广东阳江沿海地区海陆风观测结果及其特征分析

利用TOVS资料分析了2000年几个热带气旋的结构，发现与经典概念模型所描述的结构有一定的差异，主要表现在：（1）在水平结构上，非对称结构呈多样性，高度场的低层低值中心（或高层高值中心）与温度场的高值中心并不一定重合；（2）在垂直结构上，高度场的低层低值距平与高层高值距平的配置也呈多样性，特别是存在了、下层距平中心倾斜，或高层只是处于高压区的边缘，不存在明显的高值距平中心与热带气旋相对应。还参照TOVS中的热带气旋结构，进行了修订热带旋数值预报模式系统中人造台风模型（台风BOGUS）结构的研究，发现修订后的台风BOGUS能够更好地与环境场协调，并且能对热带气旋的路径预报取得较好的效果。这一方面说明了台风BOGUS的结构对其路径预报有较大的影响，另一方面也说明利用TOVS资料中的热带气旋结构能改善热带气旋路径预报。这也为台风BOGUS的修订和发挥提供了依据。     

热带气旋温湿非对称结构的比较研究

利用NCEP的CFSR 0.5 °再分析资料和日本东京台风中心的最佳路径集,对西北太平洋和南海海域1979—2010年间的热带气旋温湿水平非对称和垂直非均匀结构等进行了合成和对比分析。(1) 热带气旋流场的非对称随着气旋增强逐渐趋于轴对称化,而外包区及外围区比湿场的非对称性逐渐增强。(2) 热带气旋普遍具有“双暖心”的垂直非均匀分布结构特征;弱热带气旋的低层暖心相对较强而TY及以上强度的热带气旋高层暖心相对较强。(3) “暖心”的水平范围和形态随气旋的增强而扩大并更趋于轴对称,200 hPa高度场上较弱的热带气旋暖心附近为弱高压中心、较强热带气旋暖心附近为一低压中心。(4) 热带气旋的“湿心”主要位于700～850 hPa的低层,湿心强度随着气旋强度等级增加而增强,0.8 g/kg的比湿距平范围随TC强度增强而不断向高层延伸。(5) 气旋不同区域的各个层次假相当位温随气旋增强而增加,且各个强度级别的气旋不同区域增温速率均为内核区最大、外包区次之和外围区最小。      

热带气旋过台湾后再次登陆的路径强度变化统计分析

登陆台湾后再次登陆大陆的热带气旋(TC)由于受复杂下垫面及中低纬天气系统的共同影响,过岛后在海峡内的路径、强度及结构变化复杂,导致登陆大陆的精确化定位、定强及预报难度大。分析了1949—2017年二次登陆的81个热带气旋路径及强度变化特征,并对上海台风所(CMA/STI)、美国联合台风警报中心(JTWC)及东京区域台风中心(RSMC-Tokyo)的热带气旋最佳路径数据中过岛热带气旋的定位定强进行对比分析。结果表明:二次登陆大陆热带气旋强度以减弱为主,少数热带气旋在海峡内增强;过岛后热带气旋路径多数会发生明显偏折,但三家最佳路径资料判断的偏折趋势不一致;由于热带气旋过岛时结构遭到破坏,定位定强难度增大,导致三个业务中心对其定位定强的差异较大,这种不确定性增大了其路径和强度监测预报的难度。     

热带气旋自同化技术试验研究

针对数值预报初始场的热带气旋普遍偏弱,BOGUS技术不能提供气旋内部中小尺度结构信息的问题,提出了热带气旋自同化技术,利用初始场中的热带气旋风场和台风报文中的7级和10级风圈半径,构建人造热带气旋风场,并利用3维变分同化方法得到新的初始场。该方法的优点是在获得新的初始场中尽可能保留背景场中热带气旋的风场结构信息,同时又使气旋得到加强。从4个个例的72 h模拟试验结果表明,自同化方法取得了较好的效果,结果优于BDA方法。且该方法简单易行,具有一定的业务应用价值。     

西北太平洋暖池热状态对热带气旋活动的影响

研究1959-2003年西北太平洋热带气旋与暖池热状况的联系。结果发现暖池次表层海温与生成的台风个数具有显著相关，当暖池处于热状态时，台风偏少，生成热带风暴的位置偏向于靠近大陆的西北侧，且以西行路径为主，因此对我国的影响较为频繁。而暖池处于冷状态时，生成于西北太平洋东南侧的台风较为频繁，西北向移动至日本东南侧易于发生东北的转向。另外，对暖池冷暖状态年的环流合成发现，海表温度不是影响热带气旋年际数量异常的主要因子，而是由大气环流所引发的动力因素起决定作用。当暖池暖状态时，季风槽东端位置偏西北，对应于低层涡度和高层散度为正距平。引发中层垂直上升运动异常。有利于热带气旋在西北侧海域生成。此时500hPa风场以东风距平为主，且西北太平洋南北侧分别为西风和东风垂直切变距平。而暖池处于冷状态时，东亚季风槽东扩，使得西北太平洋东南侧产生有利于气旋生成的环流背景，同时东亚大槽加强，中层西南风易引导热带气旋东北转向，西北太平洋南北侧分别为东风和西风垂直切变距平。     

