西北太平洋热带气旋变性过程结构演变及其环境分析

用气旋相空间方法（Cyclone Phase Space,简称CPS）对58个经历变性过程的西北太平洋热带气旋的2 021个样本（时次间隔为6 h）资料进行分析,得到该区域热带气旋在变性阶段的气旋结构及其环境特征。聚类分析结果显示,强的热带气旋更易发生变性,变性开始于气旋非对称性增加,随之伴有高层冷心出现和加强,最后完成于低层出现冷心,变性维持平均时间约28 h。利用美国国家环境预报中心（NCEP）再分析资料对各聚类环境场的动态合成分析表明,发生变性的热带气旋在北移过程中逐渐嵌入西风带,在中高纬斜压系统影响下变性为温带气旋。对于发生并完成变性的热带气旋,其西北侧始终有明显的位涡梯度存在,而且在环境中有明显的水汽输送通道。      

影响广东省的热带气旋特征分析及灾害损失研究

本文基于1990~2015年影响广东省的热带气旋（Tropical cyclone,TC）数据,分析了影响广东省TC的时空特征、灾情年际变化以及灾害强度特征等。并利用灾害指标核算出灾害损失的经济价值,改进综合灾情指数模型。主要得出以下结论:26年来登陆广东省的TC共93个（占登陆我国TC总数的29.6%）,其中有67个对广东省造成了人员伤亡或者经济损失;影响广东省TC频次整体随时间变化不大,强度低的TC频次随年际呈现较为明显地减少变化趋势,而强度高的TC频次呈现较为明显的逐年上升趋势;粤西与珠江三角洲地区受TC侵袭频次明显高于粤东和粤北地区;热带气旋各项灾情指标造成的经济损失（以2015年为可比价）均在1997年出现转折,经济损失急速下滑;各项损失相对值与TC强度之间存在较好的指数正相关关系,低强度等级的热带气旋造成的综合灾情指数呈现较为明显的年际减小趋势,而高强度等级的热带气旋变化趋势不显著。     

一种对资源不稳定性敏感的EASY-backfill算法

利用合成技术对1995—2006年冬季（11月—次年2月）生成在西北太平洋上的34个热带气旋（tropicalcyclone,TC）个例进行分析,研究冬季西北太平洋TC生成的大尺度环流特征及其生成机制,结果表明：冬季TC生成的大尺度环流特征型为东风波西传型;北半球冬季对流层低层出现的跨赤道气旋对是冬季北半球TC形成的重要特征;太平洋中部赤道混合Rossby重力波西北传,与强对流中心重合,性质转为＂热带低压型扰动＂,为冬季热带气旋生成提供扰动源。对合成TC初始场的涡动扰动动能的收支分析表明,涡动有效位能和正压不稳定转换为TC形成提供了能量,这两种能量分别与积云对流加热和水平不均匀气流有关。正压不稳定能量转换为动能主要位于对流层中下层,而扰动有效位能的转换主要位于对流层中上层。低层热带东风波动从平均气流中获得正压不稳定能量,并与强积云对流耦合,热力和动力共同作用下形成TC。     

基于PRECIS的西北太平洋热带气旋生成情景预估

利用全球气候模式ECHAM5的模拟数据驱动区域气候模拟系统PRECIS,产生西北太平洋SRES A1B气候情景数据。在模拟数据中分别采用三种热带气旋（TC）生成信息提取法,得出SRES A1B情景下1951—2050年的热带气旋生成模拟值,并分析不同热带气旋生成信息提取法对热带气旋生成的预估及其不确定性。结果表明:在气候基准时段（1971—2000年）下,对流年生成指数（CYGP）与热带气旋中心定位追踪识别法（TRACK）得出的TC生成气候平均态均接近观测值,而年生成指数（YGP）高于观测值;TRACK识别法得出的生成频数的年代际波动特征与实况相近;在未来2030 s预估时段（2021—2050年）下,CYGP指数与TRACK识别法的预估结果均显示未来TC生成数与基准时段相比呈减少趋势,而YGP指数的结果则显示未来逐年代的TC生成数与基准时段相比呈明显增加趋势。对各提取方法差异的初步分析结果表明,热力因子（包括海表温度、湿静力稳定度和对流降水等）是导致三种TC生成信息提取法预估不确定性的主要原因。      

多个热带气旋相互作用对南海热带气旋异常路径影响的数值模拟研究

本文利用数值预报式来研究可能造成南海热带气旋异常路径的一个因子，即多个热带气旋之间的相互作用。这里所说的热带气旋相互作用不是指通常所说的两个热带气旋很靠近时的相互吸引（排斥）或旋转这一类涡旋间的直接相互作用，而是指相隔远距离的热带气旋门，通过改变环境流场而造成的间接影响。所选的例子是位于南海的9009号热带气旋（Tasha）。与它同时存在的热带气旋中9008（Steve）与9010（Vernon）。先作了这次多个活动的数值预报试验，以判断模式的预报能力，然后通过有控制地改变9008与9010号热带气旋的参数，来考察这两个热带气旋活动对9009号热带气旋的路径的影响，并对这种影响的机理作一定的诊断分析。     

