大气季节内振荡对西北太平洋台风路径的影响研究

台风路径一直是天气预报的难点之一。本文研究了大气季节内振荡 (ISO) 对西北太平洋台风路径的影响, 指出大气ISO对台风路径预报有重要参考意义。细化传统台风路径的划分方法, 将台风路径进一步分为5种: 西移型、 西北移型、 日本以西型、 日本登陆型、 日本以东型。分别对不同路径的台风所对应的低频流场进行超前滞后合成分析, 发现台风生成时850 hPa低频气旋的正涡度带走向往往预示着台风的未来走向, 200 hPa低频环流形势, 意味着上层引导气流的方向, 对台风的路径也有一定的指示作用。低频流场演变特征表明, 大气ISO在对流层低层到中层通过低频气旋或低频反气旋的环流形势影响季风槽及副热带高压的位置和强度, 从而影响台风的活动。低频气旋的作用使台风易于沿着低频气旋的正涡度带移动。菲律宾以东热带地区生成的低频气旋的加强有利于季风槽的加强和东伸, 另外, 它的经向北传对副热带高压的位置也有影响。在副热带地区存在大气ISO流型以低频波列的形式向西传播, 对副热带高压的季节内时间尺度东西振荡有重要作用。热带与副热带地区大气ISO的共同作用, 对台风路径有决定性意义。初步认为, 对于西移路径和西北移路径, 热带大气ISO的影响起着更为重要的作用; 对于日本登陆型和日本以东型路径, 副热带大气ISO的影响起着更为重要的作用。大气季节内振荡的环流场可以作为台风路径预报的依据之一。     

2020年7月西北太平洋和南海“空台”环流特征分析

2020年7月西北太平洋和南海出现了史无前例的“空台”事件。利用NCEP再分析数据集、中国气象局(CMA)台风最佳路径等资料研究了此次“空台”现象的大尺度环流背景及动力和热力学特征。使用台风潜在生成指数(DGPI)分析发现2020年7月大尺度环流背景不利于台风生成,环流系统的异常通过影响对流层垂直风切变和垂直运动限制了台风的活动。2020年7月马斯克林高压较常年明显偏西偏弱,导致索马里急流强度减弱,越赤道气流不活跃,菲律宾以东洋面和南海海域盛行一致的偏东气流,历史同期活跃在该区域的季风槽无法建立,从而不利于热带扰动的生成。北半球极涡主体偏向西半球一侧,影响东半球冷空气势力较弱,副热带高压位置偏西;南亚高压较历史同期偏强且偏东,其东侧强盛的偏东气流将洋中槽截断,在西北太平洋区域出现反气旋性环流,该区域下沉气流增强,导致副热带高压强度增强,对流层中层强烈的下沉气流抑制了台风的生成和发展。此外,受中高层环流系统异常的影响,7月菲律宾吕宋岛以东洋面和南海地区环境垂直风切变较常年偏高2~4 m/s,南海部分海域偏高达4~8 m/s,同时该区域内异常偏强的下沉气流导致对流层低层相对湿度偏低,大气层结处于较为稳定的状态,动力和热力条件均不利于热带扰动的进一步发展。      

1109号“梅花”台风对辽宁降水的影响分析

利用逐日NCEP再分析、常规观测、加密自动站、卫星云图及多普勒雷达等资料,分析了1109号台风“梅花”路径、结构和降水变化的原因,并对“梅花”的物理量特征进行了诊断分析.结果表明:副热带高压外围引导气流较强时,台风沿引导气流方向行进,引导气流较弱时,台风受高空槽的吸引,移动路径产生向西的分量;中低层冷空气的侵入,破坏了台风自上而下的暖心、不对称结构,呈现上暖下冷的稳定结构,趋于向温带气旋变性.“梅花”影响辽宁前期,主要受台风外围气流影响,水汽厚度浅薄,但维持时间长,产生的累计雨量较大.后期台风残余云系,在冷空气的作用下,冷暖空气交界处激发出整层上升运动,同时在台风外围水汽、偏南季风水汽共同作用下水汽厚度增加,更充沛的水汽来源为更强降水提供了有利的水汽条件,在辽宁中南部产生暴雨大暴雨天气.此外,雷达、自动站反映的中尺度切变、涡旋,为对流系统发展起到了触发作用.     

