海面温度变化影响台风"海棠"强度的数值研究

通过对台风"海棠"5 d的数值模拟,研究海表温度(SST)变化对台风强度的影响。与NCEP月平均海表温度相对比,在中尺度大气模式中引入热带测雨卫星(TRMM)微波成像仪(TMI)/先进微波扫描辐射计(AMSR-E)来考察SST对台风"海棠"路径和强度的影响。研究结果表明,每天变化SST的试验模拟的台风强度和路径整体效果不错;模拟的台风路径不敏感于SST的变化,而台风强度的变化不仅取决于由于台风移动引发的SST冷却的幅度大小,而且取决于SST冷却区域的相对位置。在台风"海棠"强烈发展过程中,台风中心右侧冷却区对台风中心气压影响很小;台风强烈发展过后,SST冷却区开始影响台风强度,但造成台风中心气压下降幅度不大,6 h内台风中心气压减弱约3.9 hPa。海面热量通量和海面风速与SST的分布都有良好的相关性:在SST变化为正值的暖水区,感热通量和潜热通量都是一个正的通量分布的极值区,并有风速极大值区域存在;在台风右侧相应的冷却区,则存在着负的通量异常和风速极小值区域。     

基于浮标站和ERA5 再分析资料的浙江沿海台风浪特征分析

为了分析台风影响下浙江沿海风和浪的演变特点，利用浙江省海洋浮标站监测数据和欧洲中期天气预报中心第五代全球气候大气再分析数据（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Reanalysis v5，ERA5），选取2010年以来严重影响浙江的7次台风个例，对台风作用下浙江沿海海面风和浪的演变特点进行分析。结果表明：在台风影响过程中，海浪波型多数呈现混合浪-风浪-混合浪的演变规律；涌浪波型的出现与台风强度及其与浮标站的距离和方位有关，也与海洋潮汐现象紧密相关。台风影响期间，浙江沿海浪高的变化受风速和风向共同作用影响。在风向不变的情况下，持续风速增大对浪高的增大有明显作用；风向的变化也会对浪高变化产生影响，向岸风和离岸风的转变会造成浪高出现剧烈变化。ERA5 再分析资料有效波高在台风浪较大时会呈现偏小的趋势，分析订正后的ERA5 有效波高发现，台风浪有效波高大值区与台风中心位置相关。研究结果可为严重影响浙江沿海的台风浪预报服务提供参考。     

江浙沿海模型台风暴潮的数值模拟

海面风应力和大气压强是引起台风暴潮最重要的两种作用力。它们的量值大小直接取决于台风本身的移速、移向、强度等运动学或动力学参量。因此,从理论上进一步研究台风参数与台风暴潮之间的关系,不仅有利于我们全面地了解台凤暴潮的特性,而且还有助于对台风参数影响下的台风增水值建立起一个直观定量的概念,与文献[3]一[4]不同,本文以江浙沿海为背景,采用二次守恒差分模型,对强度、移向和移速不同的各类模型台风暴潮进行了数值模拟,给出了该海域台风暴潮与台风参数之间的对应关系。     

“海棠”台风风浪场分析

通过对0505号"海棠"台风的高、低空气流场的分析,揭示了"海棠"台风浪成长、发展、消衰的机制和规律.结果表明:台风浪的大小和范围不仅与台风的强度、移速及周围大尺度天气系统有关,而且也受岛屿及海底地形等环境条件的影响.     

0414号台风"云娜"登陆后西折路径和陆上维持机制的诊断分析

2004年第14号台风“云娜”在浙江省温岭市石塘镇登陆,针对登陆后的两大预报难点--路径突然西折和陆上长久维持,进行了研究分析.结果表明：台风登陆后的明显西折是由于副高突然加强造成的,地面3h变压、涡度变量、东西风分量变量等物理量对短期台风路径预报非常有用.台风陆上的长久维持与低空水汽通道的连结、高空流出气流的强辐散、登陆后的移向和特殊的下垫面等密切相关.     