“碧利斯”和“格美”登陆后暴雨强度不同的天气学对比分析

热带气旋碧利斯和格美,在起源地、路径和结构上有一定的相似,但登陆后降水强度却有明显差异.通过对两个热带气旋登陆后环境场和物理量场的对比分析,得出一些结论.热带气旋登陆后暴雨强度与高空盛行东北气流和南海西南季风加强有关.高低空不同的环流形势导致了这两个热带气旋登陆后华南沿海低层辐合、高层辐散、上升运动、水汽及不稳定度等物理量场的不同,从而造成暴雨强度的不同.     

GOES-9云图资料在热带气旋路径相似预报中的应用

利用1996～1999四年的GMS-5红外云图资料、NCEP资料和〈台风年鉴〉给出的热带气旋资料,以及GOES-9红外云图资料,使用逐步相似法对2004年热带气旋进行了路径预报试验.结果表明,GOES-9资料与GMS-5资料可以融合使用,用云图灰度场结合高度场作相似预报的方法可以实现热带气旋移动路径的定量预报,表现了较好的准确性,具有良好应用前景.     

“碧利斯”和“格美”登陆后暴雨强度不同的天气学对比分析

热带气旋碧利斯和格美,在起源地、路径和结构上有一定的相似,但登陆后降水强度却有明显差异。通过对两个热带气旋登陆后环境场和物理量场的对比分析,得出一些结论。热带气旋登陆后暴雨强度与高空盛行东北气流和南海西南季风加强有关。高低空不同的环流形势导致了这两个热带气旋登陆后华南沿海低层辐合、高层辐散、上升运动、水汽及不稳定度等物理量场的不同,从而造成暴雨强度的不同。     

三个路径相似降雨特征不同的热带气旋分析

比照路径相似台风的降雨制作台风降雨预报是台风业务预报的常规方法之一。但台风飞燕、桃芝及一次热带低庄路径虽极为相似，它们的降雨强度和降雨分布则差异很大。通过对台风飞燕、桃芝及一次热带低压的大气环流形势特征、物理量场诊断结果和卫星云图的对比分析，发现热带气旋影响地的前期环境场、热带气旋影响期间西风带低槽和副热带高压的强弱及其相互配置以及它们与热带气旋的相互作用是造成路径相似的三个热带气旋出现降雨差异的主要原因。该分析结果对台风降雨的业务预报有实际意义。     

热带气旋奇异向量在GRAPES全球集合预报中的初步应用

基于副热带奇异向量的初值扰动方法已应用于GRAPES （Global and Regional Assimilation PrEdiction System）全球集合预报系统,但存在热带气旋预报路径离散度不足的问题。通过分析发现,热带气旋附近区域初值扰动结构不合理导致预报集合不能较好地估计热带气旋预报的不确定性,是路径集合离散度不足的可能原因之一。通过建立热带气旋奇异向量求解方案,将热带气旋奇异向量和副热带奇异向量共同线性组合生成初值扰动,以弥补热带气旋区域初值扰动结构不合理这一缺陷,进而改进热带气旋集合预报效果。利用GRAPES全球奇异向量计算方案,以台风中心10个经纬度区域为目标区构建热带气旋奇异向量求解方案,针对台风“榕树”个例进行集合预报试验,并开展批量试验,利用中国中央气象台最优台风路径和中国国家气象信息中心的降水观测资料进行检验,对比分析热带气旋奇异向量结构特征和初值扰动特征,评估热带气旋奇异向量对热带气旋路径集合预报和中国区域24 h累计降水概率预报技巧的影响。结果表明,热带气旋奇异向量具有局地化特征,使用热带气旋奇异向量之后,热带气旋路径离散度增加,路径集合平均预报误差和离散度的关系得到改善,路径集合平均预报误差有所减小,集合成员更好地描述了热带气旋路径的预报不确定性;中国台风降水的小雨、中雨、大雨、暴雨各量级24 h累计降水概率预报技巧均有一定提高。总之,当在初值扰动的生成中考虑热带气旋奇异向量后,可改进热带气旋初值扰动结果,并有助于改善热带气旋路径集合预报效果。      

