热带气旋科学观测试验及研究进展概况

由于缺少针对热带气旋背景下的观测资料,使得目前对热带气旋发展演变机理的认识还很有限,这也是当前热带气旋机理研究及数值模式中物理过程参数化方案改进的主要瓶颈。在回顾国内外有关热带气旋的科学试验计划基础上,围绕以提升热带气旋路径和强度预报水平为主线,阐述了不断丰富和发展的热带气旋观测试验的科学目标。从大气观测和海洋观测两个方面,总结了包括飞机探测、下投式探空观测、海上观测平台、地面移动观测、浮标探测等针对热带气旋的观测技术发展概况。基于对热带气旋的观测资料分析,从热带气旋背景下海气相互作用及其对热带气旋的影响、热带气旋边界层结构特征、下投式探空资料在热带气旋研究中的应用等几个方面概述了当前最新的观测研究进展。最后,简要指出了热带气旋观测试验中存在的主要问题及未来发展方向。      

热带气旋生成指数对印度洋热带气旋频数变化的适用性研究

本文利用ERA5 1979-2019年逐月大气再分析资料计算南北印度洋热带气旋生成指数，并和IBTrACS观测数据进行比较，探讨用热带气旋生成指数研究南北印度洋热带气旋变化特征的适用性.研究发现热带气旋生成指数能较好地刻画南北印度洋热带气旋的空间分布特征、北印度洋热带气旋个数月变化的双峰结构，以及南印度洋比北印度洋热带气旋发生概率高等特征.最新的IBTrACS v4.0观测资料显示，40年来北印度洋热带气旋每年总生成个数平均每10年增加1.3个，频数的增加主要来源于热带低压和热带风暴，而南印度洋热带气旋每年总生成个数每10年减少2.8个.热带气旋生成指数能很好地描述北印度洋热带气旋生成个数的上升趋势，但对南印度洋热带气旋生成个数趋势的刻画与观测不一致，可能原因需要进一步深入研究.     

湛江市区热带气旋降水的若干统计事实

湛江市区热带气旋降水的总量较大，年际变化和气候特征显著，随热带气旋影响天数的多少而有较大差异，但热带气旋中心附近最大风速的大小相关性较差。本文对此进行了比较详细的统计分析。1使用资料和统计规定资料：1964～1993年湛江市气象观测站雨量观测资料，国家气象局出版的《热带气旋年鉴》，南海舰队气象区台分析的天气圈和卫星云图。规定：编入《热带气旋年鉴》的热带气旋的降水为热带气旋降水；凡在《热带气旋年鉴》刊列湛江市区有热带气旋降水，即作为该次热带气旋对湛江市区有影响。2统计事实（1）热带气旋降水的总量较大，年际变…     

多种再分析资料中热带气旋潜在生成指数分析

根据7套再分析资料计算的热带气旋潜在生成指数(GPI),分析了GPI对西北太平洋区域台风盛季(7—9月)热带气旋生成的表征能力。结果表明,虽然这些再分析资料计算得到的GPI的空间分布与观测的热带气旋生成特征都比较一致。但是,在时间变化上7套再分析资料计算的GPI对观测热带气旋生成的表征能力差异较大,其中ERA-40(欧州中期天气预报中心再分析资料)和MERRA(美国国家航空和航天局研究和应用再分析资料)的GPI与观测的相关系数较高。进一步分析表明,各套资料GPI之间时间变化的差异主要来自相对湿度,而ERA-40和MERRA的GPI与观测值有较高的相关系数,也与相对湿度有密切关系。     

热带气旋研究和业务预报进展—第九届世界气象组织热带气旋国际研讨会（IWTC-9）综述

2018年12月3—7日在美国夏威夷召开的第九届世界气象组织热带气旋国际研讨会对国际热带气旋研究和预报预警业务的近期进展进行了充分回顾,并对未来的发展方向进行了系统研讨。过去4年（2015—2018年）,在热带波动和对流对热带气旋生成的影响、复杂环境影响热带气旋路径转向的机理、对流和风垂直切变对热带气旋强度变化的作用机制、双眼墙形成和替换机理、热带气旋变性过程对环境条件的响应、热带气旋气候变化特征、热带气旋多平台观测技术等诸多方面的研究取得了显著进展。同时,在热带气旋生成概率预报、全球模式中热带气旋强度预报改进、热带气旋活动次季节业务预测技术发展以及热带气旋预报不确定性理论等方面也取得积极进展。在综述此次会议的相关议题后,简要讨论中国热带气旋研究和业务发展方向。      

