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.     

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。     

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.     

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。     

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。     

台风“利奇马”远距离暴雨的关键动力因子和水汽来源

基于地面加密观测、ERA5再分析、ECMWF全球集合预报等多源资料,利用敏感性分析方法、涡度收支诊断方法以及拉格朗日水汽追踪方法,探讨1909号台风“利奇马”造成远距离暴雨的关键动力因子和水汽来源。结果表明,对流层低层短波槽的加深有利于台风远距离降水(Tropical cyclone Remote Precipitation,TRP)区南北两侧的气流共同增强TRP区域内的低层相对涡度,从而增强TRP。尤其相对涡度的散度项是影响TRP增强或减弱的关键作用项。在TRP增强阶段,有利于暴雨增强的正涡度主要由散度项贡献。负的散度项贡献导致相对涡度减小,TRP雨强也随即减弱。在水汽方面,TRP雨强和区域内的水汽含量密切相关。500 hPa上TRP区域内的水汽由局地和台风“利奇马”共同贡献;700 hPa的水汽主要由“利奇马”台风贡献;850 hPa的水汽则由局地和两个台风共同输送,其中台风“罗莎”的贡献更大一些。     

台风“威马逊”登陆后长时间维持原因分析

超强台风威马逊(1409)在华南三次登陆,登陆后减弱缓慢,带来了狂风暴雨和巨大的经济损失。利用NCEP再分析资料、CMABST最佳台风路径数据等资料,对"威马逊"长时间维持的原因进行天气学和动力学诊断分析,结果表明:(1)500hPa副高西伸发展,紧随着台风,副高和台风环流之间维持较强的气压梯度和水汽输送,有利于台风环流的维持。850hPa西南季风急流和越赤道气流合并卷入台风低压环流中,输送的水汽和不稳定能量是台风在登陆后衰减缓慢的重要原因。高空存在强流出气流,高层辐散抽吸作用有利于台风强度的维持和发展。(2)台风移向下游区域海温偏高、环境风垂直切变小、强盛水汽输送是台风强度维持的重要环境条件。台风登陆后涡度和垂直速度结构完整,减弱缓慢,利于台风环流的维持。台风移入的华南地区处于热力不稳定状态,有利于对流凝结潜热效率的增加和台风环流内对流活动的增强,从而有利于台风强度的维持。     

“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。     

双台风相互作用及其影响

采用三维变分混合同化方法对双台风菲特（1323）和丹娜丝（1324）、天鹅（0907）和莫拉克（0908）进行数值模拟,并在此基础上,采用移除双台风中任一台风和增强或减弱任一台风的方法,对双台风的相互作用进行了敏感性试验。结果表明:台风丹娜丝的作用导致台风菲特路径偏南,移速偏慢;台风菲特的作用导致台风丹娜丝路径偏北,移速变化不大。双台风相互作用使台风菲特和丹娜丝强度发生变化。在台风菲特强盛阶段强度更强,减弱消亡阶段强度更弱。2013年10月6-9日我国华东地区出现的强降水主要受台风菲特影响,台风丹娜丝使降水强度增强、强降水中心位置偏南。双台风相互作用使台风天鹅移向偏南,移速偏快,但台风天鹅对台风莫拉克的移向、移速影响不大;台风天鹅路径盘旋曲折,每次移向的变化都与台风莫拉克有关;台风天鹅打转程度与台风莫拉克的强度呈正相关,双台风间存在涡度、水汽通量等的相互影响及输送机制。     

“973”加密观测期间合肥地区不同类型暴雨的特征分析

利用"973"加密观测期间的地面、探空资料和双多普勒雷达同步观测等非常规资料全面分析了2002年合肥地区出现的两场不同类型暴雨过程的环流背景、物理量垂直分布结构和多普勒雷达回波强度和速度特征.结果表明:冷式切变和暖式切变两种不同类型暴雨首先在物理量垂直分布结构十分相似,低层辐合、高层辐散,低层正涡度、高层负涡度,水汽水平辐合的最大值在850 hPa,只是在上下层配置和强度上有所差异,特别水汽通量散度场表现突出,暖式切变更有利于水汽辐合.另外多普勒雷达径向速度特征存在一定的差异,多普勒雷达VWP产品能实时监测暴雨过程中风的垂直切变,有助于提高单站暴雨的预报水平.     

“海棠”和“泰利”对湖北降水影响的诊断分析

利用T213数值预报产品和常规气象资料,研究2个登陆西行热带气旋对湖北省降水分布的影响。结果表明:热带气旋"海棠"在西行过程中,其北部倒槽自东向西掠过湖北大部地区时,由于无次级环流出现,而未发生强降水天气;"泰利"在西行过程中,其北部倒槽在掠过鄂东地区时,由于有次级环流相配合,所以带来鄂东地区的强降水天气。次级环流是由多种因素引起的,次级环流产生地与强降水发生地是一致的。     

台风伊布都分析

利用常规气象业务资料对0307号台风伊布都运动路径特点、造成内陆和沿海风灾(12级)以及大范围暴雨天气的环流特征进行分析，认为：①副高稳定加强西伸，是导致台风运动路径平稳偏西北移的主要原因；②副高脊线南北向摆动幅度小，台风北抬过程中，台风与副高之间气压梯度增大，以及台风登陆前后，北、南风风速梯度出现明显的交替骤变，导致局部出现异常强对流，是导致台风深入内陆后大风维持时间长并造成风灾的主要原因；③热带地区西南风急流稳定维持，向广西上空输送充沛水汽和不稳定能量是造成大范围暴雨的重要原因。     

