超强台风丹娜丝对1323号强台风菲特极端降水的作用

利用地面观测资料、台风定位资料、ECMWF全球再分析资料等,采用TC降水天气图客观识别法(OSAT)、TC路径相似面积指数(TSAI)和气流轨迹模式HYSPILIT等方法,从2013年第23号强台风菲特在我国东南沿海引发台风暴雨的极端性分析及其成因诊断入手,揭示了双台风作用对极端暴雨的增强作用。结果表明:首先,强台风菲特给浙江带来了自1958年以来单站日降水排名第二的极端降水,余姚和奉化日降水量均为395.6 mm;"菲特"降水过程有两个明显的强降水阶段。其次,秋季强台风菲特登陆后之所以出现如此强度且持续的台风暴雨,与超强台风丹娜丝的存在密不可分。在强降水第一阶段,双台风作用促成了降水的极端性,"丹娜丝"向降水区域输送了约79.0%的水汽,对杭州湾南侧的强降水过程有重要贡献;在"菲特"强降水第二阶段,"菲特"的环流已经基本消散,超强台风丹娜丝与冷空气的共同作用主导了这一阶段强降水的发生。     

信息流因果理论在分析双台风相互作用中的应用

利用上海台风研究所热带气旋最佳路径数据以及ERA5再分析资料,以台风天鹅(0907)和莫拉克(0908)为例,应用Liang-Kleeman信息流因果理论分析了双台风的相互作用机理。结果表明:(1)台风天鹅强度的变化是造成莫拉克强度变化以及经向移动的部分原因,而台风莫拉克强度的变化在一定程度上造成了天鹅的南北移动;(2)台风天鹅主要是通过双台风间的"连体"通道向莫拉克输送位涡以及水汽,进而影响后者强度的变化,影响时段主要在莫拉克的发展初期以及登陆阶段;(3)台风莫拉克对天鹅移动路径变化的贡献不仅包括双台风互旋的直接作用,还包括其调整大尺度环流形势的间接影响。     

“菲特”台风暴雨成因分析

201323号台风“菲特”是建国以来登陆我国的最强秋季台风,给浙江省带来暴雨天气。利用NCEP再分析资料从天气形势、动力、热力等方面对此次暴雨的成因进行了分析,结果表明：1）此次强降水可以分为两个阶段：第一阶段主要由“菲特”本身的环流引起;第二阶段由“菲特”残留云系长时间维持及其与弱冷空气的相互作用引起,且弱冷空气对降水的增幅作用十分明显。2）第一阶段水汽主要由其本身的环流提供,由“菲特”南侧的偏南风低空急流和东侧的偏东风低空急流从南海和西太平洋输送水汽,第二阶段水汽主要由“丹娜丝”外围的偏东风急流从西太平洋输送水汽。3）弱冷空气的扩散使斜压性增强,并使斜压位能释放转化为动能,促使台风残留低压环流加剧,并在台风外围东偏南暖湿气流之间形成中尺度辐合带,为暴雨天气的产生提供了良好的动力条件。4）弱冷空气叠加在950 hPa以下较强的暖平流之上,加剧了上冷下暖的不稳定层结,同时也使低层辐合加强．为暴雨区中尺度对流云团的发展提供了动力抬升机制。     

台风“菲特”和“丹娜丝”对东南沿海强降水作用的判别分析

2013年10月6—7日台风"菲特"和台风"丹娜丝"影响中国东部,造成区域性大暴雨。利用客观分离方法及数值模拟两种方法辨别两个台风在不同阶段各自的作用。结果表明,对于10月6日区域性大暴雨,客观分离结果和数值模拟结果一致,被识别为主要由台风"菲特"造成的降水。对于10月7日江苏东南部、浙江东北部的区域性大暴雨,客观分离结果表明,两个台风都起到了关键性作用;模式模拟结果表明,强降水与台风"菲特"有直接关联,而与台风"丹娜丝"作用不大。锋生函数也表明,冷空气对强降水也起到了一定的作用。     