Dvorak技术估测热带气旋强度研究进展

在常规观测资料稀少的热带洋面上,卫星云图是监测热带气旋的主要工具。Dvorak技术通过一系列经验规则,将热带气旋在卫星云图中表现出来的云系结构特征及特定的参数同其发展强度联系起来。介绍了利用Dvorak技术估测热带气旋强度的研究背景和原理方法,总结了国内外在该领域的研究进展及其存在的优势和不足,指出Dvorak技术是目前业务化估测热带气旋强度的主要工具,同时展望了该技术未来的发展方向。     

我国热带气旋研究十年进展

90年代初,国内外开展了几次大规模的热带气旋现场试验,取得了许多宝贵的加 密观测资料。利用这些资料,对热带气旋尤其是异常热带气旋开展了一系列的研究。我国科学家在国家科技攻关85-906项目中的“台风科学、业务试验和天气动力学理论的研究”等与热带气旋有关的课题和国际热带气旋研究合作项目“SPECTRUM(SpecialExperimentConcerningTyphoonRecurvatureandUnusualMovement)”中对台风的突变现象和预报技术进行了重点研究。从而在过去10年中,在台风运动突变、结构和强度突变、台风暴雨的突然增幅、热带气旋路径预报方法研究等方面都取得了新的进展。作者将对这些进展作简要综述。     

NUIST地球系统模式模拟热带气旋活动的气候特征分析

采用恒定的现代外部强迫驱动第一版NUIST地球系统模式,进行了40年全球热带气旋活动模拟,分析了热带气旋活动的气候特征,并与1977—2016年观测资料对比分析。结果表明：该模式能够模拟出与热带气旋类似的结构特征,在热带气旋活动活跃的海区,模拟热带气旋生成的空间分布和影响范围与观测基本一致,但是各个海区热带气旋的生成频数与观测还存在差异。除了北印度洋海区,各个海区热带气旋生成频数的季节变化与观测相似。模式在西北太平洋海区模拟结果最好,能模拟出热带气旋的生成范围和盛行路径;在北印度洋地区模拟结果较差,北印度洋海区的相对涡度模拟与观测存在较大差异,这是模式未能模拟出北印度洋热带气旋双峰特征的主要原因。     

TRMM/TMI资料在热带气旋强度估计中的应用研究

利用2007—2009年热带降雨测量卫星（TRMM）的微波成像仪（TMI）观测到的亮温资料,计算9个通道（10、19、37、85 GHz的水平和垂直极化通道及21 GHz的垂直极化通道）的亮温和极化修正温度（PCT）在不同范围内的最大值、最小值、平均值和区域阈值与热带气旋强度之间的关系。结果表明：亮温信息可较好地反映热带气旋的强度,单个参数与热带气旋最大风速的相关性最好可达到0.83,线性拟合的均方根误差接近业务误差;低频通道的亮温相对于高频通道可更好地估计海上热带气旋强度;位于台风中心0.5°～1.5°度范围之间的亮温与气旋强度的相关性较好,圆形区域的相关性好于圆环区域;对于位于海上的热带气旋,区域亮温的最小值与热带气旋强度的关系最好;低频通道（除10 GHz外）,阈值位于260～280 K区间的亮温与热带气旋强度的相关性较好。     

用数字云图确定热带气旋强度的人-机对话系统

使用２４４６张卫星展宽云图资料样本，根据云系统结构和热带气旋强度的密切相关，求出回归方程，作为估计热带气旋强度的基本公式，并在计算机上实现，建立了确定热带气旋强度的人－机对话系统。经过业务试运行，获得了满意的结果。     

Effect of the Vertical Diffusion of Moisture in the Planetary Boundary Layer on an Idealized Tropical Cyclone

