台风形成过程中三维结构变化的初步分析

采用NCEP/NCAR全球对流层1°×1°格点分析资料,选取2000年0008号台风Jelawat和0010号台风Bilis两个登陆台风个例,计算了这两个台风形成过程中切向平均风廓线、垂直速度场和位涡场,讨论了这2个台风形成过程中三维结构的变化特征.结果表明,在台风的形成过程中,最大风速增加,最大风速半径减小,垂直运动的范围从对流层中部向上向下扩张,垂直运动的强度增大;正的位涡在台风中心上空聚集;各物理量在对流层850 hPa、500 hPa的变化最为明显,在300 hPa相对较弱.     

超强台风Soudelor(2015)登陆前后局地强降水的动力过程分析

基于中尺度站点观测、雷达图像、卫星红外云图和NCEP全球业务分析数据资料,详细分析了2015年13号台风Soudelor在华东地区尤其在浙江省沿海产生局地灾害性强降水的分布、强度、触发因子及相应的动力过程.这次台风降水过程可分为4个阶段:第一阶段由台风北侧外围环流偏东风分量与浙江沿海地形相互作用而产生;第二阶段的降水强度最强,累积降水最大,是台风内区主体环流与局地地形相互作用的结果;第三阶段是由于台风内区减弱,主要降水云带在台风东北侧发展而形成;第四阶段由于台风环流与中纬度系统相互作用,使得降水云带"北跳"至江苏省中东部,引起浙江省内的降水迅速减弱.定量计算表明,"地形效应"对局地台风降水增幅起确定性作用,其在台风总体降水中占比达50%左右.台风登陆后结构变化引起水汽输送发生变化,进而引起台风局地降水云带发展的非对称分布,是造成台风强降水空间非对称分布的主要因子.对此个例分析表明,影响中国沿海灾害性强降水不仅与台风强度、结构及外围云带紧密相关,其降水强度会因为台风与沿海地形的复杂相互作用而增加,而其影响时间会因为由大尺度环流引导的弧线路径而延长.此次台风强降水过程的物理及动力分析可以用于指导对未来台风降水灾害的理解、预报及预防,尤其有益于由登陆台风与沿海地形相互作用引起的闪雨、山洪、泥石流及洪涝灾害的预报预警.     

PRELIMINARY STUDY ON RELATIONSHIP BETWEEN DOUBLE VORTICES SELF-ORGANIZATION AND TYPHOON FORMATION IN BAROCLINIC ENVIRONMENT

The relationship between the self-organization of double vortices (SODVs) and the formation of typhoons was discussed based on six numerical experiments with the Fifth-Generation National Center for Atmospheric Research/Penn State Mesoscale Model (MM5) and further discussion was made with a real typhoon case. The results showed that there is a critical distance dc for SODVs in baroclinic atmosphere. When the distance between separated vortices is smaller than or equal to dc, the double vortices self-organize into a typhoon-like vortex with two spiral bands. But the double vortices cannot have such organization if the distance between them is larger than dc. The value of dc is about 380 km in the context of ideal conditions in this paper, larger than that achieved in a barotropic model. A typical typhoon case in 2005 (Haitang) was selected to verify the above-mentioned conclusions. It was found that the SODV is one of the important and typical ways for the formation of typhoons.     

斜压大气中台风涡旋自组织的研究

文中利用MM5(V3),实施了8个数值试验,对斜压大气中台风涡旋自组织的问题进行了初步研究.结果表明:(1)在试验1中,没有引进一个半径为80 km的小涡旋,两个初始分离的半径为500 km的轴对称涡旋,一边互旋,一边相互排斥,两个涡旋中心之间的距离不断加大,致使双涡最终分离.(2)在试验2中引进了一个半径为80 km的小涡旋,其他条件同试验1,两个初始分离的轴对称涡旋一边互旋,一边相互逼近,经自组织形成了一个由内区和螺旋带组成的类似于台风环流的较大尺度的涡旋.这个结果支持周秀骥在十多年前提出的重要观点,也支持以往在正压框架内的同类研究结果.(3)试验3-8为在前两个试验的基础上取不同初始涡旋参数的敏感性试验,其中,试验3和4为引入小涡旋不同初始位置对台风涡旋自组织的影响,试验5和6为不同初始轴对称双涡间距对台风涡旋自组织的影响,试验7和8反映了不同初始轴对称双涡强度对台风涡旋自组织的作用.它表明对涡旋自组织过程影响最大的涡旋初始参数是涡旋之间的距离,其与正压模式中的结果是类似的.     

