2002年20号热带风暴风场非对称研究

用实测资料分析了2002年20号热带风暴(下面简称TCTropicalcyclone)风场分布,结果表明:TC从扰动到成熟期,风速分布均不对称,强风区位于台风东北部。但当TC进入北部湾后,受地形影响,强风区位于台风东南部。随着TC的加强,强上升运动有向TC中心靠近趋势,上升最大值高度有上升趋势,TC进入北部湾后,上升及下沉运动均是加强,上升最大值仍出现在350hPa层附近,TC中心以北有强下沉运动。TC登陆后内区仍有强上升运动,上升最大值出现在500hPa层附近,TC北侧有深厚的下沉运动。TC有暖心结构,350hPa附近增暖最明显,最强水汽辐合出现在850hPa附近的南半圆内。     

1975年7号台风结构的进一步分析——Ⅰ.运动学场分析

利用冲绳和日本列岛等地区较稠密的探空资料对1975年8月17—23日在这地区形成的7号台风进行了结构分析。第一部分主要是台风的切向风、径向风、散度场、涡度场和垂直运动场的分析。分析表明,这个台风的气旋性最大切向风位于台风的东半部,离台风中心约150公里处。最强的流入位于台风南半部300百帕以下深厚层中。在边界层和中层分别有一个最大值。高层最强的反气旋流出在150hPa,主要位于台风东北象限。在台风内区,300百帕以下是对称分布的正涡度最大值区,以上是负涡度区,辐合层主要位于台风南半部。北半部在中低层是辐散层。垂直运动分布有类似的不对称分布特征,上升区主要在南半部,下沉区主要在北半部,并且上升运动最大值及其所在高度与台风发展有十分密切的关系。上述台风运动学场的不对称分布反映了大尺度环流系统(主要是副热带高压和赤道辐合带)对台风结构的影响。     

7507号台风中水汽收支的研究

本文研究了1975年7号台风的水汽收支。结果发现,对降水贡献最大的项是由辐散风造成的质量场辐合,尤其是在低层,约占总降水的70%。平流项的作用很小。垂直输送项把低层的水汽向中上层输送,增加该处的水汽累积。蒸发项对降水也起重要作用,约占总降水的13%。蒸发项为水汽水平辐合的23%。台风的主要水汽来源于台风的南边界,其次是西和东边界,这三个边界的流入层都很深厚,达到300hPa,但最强的流入在700hPa以下。在台风北边界整层为流出。对整个台风而言,由于输入的水汽量远大于流出的,从而使台风得到大量的水汽供应。 用三种方法计算的台风降水区分布都与台风的云雨区很一致,但量值有明显的差别。     

1311号台风“尤特”水汽和螺旋度分析

通过NCEP再分析资料和Micaps实况资料对"尤特"发生发展以及登陆过程的水汽条件、螺旋度变化进行分析,发现:"尤特"在发生发展前期,西南急流和副高南侧偏东气流对"尤特"水汽输送作用相当,中后期"尤特"则主要以西南急流形成的南支水汽通道输送为主,水汽的源地主要来自南海.对于广西强降雨区,在"尤特"进入广西前,该区为一个水汽源,南边界水汽输出显著,而到了15~19日主要降雨发生时段,受南支水汽输送带的影响,广西强降雨区转为水汽汇,水汽输入以南边界为主.环境场水汽通量和水汽通量散度的变化对"尤特"强度的变化和移向有一定的指示作用,"尤特"在加强或减弱前,其中心水汽通量往往先加强或减弱,且在台风维持一定的强度时,"尤特"有趋向周边水汽大值中心移动的趋势."尤特"水汽辐合主要位于低层,其强降雨区与850~950h Pa水汽通量散度场、850h Pa螺旋度相对大值区内有一定的对应关系,未来6h强降雨区多出现在低层强度强、垂直伸展高度高的水汽辐合区和螺旋度相对大值区内.     

