海温对0907号热带气旋“天鹅”入海后强度变化影响的数值模拟研究

运用WRF模式对0907号热带气旋“天鹅”进行84 h过程的数值模拟,研究海温的变化对“天鹅”登陆入海后强度变化的影响。结果表明,模式较好重现了“天鹅”再次进入南海后复杂曲折的移动路径及强度再度增强的过程;“天鹅”再次入海后强度变化对海温非常敏感,而路径对海温并不敏感,北部湾较高的海温是造成“天鹅”入海后再增强的重要原因之一;在模式中提高（降低）海温时,使“天鹅”入海后中心西南侧的低层热量通量增强（减弱）,表面风速随之加强（减弱）,边界层入流和垂直上升运动相应增强（减弱）,进而促进（抑制）整个气旋中心附近（特别是中心西南侧）对流发展,最后导致“天鹅”入海后强度的再增强。      

引发渤海风暴潮一次江淮气旋北上过程诊断分析

利用NCEP再分析资料、常规气象观测资料和自动气象站观测资料对2013年5月26—28日西南地区一次江淮气旋北上入海减弱的过程进行了动力及热力分析。结果表明:副热带高压西北侧较强暖平流与青藏高压东北部冷空气促使江淮气旋发展北上,气旋入海后受下游日本海高压阻挡移动缓慢,高空槽与气旋由后倾结构变为前倾结构,槽后负涡度平流和负温度平流是气旋入海后减弱的主要原因。由于气旋移动缓慢,长时间向岸风配合天文高潮位引发了渤海风暴潮。对流层中低层的正温度平流和正涡度平流为江淮气旋的发展提供了动力及热力条件,湿位涡可较好的体现江淮气旋在发展过程中绝对涡度和大气稳定度的作用。非绝热加热作用出现在江淮气旋发展和消亡的整个过程,主要发生在气旋的偏东象限,其对气旋的发展和维持具有一定的贡献。高空急流辐合和引导气流减弱是江淮气旋入海后减弱并缓慢移动的另一个原因。     

一次大暴雨过程中地形重力波拖曳作用的研究

利用WRFV3.9数值模式,对2011年6月9—10日发生在湘鄂赣交界附近山区的一次江淮气旋大暴雨天气过程进行模拟。进行了地形重力波拖曳作用的控制试验和不考虑地形重力波拖曳作用的敏感性试验。结果表明,控制试验能较好地再现江淮气旋及其产生的强降水;模式引入地形重力波拖曳后能够更好地模拟出地形附近雨带的中心位置和强度;地形重力波拖曳在本次大暴雨过程中能够减弱地形附近的经向风速,增强低层气流辐合,促进垂直上升运动,从而有利于对流的触发和维持。     

不同深厚气旋入海发展中环境因子作用对比研究

利用FNL再分析资料,统计2008—2012年入海发展江淮气旋并根据气旋不同深厚程度及季节特征分为:暖季深厚型、暖季浅薄型、冬季浅薄型和春初底层型。各类气旋的统计及合成分析表明四类气旋入海基本特征为:入海路径可分为东路和东北路;冬季与初春气旋入海发展增强幅度大于暖季;不同深厚气旋入海后均有下垫面摩擦力减小近海面风力增强,大风区扩大且由气旋偏东位置向东南偏移;暖季气旋入海降水强度增幅明显,并与气旋深厚程度成正比,冬季及春初气旋入海后降水增幅小,春初气旋后部有零散强降水。对入海发展机制的合成诊断显示,气旋中凝结潜热释放对暖季气旋起重要作用,并与气旋深厚程度成正比,对冬季气旋也有正贡献,但对春初底层型气旋无明显作用。春初底层型对海面动力热力影响更敏感,入海后正涡度区的垂直伸展较其它型更显著。而有利于气旋加深的上空辐散中心位置高度与气旋的深厚程度成正比。气旋入海发展中环境因子分析显示,下垫面非绝热加热对冬季和初春气旋作用显著,对暖季气旋影响不明显。高空急流动量下传与下垫面摩擦减弱促使各类气旋增强。湿位涡对暖季气旋有重要正贡献,对深厚气旋作用更强。冬季和初春风场的惯性稳定度和切变稳定度的共同作用有利于气旋增强。1 000 hPa上湿斜压项MPV2显示的气旋区域温湿锋区位置及强度与入海气旋雨区及雨强对应较好,具有显著指示性。      