小尺度系统对涡旋自组织的影响

在涡旋自组织动力学的框架内,利用．厂平面准地转正压模式讨论小尺度涡旋系统对两个中β尺度涡旋的自组织过程的影响。4组数值试验表明：小尺度涡旋的存在,可能会改变双涡相互作用的终态,使原本不合并的两个涡旋组织起来;双涡相互作用的终态对小尺度涡旋的初始位置敏感;存在“Z”型敏感区域,当小尺度涡旋出现在这一区域时,就有可能改变双涡相互作用的终态;小尺度涡旋对双涡相互作用产生影响需具备4个条件,即初始位于敏感区内,有足够的强度,距离适当且生存时间足够长。     

高斯过程回归方法在浙江沿海海岛冬春季阵风预报中的应用试验

利用2006—2016年冬春季浙江四个海岛气象站10 m大风观测资料和ERA-interim资料,首先分析了阵风因子和阵风风速的概率分布特征;然后统计阵风与10 m至500 hPa层的气温、风速、散度、涡度、比湿、垂直速度、浮力能等要素的关系,选取高相关的预报因子;最后采用高斯过程回归方法建立阵风概率预报模型,并进行试报。(1)平均风速相同时对应的阵风因子变化较大,导致阵风也出现大的差异,说明阵风数据分布具有混沌性;阵风风速具有正态或准正态分布特点,在自然对数处理后完全符合正态分布,表明采用高斯过程回归方法建立阵风概率预报模型合理可行。(2)阵风与大气低层的动力因子相关较好,而在近中层则与热力因子相关较好。(3)阵风大值样本在大气低层具有更强的下沉速度,有利于上层动量向下输送,且大值样本对应的中层气温和比湿相对大些,说明中层暖湿气流有利于湍流的发展和不稳定能量的交换。(4)试报模型的因子权重尺度分析表明,最佳预报因子绝大多数集中在875 hPa层以下,说明大气低层因子对近地面阵风起主导作用。(5)高斯过程回归模型试报表明,大部分站点阵风预报的50%概率区间上下界跨度约为2.5 m/s,75%概率区间跨度约为4.5 m/s,样本的50%和75%概率区间击中率均符合预期。      

不同初始涡廓线对涡旋自组织影响的初步研究

用一个带有地形项的准地转正压模式,研究了不同初始涡廓线对涡旋自组织的作用。结果表明：初始涡廓线的不同,不仅可以影响到自组织的过程,而且可以影响到自组织起来的准终态涡的性质。     

“罗莎”台风波动特征与浙江远距离降水相互关系的初步研究

利用NCEP 1°×1°再分析格点资料和浙江省自动站降水资料,分析了2007年"罗莎"台风能量频散的波动特征与浙江省远距离台风降水之间的关系。结果表明:1)由于浙江省所处纬度相对较低,其远距离台风降水的形成过程与北方(西北和华北)典型的远距离台风暴雨存在本质区别,浙江省远距离台风降水主要是台风能量频散的波动效应所引起,而北方远距离台风暴雨的形成过程主要是西风槽和台风外围环流相互作用的结果。2)影响浙江省远距离降水的台风在整个台风环流登陆前有向降水区的能量频散过程,这种能量频散过程在对流层中低层波动特征不明显,因而能量频散的距离相对较小;在对流层中高层,台风能量频散表现出清楚的波动特征,能够影响到较远距离外的天气系统,从而引起局地降水的增加。3)台风能量频散的波动效应在远距离降水区的上空形成一个正涡量区,之后该正涡量区以波动的形式向下传播,导致降水区对流层中下层气旋性涡旋形成,造成局地降水或降水增加。     

澳大利亚高压的年际变化及其对应的亚澳季风

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了 1948—2002年澳大利亚高压(简称澳高,下同)的年际变化及其对亚澳季风环流系统的影响。结果显示,澳高存在明显的年际变化,当澳高偏强时,亚澳季风环流系统其他各成员 (100~160°E高、低层越赤道气流,近赤道ITCZ,西太平洋副热带高压,梅雨锋,南亚高压,近赤道东风急流,季风经圈环流,Hadley环流等)也随之得到加强,从而导致整个亚澳季风环流系统的增强。     

一种经验相似方法在沿海海岛阵风预报中的应用

近地面阵风的精确估算对航海航空临界危险天气确定和防范建筑物和农作物损害等具有重要意义。利用2006—2012年的NCEP/NCAR再分析数据、舟山群岛68个自动站的小时极大风速数据,通过定义大气环流形势相似指数和地面风场相似指数,建立一种阵风经验统计降尺度映射预报模型。利用模型对2012年7——12月一天2次(08时和20时)进行试报,并对比评估其与权重插值法的预报,结果表明,经验预报方法除在ScAn(均值评估)评分与权重插值法接近外,其他评分均占优,尤其ScHi(极值击中率评估)和ScVar(方差评估)评分优势明显,ScDisCen(大风区位置重心)的评分也提高了约10%。说明模型可以在充分发挥了经验统计降尺度技术的优点基础上,结合模式精细化预报,较好的将经验数据映射到预报空间,使预报数据空间分布与地形一致,弥补单纯动力模式的不足。