影响中国大陆热带气旋路径分类及其特征研究

热带气旋(TC)是影响中国的重要天气系统,对TC路径分类有助于认识热带气旋的活动特征。本文采用中国气象局热带气旋资料中心提供的1949至2016年6—11月最佳TC路径资料,选取TC质心、生命史、转向、强度等特征参数,利用K-means聚类方法将影响中国大陆的热带气旋分为4类。对4类路径进行比对分析后发现各类TC的走向、生命史、活动季节、登陆概率及区域等特征差异显著,TC单体强度和生命史在强厄尔尼诺发展年也有不同程度的增强。在年代际变化上,1998年以来,尽管各类TC频数变化趋势不同,但各类TC单体能量耗散指数均有不同程度的增长趋势,这可能与近年来强厄尔尼诺发展有关。     

登陆广东的热带气旋的统计特征

本文根据１９４９～１９９３年的热带气旋资料对登陆广东的热带气旋进行了统计分析,得到一些可供预报参考的、登陆广东的热带气旋活动规律及统计关系。１　登陆广东的热带气旋的分布特征１－１　年际变化特征在１９４９～１９９３年的４５年间,共有１７７个热带气旋登陆广东,平均每年３－９３个。最多为７个,共有４年;最少１个,只有２年。１－２　月际变化特征４５年中,除１～４月外,其余各月均有热带气旋登陆广东。最早的是５１０５号热带气旋（１９５１年５月１３日在台山～斗门间登陆）,最迟是７４３９号热带气旋（１９７４年１…     

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。     

内核及外围尺度与热带气旋强度关系的初步研究

基于日本气象厅（JMA）区域谱模式（RSM）20 km分辨率的再分析资料,计算并统计了2001—2007年西北太平洋热带气旋逐6小时（共2 174个样本）的内核及外围尺度特征,初步分析了内核及外围尺度分别与热带气旋强度变化的关系。结果表明,外围尺度的增大（减小）有利于热带气旋的增强（减弱）;内核区较大（最大风速半径大于120 km）时,内核区的收缩（放大）有利于热带气旋的增强（减弱）;对于较小（最大风速半径不足120 km）内核区的热带气旋,其内核区的收缩（放大）反而易使热带气旋减弱（增强）。      

“相空间”方法判断西北太平洋热带气旋变性适用性研究

大部分热带气旋进入中纬度地区都会发生向温带气旋的转变。这一变性过程会造成强降水和大风，并且移速增快，因此给中纬度地区造成很大的灾害。西北太平洋地区热带气旋变性是一个与中纬度系统相互作用的复杂过程，判断其变性与否是一个关键性问题。详细介绍了判定TC变性的“相空间”方法，该方法包含了三个参数：对流层低层热力对称性参数、高层热成风参数、低层热成风参数。使用“相空间”方法对2000—2007年间西北太平洋地区TC的变性过程进行统计分析，以验证此种方法在西北太平洋地区的适用效果。结果表明，“相空间”方法对判定西北太平洋地区TC有一定指示作用，但该方法作为业务应用还存在一定问题。     

台风Faxai(1403)低纬变性的结构演变特征分析

利用气旋相空间法(cyclone phase space,CPS)对1403号台风Faxai变性前后的环境场及结构演变特征进行分析。结果表明:相空间法能够很好地指示低纬变性台风Faxai的变性起止时间。此次过程是由减弱的台风环流与TC西北侧的短波槽结合发展产生,分析台风Faxai的结构演变特征可知,变性阶段TC低层厚度场由均匀对称分布转为非均匀分布,增大了环境斜压性,变性后B值最大达30 m,为弱的斜压非对称结构。Faxai东侧的偏南风暖湿气流与偏北风气流相交汇,使得经向位温梯度增加从而在TC东北象限形成一带状锋区,锋区正好位于南北两大风圈之间的位置。整个变性阶段Faxai西侧几乎无明显冷锋锋生,只在环流东北侧有一定程度的暖锋锋生,这与典型的锋面气旋的发展过程有所不同。变性前,TC呈现对称分布的暖核结构;变性阶段,冷空气从热带低压西侧对流层中低层下沉入侵,TC呈现左侧冷、右侧暖的非对称斜压结构,中层增温可能与槽后强的下沉气流有关。对锋生函数各分量分析发现,散度场主导了气旋周围的标量锋生,倾斜项的贡献次之,涡度场是引起旋转锋生的主要因素,其余两项可忽略不计。      

