利用位涡趋势法诊断台风“莫拉克”(2009)的移动

位涡趋势(PVT)法可以计算非绝热加热等物理过程对台风移动的直接影响(非引导效应)。在成功模拟2009年第8号台风“莫拉克”移动路径和近地面最大风速的基础上,进一步考虑了台风不对称环流发展的影响,对原有的位涡趋势诊断法进行了改进,并首次将该方法应用于高分辨率数值模式模拟结果中,诊断不同物理过程对“莫拉克”移动的影响。分析表明,虽然非绝热加热等物理过程主要作用于维持台风“莫拉克”的垂直结构,但非绝热加热等物理过程引起的非引导效应也对“莫拉克”移动的短时振荡有重要作用。     

台风“莫拉克”影响期间浙江大风成因分析

利用常规资料、浙江省自动站加密资料、NCEP/NCAR1°×1°每日4次再分析资料和多普勒天气雷达资料对2009年第8号台风“莫拉克”影响期间浙江大风的成因进行了分析。此次台风大风影响具有影响时间早、持续时间长、影响范围大和大风强度强的特点。副热带高压快速加强西进是造成台风大风提早出现的主要原因之一。鞍型场、3个台风相互影响使得“莫拉克”台风移速减慢,导致台风大风对浙江沿海的影响时间增长。“莫拉克”登陆福建后其西北侧华北高压以及东南侧海上高压的存在使得地面气压梯度维持,导致大风影响时间增长和影响范围增大。垂直方向环流将高层动量下传导致低层风速猛增。多普勒天气雷达径向速度产品VCP21进行速度退模糊后可以作为台风大风分布范围和极大风速预测的一个参考依据,预测时其在沿海海面效果要较内陆好。     

台风莫拉克动力结构的高分辨率数值模拟及诊断分析

本文利用中尺度非静力数值模式WRF对2009年8号台风莫拉克进行了高分辨率数值模拟,模拟过程采用三重嵌套,最高分辨率为2 km,共积分72 h(3 d).对实际观测资料与模式模拟结果进行了细致对比和验证分析,结果表明,“莫拉克”台风的发展演变以及登陆过程得到了较好模拟再现,模拟的台风路径与观测路径较为一致,同时“莫拉克”台风的强度演变过程以及主要的雷达回波特征也有较好再现.利用物理量广义波作用密度因子对“莫拉克”引发的暴雨过程进行诊断分析,结果表明,波作用密度的异常值区始终伴随着降水区的发展而起伏变化,两者在水平分布和时间演变趋势上都较为相似,表明“莫拉克”台风降水活动受波动影响明显,广义波作用密度能够综合表征莫拉克台风降水系统动力场和热力场扰动的典型垂直结构,对强降水落区有较好的指示作用.     

集合动力因子对登陆台风“莫拉克”(0908)暴雨 落区的诊断与预报研究

“莫拉克”是2009年登陆我国热带气旋中影响范围最广、造成损失最大的台风.“莫拉克”带来的强降水导致台湾南部发生50年来最严重的水灾,福建、浙江等省的部分站点过程雨量超过50年一遇.因此,在台风暴雨(强降水)预报中,能否准确把握其落区就显得尤为重要.本文首先利用中尺度非静力数值模式WRF对台风“莫拉克”进行高分辨率数值模拟(三层嵌套,最高分辨率为2 km).模式较好地再现了台风中心的移动路径、强度;模拟的降水分布区域与实况也较为相符.利用再分析资料及模拟的高分辨率资料对暴雨成因进行诊断分析,表明造成此次强降水过程的水汽主要由西南季风输送,并且垂直运动旺盛,贯穿整个对流层.根据集合动力因子预报方法,运用广义湿位温、对流涡度矢量垂直分量及水汽散度通量对暴雨落区进行了诊断和预报,发现广义湿位温等值线的“漏斗状”区域与暴雨落区对应关系显著;基于NCEP-GFS每日四次的预报场资料,利用对流涡度矢量和水汽散度通量做出的降水落区预报表明,二者对降水落区均有一定的指示意义.强降水主要位于对流层中低层对流涡度矢量垂直积分量的梯度大值区附近,其时间演变与观测降水的演变具有相当高的一致性;水汽通量散度抓住了垂直运动和水汽散度这两个引发暴雨的关键因子,对降水的发生范围和强降水极值中心的判断更为准确.这三个动力因子都可以为“莫拉克”台风暴雨(强降水)落区提供信号,对台风暴雨落区具有一定的诊断和预报意义.     

