近10年黄、渤海海域入海气旋的统计特征和加强原因分析

利用2008?2018年逐小时自动站资料、常规地面高空观测资料、NCEP-FNL资料,统计黄、渤海7级及以上气旋大风过程,围绕气旋加深率和气压梯度讨论气象因子与气旋强度和发展关系,根据Petterssen地面气旋发展公式讨论温度平流、涡度平流和非绝热加热在气旋中的作用。结果表明:(1) 70.5%气旋入海后加强,14.7%成为爆发性气旋,17.6%气旋入海过程强度不变,11.7%气旋入海后减弱。影响黄、渤海的温带气旋过程主要发生在秋季,春冬季次之,夏季一次也没有出现过。入海发展的气旋多位于200 hPa高空急流出口左侧或者分流辐散区,入海减弱的气旋多位于高空急流出口右侧。(2)影响黄、渤海域的气旋有3类:自西北向东南移动的蒙古气旋(17.6%);自西向东移动的黄河气旋(49%);自西南向东北移动的江(黄)淮气旋(33.4%)。江(黄)淮气旋在秋季容易发展为爆发性气旋。黄河气旋和蒙古气旋入海后最大风区域通常出现在气旋的西北象限(或偏西象限),江(黄)淮气旋最大风区域出现在气旋的东南象限。(3)温度平流是气旋入海发展最重要的物理量因子,温度平流对气旋入海发展比对气旋强度更敏感。5次爆发性气旋过程中温度平流和涡度平流均高于其他气旋过程。非绝热加热与气旋强度的相关性较强,与气旋发展相关性弱。(4)江(黄)淮气旋过程中温度平流和非绝热加热较强,黄河气旋过程中涡度平流较强,涡度平流和非绝热加热对蒙古气旋的作用较弱。     

9711号热带气旋温带转变过程分析

本文利用天气学及诊断分析的方法，对9711号热带气旋两次登陆前后物理量场的变化进行了分析，结果表明：9711号热带气旋进入渤海后强度得到了加强，表现在暖中心的增强及中心气压的降低。中高纬冷空气的加入、对流层上层较强的辐散及正的涡度平流对气旋的再次发展起了关键作用。一些物理量场的分布直接影响着热带气旋的路径。     

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。     

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.     

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。     

2008年登陆我国热带气旋异常的成因分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和美国NOAA向外长波辐射(OLR)等资料,对2008年登陆我国热带气旋活动具有初台登陆早、秋台集中、登陆热带气旋比例高等特点及其成因进行了初步分析.结果表明,南半球冷高压发展引发的越赤道气流增强,使得赤道西风加强并向东延伸,热带辐合带对流活跃,有利于热带气旋生成;并且,在中纬度地区冷空气活动不频繁、西南季风涌活跃、副高位置偏北偏西等背景条件配合下,登陆热带气旋多而集中.运用大气视热源和全型垂直涡度倾向方程,发现热带辐合带增强北推,使得热带气旋接连产生,强降水产生的非绝热加热异常,促使副高位置发生显著北抬和西伸.当一个时期生成的热带气旋多而集中,副高的这种异常状态就会维持,从而造成这一时期热带气旋西行,频繁登陆我国.     

东海热带气旋登陆后转向入海问题的探讨

应用合成分析及相关分析方法研究了影响热带气旋登陆后转向入海路径趋势的若干因素,结果表明:登陆后转向入海路径趋势随时间和登陆地点的变化分布说明热带气旋登陆后路径仍受基本气流的引导和制约;热带气旋登陆时的惯性和地转力的变化对热带气旋登陆后的路径趋势有一定影响;环境场对热带气旋登陆后转向入海路径有较大影响,尤其对流层中层流场对登陆后的热带气旋的移动仍有明显的引导作用;中国东部至黄海区域是环境场影响热带气旋登陆后转向入海路径趋势的关键区,当区域内西北太平洋副热带高压加强西伸,西风槽北撤,则热带气旋登陆后在副高南侧东风气流引导下向内陆西行至消亡,当区域内副高减弱东退,西风槽南压,则热带气旋登陆后受副高西侧偏南气流与西风槽前西南气流引导转向入海;登陆后18—36h是转向入海路径趋势受环境场影响的敏感时段。     

