种环流形势使得低层水汽无法向上输送,对流层中层水汽异常偏少,纬向风垂直切变偏大,从而夏季西北太平洋台风频数偏少、强度偏弱,而异常偏冷年份则正好相反。2)春季印度洋异常暖年,西北太平洋副热带高压加强、西伸;而春季印度洋异常冷年,后期夏季西北太平洋副热带高压减弱、东退,这可能是引起夏季西北太平洋台风变化的另一原因。     

南海盐度对南海夏季风响应的初步分析

为分析南海盐度对南海夏季风的响应情况,采用1967-2001年共35年的月平均海洋同化数据(SODA)等资料,利用合成等分析方法,探讨了南海上层盐度与净淡水通量、风应力、Ekman抽吸速度的关系以及不同海域盐度对南海夏季风爆发以及季风强度的响应.结果表明,随着南海夏季风建立,南海北部、东部的盐度降低,南部盐度增加.在强季风年,南海北部沿岸、东部盐度偏低,南海南部马来西亚以北海域盐度偏高;弱季风年南海盐度异常分布则为北部、东部盐度偏高,南部盐度偏低.南海上层盐度对南海夏季风爆发和季风强度的响应均与南海的净淡水通量、风应力、Ekman抽吸速度存在密切关系.     

台风过境前后南海北部水体浮游有孔虫群落变化

通过2008年8月南海北部浮游有孔虫拖网调查,对12号台风“鹦鹉”过境前后南海北部水体中的活体浮游有孔虫群落进行了对比分析,结合海洋环境参数,初步探讨了台风对水体浮游有孔虫群落分布的影响,以增加对浮游有孔虫群落的环境生态的了解,为古环境重建积累基础资料.结果显示,台风过境后的浮游有孔虫丰度较台风来临前有明显降低,优势属种Globigerinoides sacculifer的相对百分含量在台风过境后有明显的降低,而生活在次表层水体中的Globigerina calida和Globigerinella aequilateralis的相对百分含量则在台风过境后明显上升.研究认为台风过境造成的水体垂直混合增强可能是导致浮游有孔虫群落变化的主要因素.     

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。     

"珍珠"台风强度及路径异常的分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°格点资料,从能量场、湿度场、辐散场以及西南季风和越赤道气流等多方面对"珍珠"的强度及路径进行分析,发现副高前期在南海的维持以及副高后期环流形势的调整是"珍珠"强度维持和路径突变的关键;南海海域维持高能区、弱水平风垂直切变、对流层上层强大的辐散场、以及充沛的水汽供应、风场动力非对称结构等是"珍珠"强度能维持的重要原因;西南季风、越赤道气流和副高南落而引发的东南风急流形成的季风汇合线是"珍珠"北翘的直接原因.台风风场结构中不对称强风速区的转移对台风路径改变有预示作用.     

环境因子对南海土台风“蝴蝶”与“银河”强度的影响*

选取了两例迅速增强的南海土台风“蝴蝶”(1321)与“银河”(1603), 分析了其增强时南海及周边海域的高低空环流形势、垂直风切变情况和海洋热状况, 并利用WRF (Weather Research and Forecasting Model, WRF)模式探究两者强度不同的环境原因。“银河”虽具有较有利的海洋下垫面条件, 但并未发展为台风, 是因为不利的高低空环流形势和垂直风切变条件。“蝴蝶”迅速增强为强台风是因为其发生时北方冷空气南下, 西南暖湿气流爆发等有利条件。WRF模式对海表面温度(SST)影响土台风强度的敏感性实验表明, 土台风强度对于SST的响应表现为非线性正相关, SST升高, 土台风增强的速率将减缓。7—9月的南海SST均高于28℃, 已满足土台风增强条件。因此, 在对于土台风的预报中, 需特别注意SST以外的其他环境因子。     

台风波浪数值预报的CHGS法——Ⅳ.计算结果与模式的检验

本文用CHGS模式对南海北部海区3个台风过程进行了台风波浪数值计算,并将计算结果与实测资料进行了比较。通过本文的分析比较,可以认为CHGS模式用于台风波浪数值计算效果是好的。