CWRF边界层参数化对东亚近海热带气旋模拟的影响评估

基于CWRF模式结果,探讨了6种边界层参数化方案对30 a东亚近海热带气旋的强度、频数及路径模拟的可能影响。结果发现:CWRF模式中各边界层参数化方案模拟的热带气旋频数普遍较观测偏少,模拟强度相比观测也均偏弱。热带气旋的强度、频数及出现频次的空间分布对模式边界层方案的选取较为敏感。CAM3方案模拟强热带气旋的能力较其他方案偏好,ACM方案在多数年份模拟的热带气旋个数偏多,且在不同月份模拟的热带气旋生成频率与观测最接近,CAM3方案模拟的热带气旋出现频次与观测的偏差在大部分地区偏小。综合来看,CWRF模式中边界层参数化选用CAM3方案模拟热带气旋活动的性能较好。     

边界层参数化方案对台风“莫拉菲”热力和动力结构特征影响的对比

评估WRF模式对南海台风期间边界层的模拟能力,并对比分析了6组边界层参数化方案模拟的边界层热力和动力结构。与风温湿廓线探空资料的对比表明:边界层参数化对于位势高度和温度的模拟影响较小;Bou Lac参数化方案模拟的结果与实况变化趋势最接近,MYNN和YSU方案模拟的结果次之。是否考虑边界层参数化对热带气旋路径和强度的模拟影响显著;采用不同边界层参数化方案对热带气旋结构的模拟存在显著差别,且这种差异不限于边界层。和非局地参数化方案相对比,Boulac方案模拟的效果比较强,这可能是因为该方案有较高的混合效应、较大的对流动能以及能更好的模拟湿对流引起的湿度。Bou Lac方案模拟的结果更接近实际观测,这表明在稳定层结下使用局地k理论计算湍流扩散更为合理,但非局地方案在风速和气压的预报上存在一定优势。     

有限区域大气-海浪耦合模式的建立及海表粗糙度参数化试验

利用LINUX操作系统下的进程通讯(IPC)技术将中尺度大气模式MM5(V3)与第三代海浪模式WW3进行双向耦合,建立考虑大气-海浪相互作用的风浪耦合模式,在耦合模式中引入3种海表粗糙度参数化方案,通过对一次热带气旋过程的模拟,研究大气-海浪相互作用对热带气旋系统的影响及耦合模式对海表粗糙度参数化方案的敏感性。结果表明:LINUX系统下的进程通讯技术可以方便有效地实现大气和海浪模式的双向耦合,模式运行稳定;耦合模式能够较好的模拟热带气旋的发展和演变过程及其影响下海浪场的分布和演变,模拟结果对海表粗糙度参数化方案较敏感;海浪的反馈作用同时影响了海气间的动力和热力作用过程,不同的海表粗糙度参数化方案下,海浪对两种作用过程不同的影响程度决定了其对气旋系统强度的影响。     

1951～2004年登陆我国热带气旋频数和强度的变化

通过分析1951～2004年登陆我国热带气旋频数和强度的变化,结果表明,登陆热带气旋频数呈减少趋势,50～60年代登陆热带气旋频数较多,1991～2004年是热带气旋登陆我国的最少时期,1951～2004年间登陆强度为强台风和超强台风的热带气旋频数呈显著减少趋势.最大登陆强度在50～70年代,近几年是偏弱气候阶段.平均登陆强度没有明显变化.登陆热带气旋的破坏潜力存在明显的年代际变化,50～70年代初明显偏强.登陆热带气旋平均强度的减弱和具有较强强度登陆热带气旋频次的减少引起破坏潜力的减弱.     

路经南海热带气旋迅速加强的年代际变化

本文利用中国气象局热带气旋资料中心最佳路径数据集、美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心大气再分析数据集和国家海洋信息中心的海洋再分析数据集,研究了路经南海热带气旋迅速加强(Rapid Intensification, RI)的年代际变化。在1951–2017年期间,路经南海的热带气旋主要发生在6–12月,其中发生RI的热带气旋集中在7–12月,且RI呈现年代际变化,这种变化和太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation, PDO)显著相关。在正PDO年,RI频数较少且主要分布在菲律宾群岛东部和南海北部;而在负PDO年,RI频数较多且分布在菲律宾群岛东部的大范围区域。路经南海热带气旋RI的年代际变化与PDO对大尺度海洋大气变量的调制有关。回归分析显示热带气旋潜热对路经南海热带气旋RI频数的年代际变化影响最大,而相对湿度的影响相对较小,垂直风切变的影响很小。     

影响广东省中部沿海热带气旋大风气候特征和重现期分析

利用广东省中部沿海台站气象资料,统计分析了影响该地区的热带气旋频数、强度、发生源地、大风风速等气候特征及变化趋势,并进行了台站资料的重现期风速计算。结果表明,热带气旋影响广东省中部沿海多出现于6—9月,其中尤以8月最多;影响热带气旋以强热带风暴和台风最多,它们多生成于南海北部和菲律宾群岛以东洋面;在过去50年间影响热带气旋频数总体上略有下降,在1970和1980年代较多,1960年代和1995—2010年期间较少,影响热带气旋的强度有减弱的趋势。重现期风速极值分布总体上呈从沿岸向内陆迅速减小,以及西部略大、东部略小的特点。     