ANALYSIS OF STRUCTURE EVOLUTION AND ENVIRONMENTAL CONDITIONS OF TROPICAL CYCLONES OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC DURING EXTRATROPICAL TRANSITION

Fifty-eight extratropical transition (ET) cases in the years 2000-2008, including 2,021 observations (at 6-hour intervals), over the western North Pacific are analyzed using the cyclone phase space (CPS) method, in an effort to get the characteristics of the structure evolution and environmental conditions of tropical cyclones (TCs) during ET over this area. Cluster analysis of the CPS dataset shows that strong TCs are more likely to undergo ET. ET begins with the increment of thermal asymmetry in TCs, along with the generation and intensification of an upper-level cold core, and ends with the occurrence of a lower-level cold core. ET lasts an average duration of about 28 hours. Dynamic composite analysis of the environmental field of different clusters shows that, in general, when TCs move northward, they are gradually embedded in the westerlies and gradually transform into extratropical cyclones under the influence of the mid- and higher-latitude baroclinic systems. As for those TCs which complete ET, there is always much greater potential vorticity gradient in the northwest of them and obvious water vapor transport channels in the environment.     

APPLICATION OF AN OBJECTIVE DISCRIMINATING METHOD IN THE EVOLUTION OF TROPICAL CYCLONE "HAIMA" DURING EXTRATROPICAL TRANSITION

An objective method for discriminating the process of extratropical transition (ET) in tropical cyclones is introduced. With this method, the gridpoint output data of NWP are used to calculate three parameters: storm-relative thickness symmetry (B), low-level (-VLT) and upper-level thermal wind (-VUT). This objective method is easy to calculate and convenient for operational use. To verify the method, this paper uses the NCEP reanalysis data to identify the evolution of ET for "Haima", a tropical storm (0421) that affected the eastern part of China in 2004. The result shows that the three parameters defined with the objective method are good indicators of the ET process.     

Cyclone Phase Space Characteristics of the Extratropical Transitioning Tropical Cyclones over the Western North Pacific

The cyclone phase space (CPS) method has been utilized to evaluate the extratropical transition (ET) of tropical cyclones (TCs) in many recent publications. However, these studies mainly focused over the North Atlantic basin. In this paper, the CPS characteristics of all the cyclones over the western North Pacific are investigated and discussed, with three parameters calculated from the best-track data of the Regional Specialized Meteorological Center in Tokyo and the Japanese 25-yr reanalysis data. It is concluded that most TCs over the western North Pacific possess the non-frontal and warm-core structure, while a larger number of cyclones that have undergone ET hold the frontal and cold-core structure. The spatial pattern of the CPS parameters indicates that the areas of tropical and extratropical cyclone activities could be demarcated by 30°N. The composite and individual series of three parameters of the CPS indicate that the transformation of −V _T^U from positive to negative leads to the start of ET, and could be considered as a potential predictor in operationally forecasting an ET event.     

A STATISTICAL ANALYSIS ON THE DIFFERENT FEATURES OF TC EXTRATROPICAL TRANSITION OVER LAND AND OCEAN

The extratropical transitions(ETs)of tropical cyclones(TCs)over China and the ocean east to 150°E are investigated by the use of best-track data and JRA-25 reanalysis spanning 1979-2008.The ET events occurring north of 25°N and in the warm season(from May to October)are extracted from the reanalysis to emphasize the interaction between TC and midlatitude circulation.Statistical analysis shows that 18.5%of the warm-season TCs go through land ETs north of 25°N in the western North Pacific.And 20.5%of the ET events occur over the ocean east of 150°E.Most(62.2%)ET TCs over China gradually die out after ET,but more(70.7%)ocean ET cases have post-ET reintensification.The evolutions in cyclone phase space and the composite fields for land and ocean ETs,as well as the ET cases with and without post-ET reintensification,are further analyzed.It is found that most TCs with ET over China and those without post-ET reintensification evolve along the typical ET phase path as follows:emergence of thermal asymmetry→losing upper-level warm core→losing lower-level cold core→evolving as extratropical cyclone.The TCs undergoing ETs over ocean and those with post-ET reintensification form a high-level cold core before the ET onset.The TCs with land ET have long distance between the landing TC and a high-level trough.That makes the TC maintain more tropical features and isolates the TC flow from the upstream and downstream jets of the midlatitude trough.The structure of circulation leads to weak development of baroclinicity in land ET.On the contrary,shorter distance between ocean TC and high-level trough makes the high-level trough absorb the TC absolutely.Under that baroclinicity-favorable environment,strong cold advection makes the TC lose its high-level warm core before ET onset.The composite fields confirm that the TC with ocean ET has stronger baroclinic features.Generally,the TC at land ET onset is located to the south of the ridge of the subtropical high,which tends to prevent the TCs from interacting with midlatitude circulation.But for the ocean ET,the situation is just the opposite.Similar analyses are also carried out for the TCs with and without post-ET reintensification over both land and ocean east of 150°E.The results further prove that the TC with stronger baroclinic characteristics,especially in the circumstance favorable to its interaction with high-level midlatitude systems,has more opportunity to reintensify as an extratropical cyclone after ET.     