中尺度对流系统对台风“风神”移动路径影响的研究

通过卫星资料分析台风“风神”路径预报之所以出现较大的偏差,可能是由于“风神”西侧中尺度对流系统引起的.为了更好地研究中尺度对流系统对台风的影响,利用中尺度非静力数值模式WRF对“风神”的移动过程开展了高分辨率数值模拟,模拟采用双重嵌套,最高分辨率6 km,共积分78 h.利用模拟资料,采用PV-ω分部位涡反演方法定量分析了台风外围中尺度对流系统对台风运动的影响,认为P V-ω分部位涡反演方法能够很好地分离出台风外围中尺度对流系统,其对台风引导气流的贡献可达到20％左右.为验证中尺度对流系统的影响,用模式积分的方法,通过3组模拟实验,发现中尺度对流系统使台风路径偏左或偏右可能随着环境引导气流方向而改变,而在此个例中的中尺度对流系统会使得台风向西和向极移动得更远.对比研究了不同中尺度对流系统对台风的影响,发现在“风神”移动过程中,中尺度对流系统之所以引起较大影响是因为中尺度对流系统与台风相对位置变化不大所致.     

越赤道气流准双周振荡对西北太平洋台风路径的调制作用

利用美国联合台风预警中心（Joint Typhoon Warning Center,JTWC）热带气旋（tropicalcy—clone,TC）数据、NCEP／NCAR再分析风场资料,研究了越赤道气流准双周振荡对西北太平洋台风路径的调制作用。将西北太平洋台风路径划分为：西行路径、西北行路径、转向登陆中国路径、转向中日之间路径、转向登陆日本路径、转向日本以东路径和140°E以东路径。利用超前滞后回归方法,合成分析了6—10月不同路径台风对应的越赤道气流准双周振荡的低频环流演变过程。结果表明,925hPa越赤道气流及与其相联系的经向风存在明显10～20d准双周振荡现象,且对西北太平洋台风路径预报具有一定的指示作用。在西太平洋赤道地区,低频越赤道气流强度、演变特征影响着西北太平洋低频气旋的位置和移动方向,调节风场强辐合带与季风槽的位置与强度,继而对台风生成位置、移动路径产生重要的影响。初步认为,强向北低频越赤道气流分量有利于北侧低频气旋加强和向北传播,继而使得强辐合带、季风槽位置偏北,台风易于在此区域生成且沿着强辐合带位置移动。而弱向北低频分量或向南低频分量则不利于台风转向移动。     

西北太平洋风场对台风路径的影响

本文着眼于西北太平洋对流层的风场，分析了西北太平洋环境流场对台风路径的影响。所研究的七类正常台风路径，副热带高压的反气旋环流是它们的直接影响系统。西风环流，尤其是中、高纬度高层西风的分布及其变化对于形成不同类型的台风路径亦起了很重要的作用。分析还发现，台风有沿着对流层深层暖区轴线，按照热成风方向移动的趋势。     

热带大气季节内振荡对西北太平洋地区热带气旋路径的影响

利用NOAA的逐日OLR场资料、ECMWF逐日风场(850 hPa)资料、以及美国联合台风预报中心(JTWC)的热带气旋(TC)数据,参考Wheeler和Hendon提出的MJO指数,通过Combined-EOF方法定义热带20～90 d振荡(ISO)的指数,对西北太平洋(WNP)区域进行ISO不同相位的划分,深入研究西北太平洋地区ISO对于热带气旋(TC)路径变化的影响。研究结果表明,在ISO东风位相中,在ISO反气旋性环流东北侧气流影响下,西太副高南侧偏东气流较弱,生成在副高中的TC在140 °E以东转折的比率较大;而在西风位相,副高南侧偏东气流受ISO气旋性环流影响加强,生成在该区域的TC在偏东气流引导下首先向西,当西北移动至近海区域后,在西南季风气流以及副高西侧偏东南气流的共同作用下,容易发生顺时针的北折,因而在140 °E以西转折类的TC比率较高。还分析了台风个例中的ISO流场形势,发现当ISO气旋(反气旋)性环流中心与热带气旋中心重合时,热带气旋路径会发生突然的右折。      