中尺度暖涡对热带气旋强度变化的影响及作用机制

基于两组理想化数值试验，对比研究了分布于热带气旋不同位置处的海洋中尺度暖涡所引发的热带气旋强度变化的时空特征。研究发现，热带气旋中心附近的暖涡对热带气旋强度有增强作用，而位于热带气旋外围的暖涡则会抑制热带气旋的发展。本研究将暖涡增强（减弱）热带气旋强度的区域称为内（外）区。随着时间的推移，内（外）区暖涡对热带气旋强度的增强（减弱）幅度逐渐减小（增大），区域范围同步减小（增大）。内区暖涡增强了热带气旋的次级环流和结构对称性、增加了海气界面热通量，同时减弱了外围螺旋雨带，进而导致热带气旋强度增强；若暖涡在外区，其对热带气旋的作用相反，导致热带气旋强度减弱。由于理想化试验中热带气旋静止不动，因此研究结果可能只适用于传播速度较慢的热带气旋。本研究结果有助于更好地理解热带气旋和海洋中尺度暖涡之间的相互作用，并通过引入热带气旋外区暖涡的影响助力提高热带气旋强度预报工作。     

一个温带海洋气旋爆发性发展的动力学分析

本文对1982年3月11～16日出现在西北太平洋地区的一个强温带海洋气旋的爆发性发展过程进行了诊断分析。重点讨论了斜压不稳定和非绝热加热过程在气旋发展不同阶段的特点和相互作用。分析揭示,在气旋发展初期低层与高层扰动在垂直方向是分离的,尺度和移速都不同。由高低层等熵位涡扰动的相对位相分析发现,在发展初期斜压不稳定条件对发展是不利的,而在爆发阶段则非常有利。由湿位涡和水汽辐合,等熵运动和非地转运动分析指出,非绝热加热过程在前边两个阶段都很重要。在爆发阶段斜压不稳定与非绝热加热过程相互作用,产生正反馈,使气旋得到爆发性发展。     

登陆热带气旋的维持条件和涡度收支

本文统计1960—1986年登陆或登陆后移入珠江三角洲范围内的44个热带气旋陆上维持时间等气候特征,结果指出热带气旋登陆后平均维持时间为31.7h。陆上平均维持时间与热带气旋登陆时的中心强度和范围成正比,并选取了比平均维持时间长和短的两个个例作涡度收支等计算,结果表明两者涡度收支的主要差别在垂直输送项和反映积云对流作用的余项上。     

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。     

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。     

三个登陆浙江热带气旋数值试验及暴雨过程的湿位涡分析

首先利用非静力平衡中尺度数值模式MM5(V3)对2004年3个登陆浙江热带气旋的登陆过程进行了数值模拟试验,通过对路径、降水的对比验证表明,MM5模式对热带气旋的模拟是比较成功的。然后在模拟效果较好的基础上,利用高分辨的模拟结果,对台风暴雨过程的湿位涡进行了诊断分析,结果表明:3场台风暴雨的形成机制有显著差异,Rananim强降水是由其本身环流造成的,至于Mindulle和Haima的降水冷空气的侵入起到了重要作用。暴雨都发生在陡立密集区附近,对流层低层湿位涡负值中心与暴雨落区存在较好的对应关系,而其中心数值绝对值随时间的变化量与1h降水存在正相关关系,说明湿位涡负值中心可以作为降水时空分布的重要指标,为台风暴雨预报提供一种思路。     