“莫拉克”台风（2009）登陆前后强度与结构分析

利用NCEP每日4次全球预报场（GFS）分析资料、卫星云图资料以及实况观测台风路径、强度资料对0908号台风“莫拉克”在台湾登陆前后其强度、结构变化特征进行天气动力学诊断分析,从而为台风强度、结构预报提供参考依据。结果表明:（1） 低层切向风大值区中心所在半径处的切向风非对称性幅度之切向平均值可作为诊断分析台风强度的一个重要参考指标;（2） “莫拉克”中心高层干位涡大值区具有沿着低层切向风大值区中心内侧的切向风梯度密集带向下延伸的趋势;（3） 未考虑摩擦、湍流混合的柱坐标切向风运动方程主要有四项是决定切向风变化的,即切向风径向平流项、切向风垂直输送项、惯性离心力作用项以及地转偏向力作用项;（4） 台风低层辐合中心在切向上具有沿着切向风梯度密集区移动、发展的趋势。      

“莫拉克”之殇

台湾遭遇破坏力超过“莫拉克”的台风,已是50年前的事了。当“莫拉克”于2009年8月4日凌晨在太平洋西北洋面上生成时,人们只是将它当作每年吹袭太平洋西北沿岸的20余个热带风暴之一.     

下投探空资料在台风莫拉克路径预报的应用试验

2009年8月7日中国大陆举行了首次利用机载下投式探空仪观测台风的试验,飞机在台风莫拉克与天鹅之间的云带相对稀薄区释放11个下投式探空仪。基于下投探空观测资料、常规探空资料和1°×1°分辨率的NCEP再分析资料,分析下投探空资料的可用性,并以下投探空资料初步分析了两台风间南海上空的风场、湿度场等大气特性;分别进行了有无以同化下投探空为初始场的GRAPES模式的模拟试验,以了解下投探空资料对台风莫拉克预报的影响作用。初步结论表明,台风天鹅与莫拉克之间的南海上空对流层中低层为深厚的西南气流,对流层低层及高层湿度小,中间层大;同化下投探空资料后,观测地区(下投探空点及其附近)800 hPa以下西南风减弱,以上加强,湿度中低层减小;有无同化下投探空资料的初值场差异随模式积分向下游传播,影响台风的环境场,改变了台风的引导气流:同化后500 hPa台风引导气流偏东、偏北分量加强,使台风的路径更接近实况路径,48 h台风路径预报误差比原来减少18%。     

“莫拉克”异常路径分析及预报

分析了0908号台风"莫拉克"路径复杂多变的原因。3个热带气旋相互作用,是导致"莫拉克"移速缓慢、路径多变的重要原因。与西侧0907号热带气旋"天鹅"的互旋效应使"莫拉克"移速减慢,同时东侧的热带涡旋——0909号热带气旋"艾涛"的前身切断了副高西南侧的东南气流、南海西南急流的增强、大陆高压东移这些共同因素使引导气流势均力敌,导致"莫拉克"移速缓慢。风场结构的不对称及强风速区的逆时针旋转推动了台风路径的突变,使"莫拉克"在靠近大陆时路径北折。海温对台风的发生、发展有重要作用,前一天海表温度的高温中心对后期台风的移动路径有指示意义。还分析了各家对"莫拉克"的路径预报误差和登陆地点误差,结果表明,中央台预报的台风路径有较高的参考价值。浙江省气象台业务运行的中尺度模式WRF在所有数值模式中表现出最佳的预报性能。比较欧洲中心、日本两个国外数值预报中心对"莫拉克"的路径预报误差,总体来看,欧洲中心表现出较好的预报性能和稳定性,特别是长时效预报有较高的参考价值。T213,T639对登陆地点的预报较好,但是路径预报存在较大的误差,与其他模式存在差距,有待进一步改进。GRAPES区域模式无论是路径误差还是登陆地点的预报都与其他模式存在较大差距,有较大的改进余地。     