2020年7月两次入海江淮气旋爆发性与非爆发性发展特征对比分析

利用高时空分辨率的欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）对全球气候的第五代大气再分析数据集（European Re-Analyses 5，ERA5），对比分析了2020年7月淮河上游地区的两次江淮气旋过程，并结合海洋—大气—波浪—泥沙耦合模式（Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport modeling system，COAWST）进行敏感性试验，探讨同一气候尺度背景下，高低频大气环流形势和海气耦合作用对江淮气旋的影响。结果表明，低空环流形势的高频变化和海表温度的升高对气旋的大风影响和强度发展有重要作用。低空环流形势中，存在"气旋—反气旋—气旋"环流天气尺度波列，易造成气旋大风叠加增强；海气交互界面的高海表温度加热作用导致的感热和潜热释放通过气旋北部弯曲锋面强烈的上升运动，为气旋发展提供能量，促进气旋入海后爆发性增强。     

江淮气旋的气候特征分析

利用中央气象台的历史天气图资料对近49 a江淮气旋的发生路径、源地、年发生频数、强度进行统计分析.结果表明:江淮气旋发生频数的年际变化呈下降趋势,生成的强度呈上升趋势;通过小波分析发现江淮气旋的频数有明显的年际、年代际变化周期;以及有显著的月、季变化特征,春季及其每年的4月是江淮气旋出现最为活跃的季节和月份;受地形、下垫面等因素的影响,江淮气旋出现的源地主要集中在大别山及其东北侧、淮河上游及苏皖浙交界处、鄱阳湖这3个区域;江淮气旋的平均路径主要有3条:西北东移、偏南东移和偏北东移,且江淮气旋的移动路径有明显的季节性变化.     

海洋飞沫对热带气旋影响的数值试验

将最新版的Andreas海洋飞沫通量参数化方案与中尺度大气模式MM5V3耦合,对0514号热带气旋Nabi进行数值模拟,探讨海洋飞沫蒸发对热带气旋发展和演变的影响.模拟结果表明,考虑海洋飞沫的作用后,热带气旋范围内(气旋中心附近600 km左右范围内)的潜热和感热通量明显增强,尤其是潜热通量,最大值可提高35%～80%,潜热通量的大值区对应热带气旋眼墙处的最大风速区.无论是否考虑海洋飞沫作用,模式均能较好地模拟出热带气旋Nabi的移动路径,但考虑飞沫作用后,由于飞沫对海气界面通量交换的贡献,使得模拟热带气旋中心的最低海平面气压降低,最大风速增强,暖心结构更加明显.     

春季江淮气旋及影响的统计分析

以Lu[1]改进的温带气旋识别方法为基础,结合江苏省73个人工气象观测站的降水资料,统计分析了近35年来春季江淮气旋及其与江苏春季暴雨的关系。结果表明,近35年来,春季江淮气旋发生的次数呈现趋势性递减的变化,其源地主要集中在安徽西南部的大别山东侧和西北部的淮河上游平原。江淮气旋对沿江苏南的春季暴雨有重要影响,而对淮北地区暴雨的影响最弱,给江苏春季带来区域性暴雨的江淮气旋主要是介于中尺度和天气尺度之间的次天气尺度系统。引起淮北和江淮之间两个区域暴雨的江淮气旋源于皖、豫、鲁三省交界处的比例较高。春季江淮气旋造成的暴雨区主要位于气旋中心附近和气旋的南部。其中,淮北地区雨区主要位于气旋中心附近,沿江苏南的雨区在气旋中心和南部均有分布。气旋中心涡度和风速大小、低空西南急流的位置和水汽通量辐合的位置是暴雨落区差异的主要原因。     

西北太平洋一次爆发性气旋的诊断分析和敏感性试验

利用美国国家环境预报中心（NCEP）的FNL格点资料和大气数值模式WRF,对2012年1月11—13日发生于西北太平洋上的一次爆发性气旋过程进行诊断分析和数值模拟。气旋于1月11—12日在日本以东海域爆发性发展,经历2次转向后于13日在堪察加半岛附近减弱。研究表明,气旋发展中存在明显锋面结构,对流层高层的高位涡下传对气旋发展非常有利,气旋发展过程中伴随着一支低空急流的生成和发展,使辐合抬升更加明显。利用WRF模式对10日1800 UTC至13日0000 UTC气旋过程进行海温敏感性试验。结果表明,海温变化对气旋发展强度影响明显,但对气旋路径影响较小。     