热带气旋对黄、渤海影响的统计特征分析

本文统计分析了1949—2000年共52年影响黄、渤海的热带气旋时空分布特点及ENS0、西太平洋副热带高压与影响黄、渤海的热带气旋关系。结果表明，西太平洋热带气放以四种主要路径影响黄、渤海，其影响时间、频数及强度均有不同。ENSO和西太平洋副热带高压的强度、位置将影响热带气旋对黄、渤海影响的路径和频数。     

海洋飞沫对热带气旋边界层结构的影响

将海洋飞沫参数化引入到一个高分辨率、非静力中尺度WRF模式中,对0908号热带气旋Morakot进行数值模拟,探讨了海洋飞沫对热带气旋Morakot边界层结构和强度的影响。模拟结果表明:采用新参数化后,对热带气旋Morakot的强度预报有改进,但对热带气旋移动路径改进不大;其次,通过对边界层过程的改进,使得眼墙区域的平均径向风速、切向风速、温度、相对湿度、垂直风速、热通量,降水等物理量均有增强,各物理量的贡献对热带气旋Morakot强度和结构变化的影响十分重要。     

登陆华南台风的频数及强度变化特征分析

利用1949—2015年上海台风所提供的热带气旋资料,依据热带气旋登陆华南时的强度,对登陆华南台风的频数、初终旋影响日期、影响期以及登陆位置、强度等气候特征分为3个路段(即西路、中路和东路)进行了分析。结果表明:全年登陆华南热带气旋TCs(指登陆时底层中心附近最大平均风速≥8级的热带气旋)和台风以上(指登陆时底层中心附近最大平均风速≥12级的热带气旋)频数均有不显著的增加趋势,且登陆华南TYs频数占TCs频数的百分比呈不显著的上升趋势,年际变化特征明显,年最多登陆TCs频数是最少登陆TCs频数的9倍,TCs和TYs的年代际变化具有明显的波动特征,登陆时间主要集中在7—9月。登陆地点主要集中在珠江口以西(西路和中路)。登陆华南TCs的平均影响期为78 d,多年平均初旋和终旋影响日期分别为7月8日和9月23日,初旋和终旋影响日期有提早的趋势,其中东路平均10 a的终旋影响日期提前5.8 d。从登陆强度看,整个华南、中路和东路各级热带气旋的强度有不同程度的增强趋势,而从西路进入华南的热带气旋中,强热带风暴的强度是减弱的,而热带风暴和台风以上的强度是增强的。值得注意的是,近十年来以极端强度登陆华南的台风显著增多。     

利用TRMM资料对热带气旋“威马逊”结构及其降水特征的研究

利用NASA提供的热带测雨卫星(TRMM)资料和NCEP/AVN模式的实况分析场研究了热带气旋“威马逊”(2002)的演变过程、结构和降水特征.对要素场及倾斜对流有效位能诊断分析发现,降水的分布和强度对热带气旋的发展有很好的指示作用.针对MM5的几种积云参数化方案进行了数值试验,初步研究了各方案在热带气旋定量降水预报(QPF)中的作用.     

近58a来影响和登陆浙江的热带气旋统计特征分析

本文利用1949-2006年热带气旋资料,对58a来影响和登陆浙江热带气旋的登陆位置、登陆时间的年际、月际和日变化、登陆后的移速及路径变化与降水中心分布的关系、登陆后维持和衰减情况等进行了统计分析.统计结果表明：影响和登陆浙江的热带气旋有较明显的年际、月际和日变化特征;登陆浙江的热带气旋陆上维持时间与登陆时的强度正相关,登陆后12h内热带气旋衰减较快;登陆后移向偏北分量大的或移速加快的热带气旋,主要降水区出现在路径右侧的可能性大.     

阿拉伯海热带气旋生成特征分析

利用印度气象局（India Meteorological Department,IMD）、国际气候管理最佳路径档案库（International Best Track Archive for Climate Stewardship,IBTrACS）提供的1982—2020年阿拉伯海热带气旋路径资料,美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction,NCEP）再分析资料,对近39 a阿拉伯海热带气旋源地和路径特征、活跃区域、频数及气旋累积能量（accumulated cyclone energy,ACE）指数的季节特征和年际变化特征进行分析,并结合环境因素,说明其物理成因。结果表明：阿拉伯海热带气旋多发于10°~25°N,65°~75°E海域,5—6月、9—12月发生频数较高且强度较强,1—4月、7—8月发生频数较低且气旋近中心最大风速均小于35 kn;频数的季节变化主要受控于垂直风切变要素;阿拉伯海热带气旋发生频数和ACE近年有上升趋势,年际变化主要受控于海面温度（sea surface temperature,SST）和850 hPa相对湿度要素。     

