两个移速快、强度强、路径相似的台风过程分析

0814强台风"HAGUPIT"和9615台风"SALLY"具有移速快、强度强、路径相似的特点,通过分析得出,500 hPa不断加强的大陆副热带高压,南侧偏东引导气流加强,使热带气旋移速不断加快,而且与热带气旋同向移动增强的副热带高压,使其移速更快。越赤道气流增强和维持,给热带气旋不断输送能量,对流层高层强辐散,弱纬向风垂直切变都有利于热带气旋显著加强和维持。     

武汉市一次对流梅雨暴雨过程诊断分析

2016年7月5—6日武汉市发生对流梅雨暴雨,出现严重城市内涝。分析对流云团活动、天气系统与物理量演变,结果表明:(1)对流云团来自江汉平原东部,暴雨前期对流云团合并发生在2个β云团之间,中期2个β云团先后与1个α云团合并,后期对流云团无明显合并,虽有向西的指状对流云生成,武汉市强降雨还是开始减弱。(2)暴雨发生在200hPa南亚高压东伸脊北侧,500hPa副热带高压在江南加强西进过程中,500hPa纬向切变转为低槽东移,850hPa江汉平原低涡则是迴旋少动,高空偏北风急流左侧水汽辐散与偏南风低空急流前方水汽辐合耦合有利于启动强降雨。(3)武汉站200~850hPa,500~850hPa风垂直切变明显,400hPa干空气入侵,共同触发了强降雨。     

A Statistical Analysis on the Effect of Vertical Wind Shear on Tropical Cyclone Development

Using tropical cyclone (TC) best track and intensity of the western North Pacific data from the Joint Typhoon Warning Center (JTWC) of the United States and the NCEP/NCAR reanalysis data for the period of 1992-2002, the effects of vertical wind shear on TC intensity are examined. The samples were limited to the westward or northwestward moving TCs between 5°N and 20°N in order to minimize thermodynamic effects. It is found that the effect of vertical wind shear between 200 and 500 hPa on TC intensity change is larger than that of the shear between 500 and 850 hPa, while similar to that of the shear between 200 and 850 hPa. Vertical wind shear may have a threshold value, which tends to decrease as TC intensifies. As the intensifying rate of TC weakens, the average shear increases. The large shear has the obvious trend of inhibiting TC development. The average shear of TC which can develop into typhoon (tropical depression or tropical storm) is below 7 m s-1 (above 8 m s-1).     

影响北印度洋热带气旋生成环境因子的月际变化特征

利用美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Centre,JTWC)发布的1979—2018年北印度洋热带气旋(tropical cyclone,TC)数据和ERA-Interim提供的分辨率为1°×1°的同期再分析资料,分析影响北印度洋热带气旋生成的不同环境因子月际变化特征。结果表明:5月北印度洋海温明显增暖,适宜的200 hPa与850 hPa垂直风速切变(5~10 m·s^(-1))和充足的水汽供应使得热带气旋的生成数达到全年第一个峰值。7—9月对流层中低层相对湿度条件很好,但200 hPa与850 hPa垂直风速切变过大,使得扰动对流很难形成暖心结构,不利于热带气旋的生成。10—11月北印度洋平均海温27~29℃,中层大气相对湿度条件较好,850 hPa多气旋性环流,200 hPa与850 hPa垂直风速切变为5~15 m·s^(-1),在这种有利的环境条件下北印度洋热带气旋生成数达到全年第二个峰值。对影响北印度洋两个海域热带气旋月际变化的不同环境因子定量研究发现,尽管阿拉伯海和孟加拉湾的热带气旋生成数都呈现双峰型变化,但环境因子在相同月份却呈现不一样的特征。     

广东省隆冬季节暴雨及个例分析

本文分析了1月份广东省冬季暴雨过程的高低层环流形势的配置特点：200hPa西太平洋反气旋的西北侧和江南西南急流入口区南侧是强辐散场；500hPa副热带高压东移，西风槽逼近，槽前西南风增强；850hPa西南风和东南风两支气流汇合我省，增强低层辐合，中低层水汽量骤增；锋面再次过境。并且对2000年1月23－25日的暴雨过程从天气图、卫星云图、物理量等方面进行了具体分析。     

Insight into the Role of Lower-Layer Vertical Wind Shear in Tropical Cyclone Intensification over the Western North Pacific

