一种普适性的加权热带气旋风场重构方法

台风浪模拟是海洋和海岸工程中开展重现期波浪推算的关键环节。本文在系统分析历史热带气旋近中心最大风速、大风风圈以及CCMP风场特征的基础上,提出了一种热带气旋影响范围计算方案,改进了加权热带气旋风场重构方法。以该方法重构的热带气旋风场为驱动,采用WAVEWATCH Ⅲ模型模拟了南海28次台风浪过程,并用南海北部88个站次的风、浪观测资料对重构后的风场及模拟浪高进行检验。检验结果显示:风速(台风浪高)的重构值(模拟值)与观测值吻合良好,改进后的加权热带气旋风场重构方法有较强的普适性。     

CWRF边界层参数化对东亚近海热带气旋模拟的影响评估

基于CWRF模式结果,探讨了6种边界层参数化方案对30 a东亚近海热带气旋的强度、频数及路径模拟的可能影响。结果发现:CWRF模式中各边界层参数化方案模拟的热带气旋频数普遍较观测偏少,模拟强度相比观测也均偏弱。热带气旋的强度、频数及出现频次的空间分布对模式边界层方案的选取较为敏感。CAM3方案模拟强热带气旋的能力较其他方案偏好,ACM方案在多数年份模拟的热带气旋个数偏多,且在不同月份模拟的热带气旋生成频率与观测最接近,CAM3方案模拟的热带气旋出现频次与观测的偏差在大部分地区偏小。综合来看,CWRF模式中边界层参数化选用CAM3方案模拟热带气旋活动的性能较好。     

云微物理参数化对东亚近海热带气旋活动模拟的影响

基于CWRF模式(Climate Extension of Weather Research and Forecast Model)结果,探讨了8种云微物理参数化方案对1986—2015年间东亚近海热带气旋的空间分布、频数及强度模拟的影响。结果发现:CWRF模式中各云微物理参数化方案模拟的热带气旋频数普遍较观测偏少,其模拟的强度相比观测也偏弱;热带气旋的空间分布和频数对云微物理参数化方案的选择较为敏感,而云微物理方案的选择对热带气旋强度的模拟影响不大; Morrison方案和Morrison-a方案模拟的热带气旋空间分布更接近于观测,但对热带气旋频数及强度的年际变化趋势模拟得较差,而GSFCGCE方案的TS评分及强度、频数的相关系数均较其他方案偏高。综合来看,采用GSFCGCE方案模拟热带气旋活动总体最优。进一步分析发现,相较于Morrison方案和Thompson方案,考虑气溶胶影响的Thompson-a和Morrison-a方案不仅可以有效提高对热带气旋频数及空间分布的模拟能力,还对热带气旋频数及强度年际变化趋势的模拟能力也有所提升。     

预报南海热带气旋的综合流程

本文是在过去多种方案的基础上,经提炼、修改、补充就其南海热带气旋从其生成开始到发展阶段,对其移动过程中的具体路径、强度变化及影响的地区范围等方面,按区、类分别研制出一套定性判断和定量预报相结合的客观预报流程,全流程分四个子系统执行。 资料选取（970-1979）十年7—9月份的天气图资料。取样范围为进入10°—23°N, 110°—120°E海区的103个南海热带气旋作样本。并用（1980-1985）六年 11个南海热带气旋作独立样本检验、以鉴定所建方程的稳定性和正确率。从试报效果看,本方案具有一定的预报能力,使客观预报方法在应用于南海热带气旋的多种预报方面,显示它的系统性,并具有一定的实用价值。     

西北太平洋海面高度异常对热带气旋的响应

采用一种海面高度异常(Sea Level Anomaly,SLA)对热带气旋响应的合成分析方法,即根据热带气旋的路径位置和运动方向对海面高度异常进行插值、旋转和平均,得到不同热带气旋强度下,以热带气旋最佳路径点为原点的海面高度异常场.利用该方法,基于Aviso卫星高度计数据和中国气象局热带气旋最佳路径数据,得到了199...     