FY-3A微波资料在“莫拉克”台风预报中的同化试验

我国新一代极轨气象卫星FY-3A于2008年5月26日发射成功,携带的微波垂直探测仪与NOAA系列卫星的ATOVS性能相似。为研究微波垂直探测仪资料在台风数值预报中的作用,实现我国FY-3A卫星的微波探测资料的直接同化,达到改进台风预报的目的,利用FY-3A微波探测资料,以WRF-3DVar系统为基础,针对2009年第8号台风"莫拉克"路径和强度预报,开展数值预报直接同化技术研究。试验结果表明,直接同化FY-3A微波资料对数值模式初始场改进要优于仅仅同化常规观测资料,对缺乏观测资料的海洋上改进尤为明显,模式初始场更加合理地反映海上台风环流形势以及温湿条件,海上台风的模式初始位置也得到了校正;经过FY-3A微波资料三维变分直接同化后,区域中尺度模式对台风路径预报效果具有积极的改善作用。     

2011年“洛克”和“桑卡”双台风预报效果的初值试验研究

采用南海台风模式,对2011年业务预报误差较大的台风“洛克”（1115）和“桑卡”（1116）双台风的初值方案进行试验和研究,目的在于寻求改进预报的线索,从而提升台风模式性能。针对“洛克”和“桑卡”台风设计了几组初值方案对比试验,结果表明,仅对弱台风“桑卡”进行重定位和bogus的初值处理,与对双台风都进行初值处理相比较,两台风的路径预报误差减小。分析认为仅对弱台风作初值处理以改善其涡旋环流的影响是该双台风路径预报得以改进的原因。对2011—2012年所有弱台风进行批量预报试验,结果表明对弱台风采用重定位和bogus的初值处理,台风路径预报和强度预报的误差减小。对弱台风进行重定位和bogus初值处理,可改善模式对弱台风的预报效果。此外,目前南海台风模式中现有的bogus方法构造的涡旋相对于弱台风而言云顶偏高,可考虑发展针对弱台风的涡旋模型。      

台风“莫拉克”登陆前后的动力诊断分析

利用NCEP 0.5°×0.5°每日4次的全球预报场分析资料GFS(Global Forecast System)、日本MTSAT静止红外卫星云图,对2009年第8号台风"莫拉克"在台湾登陆前后的演变特征进行了动力学诊断分析。结果表明:(1)由于近台风中心附近对流层中低层存在切向风大值区中心,使得水平位涡通量散度项在其内侧分布密集。(2)近台风中心低层的负水平位涡通量散度项指向正水平位涡通量散度项,可以很好地示踪台风在海上的移动。(3)p坐标系下的负垂直位涡通量散度密集区可作为分析台风移动的一个重要参考指标。通过涡度方程讨论了决定台风对流层中低层气旋性涡度变化的主要因子,指出南海、华南沿海地区夏季西南气流与台风的耦合对台风结构、路径产生了重要的影响。     