Vertical wind shear fundamentally influences changes in tropical cyclone (TC) intensity. The effects of vertical wind shear on tropical cyclogenesis and evolution in the western North Pacific basin are not well understood. We present a new statistical study of all named TCs in this region during the period 2000-2006 using a second-generation partial least squares (PLS) regression technique. The results show that the lower-layer (between 850 hPa and 10 m above the sea surface) wind shear is more important than the commonly analyzed deep-layer shear (between 200 and 850 hPa) for changes in TC intensity during the TC intensification period. This relationship is particularly strong for westerly low-level shear. Downdrafts induced by the lower-layer shear bring low θ e air into the boundary layer from above, significantly reducing values of θ e in the TC inflow layer and weakening the TC. Large values of deep-layer shear over the ocean to the east of the Philippine Islands inhibit TC formation, while large values of lower-layer shear over the central and western North Pacific inhibit TC intensification. The critical value of deep-layer shear for TC formation is approximately 10 ms-1 , and the critical value of lower-layer shear for TC intensification is approximately ±1.5 ms-1 .     

登陆华南热带气旋强度变化与大尺度环流的关系

应用UK再分析资料,采用合成分析方法,对比分析了登陆华南的登陆前迅速增强的TC（Rapid Intensifying TC,简称RITC）和迅速减弱的TC（Rapid FillingTC,简称RFTC）登陆前24h的大尺度环流背景特征。结果表明：从外流、入流强度和范围上看,RITC的低空入流和高空外流均明显强于RFTC,两类TC高空外流强度的差异比低空入流明显,RITC的次级环流径向范围大;从外流垂直伸展高度上看,RITC的平均外流主要集中在500hPa以上,而RFFC的平均外流比较分散,向下伸展到850hPa;从高空流场配置看,RITC上空除西北象限外均有较强外流,而RVrC仅在东北象限有较强外流,相应的RITC和RVrC的高空辐散在范围和强度上均有明显的差异,其中RITC的高空辐散明显强于RFTC;强烈的西南季风水汽输送是登陆华南的TC登陆前突然加强的先兆条件,RITC的对流活动明显比RFTc活跃;RITC的纬向风垂直切变比RFTC小,有利于RITC的强度增强。     

环境场对近海热带气旋突然增强与突然减弱影响的对比分析

采用动态合成分析法对近海突然加强(RITC)和突然减弱(RWTC)两类热带气旋(TC)的环境场进行对比分析。研究表明:(1)两类TC形势场差异较明显,且影响RITC的南亚高压比影响RWTC的南亚高压强。(2)突变前后RITC有充足水汽供应配合较强辐合及上升运动,TC不断获得水汽凝结释放的潜热,使得损耗的能量得到补充和加强,高层辐散突变后减弱,使得TC能量得以保存和聚集,暖心结构被不断增加的潜热能所加强,有利于TC强度的爆发。(3)RWTC突变前后中低层上升运动减弱,中低层辐合变化不大,且由于水汽供应不足,TC获得的凝结潜热不足以补充TC自身的能量损耗,并且高层的上升运动及辐散突变后均加强,这些均有利于TC中心高层暖心热量不断减少,从而促使TC强度快速减弱。     

华北地区夏季降水的年际变化特征

利用1951—2000年中国160个台站降水资料和1958—2002年欧洲中心的ERA-40再分析资料,分析了华北地区夏季降水和对应大气环流的变化特征。结果表明：华北地区夏季降水自20世纪70年代中后期开始明显减少,出现持续性干旱;华北地区上空的暖高压、鄂霍次克海地区的高压脊和西太平洋副热带高压是控制华北地区的主要环流系统。当华北地区降水偏少时,华北地区上空700hPa出现反气旋型环流异常,华北地区上空出现明显偏北风异常,且下沉气流加强,水汽出现辐散,200hPa高度上西风带偏南且减弱;反之,当华北地区降水偏多时,华北地区上空700hPa出现气旋型环流异常,并出现偏南风异常,上升气流加强,水汽输送辐合,200hPa上西风异常偏北加强。     