Previous numerical studies have focused on the combined effect of momentum and scalar eddy diffusivity on the intensity and structure of tropical cyclones. The separate impact of eddy diffusivity estimated by planetary boundary layer(PBL) parameterization on the tropical cyclones has not yet been systematically examined. We have examined the impacts of eddy diffusion of moisture on idealized tropical cyclones using the Advanced Research Weather Research and Forecasting model with the Yonsei University PBL scheme. Our results show nonlinear effects of moisture eddy diffusivity on the simulation of idealized tropical cyclones. Increasing the eddy diffusion of moisture increases the moisture content of the PBL, with three different effects on tropical cyclones:(1) an decrease in the depth of the PBL;(2) an increase in convection in the inner rain band and eyewall; and(3) drying of the lowest region of the PBL and then increasing the surface latent heat flux. These three processes have different effects on the intensity and structure of the tropical cyclone through various physical mechanisms. The increased surface latent heat flux is mainly responsible for the decrease in pressure. Results show that moisture eddy diffusivity has clear effects on the pressure in tropical cyclones, but contributes little to the intensity of wind. This largely influences the wind–pressure relationship, which is crucial in tropical cyclones simulation. These results improve our understanding of moisture eddy diffusivity in the PBL and its influence on tropical cyclones, and provides guidance for interpreting the variation of moisture in the PBL for tropical cyclone simulations.     

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。     

热带气旋定量降水预报的动力相似方案

该文提出一个热带气旋定量降水预报(QPF) 的动力相似方案。方案应用热带气旋初始参数、历史过程的天气形势场和物理量场及数值预报产品, 构造预报区域内当前时刻至未来时刻环境要素场的多元客观相似判据。通过定义非线性的相似指数综合评估历史热带气旋样本与预报热带气旋在多元判据下的连续动态相似程度, 以此找到相似样本。应用相似样本的历史降水量记录进行相似指数的权重综合, 得到热带气旋未来6~48 h降水量的定点、定量预报值。预报试验表明该方案具有一定的预报技巧。     

NUMERICAL EXPERIMENTS ON THE IMPACTS OF SEA SPRAY ON TROPICAL CYCLONES

The latest version of sea spray flux parameterization scheme developed by Andreas is coupled with the PSU/NCAR model MM5 in this paper. A western Pacific tropical cyclone named Nabi in 2005 is simulated using this coupled air-sea spray modeling system to study the impacts of sea spray evaporation on the evolution of tropical cyclones. The results demonstrate that sea spray can lead to a significant increase of heat fluxes in the air-sea interface, especially the latent heat flux, the maximum of which can increase by up to about 35% - 80% The latent heat flux seems to be more important than the sensible heat flux for the evolution of tropical cyclones. Regardless of whether sea spray fluxes have been considered, the model can always simulate the track of Nabi well, which seems to indicate that sea spray has little impact on the movement of tropical cyclones. However, with sea spray fluxes taken into account in the model, the intensity of a simulated tropical cyclone can have significant increase. Due to the enhancement of water vapor and heat from the sea surface to the air caused by sea spray, the warm core structure is better-defined, the minimum sea level pressure decreases and the vertical speed is stronger around the eye in the experiments, which is propitious to the development and evolution of tropical cyclones.     

西北太平洋热带气旋频数和强度变化趋势初探

利用1951—2006年西北太平洋 (含南海) 热带气旋资料, 研究了不同强度热带气旋的气候变化特征。结果表明:超强台风 (近中心最大风速≥58m/s, 简称超强台风Ⅱ) 频数、强度和初、终旋日期的变化特征都不同于其他级别热带气旋; 西北太平洋热带气旋的总频数有长期减少趋势, 主要由热带低压和超强台风Ⅱ的长期减少趋势引起; 随着热带气旋强度增强, 出现月最大频数的月份逐渐推迟; 超强台风月频数最大值发生在秋季; 超强台风Ⅱ频数的年变化与除了超强台风Ⅰ(近中心最大风速为51~58m/s) 外的其他级别热带气旋反相关; 受超强台风Ⅱ减少影响, 热带气旋年平均最大风速有减小的长期趋势; 热带气旋的初、终旋日期没有显著的长期变化趋势, 但超强台风Ⅱ的初旋日期有推迟趋势, 终旋日期有提前趋势, 发生时间缩短。     

Statistical and Comparative Analysis of Tropical Cyclone Activity over the Arabian Sea and Bay of Bengal (1977–2018)

