一种准确通用的台风路径预报模式

应用天气学理论,对台风云图的晴空区轴线制约台风移动的规律进行物理解释。根据台风云团与晴空区之间存在的干、湿梯度力和推动台风前进的惯性力的互相关系,建立台风移向预报方程和轨迹预报方程,分析论证了台风移向变化的物理过程,把影响台风移动的复杂因子转化为单一的预报因子。     

台风的结构变化与台风移动的关系

台风的结构变化与台风的移向有一定的关系。本文讨论了300hPa温度距平、200hPa散度及大气视热源与台风移向的关系。分析表明:台风未来24小时有沿着300hPa温度正距平中心轴线、200hPa最大辐散中心轴线以及大气视热源积分值[Q₁]最大中心轴线移动的趋势。     

台风加(减)速运动的诊断预报方法及路径预报

本文用1980～1986年20时欧洲中心的1000、850、700、500、300、200及100hPa共7层的网格点资料,挑选了进入南海的若干个台风个例对台风中心运动方程进行了诊断分析,求出了台风前后12及24h的移速(V)、移向(θ)、移速差(ΔV)及移向差Δθ,分析得到,台风主要在气压梯度力、地转偏向力及阻力三力等的作用下运动.当气压梯度力和地转偏向力近于平衡时台风减速移动;当气压梯度力和地转偏向力不平衡时台风将加速运动.计算的12hΔV与实际的ΔV(≥5km/h)的符号相同者达90%,平均移向差Δθ为13°:计算的24hΔV与实际的ΔV的符号相同者达88%,平均移向差Δθ为15°.预报路径与实际路径比较接近.     

台风移速突变的诊断分析及路径预报

本文利用台风移动方程对作用在台风上的各力进行了诊断分析：主要力是气压梯度力和地转偏向力，二者同量级，其他各力约小１－３个量级；当台风加速移动时，气压梯度力小于地转编向力；减速移动时，气压梯度力大于地转偏向力。用预报方程计算得到的台风路径与实际台风路径在趋势上近于一致，预报误差约为２００ｋｍ。     

台风移速突变的诊断预报方法

用１９８０—１９８６年２０时欧洲中心的１０００，８５０，７００，５００，３００，２００及１００ｈＰａ共７层的网格点资料，利用台风移速方程，挑选了进入南海的２６个台风个例，计算了１２，２４，３６及４８ｈ的台风移速及移向，同时也计算了实际台风前后１２，２４，３６及４８ｈ移速和移向，计算出不同时刻的台风实际的移速差△Ｖ及移向基面△θ．分析表明：计算的不同时刻的台风移速整差△Ｖ与台风实际的移速差△Ｖ的符号相同的概括率是比较高的，结果是比较理想的，有一定的实际预报意义．     

0102号台风"飞燕"移动路径特点的分析

2001年2号台风“飞燕”登陆早、强度大、移速快、突发性强给福建中部沿海地区带来巨大损失。本文利用常规资料及云图等资料对其登陆福建及后期路径北折的特点及成因进行分析，结果表明：200hPa散度、850hPa涡度及低层能量场对台风路径北折有比较好的预示作用，台风未来移向有沿着200hPa其中心附近辐散中心长轴方向、850hPa正涡度长轴方向及低层暖平流区和850hPa θse高能中心轴移动的趋势。     

1311号台风“尤特”后期曲折路径成因简析

1311号台风"尤特"在广东登陆后,由前期较稳定的西北方向移动转向偏北方向移动,而后又掉头转向西南方向移动.采用NCEP和Micaps提供的常规资料对台风"尤特"登陆后曲折路径特征、环境流场变化、引导气流方向和大小的改变及台风"尤特"不对称结构的演变特征等进行分析,寻找台风"尤特"登陆后路径突变和预报误差产生的原因.结果显示:欧亚中高纬多波动的环境流场导致引导气流多变是台风"尤特"后期移动路径复杂的主要原因;赤道高压北抬及北方冷空气南下也起到重要作用,台风"尤特"先后受东南、偏南及东北气流引导,路径发生突变.台风"尤特"移向、移速与500 h Pa地转引导气流方向及大小密切相关,且引导气流改变早于台风路径的改变.与其移动路径的3个不同阶段对应,台风"尤特"结构经历了从NE—SW到SE—NW,再到NW—SE与NE—SW共存,但NW—SE更明显的不对称结构变化过程,并对其移向产生了影响.在应用数值预报产品做台风路径预报时,要结合引导气流和台风不对称结构的变化进行修正.     