台风“巴威”外围致山东半岛西部强降水过程的中尺度特征及环境条件

利用自动气象站观测资料、青岛雷达产品以及“天衍”雷达拼图产品和ERA5再分析资料,对台风“巴威”外围致山东半岛西部强降水过程的中尺度特征及环境条件进行分析。结果表明：1）“巴威”在黄海北上期间,其外围暖湿气流与冷空气在山东半岛西部到鲁东南交汇,对流层中低层形成东北—西南向深厚的切变线,高层处于高空急流入口区右侧,低层辐合、高层辐散有利于产生强降水,强降水位于850 hPa切变线及其右侧偏东风一侧。2）前期降水回波先后表现为两条有组织的线形回波带,其形成、发展和移动与850 hPa切变线密切相关;后期切变线右侧偏东风气流中γ中尺度辐合不断触发单体新生,青岛即墨境内组合反射率因子CR、差分反射率因子ZDR、差分相移率KDP均显著增大,导致即墨南泉连续两个小时雨强大于100 mm•h-1。3）切变线附近垂直上升运动深厚,850 hPa以下水汽通量辐合较强,为中尺度系统提供了触发条件和水汽条件;850 hPa,θse暖舌位置与切变线一致,暖舌中心达352 K,为中尺度系统发生、发展提供了能量条件;对流层中高层弱冷空气对触发强对流天气起到一定作用。4）850 hPa以下水汽通量辐合量值≤-8×10-7 g•cm-2•hPa-1•s-1的区域与暴雨区基本吻合,水汽通量辐合中心及垂直上升运动中心越低越有利于出现强降水。     

"鸣蝉"台风结构和强度变化特点

2003年第14号台风"鸣蝉"朝西北方向移到24°N以北时,中心气压下降到920hPa,近中心最大风速达60m/s,在沿125°E北上时,强度减弱很缓慢.本文对该台风的移动路径和强度变化进行分析,发现台风主要是在副热带高压和高空槽的引导下移动,路径比较规则.来自热带辐合带的深厚水汽输送通道为台风强度的维持提供了丰沛的水汽和能量.200hPa高空槽前西南急流为台风提供强流出流场.涡度场的对称分布,使水汽和能量向台风中心旋转,低层辐合加强,涡动动能得以维持,有利于台风强度的加强.弱的水平风速垂直切变和暖洋面的加热作用,也是台风维持的原因.     

“温比亚”台风登陆前后大暴雨特征及成因分析

利用中尺度自动站加密资料、雷达和卫星资料以及NCEP全球分析资料,诊断分析1818号台风"温比亚"登陆前后大暴雨特征及其成因。结果表明:(1)台风登陆前后,降水具有时间集中、局地性强、雨强大等中尺度降水特征,强降水集中在距台风中心100 km以内的台风前进方向的左前部和后部,主要由两个移动性雨团和1个相对少动雨团产生,距台风中心25～50 km的降水量中心小时降水量普遍较大;(2)杭州湾区域地面辐合一方面加强了低空水汽辐合,另一方面促进了上升运动的发展和维持,使得中尺度对流雨团在宁波东北部至舟山一带发展加强,同时引导气流偏弱和地形作用导致台风在舟山附近移速减慢,延长了影响时间,造成了杭州湾附近区域的大暴雨;(3)地面辐合的增强和减弱对应于其后1 h降水的增大和减小;水汽通量散度的减小、增大与降水的增大、减小有较好的对应关系,水汽通量散度在-16×10~(-5)g/(cm~2·hPa·s)以下的时段降水较强;垂直螺旋度大值中心所对应区域未来6 h有强降水,垂直螺旋度的减小对应于该区域其后6 h降水的减弱。     