非对称台风bogus方案设计和初步试验

国家气象中心台风路径数值预报模式自1996年6月投入业务运行以来, 一直在背景场中采用经验平滑滤波技术消除浅台风和嵌入轴对称的台风bogus涡旋技术。但事实上, 在采用经验平滑技术消除背景场中弱的位置不准确的浅台风涡旋同时, 也滤除了台风中心周围一些宝贵的非对称气流结构, 同时, 由于实际的台风涡旋结构是非对称的, 因而对采用轴对称涡旋的模式初始场而言, 或多或少的贡献了一些模式预报结果的路径误差。为了调查这部分非对称结构对台风预报路径误差的影响, 从T213L31全球谱模式提供的背景场中抽取浅台风周围的非对称流场, 将之加入到轴对称的台风bogus涡旋中。初步的个例试验发现, 加入非对称流场后, 能有效地减少台风路径预报误差。     

全球数值模式中的台风初始化Ⅱ: 业务应用

由于缺少大量有效的观测资料,台风初始化对数值天气预报业务模式而言,仍然是一个悬而末决的难题.中国国家气象中心自从1996年将台风数值预报系统投入业务运行以来,一直使用经验的人造bogus涡旋台风初始化技术.实际上,不同时期的台风有着不同的环流结构,即使同一个台风在不同的生命期也具有不同的结构特征,而这些结构特征的差异并不能依靠现有的bogus涡旋技术体现出来,这种主观方法的统一性与台风在时空上的差异性形成了强烈的反差.最近,基于国家气象中心全球资料分析同化-预报循环系统,设计和发展了一套新的台风初始化业务方案,它主要由初始涡旋形成、涡旋重定位和涡旋调整3部分过程组成.相比于业务中使用的人造bogus涡旋台风初始化方案,新方案在很大程度上减少了人为因素对台风涡旋结构的影响,而更多地是依靠数值模式自身的动力和物理过程来协调约束产生三维空间的涡旋结构.应用新方案,文中对生成于西北太平洋的2006年0605号台风格美(Kaemi)进行了数值试验,初步分析表明,新方案在实现台风涡旋环流结构的初始化方面效果较好,同时,对台风格美多个时次的预报结果也显示,相比于业务使用的bogus方案而言,新方案对台风路径平均预报误差有了大幅度的降低.     

THE STRUCTURE OF TROPICAL CYCLONE BY TOVS AND ITS APPLICATION IN NUMERICAL WEATHER PREDICTION

The TOVS data are used to study the structure of a number of tropical cyclones for the year 2000. Differences are found to some extent between what is found and classic conceptual models in that (1) the horizontal structure is asymmetric and variable so that the low-value centers at low levels of the geopotential height field (or the high-value centers at high levels) do not necessarily coincide with the high-value centers of the temperature field; (2) the vertical structure is also variable in the allocation of the anomalies of the geopotential height field between low values at low levels and high values at high levels. It is especially noted that the centers of the anomalies are tilting at both high and low levels or the high level is only at the edge of a high-pressure zone. There is not any significant high-value anomalous center in a corresponding location with the tropical cyclone. The structure of tropical cyclone in the TOVS is also used as reference to modify the structure of typhoon BOGUS in the numerical prediction model system of tropical cyclones. It is found that the modified BOGUS performs better in coordinating with the environment and predicting the track of the tropical cyclone. The demonstration is two-fold — the structure of the typhoon BOGUS is such that it means much in the track prediction and the use of the TOVS-based tropical cyclone structure really helps in improving it. It provides the foundation for modification and evolution of typhoon BOGUS.     

非静力模式预报热带气旋路径个例试验

利用非静力模式（ＭＭ５Ｖ２）对９６１１号、９９０４号等北上热带气旋路径预报进行民试验。用松驰（Ｎｕｄｇｉｎｇ）四维同化方案和人造热带气旋（Ｂｏｇｕｓ ＴＣ）技术,使独ｔ－１２时刻的模式场（包括第一个Ｂｏｇｕｓ ＴＣ）通过预积分逐步逼近ｔｏ时刻的Ｂｏｇｕｓ ＴＣ和同时刻的观测资料场庆１９９９年能够得到相隔６ｈ一次的ＡＴ１０６Ｌ１９预报场后,分别在ｔ－１２、ｔ－ａ６和ｔｏ时刻各制做一个Ｂｏｇｕｓ ＴＣ     

