PRELIMINARY ANALYSIS ON THE INTENSITY AND STRUCTURE OF TYPHOON MORAKOT (2009) DURING ITS LANDING PROCESS

NCEP GFS(Global Forecast System)analytical data(available 4 times per day),satellite cloud image data and real-time observations of path and intensity of Typhoon Morakot are employed to investigate the variation of synoptic dynamics in its intensity and structure before and after the landing.This study intends to offer some hints for the forecast of intensity and structure of typhoons.Results show that in the tangential direction,the averaged asymmetry amplitude of wind on the radius of a large-value center of the low-level wind can be used as an important parameter for diagnosing the intensity of typhoons.Besides,the maximum of the upper dry potential vorticity in Morakot’s center tends to extend downward along the intensive gradient of tangential wind situated on the inner side of a large-value center of the low-level tangential wind.Additionally,the radial advection of the tangential wind determines the variation of tangential wind in conjunction with the vertical transmission of the tangential wind,the inertial centrifugal force and the Coriolis force.These four items are dominant in the motion equation of tangential wind based on a cylindrical coordinate without the effects of friction and turbulence.Moreover,the low-level convergence center of the typhoon has a tendency of shifting and developing along the intensive gradient of the tangential wind in the tangential direction.     

湿位涡子项在华南前汛期两类暴雨中的诊断分析

本文从湿位涡的正压项(ζMPV1)和斜压项(ζMPV2)两子项出发,应用常规资料和NCEP再分析资料,通过动态合成分析法,分别分析ζMPV各子项在华南前汛期连续性锋面暴雨和暖区暴雨过程中的特征,并用双雨带过程进行了验证。结果表明:低层ζMPV2的子项(ζ22),对华南锋面降水诊断能力较强,特别是对强降水分布结构特征及中心位置具有明显的诊断能力,不足之处是其强弱并不能直接指示降水的强弱。锋面强降水中心附近的低层ζMPV1与降水量有一定的反相关性。低层强ζMPV1负值对暖区强降水具有潜势预报能力,但其负中心位置或分布结构不能表征降水中心位置及其分布。ζMPV2及其两子项对暖区暴雨无明显诊断能力。以上所得结论物理意义明确,有助于预报员在实际预报业务中更好地使用湿位涡。     

登陆台风强度变化过程预报的影响试验研究

探索了基于WRF模式的集合卡尔曼滤波同化方法（WRF-EnKF,简称EnKF）在近海有可能达到更强台风连续循环同化中国大陆高时空分辨率多普勒天气雷达径向风观测资料的效果,同时检验台风Vicente（2012）的三维结构演变及其动力学特征。通过短期集合预报得到跟随当前流场变化着的背景误差协方差的台风涡旋和动力学结构。研究发现,EnKF同化预报系统能有效地同化高时空分辨率雷达径向速度观测资料,显著改善初始场中台风Vicente的中小尺度内核结构,同时提高对台风Vicente的路径和强度及其相伴随的短期强降水预报。在台风最强时刻同化雷达径向风观测能快速（1~2 h）得到真实的暖核台风结构,同时进一步提高台风路径和强度的预报。另外,EnKF同化雷达径向风观测资料还能有效提高短期降水预报,1 h和3 h累积降水的分布、降水中心以及降水随时间演变都能得到显著改善,这与改善台风路径、结构和强度有密切关系。因此,对中国东南沿海有可能达到较强的台风进行同化雷达径向风观测资料可改善登陆台风的预报水平,这为利用我国地基多普勒天气雷达观测资料改善模式的初始场从而提高台风预报提供一定的指示作用。      

2005—2008年5、6月华南暖区暴雨与高、低空急流和南亚高压关系的统计分析

利用2005—2008年5月和6月的NCEP 1 °×1 °分析资料和气象台站常规气象资料，对我国华南地区的暖区暴雨进行了统计分析，并且以θse场与暖区暴雨的不同配置进行了分类，将华南暖区暴雨划分为三种类型，在分类的基础上进行了合成分析。统计及合成分析得出5月和6月的暖区暴雨有明显的差异：5月1型暖区暴雨出现最多，6月2型暖区暴雨出现最多，3型暖区暴雨仅发生于6月；5月暖区暴雨受高空急流的影响比较大，多发生于高空急流的右后方，离南亚高压脊线较远；6月形成暖区暴雨的高空急流较弱，暖区暴雨多发生在南亚高压脊线附近；5月形成暖区暴雨的南部系统相对稳定，而6月南部系统尺度变化较大。其相同点为：5、6月各类暖区暴雨多发生于850 hPa低空急流的后部(包括左后、右后)，且均发生于850 hPa左右的南风辐合区中，因此低层南风辐合是产生暖区暴雨的重要机制之一，除6月1型暖区暴雨外，其他类暖区暴雨区的南侧中层均有干区配合。5、6月2型暖区暴雨相似度最大，1型暖区暴雨的相似度最小。     