“海棠”、“罗莎”和“莫拉克”登陆前降水量差异分析

在闽北附近登陆的台风,往往会严重影响温州,给温州带来强降水。0505“海棠”、0716“罗莎”和0908“莫拉克”是这类台风比较典型的个例。3个台风进入台湾海峡后都向偏北方向移动并在闽北附近登陆,登陆后“海棠”往西北方向移动,“罗莎”和“莫拉克”向偏北方向移动。“海棠”和“莫拉克”在温州产生特大暴雨,“罗莎”在温州产生大暴雨。利用NCAR／NCEP时间间隔为6h的1°×1°的再分析资料、地面、高空常规观测资料和浙江省中尺度自动站资料,对3次台风天气过程进行对比分析。利用副高的强度和其距离台风中心的远近来判断副高对台风引导能力的强弱,表明副高对“罗莎”的引导最为显著,使得“罗莎”移速最快;对台风行进方向上的水汽通量、水汽通量散度、垂直速度、低层大风、假相当位温进行诊断分析,发现上述物理量场均是有利于强降水的发生,其中“海棠”和“莫拉克”的低层强水汽辐合、东南方向的水汽通量输送、强垂直上升运动、低层偏东大风和强热力不稳定在温州的维持时间比“罗莎”长。采用WRF模式对3次台风进行模拟,在模拟成功的基础上,采用模拟资料进行分析后发现：“罗莎”的24h累计雨量比“海棠”和“莫拉克”要小,与实况较为符合;“罗莎”和“莫拉克”的K指数和低层风U分量演变较为相似,K指数峰值都是出现在短时连续强降水结束之后,低层风U分量峰值都是出现在短时连续强降水开始之前。     

台风莫拉克的偏振参量演变分析

2009年8月6～10日X波段双线偏振多普勒雷达对200908号台风“莫拉克”(Morakot)进行了观测,根据台风的移动路径和进入雷达观测区域的台风不同部位,分为台风螺旋雨带、台风眼壁和台风后雨带3个部位,针对这3个部位的偏振参量及粒子信息进行了比较分析。结果表明,浅对流普遍存在于台风各个部位;台风各部位均有过冷水和...     

超强台风 “桑美” (2006) 近海急剧增强过程数值模拟试验

应用PSU/NCAR非静力平衡中尺度模式MM5 (V3.5) 设计试验方案, 对超强台风 “桑美” (2006) 在我国近海的急剧增强和减弱过程进行数值模拟研究, 模式较好地再现了台风的路径和强度变化; 通过地形敏感性试验, 着重研究了地形对近海台风强度变化的影响。结果表明: (1) “桑美” 强度变化与南亚高压、 副热带高压的强度变化呈反相变化关系, 当南亚高压和副热带高压减弱时, 台风急剧增强; 台风中心附近对流层高层辐散的增强导致 “桑美” 急剧增强, 对流层中低层辐散的增强以及中层辐合的增大与 “桑美” 的减弱密切相关; 来自海洋的暖湿气流是 “桑美” 发展的关键条件; 低层气旋性涡旋并入台风环流是 “桑美” 近海急剧增强的重要原因。 (2) 凝结加热过程对 “桑美” 的近海维持和发展增强非常重要, 尤其是对流层中上层凝结潜热的突然增强有利于台风在近海的急剧增强。 (3) 小范围地形对 “桑美” 在近海的强度和路径有一定影响, 但作用相对较小, 而且主要表现在台风登陆前后; 大范围地形导致水平风场的非对称分布和台风中心附近垂直运动的异常, 最终影响到台风的强度变化。     

0312号台风“科罗旺”分析

利用常规气象资料对0312号台风“科罗旺”路径变化特点、造成广西台风大风历史极值以及沿海强降水的天气原因进行分析，认为：①后期贝湖低槽发展南伸影响了副高的稳定，同时南海高压减弱消失等原因导致了台风运动路径由前期偏南西移转为后期偏北西移；②台风穿过雷州半岛南部前后，副高脊线持续南压，使后期北抬的台风与副高之间气压梯度增大，台风中心涡度变化小、uv分量明显增大，是造成近海大风历史极值的主要原因；③南海、孟加拉湾一带季风云涌与台风相遇是造成沿海强降水的主要成因。     

台风“天鹅”对“莫拉克”强度维持影响的模拟分析

为探究重灾台风0908号莫拉克(Morkot)成灾的内在原因,利用NCEP/NCAR1°×1°资料和WRF数值模式,以及观测分析和数值模拟方法,对"莫拉克"过台湾岛强度始终维持在960hPa不减的现象进行研究。观测分析发现"莫拉克"强度不减与其西南方向的0907号台风天鹅(Goni)相互作用有关,物理量诸如水汽、散度、涡度等持续从"天鹅"输入"莫拉克",如水汽输入层次主要集中在950～850hPa,600hPa以上很少;涡度(垂直速度)也存在低层正涡度(负散度)输送,高层负涡度(正散度)输送。利用WRF数值模式作控制试验和抹掉台风天鹅的敏感试验,试验结果表明有涡度、水汽通量、散度等物理量从天鹅向莫拉克输送卷入,从而对莫拉克过台湾岛强度的维持不减存在一定的支持作用。     

