边缘区域扰动演变对台风结构的影响

在台风环流边缘区域给出不稳定模态的扰动四波分布作为初始场，用准地转正压模式实施四组数值积分，研究了边缘区域扰动演变及其对台风非对称结构及外区流型的影响。结果表明:线性平流对于外缘区域扰动的发展起主要作用。β项导致一个气旋—反气旋涡旋对和非对称结构的形成。非线性平流则使外缘区域较小尺度的涡旋破碎，形成更小尺度的涡旋。在线性平流、β项和非线性平流的共同作用下，台风结构与外区形成象螺旋云系的分布。外缘区域扰动引起的结构变化，进而能影响到台风的移动路径。     

台湾岛地形对台风“海棠”(0505)移动路径影响的数值试验研究

利用非静力模式MM5模拟台风“海棠”（0505）穿过台湾岛再次登陆的移动路径,分析了“海棠”登陆台湾岛前后结构特征变化。结果表明：台风自身的非对称结构与台风异常移动路径密切相关。另外,就台湾岛地形对台风“海棠”登陆台湾前打转和在台湾海峡出现“V”型移动异常路径影响进行数值试验表明：台湾岛地形不但可以直接影响台风移动路径,而且通过影响台风非对称结构来改变台风移动路径,因此,登陆台湾前逆时针打转异常路径是在弱引导气流中台风自身非对称结构和台湾岛地形共同作用的结果;台湾岛地形有使台风东北-西南向非对称增大趋势,而在台风进入台湾海峡前后对东南。西北向非对称有明显不同影响。     

台风"玛姬"(9903)数值模拟试验

通过对台风“玛姬”(9903)个例进行数值模拟,探讨了海温和地形作用对台风“玛姬”(9903)路径的影响,分析了环境气流、台风非对称结构与台风移动路径之间的关系。结果表明：海温对台风“玛姬”(9903)路径有一定的影响,地形作用对台风“玛姬”(9903)路径的影响不可忽视,台风非对称结构对9903号台风异常路径的作用非常重要。     

强台风"珍珠"异常路径的特点、成因及预报

通过对强台风“珍珠”路径4个阶段的特点和影响因素的分析,特别是影响台风移动的诸多因子及其对“珍珠”西行北折异常路径所起的作用分析,发现:大尺度环境场的调整(副高脊线东退南落、越赤道气流的变化、弱冷空气的变化等),使环境场对“珍珠”的引导作用减弱。弱环境流场与“珍珠”的非线性相互作用是“珍珠”西行北折的主要原因。SST的分布也有利于“珍珠”的加强和热力结构的变化,并影响“珍珠”的路径。“珍珠”的水平结构变化,特别是其热力非对称结构的变化,对路径的影响更为明显。各种主、客观预报对“珍珠”的移动路径作出了几乎完美的预报。     

环境场大尺度锋面系统与变性台风结构特征及其暴雨的形成

本文将登陆台风环境大尺度锋面系统动力、热力结构作为台风变性发展的关键影响因子。本文的分析研究揭示了变性台风半冷半暖的热力非对称结构,及其演变过程气压谷型、动能峰型、降水增幅特征形成的环境场影响因子。本文的数值试验表明,台风环境场斜压结构（锋面特征）可以显著地影响台风变性过程,并可导致台风中心气压呈“谷型”、动能“锋型”以及热力非对称结构特征。引起台风变性涡旋加强及其暴雨增幅现象或台风衰减、消亡。本文的数值试验证实了登陆台风变性发展的某些成因,某种程度揭示了中低纬度系统的相互作用的机理问题。     

双台风相互作用的数值研究

无基本气流的情况下，应用无辐散正压模式对初始呈西北-东南等方位的双台风相互作用进行数值研究，探讨了非对称理论在双台风相互作用中的应用。试验结果表明：双台风的运动特征能够运用非对称理论进行解释；非对称流函数场中，通风气流分别控制着双台风的移动，同时双台风的移动对其对应的非对称结构具有反作用。试验还表明，台风非对称结构内小尺度涡旋的强度及其绕台风中心逆时针旋转的快慢与台风路径的摆动关系密切：模式可以模拟出台风逆时针打转、“蛇形”摆动等异常移动路径。     

