登陆台风“凡亚比”(1011)合力散度特征诊断研究——垂直分布特征

本文利用2010年1011号台风“凡亚比”登陆过程高分辨率数值模拟资料,诊断分析了“凡亚比”台风环流合力散度的垂直分布及其演变特征。结果指出,合力散度的显著区一直与台风系统相伴随,可以有效地示踪热带气旋（Tropical Cyclone,简称TC）的移动,并能较好地识别TC强度、结构的发展演变。台风中心偏东一侧流入层的合力散度异常信号首先出现并发展,反映出环流的非对称特征。随着台风趋于成熟,合力散度逐渐增强,高度扩展,对称性也逐渐增加;台风中心上空为合力辐合,外围为合力辐散,垂直方向上合力辐合与辐散相间的结构对应上升运动极值区及强降水,即对应台风眼墙位置。合力散度面积指数和强度指数的分析指出,垂直方向上辐合与辐散面积指数负相关;各层的合力辐合强度指数普遍大于辐散强度指数,垂直方向上两强度指数呈显著的正相关关系;结合面积指数与强度指数,可知垂直方向上合力辐合与辐散此消彼长。运用合力散度方程对该垂直分布特征的成因展开分析,发现风速u分量平流随经度变化项和风速v分量平流随纬度的变化项是TC眼区合力辐合部分的主要贡献项,垂直运动项决定了TC眼墙的合力辐合与辐散相间的垂直分布特征。     

双台风涡旋运动及其相互作用的数值研究

本文采用正压原始方程模式对不同强度、间距和基本气流条件下的双台风涡旋作了一系列数值试验,试验结果表明:在无环境风场条件下,双台风在某一临界距离内作明显的相互旋转运动,这个临界距离是随台风强度以及风场分布的特征而改变的。双台风有明显的相互吸引作用的临界距离远小于相互旋转的临界距离。双台风相互旋转速率与台风强度成正比、与台风切向风速向外减小率和台风中心的间距成反比。均匀的环境气流对双台风相互作用影响甚微,但有了基本气流以后,两个台风对基本气流的扰动具有不同敏感性。在西风基本气流中,西台风移动稳定而东台风移动稳定性差。在有切变的环境气流中,台风运动既受环境气流的平流作用也受β效应作用和台风相互作用,当台风中心间距大于相互旋转的临界距离时,主要受环境气流和β效应作用。此外,本文还把试验结果与西北太平洋的台风统计资料作了比较,並讨论了试验结果对预报的启示。     

强台风“海葵”(1211)近海急剧增强的数值研究

近海台风强度急剧增强是预报中的难点。使用新一代中尺度WRF模式对台风“海葵”(1211)近海强度急剧增强过程进行数值模拟,并对数值模拟结果展开分析,研究引起台风强度突变的可能机理及相应结构变化。模拟结果表明,台风“海葵”的急剧增强与低层水汽输入的突然增加以及有利的高、低层辐散、辐合流场配置密切相关,且在“海葵”台风强度迅速增强的前6 h其高低层辐合、辐散流场呈现同时增强。台风结构变化的分析表明,在台风急剧增强时段台风结构趋于对称化,且低层眼壁范围小,高层眼壁范围向外扩展。伴随着台风强度增强,径向风速和切向风速也处在增大过程中,特别是台风急剧增强阶段,径向风速和切向风速增大更明显。另外,暖心强度逐渐加强,且暖心范围明显扩大并向低层扩展。同时随着台风强度的增强,垂直上升运动也逐渐增强。台风的这些结构变化都有利于其强度的维持和发展。      

台风杜鹃的特点及成因分析

台风杜鹃是继7908号台风后正面袭击珠江三角洲最强的台风,对其观测事实进行分析发现,台风杜鹃的路径和强度及其造成的天气分布等具有明显特点,这些特点与大气环流演变、影响台风的天气系统、相关物理量分布、“杜鹃”的结构及结构变化等密切相关。     

卡努台风登陆后路径及维持机制分析

利用数值模式MM5的计算结果,对卡努台风预报中难度较大的两大问题：登陆后路径和该台风在陆上的强度变化进行分析。认为东亚大槽减弱后残留的湘黔低压是影响这次台风路径偏北的主要原因;台风登陆后,西南面水汽源被切断,中低层来自东部洋面的水汽输送是该台风长时间维持的能量途径,高层散度场与低层的配置加强了台风环流中的上升运动;低层位涡对台风移动路径和强度预报有较好的指示作用,在卡努台风中,垂直方向上能量的输送较少。     

不同发展阶段台风大气边界层暖区变化特征

采用NCEP/NCAR全球对流层1°×1°再分析格点资料,选取6个登陆台风个例,分析了不同发展阶段台风大气边界层暖区变化的特征及其与强度变化的关系.结果表明:在台风的不同发展阶段,其大气边界层相对涡度场和温度场的结构有着明显的不同特征,暖中心与正涡中心的距离与台风强度为反相关关系,暖中心与正涡中心的距离越小,台风强度越强.     

