一个新的热带气旋参数调整方案

基于前人的统计经验公式和现有的实测资料,尤其是详实的热带气旋中心气压资料,对热带气旋的最大风速半径的确定提出一个新的调整方案,使之能较好反映热带气旋风场.比较结果表明,所计算的海浪场与实测资料吻合较好.     

海洋对热带气旋风应力响应的准平衡解析解

为考察海洋上层各物理量对热带气旋风应力的响应问题，本文利用海洋线性化约化重力方程组开展了解析研究，所得主要结论如下:求解该问题使用跟随热带气旋中心移动的极坐标较为方便，当热带气旋风应力在热带气旋云墙内即热带气旋眼中为静止，在云墙处及之外随该极坐标半径增加而成反比衰减时，可求得该问题在此极坐标系中的定常解析解，该解强度与风应力成正比；解的流场在热带气旋云墙内为静止，在云墙处及之外呈现有向外流出的气旋式涡旋形态，且随极坐标半径增加而衰减。在云墙之外离云墙较近处，解的切向流速大于径向流速，在更远处则反之。解的径向流与热带气旋切向风应力平衡，切向流是梯度流，流动呈水平无辐散状态。在热带气旋眼中以及云墙处，海洋上层的厚度不变，且达到最小值。从云墙向外则厚度值逐渐增加。厚度值的变化反映了密度跃层的变化，在厚度值最小处附近，跃层位置有明显抬升，这会造成跃层附近海水涌升，从而海洋上层的响应涡旋是冷性的。略去海洋上层对热带气旋移动的响应，将此移动极坐标系中的解返回到固定坐标系后，则解的空间分布形态不变，但由定常解转变为非定常解，且随热带气旋一起移动；此解最重要的物理性质是其具有准平衡性，这与非平衡的近惯性振荡与重力惯性内波有本质区别。     

广西沿海热带气旋大风数值预报探讨

本文采用旋衡风方程,推导热带气旋区域内风场和气压场的分布状况,把计算值与实测值进行回归统计,建立广西沿海热带气旋大风数值预报模式,效果较好,可供热带气旋预报中参考。     

热带气旋气压场和风场的后报模式

根据热带气旋影响范围内实测气压与风速资料，求解一组方程得到热带气旋气压场和风场计算的关键性参数。使热带气旋影响范围内实测气压和风速值与模式的计算值有很好的拟合。同时考虑了摩擦效应，构造了一个移动热带气旋气压场与风场的后报模式。     

非绝热加热对热带气旋径向非均匀结构的影响

利用平面极坐标系下无摩擦有外源(非绝热加热)的正压无辐散方程,将热带气旋的物理量分解成环境场和扰动,进而求出了热带气旋扰动的行波解,并分析了风场(切向、径向)和重力位势扰动场的径向非均匀松紧结构.表明:这种松紧结构与热带气旋所在纬度的科氏参数(f)、热带气旋的强度(Ω)、热带气旋扰动的圆频率(ω)、热带气旋扰动在θ方向的角波数(m)有关,且不同要素的松紧结构不尽相同;同时还受非绝热加热(Q₁)的影响,这种影响主要表现在使风场(切向、径向)呈内紧外松的非均匀分布.     

热带气旋风场的一种数值计算模式

利用动力学方程组，并对其中垂直梯度项和垂直扩散项进行了参数化处理。利用每日４次的地面天气图资料和台风年鉴中台风中心位置资料，采用数值计算方法对热带气旋及其环境场进行数值计算模拟。计算结果表明，用本模式得到的热带气旋风场及其周围的环境风场比利用公式法得到的风场更为合理。     

基于多致灾因子相似的热带气旋检索方法研究:以风暴潮-海浪灾害预评估为例

热带气旋引起的风暴潮-海浪灾害成灾频率高、致灾强度大,对我国沿海地区造成的人员和经济损失惨重。预评估阶段需要在灾前对研究区可能造成的损失等进行快速的综合判定。从历史热带气旋中检索出与目标热带气旋位置及各种致灾因子强度相似的热带气旋是快速、准确地预评估风暴潮-海浪灾害的重要方法。面向风暴潮-海浪灾害预评估,提出了一种基于多致灾因子的相似热带气旋检索方法。用于相似检索的致灾因子数据包括:从中国气象局西北太平洋热带气旋最佳路径数据集中提取并经处理得到的1949~2013年影响湛江市的112场热带气旋的路径中心点位置、中心气压、最大风速、最大风速半径及移动速度数据,112场热带气旋的模拟风场、风暴潮及海浪数据。首先,利用相似离度方法对热带气旋进行路径相似性检索;其次,利用最优相似系数方法计算中心气压、最大风速半径、最大风速、移动速度、风场、风暴潮及海浪强度指标的相似系数进行一次检索;然后,根据风场、风暴潮及海浪模拟数据的获取情况,分别基于路径-强度及风场-风暴潮-海浪综合相似性指标进行二次检索;最终给出历史热带气旋的综合相似排序。以2013年尤特热带气旋为例,利用上述方法检索了与其最为相似的5场历史热带气旋。该方法综合考虑了热带气旋路径及多种致灾因子的相似,兼顾了检索的速度及质量,是进行快速、准确的风暴潮-海浪灾害预评估的重要基础。     