双台风生消过程涡旋能量、水汽输送相互影响的三维物理图像

重点研究“莫拉克”台风发展并登陆台湾,以及“天鹅”台风消亡阶段两者相互作用的问题。通过诊断分析发现“莫拉克”与“天鹅”移动过程存在双台风涡旋互旋、吸引与合并现象。采用双台风中心连线的垂直剖面移动坐标分析法可揭示出双台风涡度、风场三维结构,演变过程中双台风的涡度、动能强度呈反向变化关系,在双台风生消过程中,动能、位涡场分布存在显著“连体”通道特征。并揭示出双台风涡旋各自生、消过程水汽、动能可能存在的相互影响及其涡旋结构变化的内在关联。对“天鹅”消亡、“莫拉克”引发暴雨过程,采用Flexpart-WRF耦合模式模拟“质点群”轨迹,模拟结果再现了双台风生消阶段“天鹅”台风水汽“粒子群”向“莫拉克”低层气旋式输入通道,且在“莫拉克”涡旋高层反气旋式卷出的三维立体动态图像。通过剔除“天鹅”台风涡旋数值模拟试验进一步印证了“天鹅”台风趋于消弱过程其水汽、动能输送为“莫拉克”台风发展与维持做出了一定贡献。基于以上合成分析、轨迹和数值模拟技术综合分析提出了能揭示“天鹅”消亡、“莫拉克”发展过程能量、水汽输送相互影响的三维物理图像。     

回顾超强台风“布拉万”及其异常路径分析

2012年8月下旬,超强台风"布拉万"对东北地区造成极大影响。该台风路径属于北折异常路径,本文对该台风路径异常原因试做分析,结果表明:主要影响系统依然是西太平洋副热带高压的引导气流的作用,前期大陆低压槽的东移对西太平洋副热带高压有挤压作用,导致台风布拉万的主要影响气流转为偏西方向;大陆低压槽后期与西太平洋副热带高压的对峙时间较长,有较强的偏南气流,再加上台风"天秤"的双台风互旋作用,使台风"布拉万"被北抬,因此维持较长时间的向北方向移动。950-250 h Pa的深层次引导气流,与700 h Pa的引导气流与台风的移动速度也较一致。因此,注意大型环流场与引导气流的变化对台风的预报,依然具有非常重要的指导意义。     

2004年台风“艾利”与“米雷”路径异常变化分析

2004年西北太平洋上生成的台风"艾利"和"米雷"开始都是向西北方向移动,当快要进入东海时两个台风的路径均发生变化,"艾利"转向西南方向,形成倒抛物线形的路径,而"米雷"突然向东北方向转折。通过对这两个台风的不同时间尺度环境场及其与台风相互作用的分析表明,对于西南转向的"艾利",副热带高压(副高)西伸明显,台风位于副高的南侧,天气尺度风场对副高低频分量的涡度平流,使得台风西北侧出现负涡度,同时由于罗斯贝波能量频散,台风东南侧出现负涡度,与负涡度相联系的天气尺度异常环流导致台风西北侧和东南侧的天气尺度引导气流的作用相互抵消,台风主要在低频环流引导下向西南方向移动;对于突然向东北转向的"米雷",副高位置偏东,转向时刻只有东南侧增强的天气尺度西南风,天气尺度引导气流导致台风向东北转折。     

Impact of 10–60-Day Low-Frequency Steering Flows on Straight Northward-Moving Typhoon Tracks over the Western North Pacific

This study investigates the impact of low-frequency (intraseasonal and interannual) steering flows on straight northward-moving (defined as a meridional displacement two times greater than the zonal displacement) typhoons over the western North Pacific using observational data. The year-to-year change in the northward-moving tracks is affected by the interannual change in the location and intensity of the subtropical high. A strengthened northward steering flow east of 120°E and a weakened easterly steering flow south of the subtropical high favor more frequent straight northward tracks. Examining each of the individual northward-moving typhoons shows that they interact with three types of intraseasonal (10–60-day) background flows during their northward journey. The first type is the monsoon gyre pattern, in which the northward-moving typhoon is embedded in a closed cyclonic monsoon gyre circulation. The second type is the wave train pattern, where a cyclonic (anticyclonic) vorticity circulation is located to the west (east) of the northward-moving typhoon center. The third type is the mid-latitude trough pattern, in which the northward-moving typhoon center is located in the maximum vorticity region of the trough.     

台风"莫拉克"路径诊断分析和模拟

利用客观分析资料和数值模拟方法分析了0908号台风"莫拉克"穿越台湾岛前后在路径上出现的北翘、西折现象以及进入台湾海峡后移动异常缓慢的原因.结果表明:①台风靠近台湾岛后西太平洋副高减弱东撤,引导气流明显减弱,台风减速;台风进入台湾海峡后,北侧高压带的断裂和随后的重新连接加强是其路径偏北转向和移动缓慢的主因.②"莫拉克"...     