TCM－90现场科学试验台风FLO“β陀螺”“通风流”非对称动力结构特征

采用ＴＣＭ－９０台风现场科学试验期间加密观测资料,揭示出目标台风Ｆｌｏ非对称动力、热力结构及其转向运动的特征,尤其通过分离处理的偏差场,突出了ＴＣＭ－９０现场试验有关飞机下投（ｄｒｏｐｓｏｎｄｅ）加密探测资料对台风Ｆｌｏ内部非对称结构物理图象的描述,提出了实际台风动力结构存在类似Ｇｒａｙ认为的非对称偶极子型,即中低层“β陀螺”偶极子型（β－ｔｏｐｄｉｐｏｌｅ）,及其“通风流”（Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｆｌｏｗ）特征,高层辐合－辐散结构的变形偶极子系统概念模型,并认为这类三维非对称结构对台风运动（转向现象）有一定“引导”作用。文中还强调了“β陀螺”偶极子非对称结构的垂直差异,并揭示了目标台风暖心结构及其热力非对称结构特征。     

台风"碧利斯"的结构与江西暴雨诊断分析

利用T213资料、自动气象站加密资料和常规观测资料等,研究分析了0604号台风“碧利斯“的环流背景、移动路径、内部结构和外围暴雨的分布特征,并将其与0505号台风“海棠“、0513号台风“泰利“、0414号台风“云娜“,进行了对比分析.研究结果表明,台风暴雨与台风环流场、热力场的不对称有关,并不一定总是集中在环流中心附近.无论是对称结构,还是非对称结构,降水中心都与强对流云带位置相对应.“碧利斯“先西北行后向西折的路径,主要是受强大稳定的副热带高压引导,并表现为明显的不对称结构,东侧、南侧的积云对流较为旺盛,降水主要集中在移动路径的第三象限;850 hPa台风环流场表现为南部环流强盛,南海季风为西南急流的稳定维持提供了充沛的水汽条件;局地地形激发深厚的上升运动,进而产生庐山和赣南南部山区的大暴雨天气;垂直运动、散度、涡度、水汽通量、假相当位温等各物理量场,均与外围暴雨区有较好的对应关系.     

台风“达维”（1210）非对称性结构及其对风雨分布的影响分析

针对台风登陆后常有的显著非对称性特征,以2012年10号台风“达维”为例,利用常规观测站、区域自动气象站、卫星云图和NCEP再分析资料等,采用天气学、统计学方法,定量地分析了非对称性台风在登陆后结构的变化及其对风雨的影响机制。研究表明：台风非对称结构对风雨的影响不仅表现在相对于台风中心不同象限量值上的差异,同时也表现在其量值分布形态的差异上;台风“达维”非对称降水差异的主要原因是位于东部象限的强上升区和西北象限的下沉稳定区;右前侧低空暖湿输送带和对流不稳定层结是产生强降水的主要原因。     

罗莎（0716）异常路径的分析及其预报诊断思路的探讨

采用台风流场非对称结构参数的计算方法,分析罗莎移动路径各时段台风流场结构变化和台湾岛地形对罗莎移动路径的影响。通过与海棠异常路径的对比分析以及历史相似个例的统计分析,阐明在弱引导场中,台风非对称结构变化和台湾地形的共同作用使罗莎移动发生路径异常,而其中台风非对称结构变化可能是主要因素,并从中探讨弱引导场中台风穿越台湾岛异常路径的预报思路。     

热带气旋"蒲公英"两次登陆过程的灾害与结构特征

2004年7月1~3日,热带气旋“蒲公英”自生成到影响浙江沿海地区期间,不仅持续时间长、强度大,移动路径长、变化较复杂,而且创下了近3年来台湾风灾损失的最高纪录,同时也给浙江等沿海地区造成了一定的经济损失。作者主要利用卫星云图资料、NCEP再分析资料,从宏观上对热带气旋“蒲公英”两次登陆过程中的强度及其引发的风雨灾害进行了分析。结果表明,“蒲公英”登陆台湾期间,东亚环流形势呈典型的鞍形场分布,有利于处于两高之间热带气旋“蒲公英”的维持和北上转向。而在其登陆浙江沿海地区后,浙江沿海地区处于较强的偏东气流中,“蒲公英”中心处于高空槽后,气流下沉以及缺少水汽和能量充沛供应使得其减弱为热带风暴。无论是其登陆台湾还是浙江沿海地区,台风垂直方向始终呈深厚气旋性涡柱结构,但中心附近低层辐散,中层辐合,不利于中心附近的对流发展。相反,台风外围螺旋云带内不仅中低层辐合,高层辐散,辐合层较深厚,且存在高湿和强上升运动,因而有利于对流云团的发展。对流云团发展强度的不同使得“蒲公英”两次登陆期间引发的风雨灾害明显不同。     