“罗莎”台风造成浙江特大暴雨的过程分析

0716号台风"罗莎"于2007年10月7日下午15:30在浙江省苍南县霞关镇附近的浙闽交界处登陆。受"罗莎"台风的影响,浙江省出现暴雨到大暴雨,过程平均降雨量全省达163.0mm。利用NCEP/NCAR1°×1°再分析格点资料、浙江省自动站降水数据和MICAPS的Ki与Ky指数资料(浙江省部分),对由0716号台风"罗莎"造成的浙江大暴雨到特大暴雨过程的大环流天气形势演变、动力条件、水汽输送及物理量特征等进行诊断研究。结果表明,在10月6～9日"罗莎"台风影响浙江期间,欧亚500hPa中高纬度为平直环流,乌拉尔山以西为高压脊,从河西走廊至中原地区有一移动性冷槽,西太平洋副热带高压逐渐加强,呈东西向带状,位置偏北强度偏强,江淮以南地区为副热带高压控制,脊线位于30°N附近;在对流层中、低层(气压为700hPa、850hPa)有明显的冷温槽,途经河西走廊、河套地区、江淮和长江中下游地区,7日14时至8日14时地面冷锋与"罗莎"台风倒槽在浙江相互作用,形成了台风外围受冷空气侵入的特定环境场,为浙江大暴雨到特大暴雨的形成创造了条件。"罗莎"台风螺旋云带中含有大量水汽从东海向浙江大陆输送,10月6日20时至8日14时,从东海到浙江大部出现强的水汽通量大值区,最大水汽通量出现在10月7日02时低层(气压为850hPa),中心为40g/(s.hPa.cm)以上的水汽通量大值区出现在东海,低层高含水量从东海向浙江陆地持续输送,时间长达42h,为本次大暴雨到特大暴雨提供了有利的水汽条件,诊断得出,大气柱可降水量达65kg/m2时可出现大到暴雨,大气柱可降水量达70kg/m2时可出现特大暴雨。从流场、散度场和垂直速度场发现,台风环流区域内低层的强上升运动为本次大暴雨到特大暴雨提供了上升运动的促发机制,高层辐散区与中低层台风北侧倒槽强烈辐合区叠加,使得中低层的辐合更为强烈,这都有利于台风北侧暴雨的维持和加强;台风环流域内的垂直上升运动区有一个"增厚"过程。分析温度平流发现,6～8日在浙江上空(气压为550hPa以下),有明显的冷暖平流交汇,冷空气进入台风外围与台风携带的暖湿空气相遇,台风环流呈西冷东暖状态,加上低层的辐合机制,促使斜压对流不稳定能量的加大,并释放出最大有效的位能,使得大于35℃的Ki指数和4～6个单位的Ky指数高值区覆盖浙江全省,造成大气强烈的上升运动,导致台风倒槽降雨量的加强。     

黑潮影响热带气旋强度的统计分析

本文利用东京台风中心(Tokyo-Typhoon Center)发布的热带气旋(Tropical cyclone, TC) best-tracks资料,统计了1979—2019年经过黑潮关键区热带气旋的强度变化特征,并进一步分析了其中的物理机制。统计结果显示,黑潮对不同强度TC的加热效果不同,整体而言,TC外缘靠近黑潮关键区至TC中心进入关键区阶段,TC风速显著增强;TC中心进入关键区后,风速数值的分布范围较集中,黑潮暖水对TC风速的影响与TC当前强度有关,强度较弱的TC风速增强,而强度较强TC的风速下限略增大但其风速均值减小。黑潮暖水通过增加海表面的热通量,造成低层水汽辐合,对流层中层湿度增大,水汽上升至高空释放凝结潜热增多,导致TC暖心增强,垂直速度增大,对流增强,从而增强TC强度。TC暖心变化较低层水汽通量的变化滞后约12 h,导致TC中心移出关键区后强度不会迅速减弱。     

东海黑潮暖水区一次夜间云覆盖边界层发展过程的大涡模拟——辐射强迫研究

2015年4月2日,中国海洋大学东方红2船在东海黑潮暖水区观测到了一次夜间云顶逆温边界层发展的过程。本文利用船载数据及UCLA_LES3.0模式进行数值模拟,讨论边界层发展的原因以及云对边界层发展的作用。结果显示,海表潜热通量的供应使边界层内水汽增多,水汽抬升凝结成云。云的产生使边界层内水汽通量、热通量以及垂向湍流速度的分布发生改变,云区的水汽通量变大,云顶的热通量发生突变,云区和近表面层均有湍流速度的极大值,云底有湍流速度的极小值。云形成过程中通过改变边界层内浮力项的贡献影响边界层的垂直结构,云区有正的浮力项贡献,云底以下有负的浮力项贡献。云顶长波辐射主要影响边界层中上层,在关闭辐射强迫后,边界层内比湿和位温的廓线没有明显变化,但最大垂直速度减小了20%,垂向积分的湍流动能降低了约30%,垂向湍流速度在边界层中上层不存在极大值,边界层内热通量廓线没有突变,水汽通量和热通量廓线分布与晴空边界层廓线相当。本研究通过数值试验证明了云顶长波辐射效应对大气边界层的反馈作用,为理解云与边界层的相互作用提供了科学依据。     

东海黑潮暖舌对热带气旋“派比安”(1807)强度的影响

通过使用天气研究与预报(Weather Research and Forecasting,WRF)模式对热带气旋(Tropical Cyclone,TC)个例“派比安”(1807)进行了一组数值试验,分析了东海黑潮暖舌对“派比安”强度的影响。研究结果表明,东海黑潮暖舌高海面温度(以下简称“海温”)导致TC区域内海气界面热通量显著增加,并造成TC边界层不稳定特征发展,形成了有利于垂直对流发展的边界层环境。因此TC内特别是TC眼墙处对流更为活跃,TC强度显著提高,同时黑潮暖舌对TC的局部加热还会引起TC内部对流活动的非对称分布。根据数值试验的结果,黑潮暖舌为“派比安”整体动能增加做出约24.7%的贡献,中心气压变化对东海黑潮暖舌高海温特征的响应时间约为10 h。此外,在黑潮暖舌作用下,“派比安”7级风圈半径扩张16.3%,最大风速半径收缩10.7%。     