A CLIMATOLOGY OF EXTRATROPICAL TRANSITION OF TROPICAL CYCLONES IN THE WESTERN NORTH PACIFIC

Based on best-track data and JRA-25 reanalysis, a climatology of western North Pacific extratropical transition (ET) of tropical cyclone (TC) is presented in this paper. It was found that 35% (318 out of 912) of all TCs underwent ET during 1979–2008. The warm-season (June through September) ETs account for 64% of all ET events with the most occurrence in September. The area 120°E–150°E and 20°N–40°N is the most favorable region for ET onsets in western North Pacific. The TCs experience ET at latitudes 30°N–40°N and have the greatest intensity in contrast to other latitude bands. The distribution of ET onset locations shows obviously meridional migration in different seasons. A cyclone phase space (CPS) method was used to analyze the TC evolution during ET. Except for some cases of abnormal ET at relatively high latitudes, typical phase evolution paths—along which TC firstly showed thermal asymmetry and an upper-level cold core and then lost its low-level warm core—can be used to describe the main features of ET processes in western North Pacific. Some seasonal variations of ET evolution paths in CPS were also found at low latitudes south of 15°N, which suggests different ET onset mechanisms there. Further composite analysis concluded that warm-season ETs have generally two types of evolutions, but only one type in cold season (October through next May). The first type of warm-season ETs has less baroclinicity due to long distance between the TC and upper-level mid-latitude system. However, significant interactions between a mid-latitude upper -level trough and TC, of either approaching or being absorbed into the trough, and TC’s relations with downstream and upstream upper-level jets, are the fingerprints for both a second type of warm-season ETs and almost all the cold-season ETs. For each type of ETs, detailed structural characteristics as well as precipitation distribution are illustrated by latitude.     

高空槽对9711号台风变性加强影响的数值研究

9711号台风Winnie是一个在中国大陆长久维持(2—3 d)并产生强降水的热带气旋(TC),在其深入内陆过程中变性加强为一个温带气旋。用MM5V3对不同强度高空槽影响下Winnie的变性加强过程进行了数值研究。结果表明:(1)Winnie变性加强过程表现为强锋面侵入台风内部、冷空气包裹台风中心、一个温带气旋在近地层锋面上强烈发展的过程;(2)Winnie在陆上的变性加强与西风带高空槽的强度密切相关。TC与不同强度高空槽相互作用过程中,较深槽携带较强冷平流、正涡度平流以及较强的槽前高空辐散,从而有利于TC的维持和变性发展。数值试验中,高空槽越强,Winnie变性加强越明显,温带气旋的发展越快;(3)模拟结果的位涡分析表明,Winnie的温带变性发展与对流层高层正位涡下传、低层锋区和TC低压环流三者之间的相互作用有关。     

中国大陆上变性加强热带气旋的诊断分析

利用1979-2007年日本气象厅热带气旋年鉴资料,对在中国大陆上发生变性的热带气旋进行了统计分析,结果表明:29 a间中国大陆上发生变性的热带气旋共有16个,占登陆中国热带气旋总数的8.56％,其中8个变性后加强.利用日本JRA-25再分析资料诊断分析了这8个变性加强热带气旋的湿位涡垂直分布特征以及影响热带气旋变性发...     

气旋客观判别方法在两次江淮气旋过程中的应用

引用一种气旋客观判别方法——气旋相空间法,采用NCEP-FNL再分析资料等,对两次江淮气旋个例进行研究,验证江淮气旋的结构演变和降水分布特征。结果表明:该方法对江淮气旋的结构演变有很好的指示意义,低层热成风参数与中心气压的演变有较好的对应关系,低层热力不对称性参数的大幅下降和低层冷核的减弱对主要降水时段有明显的指示意义,效果优于基于温度平流偶极子的分析方法。同时探讨了该方法对江淮气旋的适应性及可改进处;该方法适用于格点数据,计算简便,有望投入气象业务使用。     

热带气旋灾害指数的估算与应用方法

根据1949－1999年共50年资料，对影响我国的热带气旋所造成的灾情特点作了评估研究。采用数理统计方法，进行定理的计算，按登陆和外围影响两类主要方式建立灾情指数序列，并在此基础上，客观地划分了灾情等级，用来表示受灾的程度。还采用独立于本资料源的Suffir-Simpson热带气旋灾害指数评估方法和资料进行对比验证，最后提出了一套台风灾害预评估的技术方法。