0505号台风"海棠"特殊移动路径的分析

“海棠”台风在弱环境场引导气流中，受台湾东南面生成的次生低压的吸引作用，产生了打转效应．台风形成的不对称结构影响其移向和降水分布，路径突转时极易产生短时强降水．食指状和“人”字形的外螺旋雨带、螺旋雨带最大回波强度区的移动与台风前进方向一致．在台风停滞打转期间台风上下层的正负速度中心极值有一个调整过程，螺旋雨带都很接近同心圆，是台风风力最大的时候．多普勒雷达提供的风廓线产品资料能够较好地反映出垂直风场的连续变化，同时也给台风定位工作提供了有价值的参考资料．     

台风移速突变的诊断预报方法

用１９８０－１９８６年２０时欧洲中心的１０００，８５０，７００，５００，３００，２００及１００ｈＰａ共７层的网格点资料，利用台风移速方程，挑选了进入南海的２６个台风个例，计算了１２，２４，３６及４８ｈ的台风移速及移向，同时也计算了实际台风前后１２，２４，３６及４８ｈ移速和移向，计算出不同时的台风实际的移速差ΔＶ及移向差Δθ。分析表明，计算的不同时刻的台风移速差ΔＶ与台风实际的移速差ΔＶ的符号相同的     

登陆北上台风突然转向的预报着眼点

以2018年两个登陆北上影响山东的台风"摩羯"和"温比亚"为例,讨论分析了深入内陆的台风在突然转向时刻的预报着眼点。结果表明:台风的移动路径很大程度上取决于副热带高压(大陆高压)的位置与强度,当高压偏强时,可由三力平衡原理确定台风未来的移动方向。同时,300～200 hPa高度层的风向可以提前18 h指示台风即将发生路径偏折。15日08时,台风"摩羯"转向角较大,主要原因是受高频引导气流影响,且沿着正高频涡度平流的方向移动。而"温比亚"进入渤海向东北方向移动,是受全风速与低频气流影响。这表明高频流对转向角度较大的台风起引导作用,而环境风场对转向角度不大的台风起作用。     

环境温度场的异常变化与台风的趋暖运动

根据美国国家环境预测中心(NCEP)的温度资料,以近年来在我国华东登陆或近海转向的台风为例,对台风中心附近的异常增温与未来移动方向进行诊断分析。结果发现:中、高层台风中心附近的异常增温对台风未来的移动趋势有着很好的指示作用,尤其是对台风的移动方向突然改变具有预报意义,强增温区及脊(轴)线方向预示着台风未来的移动方向。由此得出了一条台风路径预报的新途径。     

福建宁德海洋工程风暴潮灾害风险特征参数分析

宁德地区是我国受风暴潮影响较为严重的区域之一,同时也是宁德核电站等众多沿海大型工程所在地.鉴于该区域特殊的地理位置和海洋灾害的严重性,以宁德核电站为中心,对该区域所面临风暴潮风险的特征参数进行全面、综合的定量评估,包括潮汐特征、平均海平面变化、台风和风暴潮基本特征,特别是可能最大风暴潮的计算.研究结果表明,该区域10%超越频率的天文潮高、低潮位分别为355、-341 cm;平均海平面变化速率为0.162 cm/a;千年一遇的台风中心气压约为895h Pa,该气压时的最大台风风速半径为40 km.在进行大量敏感性实验的基础上,对台风移速、移向和风暴增水/减水的关系,以及增水和减水的差异就行了详细的研究,得出:台风增水主要是由移向在305°左右(295°~315°)、路过核电站下方(核电站以南)的台风引起,且增水随台风移速增大而增大;可能最大台风风暴增水由路径经过核电厂址南40 km的台风(移向295°、移速28 km/h)引起,最大台风增水值为526.8 cm;对于可能最大台风减水而言,最有利于台风风暴减水的移向在355°~360°和0°~15°之间,其中可能最大台风减水为-301.9 cm,由移向5°、移速30 km/h、路径经过核电厂址南30 km(0.75台风最大风速半径)的台风引起.     

1013号“鲇鱼”台风大气边界层低层动量通量逆梯度输送的观测特征

为了进一步揭示大气边界层低层动量通量逆梯度输运的观测事实,本文利用福建南部赤湖镇海边100m铁塔上观测得到的超声风温仪资料,采用诊断方法分析了2010年13号"鲇鱼"台风影响过程中近海面边界层大气中动量垂直通量逆梯度输送特征。结果表明:在逐小时时间尺度上台风近海面边界层大气中湍流动量垂直通量输送以沿梯度方向为主,但也存在一定比例的逆梯度方向输送现象,且越往高层该现象越明显,本文中其百分比最高不超过16%。并且这一现象出现的频率在台风环流的不同区域存在差别:在台风环流的内核区域最多,其次是登陆以后残余环流区,而在早期的台风外围环流中较少。湍流低频扰动的相干结构也是影响因素,当水平扰动与垂直扰动出现同位相变化时容易出现动量垂直通量逆梯度输送。大气动量通量逆梯度的水平和垂直平均空间尺度分别为258m和35m,平均时间尺度分别为123s和13s,均小于通常的顺梯度湍流低频扰动的时空尺度的1—3倍。     