湖北省两类典型极端降水过程气象因子异常特征对比

利用NCEP/NCAR再分析数据和其他常规观测数据,对湖北省两类典型极端降水型(南北气流汇合型、南北槽叠加型)的天气背景及气象因子异常特征进行分析,结果表明:南北气流汇合型500 hPa上形成南北气流汇合形势,低层切变线南侧南风发展异常强盛,地面上冷锋入暖槽形成静止锋,动力因子(850 hPa涡度、200 hPa散度)...     

辽宁东南部一次强降雪天气的成因分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、多普勒雷达资料等对2015年2月25日辽宁东南部一次强降雪过程进行分析。结果表明:此次强降雪过程发生在低空切变线东侧暖湿区对应高空急流出口区左侧的辐散区内,有强的水汽辐合中心;地面偏南气流受山前地形抬升作用在强降水区形成风向辐合和850 hPa以下急流中心,是造成强降雪的主要原因之一;暴雪过程开始前6 h出现温度平流随高度减小的配置,假相当位温空间分布上锋区的形成,有利于不稳定层结的建立; 8～12 h前正涡度平流、中低层风向辐合带、近地面冷空气层的建立以及次级环流的形成加强了上升运动,对强降雪预报具有很好的指示作用;在降水相态是雨或雨夹雪时,雷达回波最大强度达到40～45 dBZ,而强降雪时回波强度为20～25 dBZ;当大连本站850 h Pa温度以及1 000 hPa与850 h Pa两层等压面之间的厚度处于雨雪转换临界值时,大连南部为雨或雨夹雪,北部为雪,此时出现强降雪,回波高度基本在6 km以下,最强回波25～35 dBZ维持在1 km以下,近地层为弱偏北风,与其上的西南风在边界层形成切变层,将暖湿气流抬升,为强降水提供动力条件。     

Comparison between MM5 simulations and satellite measurements during Typhoon Chanchu (2006) in the South China Sea

The fifth Pennsylvania State University and National Center for Atmospheric Research mesoscale model (MM5) is utilized to study the precipitation and wind speed during Typhoon Chanchu (2006).Five model experiments with different physical parameterizations and sea surface temperature (SST) distributions are carried out.It is found that the control experiment configured with the Blakadar boundary scheme,Resiner2 moisture,the Betts-Miller cumulus scheme and daily updated SST has the most reasonable precipitation.The MRF boundary scheme tends to simulate a dryer boundary layer and stronger vertical mixing,which can greatly reduce the intensity of tropical cyclone (TC),resulting in a smaller maximum wind speed but larger range of medium wind speed (25-30 m/s).Constant SST through the TC cycle provides more energy from ocean surface,which could cause a significant increase in TC’s intensity,thus resulting in the largest overestimation on rainfall and maximum wind speed.Longitudinally-uniform SST distribution before the rapid intensification could reduce TC’s intensity and heat fluxes,which can partially compensate for the overestimation of precipitation in the control experiment.     

1949—2019 年影响山东的热带气旋时空分布及极端降水和大气环流异常

使用中国气象局热带气旋资料中心的热带气旋最佳路径数据集和NCEP/NCAR再分析资料提供的月平均数据,对北上影响山东的热带气旋（tropical cyclone,TC）及其造成的极端降水进行统计分析,并揭示了有利于 TC北移影响山东的大气环流特征。结果表明：影响山东的 TC主要出现 于 6—9 月,其中盛夏时节（7、8 月）TC对山东影响最大;TC影响山东时,强度主要为台风及以下等 级,或已发生变性;TC会引发山东极端降水事件,TC极端降水多出现在夏秋季（7—9 月）,其中8月的占比最大,9月次之,TC降水在极端降水事件中的占比约为 10%,但年际变化大,有些年份占比达60%以上,特别是1990 年以来 TC对极端降水的贡献显著增强;影响山东的 TC主要生成于西 北太平洋,多为转向型路径;当500 hPa位势高度异常场呈太平洋一日本遥相关型的正位相时,TC更易北上影响山东,此时西北太平洋副热带高压位置偏北,其外围气流会引导TC北上转向,对华东地区造成影响;850 hPa上,南海至西北太平洋存在异常气旋式环流,对流活跃,夏季风环流和季风槽加强,有利于TC的生成和发展,同时,华东、华南上空有异常上升运动,涡度增大,垂直风切变减小,水汽充沛,TC登陆后强度能得到较好的维持。     

