积云对流参数化对东亚近海热带气旋活动模拟的影响

基于CWRF高分辨率模式的模拟结果,探讨了8种积云对流参数化方案对1986—2015年间东亚近海热带气旋的路径、频数及强度模拟的影响。结果发现:采用Kain-Fritsch方案模拟的热带气旋活动的空间分布与JTWC统计结果最接近。KF方案模拟的热带气旋生成频数(强度)明显高(强)于其他积云对流参数化方案,而BMJ方案模拟的热带气旋生成频数(强度)明显低(弱)于其他积云对流参数化方案。进一步分析发现,采用优化集合积云参数化方案(ECP)模拟热带气旋频数、ACE指数以及PDI指数的年际变化趋势较好,而采用KF积云对流参数化方案对热带气旋空间分布、频数及强度的模拟总体最优。      

西北太平洋热带气旋路径异常偏折的分类特征

基于中国台风网CMA-STI热带气旋（TC）最佳路径资料,对1949—2016年西北太平洋TC路径发生异常偏折的地理位置进行K-means聚类分析,并将其分为五个区域。对各区TC路径异常偏折的频数、方向变化、周期及时间变率等特征进行分析。结果表明:(1)不同分区TC异常偏折高频月份不同,纬度较高区域主要发生在夏季,纬度较低区域则主要发生在秋季。(2)异常右折TC在发生偏折前移向主要为西北向,偏折后为北向;异常左折TC偏折前主要为北向,偏折后主要转为西北向。(3)西北太平洋TC异常偏折总频数存在准2~4年、准3~6年的年际变化周期,其长期变化趋势表现为20世纪80年代中期之前呈增加趋势,其后呈减少趋势, 低纬区域年变化与之最为相似,中高纬区域变化趋势不明显。（4）将研究区域按5 °×5 °进一步栅格化统计TC异常偏折频数的时间变率,发现其地理分布表现为中国沿海为正、台湾岛以东海域为负的变化特征。其中沿海的增加趋势主要由异常右折增加引起,台湾岛以东洋面的减弱趋势主要由异常左折的减少引起。(5)异常右折TC强度增强的高频中心主要位于菲律宾半岛以东洋面,次中心位于中国南海中部,而强度减弱位于台湾岛西南区域;异常左折TC强度增强的高频中心位于南海中部,强度减弱中心位于我国东南沿海。      

对流参数化影响热带气旋的模拟研究

利用GRAPES-TCM模式对2008年登陆我国的9个热带气旋(TC)进行了44次试验,分析了积云对流参数化方案Kain-Fritsch (KF)方案与Betts—Miller-Janjic(BMJ)方案对TC预报的影响.结果表明,KF方案预报TC的总体效果要好于BMJ方案,BMJ方案的优势主要体现在对强TC强度的预报.不同的对流参数化方案对TC路径的影响没有明显差异,但对TC强度和降水的影响与TC初始强度有关;不同的对流参数化方案预报的TC强度和降水强度各不相同,但不同方案预报TC强度的差异与TC降水强度的差异基本一致.采用不同的对流参数化方案预报TC强度和降水随着TC初始强度的不同而表现出不同的特点.     

基于气候系统模式FGOALS-g2的热带气旋活动及其影响的动力降尺度模拟

热带气旋是气候模拟关注的重要对象,但是,由于当前的气候系统模式分辨率较低,难以合理再现热带气旋分布特征,因此,动力降尺度就成为一种有效的手段。本文使用区域气候模式RegCM3,对中国科学院大气物理研究所气候系统模式FGOALS-g2的模拟结果进行动力降尺度,基于热带气旋路径追踪法,从热带气旋的路径、强度和降水三个方面,检验了动力降尺度在热带气旋模拟能力上的增值。结果表明,动力降尺度结果大幅提升了热带气旋路径频率的模拟,较之全球模式,其与观测的路径频率分布的空间相关系数从0.57提升至0.74;区域模式模拟的热带气旋强度与观测更为一致,全球模式难以模拟40 m s?1以上风速的热带气旋,区域模式能够模拟风速为60 m s?1的热带气旋;在热带气旋降水方面,降尺度后的热带气旋降水贡献率和平均热带气旋降水强度均有所改善,在西北太平洋区域较之全球模式,区域模式将热带气旋降水贡献率和降水强度提高了10%和4.7 mm d?1。动力降尺度后TC（tropical cyclone）的模拟技巧得到提升的区域为西北太平洋区域,但在中国南海区域,技巧提升的不显著甚至有所下降。关于动力降尺度结果在西北太平洋区域的技巧提升,分析表明能够更好体现CISK（Conditional Instability of the Second Kind）机制是主要原因,区域模式模拟的水汽增多、正涡度增强、上升运动增强而垂直风切变减弱都有显著贡献。     