宁波台风风暴潮数值模拟与风险计算

基于已有潮位站的台风风暴潮历史资料,利用业务化台风风暴潮数值预报模式对影响宁波的5次较显著台风风暴潮过程进行模拟检验,分析表明模式能较好的模拟台风风暴潮过程,尤其是对最大过程增水的模拟.因此,以镇海潮位站为切入点,选用引发宁波最大风暴增水的5612号热带气旋(Wanda)的路径,平移后组合不同等级的热带气旋参数,构建出多组假想最优热带气旋进行宁波地区风暴潮风险的计算,得到从强热带风暴至超级台风共5类热带气旋登陆宁波时所可能引发的最大风暴增水,并使用皮尔逊Ⅲ型统计计算出对应的历史重现期,为宁波地区今后有效地防范各类热带气旋强度的风暴潮提供决策支持.     

内核及外围尺度对热带气旋强度影响的数值试验

采用WRF数值模式模拟并对热带气旋尺度与强度关系进行了探讨,且初步诊断分析了内核及外围尺度对热带气旋强度影响的可能机制,结果表明:(1)内核区较大时的缩放引起角速度变化是其影响热带气旋强度的机制之一;(2)内核区较小时的进一步收缩引起的眼区次级环流破坏是其影响热带气旋强度的一种机制;(3)外围尺度变化造成低层上升至高层的水汽总量变化,是其影响热带气旋强度的一种机制;另一方面,外围尺度发生变化使得低层气流向热带气旋内的辐合减少,亦是其影响热带气旋强度的机制之一。     

海面风应力拖曳系数参数化方案对风暴潮数值模拟的影响

为了比较不同的海面风应力拖曳系数参数化方案在风暴潮数值模拟中的效果,采用9种不同的风应力拖曳系数参数化方案对湛江附近海域15个热带气旋风暴潮进行数值模拟.模拟结果表明,不同风应力拖曳系数参数化方案对热带气旋风暴潮增水最大值的数值模拟效果不完全相同,在风暴潮数值模拟中要选择合适的风应力拖曳系数参数化方案;文中Smith(...     

基于CMIP6模式的热带太平洋海表温度增暖初步评估

热带太平洋是影响全球气候系统的重要区域,热带太平洋海表温度(SST)的长期变化趋势模拟是国际研究领域关注的热点。基于12个参加第六期国际耦合模式比较计划(CMIP6)的模式结果,本研究对1950年至1999年间多模式模拟得到的热带太平洋SST增暖现象进行了初步评估。结果表明,不同模式对热带太平洋SST增暖的模拟能力差别较大,特别在赤道东太平洋区域,部分模式模拟得到了偏强的SST降温趋势,与实际观测中的SST增温趋势相反,多模式集合平均结果给出了中部型厄尔尼诺事件的增温趋势。通过引入SST增暖变率分析方法,本研究对多模式模拟的热带太平洋SST在过去50 a中的增暖内在变化进行了进一步评估,结果表明目前各模式对热带太平洋SST增暖变率模拟偏弱,空间分布差异较大。     

海洋飞沫对热带气旋影响的数值模拟研究——以“鲇鱼”台风为例

本文在海-气-浪-沉积输运耦合模式COAWST(The Coupled-Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport Modeling System)中,添加包含海洋飞沫效应的拖曳系数C_D和热焓交换系数C_K参数化方案,探讨海洋飞沫的动力学和热力学效应对热带气旋的影响。数值实验结果表明,海洋飞沫效应可有效改进热带气旋的路径模拟结果;只考虑海洋飞沫动力学效应时,对海表动量通量的影响甚少,可使向上感热通量和潜热通量略有增加;同时考虑海洋飞沫动力学和热力学效应时,可使海表动量通量略有增加,并使向上感热通量和潜热通量显著增加,海洋飞沫主要通过热力学效应有效增加热带气旋强度,对热带气旋强度模拟的改进效果相比于仅考虑海洋飞沫动力学效应更显著。     

登陆我国热带气旋活动的年代际变化分析

本文利用1950－1999年西北太平洋热带气旋资料，对50年来登陆我国热带气旋的月际、年际和年代际变化及异常情况进行了统计分析，指出了登陆我国的热带气旋频数存在明显的年代际差异，并对比分析了同期的副热带高压等海洋大气环流指数的统计特征。     

广东省登陆热带气旋的时空分布特征及其影响

根据1949-2017年广东省登陆热带气旋最佳路径数据以及1994-2016年广东省重大热带气旋灾害资料,对登陆广东省热带气旋的时空分布特征及其影响进行了统计分析。结果表明:广东省登陆热带气旋频数的年际变化明显,总体上呈下降趋势。7-9月是广东省热带气旋登陆的高频期,登陆地点主要集中在湛江、汕尾、阳江、江门。登陆广东省的热带气旋主要来自南海北部和菲律宾以东洋面;其中登陆最多的是强热带风暴,其次是热带风暴和台风。     

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。