超强台风梅花和超强台风洛克预报偏差的天气学分析

文章分析了2011年1109号超强台风梅花的路径和强度预报偏差及预报难点和1115号超强台风洛克在日本南部强度加强的原因,得出了一些实用的预报着眼点,具体为:对于呈东西排列的两个台风,两者之间的西太平洋副热带高压和赤道高压的南北向打通是西台风偏北分量将加大的明显信号,另外在业务中还应关注台风西侧大陆高压和东南侧赤道高压的演变情况;在台风强度预报方面,一方面当台风西北侧有高空槽或冷涡靠近,且对流层高层槽前伴有大于40 m·s-1的西南风急流时是台风强度加强的重要条件,另一方面,在不具备有利于台风增强的天气形势下,热带洋面的热力状况对台风强度的影响和海洋对台风活动的反馈均不容忽视.     

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。     

2007年国内台风模式路径预报效果评估

使用中央气象台提供的台风中心定位报文资料、国内台风业务预报部门提供的台风模式路径预报报文资料和台风所气候持续性方法路径预报报文资料等,对2007年中央气象台编号的热带气旋对国内5种台风业务数值预报模式的路径预报效果进行了检验评估,检验内容主要包括距离误差、技巧评分和稳定度指标等.结果表明:(1)国内各模式24h/48h预报平均距离误差最小值为122.8km/246.3km,最大值为180.7km/304.4km.各模式24h/48h预报最大误差为1429.7km/1003.7km, 最小误差为11.2km/10.1km.24h/48h预报平均距离误差为147km/267km.平均而言,导致路径预报误差最大的是0707号热带气旋帕布,误差在其登陆后尤为明显.(2)相对于上海台风研究所路径预报气候持续法做了各种数值预报方法的技巧评分:各模式24h/48h预报平均技巧评分为32%/43%,最高的技巧评分为48%/54%, 最低的技巧评分为3.17%/33.53%.其中4个模式的24h/48h技巧评分高于36%/33%.(3)检验了距离稳定度、方向稳定度、有效稳定度等指标,以全面评估各模式的路径预报性能.该评估结果在一定程度上反映了当前国内台风路径数值预报相对于常用气候统计方法的优越性,同时也表明,尽管国内台风数值预报模式对于热带气旋在海上时的路径预报有一定的稳定性,但对热带气旋登陆后转向过程的预报表现出了较大误差.因此,在模式开发的下一步工作中,除台风初始化之外,还应结合登陆台风的特点,对边界层和陆面过程参数化等作针对性的研究.     

赤道辐合区中多台风期大尺度和台风尺度的动能收支及其相互作用

本文选了两例西太平洋赤道辐合区中同时有3个台风发生发展的多台风过程,采用滤波法分离出大尺度场和台风尺度场,并建立了完整的包括大尺度平均动能、扰动动能,台风尺度的平均动能、扰动动能收支方程,最后做了各种动能收支计算.结果发现:对于这种条件下台风尺度扰动的发展,大尺度动能转换的贡献不足20％,其发展动能主要是从比台风尺度小的短波尺度中获得.也就是说,在热带短波是台风尺度和大尺度的动能源.     

Track of Super Typhoon Haiyan Predicted by a Typhoon Model for the South China Sea

Super Typhoon Haiyan was the most notable typhoon in 2013. In this study, results from the operational prediction of Haiyan by a tropical regional typhoon model for the South China Sea are analyzed. It is shown that the model has successfully reproduced Haiyan’s rapid passage through the Philippines and its northward deflection after its second landfall in Vietnam. However, the predicted intensity of Haiyan is weaker than the observed. An analysis of higher-resolution model simulations indicates that the storm is characterized by an upper-level warm core during its mature stage and a deep layer of easterly flow. Sensitivity experiments are conducted to study the impact of certain physical processes such as the interaction between stratus and cumulus clouds on the improvement of the typhoon intensity forecast. It is found that appropriate boundary layer and cumulus convective parameterizations, and orographic gravity-wave parameterization, as well as improved initial conditions and increased horizontal grid resolution, all help to improve the intensity forecast of Haiyan.     

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。     

飞机下投探空在台风探测中的应用

在海洋探测方面,利用飞机进行下投探空拥有巨大的潜力去弥补全球高空探测网的空白。台风形成后,飞机飞入台风中心或绕台风飞行,下投配有全球卫星定位(GPS)装置的"探空仪",探空仪上安装有温度、气压、湿度传感器,通过GPS定位测风,对台风实施立体观测。多年来,飞机下投探空能够充分掌握台风的整体气象要素分布结构,从而提高对台风强度和移动路径等预报的准确性,飞机下投探空在国际上已经从科学试验转变成业务应用,并且形成新型的探测技术——目标观测。本文主要总结了国际上利用飞机搭载下投式探空仪进行台风探测的发展历程,为我国开展下投探空,特别是台风监测提供可借鉴的经验。     

9711台风暴雨特征分析

对9711号台风天气形势和物理量场的诊断分析结果表明：东南低空急流和高层的西风急流与台风的相互作用,高层辐散区与低层辐合区同时北抬和重叠,是造成山东地区附近大范围暴雨的主要原因。暴雨区主要位于台风移动前方的右侧。台风的移向与副高的位置及强弱变化有关。