强台风“菲特”(1323)极端降水研究进展

台风暴雨灾害是台风三类灾害(暴雨、大风、风暴潮)之首,而台风极端降水是暴雨灾害的直接原因,对台风极端降水的研究有利于增强对台风极端降水机理的认识和提高极端降水的预报水平。强台风“菲特”(1323)具有登陆强度历史罕见、降雨强度大、影响范围广、引发灾害重等特点,本文对“菲特”极端降水特征及其形成机理研究进行了回顾和总结。“菲特”的强降水过程主要分为两个阶段,造成了杭州湾一带和浙闽交界处两个强降水中心。“菲特”极端降水之所以产生,源于环境因子、地形和内部条件多尺度相互作用:环境因子涉及双台风作用、弱冷空气侵入、台风倒槽、垂直风切变和高空急流等,其中“丹娜丝”台风外围偏东气流源源不断的水汽输送是“菲特”极端降水形成的关键物理因子;山脉等地形增幅作用是浙江余姚等地出现历史性强降水的重要原因;水汽辐合和凝结与霰的融化和对流区雨滴的迁移是暴雨增幅重要的内部因素。     

“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。     

台风“菲特”影响期间浙江大风成因分析

利用常规观测资料、自动站加密资料、多普勒雷达资料以及NCEP/NCAR1°×1°每日4次再分析资料对2013年第23号台风"菲特"影响期间浙江大风成因进行了分析。发现:副高以及地面高压加强是导致浙南沿海大风提早出现的主要原因;台风"菲特"北侧东西向高压区的维持,使浙江始终维持大的气压梯度,导致台风大风向内陆扩展和影响时间增长;台风"丹娜丝"与台风"菲特"的相互影响使得"菲特"移速减慢,导致台风大风影响时间增长,同时台风"丹娜丝"与冷空气以及台风"菲特"减弱后环流的共同影响,使得浙北大风维持,进一步延长了台风大风对浙江的影响时间。台风"菲特"影响期间台风环流中的中尺度系统导致台风影响区域内风速的进一步增大。多普勒雷达径向速度产品结合组合反射率产品可以有效监控台风大风分布范围。地形的影响导致台风大风进一步增大。     

双台风生消过程涡旋能量、水汽输送相互影响的三维物理图像

重点研究“莫拉克”台风发展并登陆台湾,以及“天鹅”台风消亡阶段两者相互作用的问题。通过诊断分析发现“莫拉克”与“天鹅”移动过程存在双台风涡旋互旋、吸引与合并现象。采用双台风中心连线的垂直剖面移动坐标分析法可揭示出双台风涡度、风场三维结构,演变过程中双台风的涡度、动能强度呈反向变化关系,在双台风生消过程中,动能、位涡场分布存在显著“连体”通道特征。并揭示出双台风涡旋各自生、消过程水汽、动能可能存在的相互影响及其涡旋结构变化的内在关联。对“天鹅”消亡、“莫拉克”引发暴雨过程,采用Flexpart-WRF耦合模式模拟“质点群”轨迹,模拟结果再现了双台风生消阶段“天鹅”台风水汽“粒子群”向“莫拉克”低层气旋式输入通道,且在“莫拉克”涡旋高层反气旋式卷出的三维立体动态图像。通过剔除“天鹅”台风涡旋数值模拟试验进一步印证了“天鹅”台风趋于消弱过程其水汽、动能输送为“莫拉克”台风发展与维持做出了一定贡献。基于以上合成分析、轨迹和数值模拟技术综合分析提出了能揭示“天鹅”消亡、“莫拉克”发展过程能量、水汽输送相互影响的三维物理图像。     

