1975年7号台风结构的进一步分析——Ⅱ.温度和湿度场分析

本文是7507号台风结构进一步分析的第二部分,主要讨论台风温度场和湿度场分布。分析发现台风是从一个具有暖心的扰动发展而来,最大增温中心的高度在成熟期最高(300—250hPa)。在初期,台风上空有一个干层,一旦台风迅速增长,干层即被破坏,台风中心区出现相当深厚的饱和层,同时在台风西部和西北部不断有从大陆来的干空气侵入台风外区。台风的眼壁初期坡度较小,以后在12km以下变成垂直,这与对流活动有密切关系。对流不稳定在台风发展期已大部分释放完,很快地趋近湿中性层结。另外,水汽辐合在台风南北半部有明显不同,北半部以辐散为主,南半部以辐合为主,最强的水汽辐合在边界层中,尤其在近地面层。     

9403号强热带风暴水汽通量非对称研究

用实测资料对9403号南海强热带风暴(简称TC,以下同)登陆前后的物理结构变化作了分析,对其水汽通量、动力学等特征量进行了计算。研究结果表明：TC的水汽通量分布不对称,辐合主要在边界层中,辐合最大值出现在TC登陆前南半圆边界层附近：风速分布不对称,气旋性切向风大值区位于TC东半圆;风速垂直切变随TC加强而减弱。强流入位于TC南半圆400hPa以下,流入大值区在850hPa附近;高层反气旋流出在150-100hPa层附近,流出主要位于TC北半圆。TC垂直运动分布不对称,上升最大值出现在南半网。TC整个生命期均具有暖心结构,300hPa附近增暖最明显。     

"碧利斯"台风暴雨物理量场诊断分析

本文用MM5模式数值模拟了0010号“碧利斯”台风登陆福建的过程,表明MM5模式能很好地模拟出主要雨带及其分布特征。物理量场分析指出,本次福建沿海地区暴雨产生的物理机制主要有：台风登陆福建前后福建沿海地区上空层结相当不稳定;由于台风环流非对称性,台风中心北侧中低层有很强的风速、相对湿度、正涡度、辐合、垂直速度：暴雨区高低层存在正负螺旋柱;暴雨区高层存在正湿位涡、低层负湿位涡中心。     

0205号台风"威马逊"北上过程中强度减弱缓慢的原因分析

0205号台风“威马逊”于7月初沿海北上影响浙江舟山。影响浙江舟山时台风中心气压仍有940hPa,在历史同期是少见的。本文初步分析认为,台风在北上过程中强度保持不变的原因是由于台风本身结构规则、尺度大,强而大的台风环流提供了广泛的辐合流入。台风外围深厚的暖湿水汽输送带为台风强度的维持提供了水汽和能量,台风强度维持与低层辐合高层辐散有关,高层辐散同时加剧了低层辐合。涡度场的对称分布,使水汽和能量向台风中心旋转,旋转风动能得以维持。弱的垂直切变和暖洋面的存在也是台风强度维持的原因之一。     

盛夏南海台风的结构分析

本文通过对南海台风的结构分析,得到如下几点结果: 1.在低压、台风时期,对流层中上层均具有明显的暖心结构,温度距平值发展期达最大,暖心核高度,后者高于前者。湿度中心位于700hPa。 2.台风范围内对流层的高层和低层分别存在东北风和西南风大值区,东风和南风气流对台风的发生发展起重要作用。 3.南海台风各物理量的水平分布不对称,散度具有10~(-5)S~(-1)的相同量级。涡度随气旋的发展而增强,扰动阶段比强盛阶段中心附近的涡度值约小一个量级。 4.垂直运动随着台风的加深,量级逐渐增大,极值高度升高,在强盛期达到最大值,而且它位于300hPa,垂直运动极值及其所在高度的这种变化在很大程度上反映了积云对流活动的强弱。 5.通过与西太平洋台风的比较,认为对流层高、低层的涡度差和散度差与南海台风发生发展的关系密切。     

8211台风的结构分析

用与文献[1]完全相同的资料,差分格式和计算方法,对8211台风就高低层环流系统、风速的垂直切变、涡度场、散度场、垂直速度场、辐射特征、温度和稳定度场、质量通量场和纬向垂直环流圈等九个方面进行了结构分析,结果发现,对这次近海台风,700-400hPa的中低层在台风发生发展过程中起的作用很大,各种条件有利于中低层扰动的发展,700hPa以下为对流性稳定,700-400hPa气层为对流性不稳定,这种层结分布,加上积云对流的质量通量的垂直辐散(合)在这一层最强,使700-400hPa的中层成为和周围环境交换属性最集中的一层;也使之成为台风发生发展的主要涡源和动力源,分析200hPa流场发现,台风发展到强盛阶段,这个等压面上在台风外围发展出多通道的辐散流出,这是发生和发展初期所没有的,所以对于8211台风,高层台风外围的辐散流出可能不是最初导致热带气旋发展的原因,而更可能是台风发展过程的结果,根据对南北风分量时间剖面图,中尺度垂直运动和积云对流质量通量随时间的变化以及纬向垂直环流圈随时间的变化等的分析,似乎也支持这种看法。     