利用TRMM资料对热带气旋“威马逊”结构及其降水特征的研究

利用NASA提供的热带测雨卫星(TRMM)资料和NCEP/AVN模式的实况分析场研究了热带气旋“威马逊”(2002)的演变过程、结构和降水特征.对要素场及倾斜对流有效位能诊断分析发现,降水的分布和强度对热带气旋的发展有很好的指示作用.针对MM5的几种积云参数化方案进行了数值试验,初步研究了各方案在热带气旋定量降水预报(QPF)中的作用.     

热带气旋生成机制的研究进展

由于热带海洋上观测资料的稀缺和热带气旋系统本身发生发展的复杂性,热带气旋生成机制的研究领域至今仍然存在很多未解之谜。半个多世纪以来,科学工作者们利用有限的船舶、探空仪、雷达、卫星、飞机等观测资料以及数值天气模式,对热带气旋生成的气候背景场、扰动源和触发机制做了大量研究。介绍了近50年来国内外热带气旋生成机制的主要研究成果,总结了该领域的研究进展及其存在的优势和不足,指出热带气旋生成机制研究中依然存在的问题,同时展望了该领域未来的发展方向。     

遗传算法与神经网络相结合的热带气旋强度预报方法试验

以1960~2001年共41 a的7月和8月西行进入南海海域的热带气旋样本为基础,采用遗传算法与神经网络相结合的方法,进行了热带气旋强度预报模型的预报建模研究.并根据相同的热带气旋个例,将这种遗传-神经网络热带气旋强度预报模型与气候持续法热带气旋强度预报方法进行对比分析,试验预报结果表明,遗传-神经网络方法具有更好的预报能力.     

基于人工神经网络的台风浪高快速计算方法

采用2010—2017年南海5个浮标波高观测资料和中国气象局热带气旋最佳路径集中的热带气旋参数, 基于前馈型误差反向传播(Forward Feedback Back Propagation, FFBP)神经网络(Artificial Neural Network, ANN)方法, 分别建立了各浮标站的台风浪高快速计算模型。研究显示, 基于热带气旋中心坐标、中心最低气压、近中心最大风速、热带气旋中心与浮标之间的距离和方位4个参数建立的神经网络模型经反复训练后, 模型输出结果可以很好地拟合观测数据, 各浮标有效波高计算值与观测值的均方根误差小于0.3m, 平均相对误差为5.78%~7.23%, 相关系数大于0.9, 属高度相关。独立测试结果显示, “山竹”( 国际编号: 1822)影响期间有效波高最大值的神经网络模型预报结果与观测值基本吻合, 相对误差为-31.06%~0.98%, 但计算的最大值出现时间和观测情况不完全一致。该计算方法可应用于热带气旋影响期间的有效波高最大值计算, 因而在海洋工程领域和海洋预报领域具有应用前景。     

1949-2017年南海海域热带气旋强度和路径快速变化统计特征

为进一步认识南海地区热带气旋强度和路径快速变化的统计特征，利用中国气象局上海台风研究所整编的1949–2017年的热带气旋最佳路径数据集，统计分析了不同强度等级热带气旋发生强度和路径快速变化的特征。结果表明:(1)由强热带风暴快速加强为台风、以及由台风快速加强为强台风是热带气旋强度快速加强发生频率最多的事件；强度快速加强次数以1次居多，一般不会超过2次；但大部分途经南海的热带气旋出现快速加强时都在南海以外的地区，在南海出现快速加强的概率仅为9.8%。(2)不同强度的热带气旋，其强度的维持时间长短对其强度快速加强有重要影响，一般在该强度的前24 h是快速加强的最佳阶段，当其中心气压下降速度超过?12.0 hPa/(6 h)时容易出现台风级别或以上的强度快速加强，且热带气旋快速加强容易出现在海温偏高地区。(3)南海地区热带气旋路径的偏转主要出现在西行路径中，其中以5°～30°的偏转为最常见，占到全部热带气旋总数的48.65%，不过，按照定义的路径快速转向标准，路径快速转向的概率仅有15.13%。随着热带气旋强度的增强，南海地区发生路径快速转向的频次迅速减少，路径快速转向主要出现在近海岸地区和南海中北部偏东区域。这些结果进一步细化和丰富了对南海地区热带气旋强度和路径快速变化的认识。     