上层海洋对热带气旋的响应与反馈研究进展

对60年来有关上层海洋与热带气旋(Tropical Cyclone,TC)的响应与反馈的研究进行了回顾,通过观测手段的完善和改进模式的应用,人们的认识不断提高:TC直接激发的近惯性流最大可达1 m/s,其导致的强烈的剪切造成混合层对下层冷水的夹卷是引起混合层降温的主要原因,并往往伴随着混合层深度的增加,这一影响在TC右侧更为最著,并可延续几天到几十天不等。TC导致的混合层降温会使得海洋输出的热通量减少,反过来削弱TC的强度,形成一个负反馈,而海洋特殊的热力和环流结构(如暖涡、洋流等)则对TC有正反馈。所以了解TC经过前的海洋初始场对研究TC与海洋之间的相互作用、对预测,TC的强度、路径变化等尤其重要;通过准确的初始场结合越来越完善的模式可以对TC进行更真实的模拟和预测,使得对TC准确的预报和预警成为可能。     

FURTHER ANALYSES OF THE STRUCTURE OF TYPHOON NO. 7507 Ⅱ. TEMPERATURE AND MOISTURE FIELDS

This paper, the second part of further analyses of the structure of the typhoon, mainly discusses the distributions of temperature and moisture fields of typhoon No. 7507. The result has shown that the typhoon developed from the warm-core disturbance. The height of maximum warming is highest (300 to 250 hPa) during the mature stage. There is a dry layer capping the typhoon during the initial stage. Once the typhoon rapidly developed, the dry layer was destroyed. A deep saturation layer eventually occurred in the central region of the typhoon. Meanwhile, the dry air from the China main continuously intruded into the outer region in the western and northwestern parts of the typhoon.The initial eyewall of the typhoon sloped outward with increasing height, and then became nearly vertical below 12 km level. This was closely associated with convective activity. The convective instability had been mostly released during the growing stage of the typhoon and stratification rapidly tended to moist neutralization.     

相似路径台风“摩羯”（1814）和“温比亚”（1818）影响南通降水差异成因分析

为探讨相似路径台风“摩羯”（1814）和“温比亚”（1818）影响南通降水的差异原因,从天气形势、物理量场等方面进行分析,利用水汽通量、假相当位温、湿位涡、垂直螺旋度等物理量对降水进行诊断,得到以下主要结论：1）两台风移动路径主要受副热带高压和冷空气的影响,副热带高压边缘气流为主要引导气流。两台风均有追随200 hPa辐散中心移动的趋势。2）较强冷空气的侵入、鞍形场中的缓慢移动、强正涡度和强盛上升运动、强水汽输送且低空长时间水汽辐合、大气斜压性增强和风垂直切变增大均是台风“温比亚”造成南通更强降水的原因。3）水汽通量辐合增强,低层正涡度中心、强上升运动,低层假相当位温大值区叠加上空假相当位温梯度带,垂直螺旋度增大与正值发展高度均与台风强降水有明显对应。     

2018年8月西北太平洋热带气旋频数异常的成因分析

基于中国气象局"CMA-STI热带气旋最佳路径数据集"、欧洲中期天气预报中心ERAInterim逐月再分析资料,利用1979-2018年热带气旋生成指数中与西北太平洋海域(包括南海海域)8月TC生成频数相关性较好因子,定量分析了2018年8月环境场因子异常的情况与可能原因,并讨论其影响该月台风数量异常偏多的物理机制。结果表明:850 hPa相对涡度和600 hPa相对湿度与西北太平洋海域8月TC生成频数的相关关系最好。2018年8月,相关较高区域的850 hPa相对涡度与多年平均值最大正距平达0.25×10-4/s,600 hPa相对湿度高于多年平均值8%~10%。2018年8月,西北太平洋副热带高压(副高)位置偏西偏北、北印度洋至我国南海大范围海域西风正异常、南海海域经向风正异常、水汽通量正异常,以及季风槽的位置决定了850 hPa相对涡度因子和600 hPa相对湿度因子正异常的出现,触发对流活动的增强,并通过风驱动海面热量交换机制为TC中潜热释放提供所需的能量供应,最终导致TC生成频数偏多。