1614号超强台风“莫兰蒂”在浙江沿海降水预报偏小的原因

通过对1614号超强台风“莫兰蒂”在浙江沿海降水预报偏小的原因进行回顾,同时基于美国NOAA HYSPLIT4模式,对“莫兰蒂”水汽来源进行轨迹聚类,针对不同路径来源的水汽在“莫兰蒂”浙江沿海降水中的贡献差异进行定量分析,结果表明:数值模式对“莫兰蒂”路径预报偏西、降水预报偏小,直接影响了主观预报服务中降水强度和落区的判断,而数值产品对中纬度环流作用和浙江沿海台风倒槽的预报出现偏差,同时对1616号台风“马勒卡”路径预报偏东,导致主观预报忽略了“莫兰蒂”与其他天气系统的相互作用,影响了对降水动力和水汽因子的判断,也是降水预报偏小的原因之一。“莫兰蒂”水汽输送有3支气流,分别来自东北、东南和偏南洋(海)面,后2支气流为主要水汽来源,浙北沿海以东南向水汽输送最重要,对水汽和降水贡献高达70%以上,表现出1616号台风“马勒卡”对“莫兰蒂”在浙北沿海降水的重要作用,而浙南沿海台风本体的偏南气流与“马勒卡”的东南气流的水汽输送作用相当。可见台风降水预报中,需要密切关注台风环流与其它天气系统以及双台风间的相互作用。      

1223号强台风“山神”特点浅析

采用天气学原理及统计方法,概述“山神”造成的影响;从中心气压及移动速度描述“山神”变化过程;分析此次过程的环流背景;寻找“山神”的移动路径及强度变化原因,得出“山神”具有前期移动路径平稳,后期异常;前期移动速度快,后期减缓;近海加强迅速等特点,并总结台风预报思路.     

"海棠""麦莎""泰利""卡努"的路径与金华风雨特征分析

2005年台风“海棠”与“泰利”的移动路径和登陆地点不同于“麦莎”与“卡努”,前2次台风自东南偏东往西北偏西移动并登陆于福建中部沿海,后2次自东南往西北移动并登陆浙江中部沿海,都给浙江造成了巨大影响,但影响金华地区的风雨程度不同。经分析台风移动过程,认为西风带低槽或高压影响到副高,副高影响着台风西行或北上,在西风带低槽或副高影响较弱时,台风内力和地形影响作用加强;台风在副高带状时西行为主,块状时北上为主。分析台风路径的预报过程,认为中央气象台预报为“登陆台风”有3~4天的时效;预报较准确的登陆位置,若路径较有规则为30~54个小时,若不规则路径可能仅为3个小时。分析影响金华的台风风雨程度,认为东路台风雨量分布特征是东部大、西部小;南路台风是东南部大、西北部小;最大风力落区基本相同。地形对不同台风路径下的风雨影响分布略有不同。     

背景云凝结核对台风“莫拉克”降水微物理过程影响的数值研究

利用WRF模式设计两个数值试验:敏感性试验（背景场云凝结核浓度为2 000 cm-3）和控制试验（背景场云凝结核浓度为300 cm-3）模拟气溶胶对登陆台风“莫拉克”(2009年第8号台风)降水的影响。结果显示大量气溶胶进入外围雨带中起到云凝结核作用,凝结水汽生成水滴,释放潜热有利于对流发展;气溶胶含量增多引起水滴半径减小,雨滴生成的时间加长,降水时间延后;大量液态水上升至冻结高度以上发生相变释放潜热,固态水物质含量增多;台风外围雨带的中小尺度对流云团增强,降水增加。