南海中尺度涡旋对热带气旋的响应：个例研究

利用TOPEX／POsEIDON和Jason—1卫星高度计，SeaWiFS水色传感器和TMI微波成像仪等卫星遥感资料研究了南海中尺度涡旋对热带气旋“玲玲”（Lingling，0123）、“灿都”（Chanthu，0405）和“榴莲”（Durian，0621）的响应，得到以下研究结果：（1）位于热带气旋“玲玲”和“榴莲”移动路径右侧的冷涡在热带气旋经过后增强，表现在海面高度距平和海表温度的较大幅度下降，以及叶绿素a的爆发性升高；（2）位于“玲玲”移动路径左侧以及“灿都”路径上的暖涡在热带气旋经过后减弱，表现在海面高度距平和海表温度的下降，而叶绿素a变化不太明显；（3）当热带气旋“玲玲”和“灿都”经过暖涡时，热带气旋的强度迅速增大，这表明暖涡可能有助于热带气旋的加强．     

南海热带气旋的气候统计特征

热带气旋是影响南海地区的主要灾害性天气系统。每年热带气旋频繁地袭击南海,威胁着南海石油平台的正常作业。本文利用1949-1986年间的气候资料,对位于21°10′N,115°50′E的南海石油平台海域的热带气旋的气候学特征进行分析研究,找出热带气旋的源地、强度、频率、移速、移向、季节变化和年变化,大风以及路径分布等气候特征,为石油平台安全作业的海洋水文要素的计算和热带气旋的预报提供有用的气候背景。     

台风对海表温度的影响分析

文章选取2011-2012年出现在西北太平洋地区的3个不同类型的台风,利用中国台风网"CMA-STI热带气旋最佳路径资料数据"和多卫星遥感观测资料,分析了台风对大洋以及中国近海海表温度的影响。分析结果表明,台风对SST的影响程度与台风自身强度和台风的移速密切相关。SST降低区域一般位于台风路径的右侧,台风在大洋右转向时可形成显著降温区。最大SST降低一般滞后台风中心2d或1d,在台风过境后,该海域降低的SST恢复时间也较长。     

热带气旋对粤西电白附近海域低频流的影响初探

利用在粤西电白附近海域单点系泊浮标站观测的周年水文气象资料,采用Thompson(1983)提出的“4天滤波器”———51G113对海流资料进行低通滤波和低频流分析,并根据观测期间获取的台风和热带低压过程的气象资料,分析热带气旋过程对该海域低频流的影响,初步探讨低频流与风、降水的关系。分析结果表明,该海区的低频流以西向流为主;低频流的流向基本与海面风的方向一致,而最大低频流主要是由热带气旋引起的;沿岸入海径流和热带气旋期间降水量增加所致的沿岸西向地转流,会造成热带气旋发生期间沿岸西向低频流变异。     

风云气象卫星"一带一路"热带气旋监测能力与最新进展

面向风云卫星服务"一带一路"倡议,我国风云气象卫星在轨运行的静止和极轨两个系列6颗卫星,已经联合组成了服务"一带一路"星座布局,建立了风云卫星应急减灾数据服务机制。本文对利用FY-2H、FY-4A和FY-3C/D开展的"一带一路"热带气旋监测方法以及最新进展进行了概述,列举了2018年和2019年影响力较大的连续致灾热带气旋、跨海域热带气旋,以及双/三/四个热带气旋共存的典型个例。结果显示在基于风云卫星开展的"一带一路"热带气旋监测业务中,将热带气旋发生演变的原理与气象卫星不同仪器观测原理相结合,在热带气旋生命史不同阶段根据所关注的不同侧重点,分别对应应用风云气象卫星不同观测仪器,对于热带气旋全生命史监测预报有重要意义。     