1323号强台风菲特特点及预报难点分析

1323号台风菲特突然西折和近海强度维持是业务预报的主要难点,也是其风雨预报偏差的主要来源。本文利用常规气象观测资料、实时业务数值预报模式和NCEP再分析资料（1°×1°）,对“菲特”的特点和预报难点以及造成强风雨的成因进行了综合分析。主要结论如下：东亚高空副热带西风急流迅速增强导致副热带高压加强西伸是“菲特”路径突然西折的主要原因;副热带西风急流入口区右侧的强辐散是“菲特”近海强度维持及其北侧强风雨发生的主要动力机制;“丹娜丝”的存在除了为“菲特”强降雨的发生和维持提供充足的水汽输送外,还有利于副热带高压的西伸,也是“菲特”路径发生西折的主要原因之一;业务预报中,对对流层高层流场（尤其是副热带西风急流）的分析以及双台风相互作用的关注不够,可能是“菲特”路径、强度和风雨预报出现较大偏差的重要原因;此外,当台风路径集合预报发散度较大或不同集合预报系统出现截然不同的路径预报结果时,采用多模式集合预报订正技术将是提高台风路径预报准确率的有效途径之一。     

海南岛地形对过岛台风影响的初步研究

本文对1949—1976年40次经过海南岛台风的强度、移速和移向等特性进行了统计分析。结果得出:强台风受地形影响过岛前后衰减较大,弱台风则受影响较小;当台风路径比较平直时,其移速在登陆后有所减小,但在登陆前弱台风的移速反而有所增大;移向的偏转与台风路径有关,但除在登陆前后转向的台风外,都在登陆后有向左偏的现象。上述结果与过去有关岛屿地形对台风影响的研究进行了比较。     

台风Danas(1324) 对台风Fitow(1323) 影响的诊断分析及数值试验

利用FNL资料和WRF模式进行数值试验,并在此基础上研究了1324号台风Danas对1323号台风Fitow的影响特征。分析结果表明,台风Fitow登陆前、后的强度变化及其东边界与台风Danas相连的水汽输送通道的变化直接相关。台风Fitow登陆前,其水汽输入主要是由副热带高压西南侧环境场的偏东气流带来,而上游台风Danas截取了环境场输送给台风Fitow的水汽,抑制了Fitow的发展。但在台风Fitow登陆后,台风Danas环境场的水汽反过来起到转运作用,增加了Fitow的水汽收入,加剧其北侧的强降水。台风Danas以水汽通道为纽带影响台风Fitow登陆前的强度和在陆上非对称降水的分布。此外,台风Danas的北上影响了副热带高压的强度,使其东退且改变台风Fitow的引导气流,影响了Fitow的登陆位置;并在Fitow登陆后施加了偏南引导气流,令其逆时针打转。      

台风“天鹅”对“莫拉克”台风暴雨增幅影响的模拟分析

就2009年8月台风"天鹅"对"莫拉克"台风暴雨增幅的影响问题进行客观分析,并通过WRF数值模拟试验的方式进行研究探讨.利用NCEP/NCAR客观再分析资料分析发现"莫拉克"台风从"天鹅"台风环流中获取正涡度和水汽供应,有利于其台风强度的长期维持,是造成台湾地区超强降水的重要条件之一.进一步运用WRF数值模式对剔除"天鹅"台风的敏感性试验进行诊断分析,发现"天鹅"台风向"莫拉克"台风环流中有正涡度及水汽供应,与客观分析较为一致,最终估算出"莫拉克"台风在台湾地区南部造成的超强降水中有近三成来自于"天鹅"台风的动力和水汽贡献.     