大气环状模对夏季中国大陆登陆热带气旋频数气候变化的影响

采用1949—2016年7—8月美国国家环境预报中心及大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料与中国气象局(CMA)上海台风所整编的热带气旋最佳路径数据集,研究大气环状模(Circumglobal Teleconnection,CGT)与中国大陆地区登陆热带气旋(Tropical Cyclone,TC)频数气候变化的关系。定义200 hPa经向风经验正交展开(EOF)的第一模态为CGT,其时间系数为环状模指数(Circumgolbal Teleconnection Index,CGTI)。CGT在北半球中纬度地区有5个异常中心,CGTI在1949—2016年呈明显的下降趋势,且存在一个2~3 a的周期振荡。CGT与大尺度环流异常存在密切的联系。研究表明:CGTI与中国大陆登陆TC频数气候变率具有显著的正相关,即CGTI表现为正异常时,登陆中国大陆的TC频数增加,反之减少。当CGT表现为正位相时,东亚副热带西风急流增强,急流南侧的反气旋切变增强,使TC登陆过程的活动区域200 hPa的辐散增强,此外,对流层高层Rossby波能量向南传播增强,形成波通量辐合,导致东风异常,产生了东风异常的引导气流和纬向风垂直切变,东风切变使得切变减小,增加了TC登陆中国大陆的可能性。     

一种新的垂直速度计算方法

在流体的不可压缩条件下,本文通过连续方程给出了一种新的垂直速度计算方法,称为z方法。通过实验得出:z方法下同样可以得出水平涡度与垂直运动的关系,即水平涡度矢量逆时针旋转时,对应上升运动,顺时针旋转时对应下沉运动。通过有效性验证得出:本文的方法在高层具有比较高的可靠性,在低层可靠性比高层稍弱,在中层则不甚理想。通过与p方法求解出的垂直速度的效果进行比较,得出p方法略好于z方法。     

中尺度对流系统的动热力特征及其演变对风垂直切变的响应

为探究环境风切变在对流系统发生发展与维持过程中的重要性,利用2009年6月5日20时（北京时）上海宝山站的探空资料生成理想试验初始场,设计了包含改变整层、中层和低层风切变在内的多组试验,对比分析各试验系统的动热力结构特征及其演变发现:(1)整层环境风切变的改变对中尺度对流系统的影响最显著,其次是中层风切变。增大整层风切变时,对流系统强度及组织性最强,生命史增长。减小整层风切变时,系统强度最弱且组织结构易发散。(2)风切变增加,水平涡度增大,其受垂直运动影响转化为垂直涡度,涡旋对与垂直运动间相互作用形成的正反馈过程是系统强度增强并可以长时间维持线状结构的重要原因。(3)风切变减小,对流系统移动速度远小于阵风锋,阵风锋移至系统前方,阻断系统前沿上升气流必需的暖输送。阵风锋后冷而稳定的环境令系统逐渐消散。      

2009.3.23东京成田机场坠机的气象条件分析与数值模拟

2009年3月23日美国联邦快递公司的一架飞机在东京成田机场坠毁,事故发生的原因与当时的气象条件密切相关。利用美国新一代非静力平衡中尺度数值预报模式(WRF V2.2)对该次过程进行数值模拟,着重分析事故发生前后各种物理量的水平分布和垂直配置,并诊断分析了该时段内位温平流的分布特征。结果表明,强风发生在位温平流梯度区。强冷空气影响下形成的低空水平风的垂直切变、低层强下沉速度引起的侧风切变和地面强风是造成此次事故的主要气象原因。     

北京地区2004年7月10日局地暴雨过程中的波动分析

2004年7月10(简称04710)北京出现了局地暴雨天气.这次暴雨的落区主要集中在城区,由于降雨时间短、雨量集中,给北京城区的部分基础设施和城市交通造成了极大的负面影响.这也是近十几年来罕见的一次北京城区暴雨.针对这次局地暴雨天气过程,利用雷达、自动气象站、常规气象站资料等,结合天气学分析和重力波指数分析方法对暴雨的触发机制和落区进行了研究.分析显示:04710暴雨是一次中小尺度天气过程,其中由重力波所激发的小尺度波动对强降雨的产生及其时空分布起主导作用;重力波发生、发展条件与判据的分析显示,强垂直风切变使平均气流中的部分动能转化为扰动动能,促使重力波的产生与传播;重力波通过积雨云团时加快了积雨云的发展,加大了云内上升速度,使不稳定能量得以释放,进而触发强降水;天气学分析指出,中层冷空气入侵造成的垂直风切变是触发重力波的主要原因;雷达回波图显示出强降雨的产生、发展及其分布形态与小尺度重力波的分布和传输相吻合.     