登陆海南的热带气旋中尺度降水分布变化特征

利用每小时地面观测资料和卫星资料,以1996-2005年在海南岛登陆的热带气旋为研究对象,按照气旋移动路径将其分为4大类,从4类不同路径的7个个例分析揭示了登陆海南热带气旋降水的中尺度特征及其分布变化.结果表明,不同路径的热带气旋登陆前10个小时之内,中尺度强降水基本上分布于热带气旋中心附近;而热带气旋登陆后,中尺度强降水开始出现明显的"离心"或"偏心"特征.不同路径的热带气旋在登陆前后,其最大降水中心的强度变化也有明显差异.登陆前后,中尺度强降水基本均出现在气旋中心西南到东南侧100～200km内,表现出明显的南北不对称.个例分析也证明,热带气旋强降水在空间和时间上都具有明显的中尺度特征.     

利用海-气-浪耦合模式（COAWST）对北印度洋一次强热带风暴“Fani”(2019)过程的数值模拟

利用最新研发的区域海-气-浪耦合数值模式(Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport,COAWST),对印度洋一次超强热带气旋“Fani” (2019)过程进行了数值模拟试验。“Fani” 4月26日从热带印度洋面上的低压扰动中生成,在移动北上的过程中逐渐增强为强热带风暴,并于5月3日在印度登陆,造成了严重的破坏。利用COAWST耦合数值模式,在印度洋区域设计了数值模拟试验,分析了“Fani”发展增强到登陆时间段(4月30日12时—5月3日12时)大气物理量场、海洋表面温度及通量场,以及海浪参数的相应变化。通过与International Best Track Archive for Climate Stewardship (IBTrACS)的实测风暴路径、强度数据,以及欧洲中心ERA5再分析资料对比结果表明:模式模拟“Fani”的移动路径与观测较为接近,但是在强度模拟上偏弱;大气地表2 m温度场、潜热和感热通量与ERA5再分析资料存在一定偏差,但模拟的海表面温度场强度和特征与ERA5再分析资料都比较接近;在强烈的热带气旋与海洋相互作用下,耦合模式给出在气旋发展阶段,海浪有效波高达到近10 m;数值试验结果表明耦合模式可以有效描述热带气旋-海洋之间的相互作用,对于印度洋强热带风暴具备一定的模拟能力。      

Analyzing the genesis, intensity, and tracks of western Mediterranean cyclones

Midlatitude cyclones are analyzed on a selected region covering most of southern Europe and the western part of the Mediterranean Sea (35–50°N, 10°W–25°E). On the basis of mean sea level pressure fields of the ECMWF (European Centre for Medium-range Weather Forecast) Reanalysis Dataset (ERA-40), detailed evaluation of Mediterranean cyclones is accomplished for the period between 1957 and 2002 on a 1° horizontal resolution grid. Cyclone centers are identified and their paths are tracked with a 6-h time step (using 00 UTC, 06 UTC, 12 UTC, and 18 UTC). Decadal, annual, and seasonal statistical analysis of cyclone tracks includes the study of the genesis, frequency, and activity of the Mediterranean cyclones as well as the variability of cyclone tracks. The results suggest that the cyclone frequency in the western Mediterranean region increased in summer and autumn, and decreased in winter and spring. A special belt-shaped area is identified, which plays a special role in cyclogenesis, and also, the cyclone tracks often remain within this belt. An overall decreasing trend is detected in winter and spring in the entire Mediterranean belt, while cyclone frequency increased in autumn. The largest positive and negative trend coefficients are identified in summer.     

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。     

暴雨中尺度系统不稳定理论的数值试验

针对已有的不稳定理论研究，提出把不稳定问题由求解特征值问题转化为求解初值问题，在考虑扰动气压和水汽作用的基础上建立一个二维线性化的非静力模式，以真实反映不稳定扰动特征。     

EFFECT OF INITIAL PERTURBATION OF LAND SURFACE PROCESSES ON TROPICAL CYCLONE FORECAST

Many studies have explored the importance and influence of planetary boundary layer processes on tropical cyclones (TCs). However, few studies have focused on the influence of land surface processes on the activity of TCs. To test the effect of initial perturbations of land surface processes on TCs, a land surface process perturbation module is built in a global ensemble prediction system. Ensemble experiments for the TCs that occurred from 12 UTC 22 August to 18 UTC 24 November, 2006 show that consideration of the uncertainties within the land surface process could increase the predictability of the global ensemble prediction system. Detailed analysis on TC Xangsane (2006) indicates that the perturbation of land surface processes may increase the variation of sensible heat flux and latent heat flux. Meanwhile, the effect from land surface perturbation can be transferred to the upper atmosphere, which leads to better TC forecasts.     