西北太平洋热带气旋活动的纬度分布特征

利用中国气象局整编的1949~1998年的热带气旋年鉴资料, 分析了西北太平洋热带气旋 (TC) 的源地、活跃地、变性和消亡地、北上率、变性率和消亡率及强度和移动等气候特征的纬度分布, 揭示了热带气旋在不同纬度带活动的一些基本事实, 旨在为进一步研究热带气旋与不同纬度带环流系统之间相互作用的物理机制奠定基础。     

太平洋经向模态对西北太平洋热带气旋影响的数值模拟研究

在分析研究太平洋海气耦合经向模（Pacific Meridional Mode——PMM）和西北太平洋生成热带气旋频数变化关系的基础上,利用NCAR的大气环流模式CAM3模拟研究了太平洋海气耦合经向模态对西北太平洋生成热带气旋的影响。结果表明,海气耦合的经向模态通过影响热带气旋生成的大尺度环境从而影响热带气旋的频数和强度。在模式中当增加了PMM的海温强迫后,纬向风切变变小,对流层中低层相对湿度变大,热带西太平洋对流层低层出现西风异常,在西北太平洋地区形成一个异常的气旋性环流,并且匹配有较大的正涡度异常;对流层高层出现赤道东风异常和一个与低层气旋性环流相匹配的反气旋性环流,有利于对流活动的发展,从而有利于热带气旋的生成和发展。在增加了PMM的海温强迫的试验中,热带气旋中心的海平面最低气压降低,850 hPa中心附近最大切向风速增加,气旋中高层的暖心强度增强。热带气旋强度总体增加。数值模拟结果与资料分析相互映证,揭示了太平洋经向模态对西北太平洋热带气旋有重要影响。     

陆地摩擦对登陆热带气旋路径和强度影响的模拟研究

采用准地转正压涡度方程模式，对地形强迫和陆地摩擦作用下登陆热带气旋的路径和强度进行了模拟研究。模拟结果表明：在考虑地形摩擦耗散作用时，热带气旋可能出现路径的突然偏折；在热带气旋强度比较弱而陆地摩擦作用比较强的情况下，热带气旋路径容易发生突然偏折，且其强度的突然变化不明显；陆地摩擦作用可能是造成登陆前后热带气旋路径突然偏折的一个重要因素。     

热带气旋强度极值变化特征及其分布模型研究

利用1949—2009年西北太平洋生成热带气旋以及登陆广东热带气旋的强度资料,讨论了其极值变化特征,并对比了极值Ⅰ型和广义极值两种概率分布函数的3种拟合方案对西北太平洋生成和登陆广东热带气旋的5个强度极值序列的拟合效果。结果表明:CMA-STI和JTWC的2套资料的西北太平洋生成热带气旋强度极值在1949—2009年都有显著减弱趋势,CMA-STI的极值序列在1988年前后出现突变,而这种突变可能是由于定强手段变化引起的。CMA-STI登陆广东热带气旋强度极值在1988年前后也出现明显变化,但未能通过突变检验。热带气旋登陆广东时的极端最低气压以年际振荡为主,1988年前后没有明显变化。对西北太平洋生成和登陆广东的热带气旋的5个强度极值序列,选用的3种拟合方案都是适用的,并且所得拟合分布结果较为接近,其中以广义极值方案的拟合误差最小,拟合效果最好。      

不同海域影响热带气旋强度变化的环境动力因素对比

利用1982-2007年NCEP/NCAR再分析资料、月平均海平面温度(SST)资料和西北太平洋、北大西洋以及北印度洋热带气旋(TC)资料,对比分析了环境动力因素对不同海域TC强度在不同时间尺度变化的影响.结果表明,在各时间尺度上,TC强度变化与垂直风切变变化有密切的联系.在西北太平洋,使TC过程强度增强或减弱的风切变...     

西北太平洋热带气旋路径的历史模拟

基于IBTrACS提供的热带气旋最佳路径数据集,在统计分析历史热带气旋的发生年频次、发生位置、路径移动及强度变化等的基础上,建立了西北太平洋热带气旋轨迹合成模型。模型包括生成模型、移动模型、消亡模型及强度模型4个部分,并从地理轨迹密度、年登陆率、登陆风速分布三个方面,对模拟的气旋路径与历史气旋路径进行比较,以验证模型的准确性和可靠性。结果表明,构建的西北太平洋热带气旋全路径统计模拟模型稳健可靠,可进一步应用于研究区热带气旋的定量精细化的风险评估,能提高气旋风险灾害评估的可信度。