我国台风风暴潮灾害研究

我国是世界上台风登陆最频繁、灾害损失最多的国家之一。本文基于热带气象局发布的热带气旋资料(1990-2018)及自然资源部发布的《海洋灾害公报》(2000-2018)资料,对影响我国的台风特征及风暴潮灾害进行分析研究,结果显示:1990-2018年间登陆我国的台风不仅次数多,强度大,而且登陆的频率和强度都在增加,这对我国沿海地区的威胁进一步加剧;登陆我国的台风季节性特征明显,主要集中在7-9月份;登陆地点遍布中国沿海地区,主要集中在浙江省及其以南沿海省市;受台风风暴潮灾害影响,南部沿海地区受损严重,尤其是广东省、福建省、海南省和浙江省,这与台风登陆地点有很好的相关性。随着我国防灾减灾意识的加强,近年来台风风暴潮灾害给我国沿海地区带来的灾害损失有所减弱,但是每年的损失依旧很高,我国需要努力完善台风风暴潮风险评估体系,提高灾害预警能力,采取更多的措施来降低台风风暴潮对我国沿海地区的不良影响。     

秋季南海台风的预报

本文分析了1960-1983年10-11月南海台风的路径,得出秋季南海台风的路径和强度变化与北侧大陆上的气压、温度、风场有关,认为在秋季低层气流对台风的引导是显著的,而低层引导气流的强弱又与副热带高压脊西伸的程度有着密切的关系。     

强潮海滩响应威马逊台风作用动力沉积过程研究——以北海银滩为例

研究台风影响下的海滩沉积过程不仅可加深极端海况下的海滩冲淤变化理解,而且有利于海滩资源的保护与海岸工程保护。以强潮海滩——北海银滩为例,通过采集北部湾海区1409号威马逊超强台风作用前后的沉积物、剖面高程及水文资料,探讨强潮海滩的动力沉积过程。结果表明:1)台风作用前后的海滩沙丘-滩肩-沙坝体系的地貌状态基本不变,其中沉积物组分均为砂,细砂、极细砂和中砂三组分平均含量占所有组分的95%以上;与台风作用前比较,台风后的地貌在维持先前形态的条件下,发生局部侵蚀和后退,沉积物相对变粗且细砂含量增加了10%。2)台风作用后后滨沙丘侵蚀,且沉积物滚动组分增加;冲流带和滩肩前缘沉积物的搬运由双跳跃转为单一的跳跃形式。3)台风作用前后的海滩沉积物主要变化过程可由两个模态表征,其中主要模式反映了台风作用前后的海滩以细砂为主的动力沉积变化特征,该模式受控于区域波浪和潮汐的长期耦合作用,并以波浪为主导因素。台风作用前的次要模式反映潮汐作用控制下的海滩沉积横向振荡特征;台风作用后的次要模式表征了台风影响下的海滩横向沉积物偏粗、冲流带-低潮带振荡及其沉积分异过程。     

两类典型台风路径影响下的黄、渤海海浪场特征研究

台风引起的海浪灾害对我国黄、渤海沿岸影响巨大,严重威胁相关区域人民群众生命财产安全。本文主要利用ERA5(the fifth generation European Center for Medium-Range Weather forecasts atmospheric reanalysis of the global climate)风场研究了两类不同移动路径下的台风(1909号台风“利奇马”和1109号台风“梅花”)在黄、渤海区域的海浪场的时空分布特征及风-浪成长关系。结果表明:两个台风引起的海浪的有效波高空间分布明显不同,波高的分布和风速对应,而海浪周期与风速、波高的分布无明显相关性,波向较风向偏于台风移动方向且两者偏差较大;两个台风进入黄海之前就形成一个从黄海向渤海的“涌浪舌”。海浪成分方面,台风“利奇马”引起的沿海区大浪主要是风浪,而台风“梅花”移动路径的右侧以风浪为主,左侧则主要是涌浪;通过建立无因次波高与无因次周期的幂律关系、以及有效波高关于风速的二次多项式变化关系,研究了风-浪成长特性,结果发现,台风浪的成长特性与台风过程关系不明显,但与所处水域的水深和海底地形地貌有关,表现为两个台风在黄海区域的台风浪成长较渤海区域更为充分。     

1010号台风“莫兰蒂”近海强度突增诊断分析

利用常规天气图、卫星云图和雷达回波图及NCEP再分析资料,对1010号台风"莫兰蒂"近海强度突然加强的原因进行诊断分析。结果表明:充足的水汽补充和温暖的下垫面、高空槽东移和副高减弱、台风中心附近增强的正涡度平流、强的低层辐合和高层辐散及适宜的环境风垂直切变是"莫兰蒂"台风近海强度突然加强的主要原因。     

0814“黑格比”和9615“莎莉”移动和强度特点分析

通过对0814强台风"黑格比"和9615台风"莎莉"的移动路径及强度特点分析,结果得出台风受到500 hPa不断加强的大陆副热带高压南侧偏东气流的引导,移速不断加快,而且与台风同向移动增强的副热带高压使台风的移速更快。强劲、持续的越赤道气流输送、对流层高层持续的强辐散以及弱水平风垂直切变都有利于台风显著加强和维持。台风螺旋云带的变化对台风移动趋势有预示作用。     