HY-2A散射计数据在台风“苏力”海表面风场结构研究中的应用

以西北太平洋2013年第7号超强台风"苏力"为例,基于台风风场分解原理并采用改进的Tikhonov正则化原理进行数值微分,结合台风散度场和涡度场的分布规律,应用HY-2A/SCAT散射计海表面风场数据对台风"苏力"进行了中心定位、路径追踪、台风背景风场提取和台风径向、切向风提取和分析。结果表明,结合散度场和涡度场进行台风中心定位的方法所得到的台风中心与联合台风警报中心JTWC最优路数据相比较,误差合理。文中所提取得到的实际(相对)径向风场和切向风场的分布特征验证了早期飞机侦测所得到部分结论。归一化切向风廓线呈瑞金涡流分布,归一化径向风廓线呈倒置的高斯分布模型。     

超强台风“梅花”急剧变化的环境特征和能量变化分析

利用中国气象局的热带气旋最佳路径资料和NCEP/NCAR再分析资料,对1109号超强台风"梅花"在急剧增强、超强和减弱阶段的大尺度环境、高低层涡散分布和能量场演变配比特征进行分析。结果表明:超强台风"梅花"强度变化与南亚高压、副热带高压的强度变化有明显关系;急剧增强前24 h,伴随有风垂直切变明显减弱,急剧减弱前24 h风垂直切变存在突然增强。中心附近对流层高层辐散的增强、正涡度的增大和正涡度柱向对流层中上层伸展导致超强台风"梅花"急剧增强,对流层低层辐散和高层辐合的增大与强度的减弱密切相关。急剧增强过程中涡旋风动能的增加远大于辐散风动能,涡旋风动能增量主要集中在大气层低层,总位能增量在大气低层和高层配比相当。     

登陆北上山东台风暴雨非对称分布的成因对比分析

应用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料,选取登陆北上山东地点相近但暴雨落区分别位于台风中心西北侧和东北侧的两个台风,分析暴雨落区相对台风中心非对称分布的成因。结果表明:台风进入中纬度以后,0421号台风"海马"位于高空深槽前,与西风槽相互作用,西风槽携带的冷空气从西北侧侵入台风环流,产生湿斜压锋区强迫抬升、冷暖空气交绥、水汽辐合等因素造成暴雨,暴雨趋于出现在台风中心的西北侧,为高比湿舌前方、较强水汽辐合区与相当位温密集区叠加的区域;而0509号台风"麦莎"与副热带高压相互作用,引起涡度及涡度平流的非对称改变,暴雨区与500 hPa正涡度区或正涡度平流相对应,暴雨趋于出现在台风中心的东北侧,为强正涡度平流区与水汽辐合叠加的区域。     

1822号台风"山竹"的涡旋Rossby波特征分析

采用WRF中尺度模式对2018年22号台风"山竹"进行高分辨率的数值模拟,在此基础上,分析台风的精细动力结构和雨带特征。分析结果发现,台风"山竹"的眼墙处具有低层辐合流入、高层辐散流出的动力配置;台风眼墙附近存在切向风速的高值区和明显的垂直上升区,并且随着高度逐渐向外侧倾斜,同时该处的雷达回波也较强,对流系统较为深厚。然后利用尺度分离方法得到涡旋罗斯贝(Rossby)波的扰动场,进一步分析了台风"山竹"内部的涡旋Rossby波特征。研究发现:1) 1波和2波会同时沿着切向和径向方向传播,2波的振幅明显小于1波; 1波和2波的正涡度扰动大值区基本覆盖强的雷达回波区域,同时伴有较强的对流活动。2)垂直方向上,降水区的涡度扰动呈现出上层为正、下层为负的动力配置时,同时散度扰动的垂直方向也有类似配置时,则会加强对流系统的发展,有利于降水的增强。由此可见,1波和2波扰动的上层辐散下层辐合的动力配置会促使对流系统的加强,同时也会对台风降水的强度和分布有一定的作用。     

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。     

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。     

0515号登陆台风"卡努"引发江苏暴雨过程的动力学诊断分析

研究了0515号登陆台风“卡努（Khanun）”对江苏暴雨过程的影响．结果表明，此暴雨过程属主要由台风本身的气旋性涡旋所造成的区域性暴雨，位于台风移向的右前方．通过对物理量场诊断分析发现，暴雨强度的趋势与落区基本上能从水汽通量相对散度上反映出来，水汽通量相对散度越大，暴雨越强；暴雨区位于垂直上升运动区．     

南海海面散度场与涡度场的季节变化特征

本文使用ＣＯＡＤＳ海面风资料，逐月计算了南海的散度场和涡度场，发现其具有明显的季节变化。夏季的辐合区正是台风多发海域。冬半年南海东北部的正涡度区，是东北季风在海峡附近地形影响下形成的，并可能成为南海东北部冬季气旋式海洋环流维持的外强迫源。     