高空冷涡影响台风Meranti(1010)北翘路径的集合预报分析

路径突变是台风路径预报中的一个难题。2010年第10号台风Meranti（1010）在台湾岛南部海域西移过程中突然北折,而欧洲中期天气预报中心（ECMWF）集合预报对其北翘路径存在较大分歧。选取预报成功与不成功两组集合成员各8例,对比分析台风Meranti路径变化的主要原因。结果表明:（1）一个来自热带对流层上部槽的切断高空冷涡（UTCL）是该台风路径变化的一个重要影响系统。Meranti北翘路径跟它与UTCL的南北向耦合有关;（2）UTCL通过改变台风上层的环境气流影响台风引导气流。在UTCL移至台风北部过程中,台风的偏南风引导气流明显加强,有利于其路径北翘;（3）UTCL对台风Meranti北翘路径的影响还与其自身结构有关。水平环流宽且气旋性涡旋向下垂直伸展更深的UTCL对台风路径变化影响更明显;（4）位涡倾向方程的诊断分析表明,在TC与UTCL南北向耦合过程中,台风北部的正位涡水平平流项输送显著,有利于台风向北运动,且UTCL影响下产生的非对称风场在其中起主要作用。     

THE IMPACT OF MID-LATITUDE CIRCULATION OVER THE TIBETAN PLATEAU ON THE TRACK OF TYPHOON OVER THE NORTHWEST PACIFIC

There is a close relationship between variation of middle latitude synoptic system over theTibetan Plateau and movement of typhoon over the Northwest Pacific.This paper tries to discussthe mechanism of it through the numerical simulation and dynamic diagnosis.25-year statistical results during the period from 1970 to 1995 indicate that the relationshipbetween middle latitude circulation over the Plateau and the track of typhoon over the NorthwestPacific are as follows.When longwave trough in 500 hPa isobaric surface over the Plateau.it isfavourable to typhoon's westward movement:on the contrary,large scale anticyclone over thePlateau is favourable to typhoon's recurvature.We simulated the typhoon under these two flowpatterns with MM5 model.Numerical simulation results showed that:(a)Longwave trough on500 hPa surface over the Plateau makes subtropical high extended westward so as to typhoon southto high moves westward in easterly steering flow.(b)Anticyclone over the Plateau will bringabout the longwave trough developing along the east coast of Asia,it'will usually cause typhoonrecurring in front of the developed trough.In addition,the results of dynamic diagnosis show the physical mechanism on impact ofsynoptic system over the Plateau on the downstream synoptic system,that is,the transport ofdisturbance kinetic energy over the upstream Plateau makes the downstream trough developed.And then it affects the steering flow of typhoon.Because of existence of the high ridge over thePlateau.the energy transport channel moves to north.On the contrary,the trough exists over thePlateau,the energy transport channel moves to south.The southerly in front of trough over thePlateau and the southerly in the east part of typhoon transport low potential vorticity of lowlatitude into subtropical high.That is beneficial to development of subtropical high and affectstyphoon's movement.These results fully reflect the impact of interaction between mid-latitude andlow latitude on synoptic system.     

副热带高压对登陆台风等熵面位涡演变影响的数值模拟研究

选取1997年第11号台风“温妮”为研究个例, 通过中尺度模式MM5模拟再现了该台风登陆后经历初期减弱、 变性及变性后再次发展的演变过程。采用Davis et al.(1996) 提出的片段位涡反演方法, 提取具有副热带高压物理意义的位涡扰动, 采用片段位涡反演的方法, 改变模式积分初始时刻台风东部副热带高压强度, 并引入Ertel等熵面位涡收支方程, 深入分析不同强度的副热带高压环流系统在登陆台风结构演变的过程中等熵面位涡的守恒性, 以及守恒性与非守恒性相对作用的大小。研究表明: 台风北上深入内陆的过程中, 高空槽大值位涡源源不断的输送使得对流层低层西北侧位涡增长, 台风中心上空的辐散形势有利于台风强度的再次增强。由于摩擦和非绝热加热的存在, 对流层位涡局地变化主要决定于位涡的水平平流 (守恒项)、 位涡的垂直平流、 加热的垂直微分 (非守恒项) 的分布。台风经历变性及再增强的过程中, 其影响范围内位涡守恒性经历了先减弱后增强的过程, 非守恒项中位涡的垂直平流能较好地描述对流层中层位涡局地变化趋势, 而加热的垂直微分则在对流层低层和高层表现良好。副高强度的加强使台风加速北上, 加快了台风变性速度, 高层位涡的向下输送明显提前且强度增强, 位涡守恒性的破坏、 重建也相应提前, 位涡垂直平流的整层负值减小, 加热垂直微分对对流层低层位涡增长的正贡献加强, 且持续时间更长。     