连续台风对海表温度和海表高度的影响

利用多卫星观测资料,分析了2008年9月3个连续台风前后的海表温度(SST)和海表高度距平(SSHA)的时空变化特征,并探讨了影响其变化的主要因子。结果表明:(1)3个台风引起了强烈的上升流(1×10-5~150×10-5 m/s),海表显著降温(1~6 ℃),海表高度也有不同程度降低(10~50 cm);(2)台风引起的SST最大降温中心与SSHA负值或中尺度冷涡的区域中心十分吻合,同时台风使得先前存在的海洋中尺度冷涡得到加强;(3)同一区域台风对SST影响程度大小受台风的强度、移动速度以及台风对海面强迫时间等因素控制;(4)在原先SSHA为正值的海域,3个台风连续强迫下使得局地洋面形成一个SSHA为负值的中尺度涡,这与单一"打转"台风强迫海洋生成中尺度涡的现象不同。因此,对于西北太平洋海域而言,频发的台风在中尺度涡生消演变过程中的影响应不容忽视。     

台湾岛附近海洋对0908号台风“莫拉克”的响应特征

在模拟2009年登陆我国东部沿海的台风"莫拉克"的基础上,利用AVHRR/AMSR和SODA再分析数据和模拟结果,初步评估了GRAPES-ECOM海-气耦合模式(上海台风研究所基于GRAPES-TCM区域台风模式和ECOM海洋模式开发而成)模拟台风期间海洋响应的能力,并分析了台风期间台湾岛周围海域的海温、上升流、中尺度冷涡等的变化特点。分析结果表明,GRAPES-ECOM耦合模式较好地模拟了表层海温对台风的响应,与深水海洋响应比较,揭示了近海对台风响应的一些新特征:(1)在台湾以东海域,台风活动改变了黑潮海域海水的垂直运动,诱导黑潮南部沿岸上升流,而北部先于台风存在的上升流减弱,导致不同水深海温的最大降温位置都出现在路径左侧,与深海偏向路径右侧不同;(2)位于台湾岛东北面的彭佳屿冷涡因其形成与大陆架和黑潮有关,当台风在台湾以东洋面活动时,冷涡位于台风右前方,黑潮表层海水辐合流向大陆架,冷涡中心温度上升,强度减弱,当台风转折北上,冷涡位于台风东南侧,表层海水辐散,加强底层冷水上涌,从而增强了该冷涡的强度;(3)台风不仅加深了台湾海峡的混合层深度,还使得海水的垂直热力结构改变,并使整层海温趋于一致。     

西北太平洋台风数目与海洋热含量的年代际关系分析

采用Joint Typhoon Warning Center提供的1945-2003年热带气旋数据对西北太平洋地区(5°-30°N,121°E-180°)的台风活动进行统计分析,结果表明西北太平洋的台风活动具有明显的年代际特征.台风数目在1958-1968年表现为高值,在1970-1980年表现为低值,在1985-1995年又表现为高值;并且在1958-1968年这一时段台风的年生成数要多于1985-1995年期间的台风生成数.利用Scripps海洋研究所环境分析中心提供的同期上400m热含量和11个标准层海温数据分析发现,台风活动与海洋热力变化存在一定的联系.就年代际变化而言,海温变化对台风数量的影响并不是主要引导因素.西北太平洋台风变化与中太平洋的热含量相联系,两者表现为正相关.通过赤道垂直温度剖面可以看出,相对于1970-1980年而言,1958-1968年和1985-1995年的中太平洋热含量明显增加.中太平洋的热含量增加在1958-1968年主要体现在温跃层的海温增暖,而在1985-1995年主要体现在海温表层增暖.这意味着在次表层出现的温度暖异常可能是导致在1958-1968这个时间段内台风年生成数多的重要原因.     