2008年南海季风爆发前后西沙海域海气通量变化特征

基于2008年4至5月在南海西沙永兴岛进行的海气通量观测试验资料和NCEP资料,应用COARE3.0通量算法计算了海气通量,分析了季风爆发前后西沙海域天气变化特点和海气通量对南海季风爆发的响应。结果表明:2008年南海季风首先于5月第1候在南海南部爆发,受热带气旋等因素的影响,北部海区季风爆发推迟到5月18日。季风爆发和热带气旋活动对西沙海域的风速和海气通量影响较大,其中热带气旋的影响更强烈。热带气旋来临之前,潜热通量、感热通量以及动量通量均较小;在气旋活动及此后的季风爆发时期,大风使潜热通量和动量通量显著增强,感热通量则在降水期间变化明显;动量通量的最大值出现在热带气旋活动期间,其在此过程中的均值是观测初期均值的3倍以上。在整个观测过程中,潜热通量明显大于感热通量,后者是前者的16∶1。不同类型天气过程中,潜热通量的日变化相似,而感热通量的日变化有差异。湍流交换系数与风速有较好的相关关系。     

南海热带气旋纬向分布特征

根据中国气象局整编的1949~2003年台风年鉴资料,对南海热带气旋的源地、消亡地、强度、移向移速、活跃地等纬向分布的特征进行分析,旨在为南海热带气旋各纬度带的活动特征,为南海热带气旋的预报业务工作提供参考依据,并为研究工作奠定基础.     

基于HY-2B散射计的热带气旋定位定强研究

热带气旋灾害是最严重的自然灾害之一,其影响程度主要取决于气旋的中心位置和强度。提高热带气旋中心位置及强度监测水平对于改进热带气旋分析预报精度、减少热带气旋的灾害影响具有重要意义。本文以HY-2B散射计为例,分析了散射计风场散度和旋度的分布特征,发现气旋中心附近风场的散度或旋度具有显著的分布规律,由此提出了一种新的气旋中心定位方法,并与传统的直接定位法进行比较研究。在此基础上,进一步提出了热带气旋风圈大小估计的方法,用于评估气旋的强度。最后,利用台风“范斯高”和“博罗依”的遥感数据对文中的方法进行验证,结果表明,使用新方法定位的气旋中心位置与最佳路径之间的差异小于20 km,散射计17 m/s风圈大小的变化一定程度上反映了气旋的发展规律。     

影响广东省中部沿海热带气旋大风气候特征和重现期分析

利用广东省中部沿海台站气象资料,统计分析了影响该地区的热带气旋频数、强度、发生源地、大风风速等气候特征及变化趋势,并进行了台站资料的重现期风速计算。结果表明,热带气旋影响广东省中部沿海多出现于6—9月,其中尤以8月最多;影响热带气旋以强热带风暴和台风最多,它们多生成于南海北部和菲律宾群岛以东洋面;在过去50年间影响热带气旋频数总体上略有下降,在1970和1980年代较多,1960年代和1995—2010年期间较少,影响热带气旋的强度有减弱的趋势。重现期风速极值分布总体上呈从沿岸向内陆迅速减小,以及西部略大、东部略小的特点。     

热带气旋海上观测进展

热带气旋的精准预报具有重要的社会、经济效益,是科学家研究与关注的重要问题。为了更充分、更全面地认识热带气旋变化规律,及时发现处于发生、发展期的热带气旋,实现更精准的预报,热带气旋的海上观测是必不可少的。对热带气旋的观测伴随技术的进步,表现出从点到面、从面到综合观测的趋势。本文从星基观测、空基观测、移动观测、锚系观测以及综合观测试验等方面,简述了热带气旋海上观测方面取得的应用进展。上述不同观测平台和手段,在实际应用中表现出了不同的价值与能力,且均有其优缺点。研究需求及综合观测试验结果证明将陆基、海基、空基和星基平台和设备进行全方位立体组网观测,以发挥各自的优势是热带气旋海上观测未来的发展趋势。