台风“卡努”的数值模拟与非对称结构的分析

热带气旋登陆过程中受到浅海区大陆架和海岸地形的影响,其结构将发生突变.本文用MM5模式模拟了0515号台风"卡努"登陆浙江的过程,表明MM5模式能很好地模拟出台风路径及其主要雨带.在结构上,登陆后主要完成了从基本对称的垂直分布到东西非对称分布的转换.在热力场方面,登陆后的相当位温、相对湿度、水汽通量散度都比登陆前更加有利于暴雨的发生,登陆后的东西两侧也演变为不对称的分布,东侧的水汽比西侧更充沛,同时东侧的大气层结更加不稳定.     

华东沿海地形对登陆热带气旋运动影响的理想数值研究

利用中尺度数值模式设计一组高分辨率理想试验,采用位涡趋势方法定量诊断分析热带气旋在登陆我国华东沿海地形时,其运动发生的精细化变化以及不同因子的贡献。结果表明,平地的存在使得登陆热带气旋移速相对更快,当华东沿海地形存在时,热带气旋移速显著增大,这种增速现象主要是由于平地和地形所引起的非对称气流以及相应的引导气流变化所致,这很可能是导致预报路径误差的一个重要原因。平地试验中,陆地在热带气旋低层激发出中小尺度的非对称气流,与之不同的是,实际地形的加入激发出更大尺度并且更强的非对称偏南气流。位涡趋势方法的诊断结果表明,非引导效应总体而言对热带气旋运动贡献较小,这是因为这些因子相互抵消,但在不同的垂直层次上,不同的非引导因子贡献存在明显的差异。     

DYNAMIC ANALYSIS OF INHERENT CAUSES FOR DEVIATION OF TROPICAL CYCLONE TRACKS

To have a clearer picture of mechanisms responsible for the deviation of tropical cyclone (to be simplified as TC hereafter) tracks, the current work assumes the TC as a circular vortex with a radius of R. A general motion equation of TC is then determined by averaging its horizontal motion equation over the sentire region of TC. In the meantime, with the moving track of TC assumed as a characteristic arc, the curvature equation is derived for the track of movement and patterns of its deviation due to TC structure and variation are discussed. The result shows that the scale, size, maximum wind speed and radius are factors causing the deviation of TC tracks. In addition, asymmetric structure of TC is also important for the deviation of tracks. The results, achieved with hypothesis, agree with facts in some cases but disagree with them in others, which are to be verified with more observations or numerical simulations.     

Chaba (0417) 台风变性前后热力结构特征

运用美国NOAA-15极轨气象卫星高分辨率的AMSU探测资料, 结合NCEP/NCAR再分析资料和GMS-5气象卫星红外云顶亮温(TBB)资料, 对2004年Chaba(0417)台风(TC)变性前后的热力结构特征进行分析。发现变性前TC暖核结构呈对称分布, 在高空存在一强暖心; 变性后原TC对称暖心结构消失, 存在于温带气旋上空的相对暖区呈现出倾斜的非对称分布, 在高、低层各形成一弱的暖区中心, 锋面的斜压特性显著。通过热力结构对比, 进一步揭示出TC在向高纬度方向移动时, 与中纬度系统相互作用发生变性, 实质上是两个相继过程, 即热带气旋的消亡和温带气旋的生成发展。TC西侧高空干冷空气的入侵下沉, 破坏了其发展所需的水汽条件, 造成TC对称暖核结构的削弱和损毁。与此同时, 在TC残留区域, 由于空气较暖且存在气旋式环流, 暖空气在东侧呈气旋式上升, 与西侧高空入侵下沉的干冷空气形成偶极, TC暖气团与冷空气相交发展形成斜压的结果, 则为温带气旋的生成和发展创造了有利条件。     