全球数值模式中的台风初始化Ⅰ:方案设计

由于缺少大量有效的观测资料,台风初始化对数值天气预报业务模式而言,仍然是一个悬而末决的难题.中国国家气象中心自从1996年将台风数值预报系统投入业务运行以来,一直使用经验的人造bogus涡旋台风初始化技术.实际上,不同时期的台风有着不同的环流结构,即使同一个台风在不同的生命期也具有不同的结构特征,而这些结构特征的差异并不能依靠现有的bogus涡旋技术体现出来,这种主观方法的统一性与台风在时空上的差异性形成了强烈的反差.最近,基于国家气象中心全球资料分析同化-预报循环系统,设计和发展了一套新的台风初始化业务方案,它主要由初始涡旋形成、涡旋重定位和涡旋调整3部分过程组成.相比于业务中使用的人造bogus涡旋台风初始化方案,新方案在很大程度上减少了人为因素对台风涡旋结构的影响,而更多地是依靠数值模式自身的动力和物理过程来协调约束产生三维空间的涡旋结构.应用新方案,文中对生成于西北太平洋的2006年0605号台风格美(Kaemi)进行了数值试验,初步分析表明,新方案在实现台风涡旋环流结构的初始化方面效果较好,同时,对台风格美多个时次的预报结果也显示,相比于业务使用的bogus方案而言,新方案对台风路径平均预报误差有了大幅度的降低.     

THE EFFECTS OF BOGUS TYPHOON AND OBSERVED OCEANIC DATA ON THE ABILITY OF T_(213)L_(31) TO PREDICT TC TRACK

The abilities of typhoon (TC) track prediction by a medium-range forecast model T213L31 at National Meteorological Center are analyzed and its ability to improve its TC forecasts is discussed. The results show that about 57% of the TCs could be predicted by T213L31 but the initial position errors are large.The 43% area without the prediction of TC tracks is concentrated between 13°N and 20°N and east of 120°E and lack of conventional observation data is the main reason for the absence of TC prediction in this area.The adding of bogus TC could improve the ability of TC track prediction when there is no TC vortex in the analysis field, but could only have positive effects on the short-range TC track prediction when there is TC vortex in the T213L31 analysis field.     

TOVS资料的变分处理方法在青藏高原地区的数值试验

首次在测站稀少的高原地区引入经变分技术处理的TOVS资料,使用MM5数值模式对高原地区降水数值预报难点进行了研究。探讨了解决高原地区测站少、数值预报模式初始场信息误差大的技术关键问题,提出了采用TOVS资料在高原地区增加初始场信息的构思。数值试验结果表明,应用变分法处理后的TOVS资料,可显著地提高高原初始场信息的可靠性。考虑夏季高原地区是对流多发区特点,本文采用非静力MM5模式,并在模式初始场中增加了TOVS资料,弥补了测站稀少的高原地区使用非静力模式的不足之处。研究结果表明,本文采用的TOVS资料技术方案可能是高原区域数值模式降水预报的有效途径,并为开拓卫星资料的应用领域提供了技术思路与理论分析依据。     

应用TOVS资料变分分析技术增加青藏高原地区摸式初始场信息

首次在测站稀少的高原地区引入经变分技术处理的 TOVS卫星资料 ,通过动力诊断探讨了解决高原地区测站少、数值预报模式初始场信息误差大的技术关键问题 ,提出了采用TOVS反演资料在高原地区增加模式初始场信息的构思 ,并应用变分法处理 TOVS反演资料 ,显著地提高了高原初始场信息的可靠性 ;并从动力诊断分析角度 ,进一步证实了 TOVS反演资料的应用有利于提高高原动力系统特征的描述能力 ,并显著改善水汽输送通道分布及其层结稳定度等有关初始场信息的客观性     

Mean Structure of Tropical Cyclones Making Landfall in Mainland China

The mean kinematic and thermodynamic structures of tropical cyclones （TCs） making landfall in main-land China are examined by using sounding data from 1998 to 2009. It is found that TC landfall is usually accompanied with a decrease in low-level wind speed, an expansion of the radius of strong wind, weakening of the upper-level warm core, and drying of the mid-tropospheric air. On average, the warm core of the TCs dissipates 24 h after landfall. The height of the maximum low-level wind and the base of the stable layer both increase with the increased distance to the TC center;however, the former is always higher than the latter. In particular, an asymmetric structure of the TC after landfall is found. The kinematic and thermodynamic structures across various areas of TC circulation diff er, especially over the left-front and right-rear quadrants （relative to the direction of TC motion）. In the left-front quadrant, strong winds locate at a smaller radius, the upper-level temperature is warmer with the warm core extending into a deep layer, while the wet air occupies a shallow layer. In the right-rear quadrant, strong wind and wet air dwell in an area that is broader and deeper, and the warmest air is situated farther away from the TC center.