9406号台风与中纬度系统相互作用的中尺度特征

利用非静力中尺度模式MM5,对9406号台风从1994年7月11日12时（世界时,下同）到12日12时之间的24h降水进行了模拟,采用滤波分析方法对模式结果进行了尺度分离。中尺度场的分析表明:台风与中纬度系统的相互作用非常显著地表现在中尺度系统的活动上;高低空中尺度散度场的分布对中低纬系统相互作用所产生的降水具有一定的指示意义;台风及西风槽强度的改变将直接导致中尺度系统强度的变化,从而造成降水强度的不同。另外,还从能量学角度对不同尺度系统的能量变化进行了分析。结果表明,中尺度场的能量变化极值区与中低纬度系统的强度变化密切相关,且与降水的变化有较好的对应关系。     

台风威马逊(1409)强度与降水变化的相互作用

利用2014年7月10日00:00—19日18:00(世界时)热带降水测量(TRMM)卫星3B42降水估测数据以及ERA5再分析数据,结合傅里叶变换以及Liang-Kleeman信息流等方法,分析台风威马逊(1409)强度与降水变化的相互作用。结果表明:台风威马逊(1409)降水具有明显的非对称性,降水主要位于台风中心偏西一侧,在该区域台风强度与降水相互影响。相较于台风强度对降水的影响,由降水到台风强度的信息流减小接近1个量级,表明在两者的相互作用中,台风强度变化的影响占主导。在水汽条件上,台风强度的增强(减弱)导致台风中心西南侧水汽通量辐合(辐散)的增强,进而与该区域的降水建立联系。此外,台风威马逊(1409)移动过程中随着强度变化,南海以及西太平洋水汽通道均存在明显响应。在动力条件上,中低层垂直螺旋度强值中心主要位于台风中心西侧,台风强度的增强(减弱),导致台风中心西侧的垂直螺旋度绝对值增大(减小),一定程度促进(抑制)了该区域上升运动的发展,造成更多(更少)的水汽凝结致雨。     

多尺度系统中台风自组织的研究

在一个4种尺度(副热带高压、台风、β中尺度涡群和γ中涡尺度)共存的系统中,用正压原始方程模式数值地研究台风自组织及其强度变化问题。结果指出:(1)由于多尺度的相互作用,在初始台风衰减的过程中,在该台风的西南方经自组织形成了一个新的台风,其尺度、强度与初始台风相同。在初始台风衰减消失后,新的台风维持一定的强度继续向偏西北方向移动。(2)初始γ中涡的个数和位置对自组织起来的台风的强度有显著影响。其影响机制是非线性相互作用的结果在不同尺度层次的传递。γ中尺度层次或γ中—β中层次的相互作用直接影响到β中层次涡作用的结果,或者使双β中涡合并,或者使双β中涡分离。β中涡层次的相互作用直接影响到台风层次———新台风自组织的过程。这种影响最后反映到自组织起来的台风的强度和路径变化的宏观行为。     

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。     

台风移动规律的研究 Ⅱ.小地形与边界层的动力作用

从支配台风中心移动的基本方程出发，着重分析了小地形（地形高度与台风系统的的垂直厚度相双为小量）的抬升作用和边界层的摩擦作用对台风移动影响的定性特征。结果表明，较高地势对台风有“吸收”作用；边界层摩擦辐合引起的艾克曼抽吸有利于台风产生沿局地流场引导速度方向的加速度。     

台风活动的气候突变

通过近４０个西太平洋和南海台风资料的分析，发现台风活动有着明显的气候振动，并且在７０年代前期发生气候突变，表现为７０年代前期以前台风数增多，台风偏强趋势；７０年代中期以后则相反，为台内数减少台风偏弱趋势。８０年代末台风数再次转为增多趋势，但     

强台风"云娜"登陆过程的研究——基于AREM模式的数值分析

使用新改进的双重嵌套AREM数值预报模式,并与高时空分辨率的探测资料相结合,针对台风“云娜”登陆加强的特点进行数值模拟分析,结果表明该模式对“云娜”台风环流特征、强度变化趋势和台风降雨等都有较强的预报能力。在此基础上,定量研究其登陆加强过程中三维大气中尺度场动、热力特征及演变过程,并探讨了其登陆加强的机理。由此得出了与“云娜”登陆加强相关的重要影响因子:(1)副热带高压西南侧的偏东引导气流加强是“云娜”登陆前移速加快、强度增强的有利环境场条件。(2)“云娜”近海移速加快时有较强的东密西疏的不对称流场结构,特别是其垂直速度场以及强对流发展的水平分布的强不对称特征与该气旋登陆加强同时发生,也可能与台风强度维持和加强存在一定的相关。(3)在“云娜”中心西南侧的强凝结潜热释放过程,有可能助其在登陆时加强。此外,在“云娜”发展加强阶段,低层暖湿、中层干冷的位势不稳定层结,有利于对流的强盛发展。(4)“云娜”登陆前后有强低空急流与之联结,并有垂直对流运动发展,由此可获得不断增强的潜热能量是其登陆加强的另一个重要机制。     