THE IMPACT OF MID-LATITUDE CIRCULATION OVER THE TIBETAN PLATEAU ON THE TRACK OF TYPHOON OVER THE NORTHWEST PACIFIC*

There is a close relationship between variation of middle latitude synoptic system over the Tibetan Plateau and movement of typhoon over the Northwest Pacific.This paper tries to discuss the mechanism of it through the numerical simulation and dynamic diagnosis.25-year statistical results during the period from 1970 to 1995 indicate that the relationship between middle latitude circulation over the Plateau and the track of typhoon over the Northwest Pacific are as follows.When longwave trough in 500 hPa isobaric surface over the Plateau.it is favourable to typhoon's westward movement:on the contrary,large scale anticyclone over the Plateau is favourable to typhoon's recurvature.We simulated the typhoon under these two flow patterns with MM5 model.Numerical simulation results showed that:(a)Longwave trough on 500 hPa surface over the Plateau makes subtropical high extended westward so as to typhoon south to high moves westward in easterly steering flow.(b)Anticyclone over the Plateau will bring about the longwave trough developing along the east coast of Asia,it'will usually cause typhoon recurring in front of the developed trough.In addition,the results of dynamic diagnosis show the physical mechanism on impact of synoptic system over the Plateau on the downstream synoptic system,that is,the transport of disturbance kinetic energy over the upstream Plateau makes the downstream trough developed.And then it affects the steering flow of typhoon.Because of existence of the high ridge over the Plateau.the energy transport channel moves to north.On the contrary,the trough exists over the Plateau,the energy transport channel moves to south.The southerly in front of trough over the Plateau and the southerly in the east part of typhoon transport low potential vorticity of low latitude into subtropical high.That is beneficial to development of subtropical high and affects typhoon's movement.These results fully reflect the impact of interaction between mid-latitude and low latitude on synoptic system.     

台风珍珠和鲇鱼北折路径对比分析

“珍珠”（0601,Chanchu）和“鲇鱼”（1013,Megi）都是发生北折路径的台风,通过分析发现导致台风珍珠和鲇鱼路径北折的天气形势变化有一些相同点：都发生在环境场的调整中,有西风槽影响华南的副热带高压,使之减弱东退、台风移速减慢,然后副热带高压加强并从台风南部向西南伸展、与赤道高压打通,其西侧的偏南气流与越赤道气流会合引导台风向北移动;同时有弱冷空气南侵。上述环境场的突然变化导致引导气流方向发生突然变化,是这两个台风西行北折的重要原因。引导气流分析还发现,秋台风鲇鱼最佳引导气流所在高度低于初夏台风珍珠。另外,不同的路径预报方法、不同的模式和超级集合预报提供了各种台风路径预报信息,在应用这些信息时要密切结合实况天气形势的变化,进行路径预报订正。     

Condensation heating of the Asian summer monsoon and the subtropical anticyclone in the Eastern Hemisphere

The effects of condensation heating on the formation of the subtropical anticyclone in the Eastern Hemisphere (EH) are studied by means of theoretical analysis and numerical simulation. The complete vorticity equation is employed for the analysis. It is found that, due to the vertical gradient of strong condensation heating, the distribution of cyclone and anticyclone in the upper troposphere is out of phase with that in the middle and lower troposphere. This is confirmed by a series of numerical experiments. The horizontal gradient of the condensation heating also affects the configuration of the subtropical anticyclone. It is concluded that condensation heating is a key factor for the formation and location of the summer subtropical anticyclone in the EH. The latent heating released by the Asian monsoon rainfall contributes to the formation of the 200 hPa South Asian anticyclone on the western side of the heating center and the 500 hPa western Pacific subtropical anticyclone on the eastern side of the center. Such configurations are modified to some extent by surface sensible heating and orography. The circulation in mid-latitudes is also affected by the latent heating in the subtropical area through the propagation of Rossby waves. Received: 10 September 1999 / Accepted: 5 June 2000     

南海夏季风爆发的数值预报模拟实验

1998年5月21日00时（UTC）,对流层上部200hPa的南亚反气旋中心位于（16oN,94oE）附近,850hPa南海的中南部仍为副热带反气旋控制;到21日12时,200hPa的南亚反气旋中心迅速移到（21oN,94oE）附近,同时850hPa的南海副热带反气旋减弱东撤,南海的中南部由东南风转变为西南风,南海夏季风爆发。本文利用美国国家大气研究中心和宾西法尼亚州大学联合研制的中尺度模式（MM5V2）模拟预报这一过程,同时通过敏感性实验研究了区域边界条件和水平分辨率对季风预报模拟实验的影响。