近十年厦门湾赤潮发生与热带气旋的关系研究

利用2001-2010年历史赤潮记录、热带气旋、500hPa高空形势、地面形势以及逐日的气温、气压、相对湿度和风速等资料,分析研究了近十年厦门湾赤潮发生与热带气旋的关系.结果表明,在热带气旋外围暖舌的影响下,厦门湾往往会发生赤潮.热带气旋诱发厦门湾赤潮的时间主要集中在6-8月,诱发赤潮的热带气旋可归纳为南海西行型、台湾...     

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。     

An improved wind speed algorithm for “Jason-1” altimeter under tropical cyclone conditions

Rain effect and lack of in situ validation data are two main causes of tropical cyclone wind retrieval errors. The National Oceanic and Atmospheric Administration＇s Climate Prediction Center Morphing technique （CMORPH） rain rate is introduced to a match-up dataset and then put into a rain correction model to remove rain effects on ＂Jason-1＂ normalized radar cross section （NRCS）; Hurricane Research Division （HRD） wind sPeed, which integrates all available surface weather observations, is used to substitute in situ data for establishing this relationship with ＂Jason-l＂ NRCS. Then, an improved ＂Jason-l＂ wind retrieval algorithm under tropical cyclone conditions is proposed. Seven tropical cyclones from 2003 to 2010 are studied to validate the new algorithm. The experimental results indicate that the standard deviation of this algorithm at C-band and Ku-band is 1.99 and 2.75 m/s respectively, which is better than the existing algorithms. In addition, the C-band algorithm is more suitable for sea surface wind retrieval than Ku-band under tropical cyclone conditions.     

HY-2卫星散射计热带气旋自动识别算法

对基于HY-2卫星散射计风矢量产品的热带气旋自动识别算法进行了研究。算法分为粗搜索与精搜索两部分。粗搜索利用热带气旋风场的风速与风向分布直方图特征确定搜索的阈值,快速剔除比较容易识别的非热带气旋区域。在此基础上,精搜索利用热带气旋风向的螺旋状分布特征,通过搜索目标区域内是否存在螺旋状流线的方法,确定目标区域的风向是否存在螺旋状流线特征,从而实现对热带气旋的准确自动识别。作为示例,将该方法应用到对HY-2散射计观测到的2012年6号强热带风暴"杜苏芮"的自动识别,结果表明,本文提出的算法可以从HY-2散射计风场数据中准确有效的自动识别出热带气旋。     

Importance of tropical cyclone heat potential for tropical cyclone intensity and intensification in the Western North Pacific

Which is more important for tropical cyclone (TC) intensity and intensification, sea surface temperature (SST) or tropical cyclone heat potential (TCHP)? Investigations using best-track TC central pressures, TRMM/TMI three-day mean SST data, and an estimated TCHP based on oceanic reanalysis data from 1998 to 2004, show that the central pressure is more closely related to TCHP accumulated from TC formation to its mature stages than to the accumulated SST and its duration. From an oceanic environmental viewpoint, a rapid deepening of TC central pressure occurs when TCHP is relatively high on a basin scale, while composite distributions of TCHP, vertical wind shear, lower tropospheric relative humidity, and wind speed occurring in cases of rapid intensification are different for each TC season. In order to explore the influence of TCHP on TC intensity and intensification, analyses using both oceanic reanalysis data and the results of numerical simulations based on an ocean general circulation model are performed for the cases of Typhoons Chaba (2004) and Songda (2004), which took similar tracks. The decrease in TCHP due to the passage of Chaba led to the suppression of Songda’s intensity at the mature stage, while Songda maintained its intensity for a relatively long time because induced near-inertial currents due to the passage of Chaba reproduced anticyclonic warm eddies appearing on the leftside of Chaba’s track before Songda passed by. This type of intensity-sustenance process caused by the passage of a preceding TC is often found in El Niño years. These results suggest that TCHP, but not SST, plays an important role in TC intensity and its intensification.     

1949-2006年西北太平洋热带气旋活动的气候分析

应用1949～2006年的《台风年鉴》资料对出现在西北太平洋的热带气旋(TC)的活动规律进行了气候再分析,按照新的TC分类方法探讨了近58a来西北太平洋TC的时空分布特征。分析结果表明,西北太平洋TC的时空分布差异显著,其发生源地可划分为4个,发生时间和位置的季节性变化明显,每年登陆我国TC的个数与西北太平洋TC数量的增减保持一致,TC全年集中发生在7～10月期间,TC的年代际变化表现为上世纪80～90年代发生的频数比60～70年代显著减小。小波分析显示TC活动3～6 a与12～14a的变化周期显著。     