2000—2020年西太平洋热带气旋路径对江淮梅雨期降水的影响研究

选用2000—2020年自动站降水资料、热带气旋最佳路径数据集（CMA-STI）以及欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料,发现不到半数的热带气旋活动伴随江淮地区暴雨发生,且仅有3成的热带气旋存在时,江淮地区日降水达到当年梅雨期日均降水。除个别“转向型”及登陆后继续东移、北上的“西北型”热带气旋外,七成左右的热带气旋大多伴随有梅雨减弱现象,并利用WRF模式及热带气旋Bogus方法对2017年热带气旋“苗柏”和2019年热带气旋“丹娜丝”进行数值模拟,分析热带气旋的存在对梅雨季节降水的影响机制。结果表明：在模式能较好地模拟出两个热带气旋的路径及降水落区、强度的基础上,对比移除热带气旋前后的试验,西北路径的热带气旋“苗柏”登陆前,南缘偏西气流加强低空急流,江淮地区切变线加强,登陆后低压北抬,副高稳定,形成有利于降水的环流形势;剔除“苗柏”后,低空急流断裂,副高南退,水汽输送带南移,长江中下游地区降水减少。转向型热带气旋“丹娜丝”北移,伴随副高北抬,对流性不稳定减小,垂直上升运动减弱,西太平洋的水汽被大量输送到热带气旋中心附近,故输送至江淮地区的水汽减弱,降水减少,促使梅雨提前结束;而剔除“...     

A numerical study of the interaction between two simultaneous storms: Goni and Morakot in September 2009

Significant anomalous tracks were observed when the severe tropical storm Goni(0907) and typhoon Morakot(0908) in September 2009 were evaluated in short distances.The relationship between the two is regarded as a case of binary interaction.Based on an MM5 model(fifth-generation mesoscale model of Pennsylvania State University-National Center for Atmospheric Research),in this study a series of sensitivity experiments were designed to determine the binary interaction between them.The sensitivity of the storm characteristics to the binary interaction was demonstrated through modeling experiments with different TC intensities and sizes based on the bogus vortices initialization.Furthermore,the contributions of large-scale environmental flow and the effects of interaction between the motions of the cyclones were distinguished by numerical experiments using only one of the TC vortices.Results from these experiments show that Morakot(0908) had a greater impact on the motion of Goni(0907),whereas Goni(0907) had a relatively limited impact on Morakot(0908).At the upper level,the northeasterly jet flow in the third quadrant of Morakot(0908) enhanced the upper-level divergence of Goni(0907) and had an important role in maintaining and increasing Goni’s(0907) intensity.And at the lower level,Morakot(0908),with strong convergence and ascending airflow,made a stable transport channel of southwesterly warm and wet flow,thus supporting the lower-level water vapor convergence of Goni(0907).Goni(0907),which was located upriver of the southwesterly flow,intercepted part of the water vapor transportation in the southwesterly flow,causing the water vapor convergence to strengthen while the water vapor convergence of Morakot(0908) weakened.     

积云参数化对0613号台风“珊珊”数值模拟的影响研究

使用W RF的ARW动力核心模拟台风"珊珊",以研究各种积云参数化方案对于台风路径,强度和降水分布等的影响。研究表明,环境场对积云参数化的选取不敏感,积云参数化对台风的强度和路径模拟有明显的影响,KF方案模拟的台风强度较强,增强过程明显,后期移速偏快。KF和BM J对降水的模拟较好,GD方案不够理想。     

INTERACTIONS OF MULTIPLE TYPHOONS AND RELATIONSHIPS OF HORIZONTAL AND VERTICAL VORTICITY

Three typhoons, Goni, Morakot and Etau which were generated in Western Pacific in 2009, are successfully simulated by the WRF model. The horizontal and vertical vorticity and their interaction are analyzed and diagnosed by using the simulation results. It is shown that their resultant vectors had a fixed pattern in the evolution process of the three typhoons: The horizontal vorticity converged to the tropical cyclone (TC) center below 900 hPa level, flowed out from it at around 900 to 800 hPa, and flowed in between 800 hPa and 700 hPa. If multiple maximum wind speed centers showed up, the horizontal vorticity converged to the center of the typhoon below the maximum wind speed center and diverged from the TC center above the maximum wind speed center. At low levels, the three typhoons interacted with each other through vertical circulation generated by the vortex tube. This circulation was mainly generated by the eastward or westward horizontal vorticity vectors. Clouds and precipitation were generated on the ascending branch of the vertical circulation. The vortex tubes often flowed toward the southwest of the right TC from the northeast of the left TC. According to the full vorticity equation, the horizontal vorticity converted into the vertical vorticity near the maximum wind speed center below 850 hPa level, and the period of most intense conversion was consistent with the intensification period of TC, while the vorticity advection was against the intensification. The vertical vorticity converted into the horizontal vorticity from 800 hPa to 600 hPa, and the wind speed decreased above the maximum wind speed region at low levels.     