济南地区大气可降水量三种观测反演资料的对比分析

大气可降水量在研究大气辐射和吸收,以及全球的热量输送,尤其是暴雨的预报预测等方面都发挥着重要作用。应用2015年章丘站GPS/MET、微波辐射计和L波段探空3种设备反演的大气可降水量数据,比较了三者之间的偏差特征。结果表明：GPS/MET、微波辐射计和L波段探空3种设备反演的大气可降水量变化趋势一致,但也存在明显的系统偏差,量值从大到小分别是GPS/MET、微波辐射计、L波段探空。三者之间的偏差在春夏秋冬四季的差值都较为稳定;GPS/MET比微波辐射计偏大4.5 mm左右,不会因为季节的改变而明显地增大或减小。但标准差最大是夏季,其次是秋季,冬季最小。由于12：00 UTC水汽含量大于00：00 UTC,造成3种探测手段反演的大气可降水量在12：00 UTC的标准差几乎总是大于00：00 UTC,而相对偏差小于等于00：00 UTC。     

青藏高原大气水汽探测误差及其成因

青藏高原大气水汽分布对区域天气气候有很大影响,其探测资料的可靠性备受关注。以地基全球定位系统(GPS)遥感的大气可降水量为对比参照,分析了1999—2008年拉萨和2003年那曲探空观测大气可降水量的误差及其原因。结果表明,近10年拉萨站探空观测的可降水量比GPS遥感的可降水量明显偏小,偏小程度随使用不同的探空仪而异。GZZ-2型机械探空仪和GTS-1型电子探空仪多年平均的大气可降水量相对偏差分别为8.8%和4.4%,随机误差分别为19.8%和13.3%。近10年大气可降水量探测偏差具有减少的趋势,从12.7%减少至2.4%,主要是由探空仪性能改进所致。分析发现青藏高原大气可降水量探测偏差具有明显的日变化,12时(世界时)比00时大。拉萨站GZZ-2型和GTS-1型探空仪在12时多年平均的大气可降水量探测偏差分别为15.8%和8.3%,00时分别为1.6%和0.5%。那曲站GZZ-2型探空仪在12和00时的大气可降水量探测偏差分别为12.4%和0.3%。大气可降水量探测偏差还具有季节变化,夏季大,冬季小。对大气可降水量探测偏差日变化和季节变化的成因分析表明,12时气温比00时气温高以及夏季比冬季气温高是造成大气可降水量探测偏差日变化和季节变化的重要原因。     

目标圆方法在船舶导航中的应用

根据多年指挥海上船舶绕避热带气旋的经验,提出了一种基于热带气旋预报目标圆的绕避热带气旋方法。文中给出了目标圆方法的基本原理、操作流程和关键技术,介绍了实际使用此方法成功指挥船舶绕避热带气旋的实例。统计结果表明,近年来此方法的使用效果和效益评估情况良好,具有较高的使用价值。这种绕避热带气旋的方法同样适用于船舶绕避爆发性气旋。     

A STUDY ON THE APPLICATION OF FY-2E CLOUD DRIFT WIND HEIGHT REASSIGNMENT IN NUMERICAL FORECAST OF TYPHOON CHANTHU (1003) TRACK

In this paper, we first analyzed cloud drift wind(CDW) data distribution in the vertical direction, and then reassigned the height of every CDW in the research domain in terms of background information, and finally, conducted contrast numerical experiments of assimilating the CDW data before and after reassignment to examine the impacts on the forecast of the track of Typhoon Chanthu(1003) from 00:00(Coordinated Universal Time) 21 July to 00:00 UTC23 July, 2010. The analysis results of the CDW data indicate that the number of CDWs is mainly distributed in the midand upper-troposphere above 500 h Pa, with the maximum number at about 300 h Pa. The height reassigning method mentioned in this work may update the height effectively, and the CDW data are distributed reasonably and no obvious contradiction occurs in the horizontal direction after height reassignment. After assimilating the height-reassigned CDW data, especially the water vapor CDW data, the initial wind field around Typhoon Chanthu(1003) became more reasonable, and then the steering current leading the typhoon to move to the correct location became stronger. As a result, the numerical track predictions are improved.