1995年西北太平洋和南海热带风暴特征分析

利用天气图，台风年鉴和卫星云图资料，分析了１９９５年西北太平洋和南海热带风暴的天气气候特征，并探讨了该年热带风暴偏少，台风少，强度弱和风暴疑难路径多的原因，所得结果有利于业务预报和科研工作。     

“973”加密观测期间合肥地区不同类型暴雨的特征分析

利用"973"加密观测期间的地面、探空资料和双多普勒雷达同步观测等非常规资料全面分析了2002年合肥地区出现的两场不同类型暴雨过程的环流背景、物理量垂直分布结构和多普勒雷达回波强度和速度特征.结果表明:冷式切变和暖式切变两种不同类型暴雨首先在物理量垂直分布结构十分相似,低层辐合、高层辐散,低层正涡度、高层负涡度,水汽水平辐合的最大值在850 hPa,只是在上下层配置和强度上有所差异,特别水汽通量散度场表现突出,暖式切变更有利于水汽辐合.另外多普勒雷达径向速度特征存在一定的差异,多普勒雷达VWP产品能实时监测暴雨过程中风的垂直切变,有助于提高单站暴雨的预报水平.     

Dynamic Impact of the Vertical Shear of Gradient Wind on the Tropical Cyclone Boundary Layer Wind Field

This work studies the impact of the vertical shear of gradient wind （VSGW） in the free atmosphere on the tropical cyclone boundary layer （TCBL）. A new TCBL model is established, which relies on five- force balance including the pressure gradient force, Coriolis force, centrifugal force, turbulent friction, and inertial deviation force. This model is then employed to idealize tropical cyclones （TCs） produced by DeMaria＇s model, under different VSGW conditions （non-VSGW, positive VSGW, negative VSGW, and VSGW increase/decrease along the radial direction）. The results show that the free-atmosphere VSGW is particularly important to the intensity of TC. For negative VSGW, the total horizontal velocity in the TCBL is somewhat suppressed. However, with the maximum radial inflow displaced upward and outward, the radial velocity notably intensifies. Consequently, the convergence is enhanced throughout the TCBL, giving rise to a stronger vertical pumping at the TCBL top. In contrast, for positive VSGW, the radial inflow is significantly suppressed, even with divergent outflow in the middle-upper TCBL. For varying VSGW along the radial direction, the results indicate that the sign and value of VSGW is more important than its radial distribution, and the negative VSGW induces stronger convergence and Ekman pumping in the TCBL. which favors the formation and intensification of TC.     

一个新动力因子在登陆台风“凤凰”强降水过程中的应用

根据波动和风场辐合辐散与登陆台风强降水密切相关的特点,利用高分辨率的数值模拟资料,采用分别表征强降水区波动特征和辐合辐散特征的两个动力参数——位势散度波作用密度和散度垂直通量,对登陆台风"凤凰"的强降水过程做诊断分析;同时结合波扰动和辐合辐散两特征,发展了一个新的物理量——热力切变散度参数,并据此对台风"凤凰"的强降水过程做进一步诊断分析,结果表明在整个研究时段内,地面雨区被热力切变散度参数的异常值区始终覆盖,二者具有较一致的空间分布和时间演变趋势。基于GFS(Global Forecast System)预报产品的动力释用分析表明,利用数值预报场计算的热力切变散度参数的强信号出现在强降水区,而弱信号出现在非降水区,该参数对强降水落区有较好的指示作用。     

Quantifying the Contribution of Track Changes to Interannual Variations of North Atlantic Intense Hurricanes

Previous studies have linked interannual variability of tropical cyclone(TC)intensity in the North Atlantic basin(NA)to Sahelian rainfall,vertical shear of the environmental flow,and relative sea surface temperature(SST).In this study,the contribution of TC track changes to the interannual variations of intense hurricane activity in the North Atlantic basin is evaluated through numerical experiments.It is found that that observed interannual variations of the frequency of intense hurricanes during the period 1958–2017 are dynamically consistent with changes in the large-scale ocean/atmosphere environment.Track changes can account for~50%of the interannual variability of intense hurricanes,while no significant difference is found for individual environmental parameters between active and inactive years.The only significant difference between active and inactive years is in the duration of TC intensification in the region east of 60°W.The duration increase is not due to the slow-down of TC translation.In active years,a southeastward shift of the formation location in the region east of 60°W causes TCs to take a westward prevailing track,which allows TCs to have a longer opportunity for intensification.On the other hand,most TCs in inactive years take a recurving track,leading to a shorter duration of intensification.This study suggests that the influence of track changes should be considered to understand the basin-wide intensity changes in the North Atlantic basin on the interannual time scale.