我国热带气旋研究十年进展

90年代初,国内外开展了几次大规模的热带气旋现场试验,取得了许多宝贵的加 密观测资料。利用这些资料,对热带气旋尤其是异常热带气旋开展了一系列的研究。我国科学家在国家科技攻关85-906项目中的“台风科学、业务试验和天气动力学理论的研究”等与热带气旋有关的课题和国际热带气旋研究合作项目“SPECTRUM(SpecialExperimentConcerningTyphoonRecurvatureandUnusualMovement)”中对台风的突变现象和预报技术进行了重点研究。从而在过去10年中,在台风运动突变、结构和强度突变、台风暴雨的突然增幅、热带气旋路径预报方法研究等方面都取得了新的进展。作者将对这些进展作简要综述。     

热带气旋"黄蜂"动热力特征演变的模拟分析

以"中国登陆台风试验"项目的目标热带气旋"黄蜂"为对象,用高分辨数值模式成功模拟了其近海加强和登陆减弱的过程,从定量和时间演化角度细致分析了热带气旋(TC)各阶段的动、热力特征,包括对流加热特性、温湿结构、稳定度、涡散度、垂直运动、垂直环流、水平环流等基本动、热力因子的时空结构特征,揭示了该热带气旋的大量结构特点,如对流加热的强盛和非对称性、强热带风暴的无眼结构、低层的东暖西冷结构、涡度的准圆形对称结构、东/西侧环流正/斜压性的差异、低层辐合和上升运动的准周期振荡等等.这些结构特征的揭示对深入细致地研究和认识南海热带气旋的特点和演变机理具有重要学术意义.     

斜压涡旋中的通风气流与热带气旋移动的关系

应用准地转斜压模式数值模拟了热带气旋的移动。将热带气旋的流场分解为轴对称分量和非对称分量，研究非对称流场中的通风气流矢量与热带气旋移动矢量的关系。数值试验结果表明：（１）在热带气旋的非对称流场中，不但有大尺度β涡旋，而且还有小尺度涡旋。（２）小尺度涡旋与大尺度β涡旋之间的相互作用导致热带气旋移向的摆动和移速的振荡。（３）应用Ｆｉｏｒｉｎｏ和Ｅｌｓｂｅｒｒｙ的方法计算的通风气流矢量与热带气旋移动矢量有很大偏差。（４）应用改进的方法计算的通风气流矢量与热带气旋移动矢量相关密切。     

台湾岛地形诱生次级环流系统对热带气旋异常运动的影响机制

对经过中国台湾岛和海南岛、吕宋岛、日本诸岛以及朝鲜半岛的热带气旋在过岛前后的运动、结构和强度的时空变化进行了统计诊断分析。研究结果表明,台湾岛附近热带气旋运动左偏（定义为偏于以前路径的左侧）机率最大,且台湾岛周围是产生诱生低压的高频区。采用理想东、西风环境场作为数值模拟背景场,数值研究了岛屿地形强迫与台湾附近的环境流场的相互作用及其对热带气旋运动偏转的影响,提出了岛屿地形强迫、背景场和热带气旋涡旋三者相互作用对热带气旋路径突然转折影响的观点,即台湾地形有利于环境场中诱生出一对偏差偶极涡,这对诱生偏差偶极涡将导致逼近岛屿的热带气旋产生运动方向的突然偏折,且在不同基本气流条件下,岛屿地形对热带气旋运动可能产生显著不同的影响。     

Latitudinal dependence of the dry air effect on tropical cyclone development

The impacts of dry air on tropical cyclone (TC) development at different latitudes with no mean flows are investigated with idealized simulations. It is found that the effective radius of the dry air is sensitive to its vertical distribution and the background earth rotation. The effect of low-level dry-air layer in inhibiting TC development decreases with increasing latitude. At lower latitudes, the greater boundary layer gradient wind imbalance results in a strong low-level inflow, and the dry air can easily penetrate into the TC inner-core region. The intruding dry air inhibits the inner-core deep convection and leads to marked asymmetric convective structure, which significantly suppresses TC development. In contrast, at higher latitudes, the dry air gets moistened before reaching the TC inner-core region due to a weaker radial inflow but can suppress the development of the outer spiral rainbands. The suppressed outer spiral rainbands lead to a weaker barrier effect to the boundary layer inflow and help TC development. Furthermore, the lower the altitude of dry-air layer resides, the greater the impact on TC intensification. The low-level pathway associated with the boundary layer inflow plays an important role on how dry-air layer acts on a TC without considering the mean flow effects. Through examining the climatological distribution of the moisture field, we expect that the intrusion of dry air can be more frequent in the North Atlantic area and therefore has more effects on TC development than in the western North Pacific.