0414号台风“云娜”的数值模拟

利用美国CAPS的非静力高分辨率区域预报模式(ARPS)对0414号台风"云娜"进行数值模拟,其中把新一代多普勒天气雷达资料分析引入模式,模拟结果表明ARPS模式能较好模拟台风"云娜"的移动路径、中心气压强度变化及台风大暴雨;并利用模式输出的组合反射率与雷达组合反射率资料比较来检验模拟结果.数值模拟结果表明台风自身结构是引起0414号台风西折路径的重要原因;浙南闽北地形对0414号台风的影响作地形敏感性试验结果表明浙南闽北地形使0414号台风移动路径出现右偏现象;浙南闽北地形对0414号台风强度影响较小,地形对深入内陆后台风强度变化有较明显的影响;浙南闽北地形对0414号台风暴雨有增幅作用,降水分布更加不均匀.     

夏季南海对流活动对北半球中低纬大气环流的影响及其可能途径

分析了１９９２年８月３１日到９月２日９２１６号台风（Ｐｏｌｌｙ）登陆后的结构和暴雨。分析发现，９２１６号台风具有显著的不对称结构。首先，地面台风环流的涡度和散度场不对称。地面正涡度中心位于台风的东侧和北侧。强辐合区从台风中心向北延伸近千公里。其次，８５０ｈＰａ台风流场和热力场不对称。台风东侧的环流强，西侧的环流弱。台风东侧暖，西侧冷。流场和热力场的不对称导致台风外围东北侧存在很强的暖平流。由于９２     

2013年“西马仑”台风大气电场特征分析

利用中国气象局提供的台风定位资料和厦门市气象局测得的大气电场等资料,采用对比分析等方法分析了1308号台风"西马仑"登陆后的大气电场变化特征及其与闪电和降水的关系。分析结果表明:测站大气电场、降水和地闪的变化主要受"西马仑"台风后部云系影响。降水强度与负电场强度之间有着较好的对应关系。强降水时段地闪频次较低;地闪活动滞后于大气电场变化5~20min,地闪密集时段也是大气电场跳变最为剧烈的时段。     

TCM-90现场试验台风能量频散波列特征

采用ＴＣＭ－９０（台风运动－９０）台风现场科学试验资料,对台风ＦＬＯ,ＥＤ个例进行了诊断分析,并做了有关数值试验研究。分析研究结论揭示了台风涡旋作为一动力、热力强迫源或ＣＩＳＫ不稳定结构,其与环境场相互作用可激发出动能频散波列;台风扰源通过频散机制可构成类似２维Ｒｏｓｓｂｙ波的经向波列;台风涡旋的移动路径与上述能量传播特征有一定的相关关系。     

台风暴雨过程中不同尺度系统的相互作用

采用数值模拟和带通滤波相结合的方法,对一次台风暴雨过程中的大中尺度系统进行了分离;推导出一个包含大中尺度系统相互作用机制的涡度方程,对中尺度系统发生发展的主要影响因子和大中尺度系统之间的相互作用机制进行了定量诊断分析.结果表明:大中尺度系统之间的相互作用是中尺度系统发展增强、进而造成强降水的一种重要机制;当中尺度系统发展到一定阶段后,由中尺度涡度场、散度场和垂直速度场之间的相互配置所决定的散度项和扭曲项又会引起中尺度系统的减弱消散,这种中尺度系统发展演变的内在调节机制使得强降水在时间上也呈现出中尺度特征.     

不同物理过程参数化对模式台风的影响及其动力结构的研究

文章介绍了国家气象中心的台风路径数值预报模式（以下简称台风模式）,在不同物理过程参数化下的数值试验及其结果的诊断分析。对1992年第10号热带气旋和1996年第8号热带气旋个例的数值试验结果表明,该模式能较好地预报热带气旋移动路径和登陆地点,且考虑复杂物理过程的台风模式较简单过程的模式能更好地描述热带气旋中心附近高低层的热力状况。研究还发现,500或700 hPa湿位涡第一项MPV1负值中心的绝对值大小的变化可反映热带气旋的强弱;且850 hPa上升运动最大中心的位置对未来6～12 h热带气旋的移向有较好     

8515号台风路径分析

本文讨论了环境流场、流函数切变平流、势函数的垂直配置与8515号台风路径的关系,并用台风移向变率诊断方程分析与计算了该台风移动时移向变化的情况,特别是9月5日发生的明显右偏。分析结果如下:1.西太平洋副热带高压呈块状,赤道缓冲带增强,有利于8515号台风移向右偏。2.8515号台风处于负流函数切变平流区一侧,其路径与流函数切变平流零线走向基本一致。3.8515号台风北侧各层势函数场的垂直分布,决定了辐散风的配置,其演变与台风移向有一定的相关。4.台风移向变率诊断的定性分析和实用计算,对判别台风移向是否稳定有一定参考意义。