热带气旋卫星遥感客观定位方法研究进展

首次从云系形态识别、风场结构分析、云体温湿反演、时空运动匹配等4个崭新角度梳理归纳了热带气旋卫星遥感客观定位方法研究进展,分别介绍此4类方法的实现原理与过程,比较分析各种方法的优缺点与适用性。总结认为,上述方法虽大多仍处于探索研究阶段,但其优于传统人工目视判读定位法的诸多特点将使之成为发展应用的必然;同时综合比较指出,结合运动特征的混合智能算法将是热带气旋中心定位的未来方向;此外建立集成多种资料和算法的热带气旋综合客观定位系统,也有利于提高热带气旋中心定位的稳健性和准确率。     

两类热带气旋在南海的移动速度

统计分析最近23a资料,得出热带气旋在南海的移动速度平均为3．3纬度,日,其中西太平洋热带气旋较快,达3．9纬度,日,南海热带气旋较慢,仅2．8纬度,日。两类热带气旋都是在7月最快。过去一天移动速度快于平均值,未来一天容易减慢,反之容易加快。西太平洋热带气旋以减慢为主,南海热带气旋以加快为主。天气系统对热带气旋移动速度影响较大。     

Computation of Wave, Tide and Wind Current for the South China Sea Under Tropical Cyclones

Based on the third-generation oceanic wave prediction model (WAVEWATCH Ⅲ) ,the third-generation nearshore wave calculation model (SWAN) and the mathematical tide, tidal current and cyclone current model, which have been improved, interconnected and expanded, a coupled model of offshore wave, tide and sea current under tropical cyclone surges in the South China Sea has been established. The coupled model is driven by the tropical cyclone field containing the background wind field. In order to test the hindcasting effect of the mathematical model, a comparison has been made between the calculated results and the observational results of waves of 15 cyclone cases, water levels and current velocities of the of 7 cyclones. The results of verification indicate that the calculated and observed results are basically identical.     

阿拉伯海热带气旋生成特征分析

利用印度气象局（India Meteorological Department,IMD）、国际气候管理最佳路径档案库（International Best Track Archive for Climate Stewardship,IBTrACS）提供的1982—2020年阿拉伯海热带气旋路径资料,美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction,NCEP）再分析资料,对近39 a阿拉伯海热带气旋源地和路径特征、活跃区域、频数及气旋累积能量（accumulated cyclone energy,ACE）指数的季节特征和年际变化特征进行分析,并结合环境因素,说明其物理成因。结果表明：阿拉伯海热带气旋多发于10°~25°N,65°~75°E海域,5—6月、9—12月发生频数较高且强度较强,1—4月、7—8月发生频数较低且气旋近中心最大风速均小于35 kn;频数的季节变化主要受控于垂直风切变要素;阿拉伯海热带气旋发生频数和ACE近年有上升趋势,年际变化主要受控于海面温度（sea surface temperature,SST）和850 hPa相对湿度要素。     

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...     

Examination of wind-wave interaction source term in WAVEWATCH III with tropical cyclone wind forcing

Results of drag coefficient(CD) from field observations and laboratory wave tank experiments indicate that the operational wave model can overestimate wind energy input under high wind conditions. The wind-wave interaction source term in WAVEWATCH Ⅲ has been modified to examine its behavior with tropical cyclone wind forcing. Using high resolution wind input,numerical experiments under idealized wind field and tropical cyclone Bonnie(1998) were designed to evaluate performance of the modified models. Both experiments indicate that the modified models with reduced CD significantly decrease wind energy input into the wave model and then simulate lower significant wave height(SWH) than the original model. However,the effects on spatial distribution of SWH,mean wavelength,mean wave direction,and directional wave spectra are insignificant. Due to the reduced wind energy input,the idealized experiment shows that the modified models simulate lower SWH than the original model in all four quadrants. The decrease in the front quadrants is significantly larger than that in the rear quadrants;it is larger under higher winds than lower winds. The realistic experiment on tropical cyclone Bonnie shows that the modified model with the various downward trends of CD in high winds creates a simulation that agrees best with scanning radar altimeter observations.     

孟加拉湾一次热带气旋过程的海浪场模拟分析

基于第3代海浪模式WW3(WAVEWATCH-III),以具有高精度和较高分辨率的CCMP(Cross-Calibrated, Multi-Platform)风场为驱动场,对2011年12月发生在孟加拉湾的热带气旋“Thane”所致的大浪进行数值模拟。结果表明:(1)以CCMP风场驱动WW3海浪模式,可以较好地模拟热带气旋“Thane”在孟加拉湾造成的大浪,模拟的海浪数据具有较高精度。当有效波高(SWH)在2 m以内和大于5 m时,模拟值略小于观测值;当SWH在2~5 m之间时,模拟值略大于观测值。(2)热带气旋“Thane”所形成的大风和大浪的分布特征具有一定差异:大风区在气旋四周分布较为均匀;在大洋中部时,大浪区主要分布于右半圆,在近海时,大浪区主要分布于气旋行进方向的前方。(3)热带气旋“Thane”的风向和波向整体上保持了较好的一致性,仅在第2象限有一定的差异,该区域的风向主要为西北向,而波向则主要为偏北向。