Numerical prediction experiment on Typhoon Maggie (9903)

I~IOXTyphoon is a severe and diSaStrous weather phenomenon that affeCts the southeaSt COaStsregion of China. It causes Serious lOSS for the social eCOnondc development as well as the life andproperties Of PeOPle. Therefore, the enhancement to study on the artifice of monitoring, Prediction and public services of typhoon is an i~nent requirement for gove~t and Public.The concern is also a taSk of great Urgency to advanCe meteorolQgical sciences.Starting from the 1980' s, as the deve…     

台风Maggie(9903)的数值预报试验

台风Maggie(9903)的移动路径属于历史上罕见的疑难路径之一,在1999年6月6日0时(UTC,下同),台风位于22.3°N,119.8°E附近,它向西北方向移动,于6月6日12时抵达广东汕尾附近海面,然后沿海岸线折向西南行,于6月7日下午到达阳江附近海面,经历一次360°的打转后再折向北行在阳江登陆,澳门地球物理暨气象局以MM5为基础的台风数值预报试验系统在6月6日0时相当准确地报出Maggie的未来48h移动路径和降水,敏感性试验说明,华南大陆的海岸线走向和地形对Maggie的移动路径无明显的影响,它之所以沿海岸线折向西南行应是其环境场改变的结果,把华南陆地变为海洋后,Maggie在向西南移动过程中继续发展,这说明,当台风接近陆地或登陆后,陆面摩擦和下垫面水气供应的减少是引起台风减弱的主要因子。     

舟山群岛海域冬季流场特征研究

中街山列岛国家级海洋牧场位于中国浙江省舟山市舟山群岛海域,其建设有利于促进当地渔业发展,保护该海域生态环境。基于中街山列岛国家级海洋牧场附近两个站点2020年10月21日至2021年2月28日期间的海流观测资料,利用调和分析、合成分析等方法,研究了舟山群岛海域冬季流场的时空变化特征及其影响机制。研究结果表明,两站点处潮流均为正规半日潮,以M2和S2占主,各主要分潮潮流均为往复流;潮流、余流流向均为西北-东南流向,与站点所处的狭窄水道主轴方向一致,说明地形因素影响明显;同时,观测站点处水体的垂向平均动量平衡分析表明,在沿水道主轴方向上,余流受盛行风场控制,风场转向会导致余流转向,而在垂直于水道主轴方向上,由于受水道两侧岸线的支撑作用,水体在近岸堆积,故在该方向上主要为正压梯度力与科氏力的平衡,反应了地形对流场特征的影响。研究成果揭示了舟山群岛海域冬季的流场特征及其主要影响机制,对实现此海域内海洋牧场的精细化管理具有指导意义。     

防风单点系泊系统系泊力试验研究

通过物理模型试验,得到了3种船型在不同工况组合下的偏荡幅度、偏荡周期以及系泊力实测数据。试验得出了船舶在台风与波、浪、流共同作用下,单点系泊力的主要影响因素为风速、流速、波浪、船舶种类、水线上下侧投影面积比和系泊系统的刚性。选出了本文理论意义明确合理的适合单点系泊系统使用的防风系泊力表达形式,即奎因公式。采用系泊力试验数据在奎因公式的基础上导出的防风系泊系统系泊力计算公式,并给出了公式中的重要参数表达式。     

台风"卡努"在江苏产生暴雨的热力学诊断分析

作者研究了0515号台风“卡努”在江苏暴雨过程的影响。分析认为,主要由台风本身的气旋性涡旋所造成的区域性暴雨,位于其移向的右前方。通过物理量场诊断分析发现,暴雨的落区,基本上位于底层的非绝热冷却区,非绝热冷却中心的走向,预示未来6h降水的落区。台风向前方的非绝热增温的方向移动,并有加速的趋势。     

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。     

Movement of the Kuroshio axis to the northeast shelf of Taiwan during typhoon events

We investigated the movement of the Kuroshio axis on the northeast shelf of Taiwan associated with the passage of typhoons, using sea surface current data observed by the ocean radar system on Yonaguni and Ishigaki islands. First, we examined daily Kuroshio axis variation on the northeast shelf of Taiwan during typhoon events. The ocean radar data showed that the Kuroshio axis moved onto the shelf after passages of typhoons. The Kuroshio moved onto the shelf and stayed there after the passage of Typhoon Hai-Tang; while the Kuroshio maintained this pattern, southerly wind blew continuously for 4 days. The mean current speed northeast of Taiwan after the typhoon's passage increased by 18 cm s⁻¹. In addition, the sea level difference between two satellite altimetry tracks east of Taiwan increased by 14.4 cm. These results suggest that coastal upwelling east of Taiwan caused by the southerly wind generated an east–west sea level difference that, in turn, generated a northward geostrophic current. This current could have enhanced the Kuroshio east of Taiwan, and pushed it onto the shelf.