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．     

秋季西北太平洋热带气旋累积能量的年际变化及其预报

秋季是西北太平洋热带气旋平均强度最强的季节,热带气旋累积能量(accumulated cyclone energy,ACE)是热带气旋平均强度的表征指标,基于1979—2015年日本气象厅最佳路径热带气旋数据集,以及美国冰雪中心海冰数据和哈得来环流中心海温数据,利用回归分析和多元逐步回归等方法,对秋季西北太平洋ACE指数进行了分析和预报。研究表明:秋季西北太平洋ACE指数具有显著的年际变化特征,与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)有关,最大和最小值分别出现在1991年的厄尔尼诺年和1999年的拉尼娜年,在厄尔尼诺发展年的秋季ACE一般较强,而在拉尼娜衰减年的秋季热带气旋强度则较弱; ACE指数变化受来自北极海冰变化强迫中纬度异常波列的影响及其受到厄尔尼诺海温模态的调制;由于海冰在波弗特海的异常增多,强迫对流层高层夏季出现类似北半球环球遥相关型异常波列,波列正压下传,使得夏秋季西北太平洋副热带高压东退北移;副热带高压活动的变化和太平洋海温的异常分布影响了局地的环流,热带气旋生成源地弱的垂直风切变区域偏东和涡度显著增大有利于热带气旋在暖海洋上发展强盛。最后进行建模预报,预报效果为0.69。若单独使用海温或海冰作为唯一要素来预报,预报效果将大大降低。     

1951～2004年登陆我国热带气旋频数和强度的变化

通过分析1951～2004年登陆我国热带气旋频数和强度的变化,结果表明,登陆热带气旋频数呈减少趋势,50～60年代登陆热带气旋频数较多,1991～2004年是热带气旋登陆我国的最少时期,1951～2004年间登陆强度为强台风和超强台风的热带气旋频数呈显著减少趋势.最大登陆强度在50～70年代,近几年是偏弱气候阶段.平均登陆强度没有明显变化.登陆热带气旋的破坏潜力存在明显的年代际变化,50～70年代初明显偏强.登陆热带气旋平均强度的减弱和具有较强强度登陆热带气旋频次的减少引起破坏潜力的减弱.     

北印度洋热带气旋月季变化特征及成因分析

采用美国联合台风警报中心(JTWC)提供的北印度洋1977年至2008年热带气旋(TC)资料、NOAA提供提供的1977—2008年月平均海表面温度(SST)资料、逐日的高度场(HGT)资料和NCEP提供1982—2008年全球再分析资料,对北印度洋热带气旋的月季变化的双峰结果进行分析,结果表明:500 hPa流场上热带辐合带的北进南退和500hPa高度场上南亚高压季节性进退跟双峰结构的季节变化有很好的对应关系。此外,海温的季节性变化和季风的爆发对热带气旋的月季变化有很大的影响,海温较高的时期,热带气旋发生频数较多,反之依然。当季风爆发时,存在着强的垂直风切变,不利于热带气旋的生成。正是这些综合因素,才造成了北印度洋热带气旋的双峰结构。     

我国近海热带气旋活动的气候特征及其与大尺度环境场的关系

利用1949~2004年共54 a的热带气旋资料,通过对历年影响我国近海(距海岸线300 n mile范围内)25°N以北及以南热带气旋的基本要素特征值的分析,发现我国近海25°N以北与以南热带气旋影响的频数和年代际变化不一致,尤其是20世纪80年代中期以来呈现反位相特征,近海25°N以北TC偏多,强度强;25°N以南TC偏少,强度弱.对热带气旋个数偏多年与偏少年对应的夏季海温场、高度场的合成分析,发现25°N以北偏多年比以南偏多年的东太平洋海温负距平强度大、范围广,高度距平场上反映出25°N以北偏多年西太平洋(包括南海)负高度距平区更为偏北、偏东;25°N以北TC偏少年时,中东太平洋海温为正距平区,高度场上太平洋低纬区域基本为正距平区,太平洋高纬区域是负距平区,而以南TC偏少年中东太平洋海温是负距平区,高度场上太平洋高纬区域是正距平区.文中还对当年前期各月海温场、高度场与当年以北、以南热带气旋个数分别作了相关分析,得出了一些实用有效的预报因子.     

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。     

1997年西北太平洋热带气旋异常特征分析

对1997年西北太平洋热带气旋的特征进行了统计分析,研究结果表明:El Ni(n)o发生年,西北太平洋生成热带气旋以偏少为主,强度偏强,且热带气旋生成位置偏东,热带低压加强成为热带风暴的平均位置也较多年平均位置偏东;副热带高压强度和Ni(n)o 3.4区海表面温度(SST)变化趋势基本一致,但副热带高压强度变化落后SST变化6个月左右.