A statistical comparative analysis of tropical cyclone activity over the Arabian Sea and Bay of Bengal (BoB) has been conducted using best-track data and wind radii information from 1977 to 2018 issued by the Joint Typhoon Warning Center. Results have shown that the annual variation in the frequency and duration of tropical cyclones has a significant increasing trend over the Arabian Sea and an insignificant decreasing trend over the BoB. The monthly frequency of tropical cyclones in both the Arabian Sea and the BoB shows a notable bimodal character, with peaks occurring in May and October–November, respectively. The maximum frequency of tropical cyclones occurs in the second peak as a result of the higher moisture content at mid-levels in the autumn. However, the largest proportion of strong cyclones (H1–H5 grades) occurs in the first peak as a result of the higher sea surface temperatures in early summer. Tropical cyclones in the Arabian Sea break out later during the first peak and activity ends earlier during the second peak, in contrast with those in the over BoB. This is related to the onset and drawback times of the southwest monsoon in the two basins. Tropical cyclones in the Arabian Sea are mainly generated in the eastern basin, whereas in the BoB the genesis locations have a meridional (zonal) distribution in May–June (October–November) as a result of the seasonal movement of the low-level positive vorticity belt. The Arabian Sea is dominated by western and northwestern tropical cyclones by that track west and NW, accounting for about 74.6%, whereas the tropical cyclones with a NE track account for only 25.4%. The proportions of the three types of tracks are similar in the BoB, with each accounting for about 33% of the tropical cyclones. The mean intensity and size of tropical cyclones over the Arabian Sea are stronger and larger, respectively, than those over the BoB and the size of tropical cyclones over the North Indian Ocean in early summer is larger than that in autumn. The asymmetrical structure of tropical cyclones over North Indian Ocean is affected by the topography and the longest radius of the 34 kt surface wind often lies in the eastern quadrant of the tropical cyclone circulation in both sea areas. FAN Xiao-ting (樊晓婷), LI Ying (李 英), et al.     

近71 a影响黑龙江省热带气旋统计特征分析

利用中国气象局上海台风研究所整编的1949—2019年热带气旋数据，统计分析近71 a影响黑龙江省的热带气旋发生时间、频率、强度、移动路径等特征。结果表明：近71 a影响黑龙江的热带气旋共有77个，平均1.08个·a^-1，其中有28 a没有热带气旋影响黑龙江；近10 a是黑龙江受热带气旋影响的活跃期，西北太平洋生成的热带气旋频数与影响黑龙江的频数没有直接相关关系，出现El Niño或La Niña现象时对影响黑龙江的热带气旋起抑制作用；热带气旋影响黑龙江最早出现在5月，最晚出现在9月，8月出现频率最高，"七下八中下"是每年的活跃阶段；在强度上，影响黑龙江的超强台风居多，但近年趋于减少，更多低级别的热带气旋可维持较长生命史北上产生影响；牡丹江市为黑龙江最易受热带气旋影响的地区；按移动路径可将影响黑龙江的热带气旋分为两类，分别为北上热带气旋和偏东路径热带气旋，其中北上热带气旋又可进一步分为七类，其中经朝鲜半岛东转向出现的频次最多，但对黑龙江影响相对较小；经朝鲜半岛北上和高纬东转向更容易给黑龙江带来严重的风雨影响。     

2005年登陆我国热带气旋特征分析

热带气旋是影响我国沿海的主要灾害性天气系统之一, 它产生的狂风、暴雨、巨浪和风暴潮, 给沿岸地区人民生命和国家财产安全带来严重威胁。而严重的台风灾害, 往往是台风登陆引起的。为进一步研究登陆热带气旋的活动规律, 总结了2005年登陆我国热带气旋的特点, 结果表明:2005年登陆我国热带气旋具有登陆季节短、登陆地点分布异常、台风比例异常偏高、灾害损失极为严重的特点。同时, 还讨论了2005年登陆我国热带气旋异常的气候原因, 并指出未来几年登陆热带气旋和台风的年频数处在上升趋势中。     

AN OBJECTIVE PREDICTION SCHEME FOR TROPICAL CYCLONES MAKING LANDFALLS IN EASTERN CHINA

The landfall of tropical cyclones in the eastern part of China falls in the category of small probability events. Constructing a step function with intervals adequately divided can help reflect the non-linear distribution of conditional probability for a landfall event. For the prediction of landfall event probability, factors applying the step function in transformation are superior to the standardized factors that are linearly related. The prediction scheme discussed in the work uses transformation factors of step function to formulate prediction models for tropical cyclones making landfalls in eastern China, through screening with non-linear correlative ratios and REEP analysis. Classified models for statistic-synoptics, statistic -climatology and statistic-dynamics have been constructed using initial field data and numerical prediction output. Forecasting skills have been improved due to ensemble of predictions using these classified models. As shown in forecasting evaluations and experiments, the scheme is capable of predicting tropical cyclones that make landfalls in eastern China.