SEA SURFACE TEMPERATURE RESPONSE TEMPERATURE TO TYPHOON MORAKOT (2009) AND ITS INFLUENCE

While previous studies indicate that typhoons can decrease sea surface temperature(SST) along their tracks, a few studies suggest that the cooling patterns in coastal areas are different from those in the open sea. However, little is known about how the induced cooling coupled with the complex ocean circulation in the coastal areas can affect tropical cyclone track and intensity. The sea surface responses to the land falling process of Typhoon Morakot(2009) are examined observationally and its influences on the activity of the typhoon are numerically simulated with the WRF model. The present study shows that the maximum SST cooling associated with Morakot occurred on the left-hand side of the typhoon track during its landfall. Numerical simulations show that, together with the SST gradients associated with the coastal upwelling and mesoscale oceanic vortices, the resulting SST cooling can cause significant difference in the typhoon track, comparable to the current 24-hour track forecasting error. It is strongly suggested that it is essential to include the non-uniform SST distribution in the coastal areas for further improvement in typhoon track forecast.     

SEA SURFACE TEMPERATURE RESPONSE TO TYPHOON MORAKOT(2009) AND ITS INFLUENCE

While previous studies indicate that typhoons can decrease sea surface temperature(SST) along their tracks, a few studies suggest that the cooling patterns in coastal areas are different from those in the open sea. However, little is known about how the induced cooling coupled with the complex ocean circulation in the coastal areas can affect tropical cyclone track and intensity. The sea surface responses to the land falling process of Typhoon Morakot(2009) are examined observationally and its influences on the activity of the typhoon are numerically simulated with the WRF model. The present study shows that the maximum SST cooling associated with Morakot occurred on the left-hand side of the typhoon track during its landfall. Numerical simulations show that, together with the SST gradients associated with the coastal upwelling and mesoscale oceanic vortices, the resulting SST cooling can cause significant difference in the typhoon track, comparable to the current 24-hour track forecasting error. It is strongly suggested that it is essential to include the non-uniform SST distribution in the coastal areas for further improvement in typhoon track forecast.     

台风“莫拉克”(0908)过台湾岛缓慢西行成因分析

0908号台风"莫拉克"（Morakot）在台湾岛引发了24 h超过1000 mm的强烈降水,与其缓慢西行过岛密切相关。本文利用NCEP-GFS实时分析场资料（0.5°×0.5°）、中央气象局台风资料库关于我国台湾地面气压场资料和中尺度数值模式WRF模拟结果,分析了台风Morakot在台湾岛附近缓慢西行成因。结果表明:（1）西太平洋副热带高压减弱东退、与台风"天鹅"（Goni,0907）的"藤原效应"是Morakot在台湾岛附近移速减慢的环境因素,而台风结构变化也是其缓慢过岛西行的一个主要原因;（2）台风过岛过程中,由于地形作用,Morakot环流内诱生低压活跃,先后或同时出现在岛屿东西两侧,使台风环流出现非对称松散结构;（3）在台湾岛西侧诱生低压中心取代东侧原台风中心形成不连续路径过程中,台风经历了低层环流从分裂到重组,正垂直涡度柱从垂直到倾斜再恢复垂直的变化过程,这是Morakot过台湾岛缓慢西行的一个重要原因;（4）Morakot西行登岛过程中环境引导气流主要是偏南气流,而包含诱生低压的扰动引导气流则为偏东气流。扰动引导气流虽是小量,但其纬向分量占环境引导气流纬向分量的比率从7%增至26%,较好地指示了Morakot的西行趋势,也说明地形诱生低压导致的台风结构变化是其过岛西行和缓慢移动的一个重要原因。