1814号台风“摩羯”造成浙江内陆强降水的动力特征分析

采用 NCEP / NCAR 0. 25°×0. 25°再分析资料及预报场、FY-2E 云顶亮温、雷达、自动气象观测站等资料,运用风场分解、中尺度平滑滤波等方法对台风“摩羯”造成的浙江内陆局地强降水相关动力特征进行分析。结果表明：(1)台风中心环流由低层到高层呈现向西南方向倾斜的非对称结构,台风前侧(浙闽赣交界处)的低涡对中高层整体环流分布造成了一定影响。(2)在台风移动方向(低层垂直风切变顺切变方向)前侧,925 hPa 相对入流辐合与 700 hPa 相对出流辐散形成耦合。(3)边界层辐合及地面辐合线较长时间维持在台风移动方向前侧,正涡度柱随台风移动西传, 在浙中形成低层辐合和涡度叠加效应,有利于浙中内陆局地强降水。(4)偏东气流的风速辐合、边界层相对入流以及之后西南气流的增强对浙中内陆边界层辐合的长时间维持起到一定作用。此外,地形对浙江内陆局地强降水也起了增幅作用。     

"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.     

0307号台风"伊布都"影响广西南部暴雨的数值模拟及诊断分析

本文用MM5模式模拟了0307号台风“伊布都”影响广西的暴雨过程．其结果表明：副高西侧偏南风急流的加强为广西大范围的暴雨天气创造了有利条件，台风环境风场的不对称结构导致其暴雨的不对称分布．盂加拉湾至中南半岛一带维持强盛的西南风急流，为台风南部维持强的涡度中心提供了大尺度的背景场．涡度空间分布的不对称是造成台风南部暴雨的主要原因．本次桂南暴雨的水汽源来自盂加拉湾，中南半岛水汽输送通道明显；过程前期螺旋度高低空负、正垂直螺旋度配置十分有利于系统自身的发展及暴雨的维持；对流不稳定度的增强和湿斜压涡度的发展，导致中低层湿位涡的增强，有利于降水加剧．     

1822号台风“山竹”引起浙江东北部大暴雨成因分析

利用自动站资料、卫星云图以及NCEP再分析资料等,分析了1822号台风"山竹"登陆广东期间浙江东北部出现大暴雨的成因。结果表明:强降水发生在台风"山竹"登陆广东后减弱过程期间,伴有中尺度对流系统的发展,是由副热带高压、台风倒槽以及弱冷空气先后影响共同造成的;当对流不稳定时,与暖湿气流相关的湿位涡水平分量发展可触发垂直涡度的增长,使暴雨过程加强;强降水常发生在能量锋区附近,能量场的位置和梯度大小对此次强降水预报有12 h左右的提前量;来自台风东侧低层强的水汽输入和水汽辐合提供了本次强降水的水汽条件,水汽通量分布和水汽通量散度的增减相比雨量的增减有6 h左右的提前。     

山东两次台风远距离暴雨对比分析

基于气象要素高空探测、地面观测以及NCEP再分析资料,针对2003年8月下旬(0312)和2004年8月下旬(0418)山东省两场发生在不同环流形势下的远距离暴雨过程进行了对比分析。结果显示,台风在两次暴雨过程中均起了重要作用,但机理不同。除台风东侧低空急流为大暴雨的发生提供充沛的水汽,有利于构建不稳定的大气层结以及加强暴雨区的辐合上升运动等共同点之外,还存在着显著的不同:(1)0312台风远距离暴雨是台风与切变线相互作用的产物,0418台风远距离暴雨则是由台风与冷锋相互作用造成的;(2)在这两次暴雨过程中,直接影响系统和台风所起的作用不同:0312台风远距离暴雨过程中,切变线为暴雨的发生发展提供了原始的正涡度场,而台风东侧的低空急流加强北推进一步加强了切变线附近正涡度和辐合强度,加强了上升运动;0418台风远距离暴雨过程中,台风倒槽顶端生成并分裂发展的气旋式涡旋为暴雨系统的原始涡源,台风东侧低空急流北上在一定程度上加强了暴雨区的辐合和上升运动;(3)两次台风远距离暴雨中,与台风相连的偏南风急流对暴雨区的水汽净流入贡献最大,但最大水汽输送层不同,0312台风远距离暴雨的最大水汽输送层在925hPa附近,而0418台风远距离暴雨的最大水汽输送出现在800hPa上下。     

“莫兰蒂”台风暴雨的湿Q矢量和垂直螺旋度分析

利用NCEP FNL再分析资料和中国自动站与CMORPH融合降水资料对1614号台风"莫兰蒂"进行了非地转湿Q矢量和垂直螺旋度诊断分析。对比非地转湿Q矢量散度和垂直螺旋度的三维结构可见,低层正垂直螺旋度与台风移动和强度变化相对应,可作为台风演变的动力因子。而综合考虑了动力和热力作用的非地转湿Q矢量在台风暴雨预报中作用更突出,其中低层700 hPa上的非地转湿Q矢量散度辐合值大于20×10^-16/(hPa·s^3)可作为台风暴雨落区和强度预报的重要参考量,其所对应的辐合区变化与台风暴雨落区变化有较好的对应关系,此外,湿Q矢量散度的三维结构反映了台风内部存在明显的中尺度对流系统,中尺度对流云团不断生消使得台风暴雨维持。