台风季节朱家尖岛砂、砾质岬湾海滩的不同沉积地貌动态变化

岬湾砂、砾质海岸是海岛、海岸带重要的旅游资源, 具有较高的社会经济和生态价值, 长期以来备受关注。本文以浙江朱家尖岛东岸的5个代表性岬湾海滩为例, 基于2019年台风季节早期、中期及晚期测量获得的海滩地形和沉积物数据, 结合海滩近岸的水动力数据, 分析了砂质海滩和砾石海滩这两种不同类型岬湾海滩的沉积地貌动态变化。结果表明, 朱家尖岛东岸5个海滩在台风季节出现了不同的体积变化, 大沙里、东沙、千沙、乌石塘和小乌石塘海滩的单宽体积变化分别为11.93m³·m^-1、-54.41m³·m^-1、-19.75m³·m^-1、2.19m³·m^-1和-1.96m³·m^-1。砾石滩较砂质海滩更为稳定, 无人类活动干扰的砂质海滩在台风季节侵蚀更少、变化更小。台风季节大沙里、东沙、千沙、乌石塘和小乌石塘海滩表层沉积物的平均粒径分别为2.47Փ、2.24Փ、2.64Փ、-5.96Փ和-6.03Փ, 粒径粗化和离岸输运是5个海滩表层沉积物在台风季节的主要表现, 砂质海滩的沉积物粒度特征变化比砾石海滩要大。沉积物粒径、台风强度及台风期间的主要波向与海滩走向之间的关系、海岸工程这3种因素都可能对海滩在台风季节的沉积地貌动态变化产生影响。本文研究结果可为台风季节的海滩管理提供参考。     

201211号台风“海葵”近海路径和强度突然变化的成因分析

运用天气学和动力诊断方法,结合卫星云图,分析了1211号台风"海葵"在浙江近海移向突然变化、强度爆发性增强的原因。结果发现:大陆暖高东移过程中脊线的转变,西太平洋副高西伸加强北抬,并与大陆暖高合并是促使"海葵"移向转变、移速加快的关键因素。"海葵"进入浙江近海时,弱的环境风垂直切变、强烈的低层辐合和高层辐散、东风急流和西南气流水汽输送的加强、低层正涡度的输入是其得以爆发性增强的主要原因。台风爆发性增强时,卫星云图上表现为:台风环流螺旋度迅速加大,结构密实,有完整清晰的台风眼形成,眼区范围缩小,南北两条水汽输送通道建立,水汽输入云带发展强烈,以及台风水平尺度发展到最大等特征。     

“菲特”台风路径和强度预报难点分析

利用1°×1°NCEP再分析资料、NOAA海温资料对其进行分析,结果表明:(1)副高突然加强西进,中低层高压带加强,在台风北侧形成高压坝和强盛偏东气流,是台风路径突然西折的主要原因;(2)"丹娜丝"的活动在一定程度上阻止了副热带高压的南落,有利于副高南侧偏东急流的维持和加强,对"菲特"路径的突然西折起一定作用。敏感性数值试验结果表明"双台风"效应对"菲特"登陆前进一步西折具有决定作用;(3)高低空急流的配置,产生了动力场的耦合作用,加强了台风的对流活动,所释放的潜热可以补偿海温降低的影响,对"菲特"在近海强度维持起到了重要作用;(4)"菲特"的强度和环境风垂直切变的演变规律基本一致,较低的环境风垂直切变是"菲特"在近海强度维持的重要原因。     

1321号台风“蝴蝶”强度变化特征和影响因素分析

利用NCEP/NCAR全球再分析格点资料（空间分辨率1°×1°）、台风实况资料及海南省气象台站观测资料,选取1321号台风＂蝴蝶＂为研究个例,从天气学原理高低空形势及动力、热力学物理量等多角度分析了＂蝴蝶＂强度演变特征及影响因素.研究结果表明,副热带高压与高空西风槽是影响此次台风的主要大尺度天气系统,弱冷空气南侵、南海海温偏高及越赤道气流强盛是＂蝴蝶＂迅速加强的重要原因.西风槽引导弱冷空气南侵使得台风外围环流气压梯度增加,斜压不稳定状态加剧;南海海温达到29℃,海温偏高使台风区域大气层结降低,深热对流发展;105°E越赤道气流强盛为台风提供了充沛水汽和能量.三者共同作用促使台风强度突然增强.另外,低层涡度、高层散度、湿位涡及水汽通量等物理量能够较好地表征＂蝴蝶＂强度变化特征.低层辐合流入、高层辐散流出为台风的加强提供了动力条件;湿位涡下负上正表明大气热力层结不稳定;水汽通量增加表明水汽条件充足.良好的动力条件、热力条件与水汽条件共同作用,使得＂蝴蝶＂在短时间内迅速加强为强台风.     

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。     

新一代区域海-气-浪耦合台风预报系统

依托国家重点基础研究（973）计划项目"上层海洋对台风的响应和调制机理研究"，中国气象局上海台风研究所联合国家海洋局的相关单位，通过实施近海台风的外场观测科学试验、加强台风边界层（特别是海气相互作用）物理过程诊断分析及参数化方案等的研究，建立并改进了台风强度预报的海-气-浪耦合预报模式系统，并在此基础上发展了台风强度的集合预报技术，在历史典型台风个例和2016-2017年台汛期的业务化测试中表现出良好的预报性能。