中尺度对称不稳定和横波不稳定的波动性质

使用纬向线性以及非线性切变基流下中尺度扰动的Boussinesq近似方程组，讨论了两种典型的中尺度扰动发生对称不稳定或者横波不稳定时，其不稳定的一些特征以及扰动的波动性质。研究结果表明：（1）对于扰动的等位相面平行于基本气流方向的对称性扰动来说，对称不稳定的波动实质是沿着与基本气流方向相垂直的方向传播的重力惯性内波的不稳定。基流二次切变对于中尺度对称扰动来说是一个不稳定因子，并且驱动不稳定的中尺度对称扰动在南北方向传播；（2）对于扰动的等位相面垂直于基本气流方向的横波性扰动来说，在基本气流为常数或者只具有线性切变的情况下，此时根本不存在涡旋Rossby波，横波不稳定的波动实质则是沿着基本气流方向双向传播的重力惯性内波的不稳定。如果考虑基本流场的风速存在二次切变或者非线性切变时，此时就会产生一支新的波动（涡旋Rossby波），涡旋Rossby波相对于基本气流^-U0是单向传播的，涡旋Rossby波产生的物理根源是基本流场的风速^-U二次切变（β＊=^-Uzz≠0），此时横波型不稳定可能是混合的涡旋Rossby——重力波的不稳定。实际大气中，涡旋Rossby波对于中够尺度对流云核、暴雨团等天气系统的发生、发展和演变的物理机制具有极其重要的意义。     

Impacts of SST and SST Anomalies on Low-Prequency Oscillation in the Tropical Atmosphere

Considering the multiscale character of LFO (low-frequency oscillation) in the tropical atmosphere, the effects of SST on LFO in the tropical atmosphere are discussed by using an absolute ageostrophic, baroclinic model. Here, SST effects include sea surface heating and forcing of SST anomalies (SSTAs). Studies of the influences of sea surface heating on LFO frequency and stability show that sea surface heating can slow the speed of waves and lower their frequency when SST is comparatively low; while higher SST leads to unstable waves and less periods of LFO. Since the impact of a SSTA on ultra-long waves is more evident than that on kilometer-scale waves, long-wave approximation is used when we continue to study the effect of SSTAs. Results indicate that SSTAs can lead to a longer period of LFO, and make waves unstable. In other words, positive (negative) SSTAs can make waves decay (grow).     

一次江淮暴雨过程中干空气侵入的诊断分析

利用中尺度数值模式MM5(V3)，对2003年7月4日20时至5日20时发生在江淮地区的一次梅雨锋暴雨过程进行模拟，并采用模式输出的具有较高分辨率和动力协调性的网格资料，就干空气侵入及其对暴雨过程的作用进行了诊断研冤。结果表明，此次暴雨过程中有明显的干空气侵入，且干空气侵入对暴雨过程产生重要作用：干空气侵入将对流层高层高位涡带入低层，促进了对流层低层气旋及对流运动的发展，继而引起降水的增强。     

一次梅雨锋暴雨过程中多尺度能量相互作用的研究II.实际应用

本文利用中国自动站与CMORPH（Climate Prediction Center Morphing technique for the production of global precipitation estimates）融合的逐时降水量0.1°网格数据集资料挑选出一次典型的梅雨锋暴雨个例,运用WRF中小尺度模式进行模拟,对模拟得到的高分辨率结果进行Barnes滤波,最后将滤波结果代入动能和位能方程中,目的是定量地分析各个尺度能量的变化以及它们之间的相互作用对暴雨强度的影响。研究发现:模式模拟的降水过程和强度与实况较为吻合,推导的能量方程适用于这次暴雨过程。三种尺度能量之间的相互作用包含了各种跨尺度能量的相互作用。在整个暴雨过程中,跨尺度之间的斜压能量转换包括位能向动能的能量转换和动能向位能的能量转换。同尺度之间的斜压能量转换总是单向的,且量值较大,动能的强度主要靠位能向动能的能量转换来维持。斜压能量转换的多少影响着暴雨的强弱。大尺度斜压能量转换在中高层比较强,中尺度斜压能量转换在低层较强,尤以β中小尺度系统变化最为显著,β中小尺度系统扰动是影响暴雨强度的关键系统。风切变的大小影响各尺度动能之间的能量转换。温度或位温梯度的大小影响各尺度位能之间的能量转换。位能与动能之间的能量转换主要与各尺度垂直速度和温度的垂直分布有关,暖空气上升冷空气下沉是各个尺度位能向动能转换的主要过程。     

1956～2012年浙闽登陆热带气旋降水精细化观测统计分析

选取我国东南沿海热带气旋登陆数目多、经济发达的浙江和福建两省,利用国家级地面气象站逐小时降水观测资料,结合热带气旋降水客观分离方法,对1956~2012年（共57年）浙、闽两省沿海登陆热带气旋降水开展客观分离,统计分析热带气旋登陆期间降水精细化时空分布特征。结果表明:热带气旋平均路径在登陆前6小时至登陆后24小时呈西北行,累积降水具有明显非对称分布特征,与主要水汽辐合区相吻合,登陆后24小时至48小时的降水分布与鄱阳湖水体以及局地地形有密切联系;伴随登陆进程,降水分布呈现显著变化,登陆前,浙、闽两省降水较强;登陆后,降水范围向内陆扩展到浙、闽两省以外地区;登陆点聚类分析指出,所有类别的较强降水时段均位于登陆前12小时至登陆后6小时,但不同类别的降水分布和演变特征具有显著差异,这种差异与局地地形和热带气旋环流所处位置关系密切;小时强降水统计分析显示,伴随着登陆进程强降水频次分布逐渐变化和向内陆地区推进,高频次强降水主要出现在登陆前、后6小时的浙、闽两省沿海地区,且以两省交界附近地区最为集中,与该地区明显的高大地形分布有着密切的关系。两省各台站由登陆热带气旋带来的小时降水极值差异较大,从10到143 mm均有分布,大部分极值在30至60 mm之间。其中,极值大于50 mm的站点主要分布在沿海地区,在浙、闽交界处较为集中,与小时强降水的频次分布一致。     

利用WRF-Chem模式模拟分析人为气溶胶对台风Fitow(1323)强度及降水的影响

利用气象与化学模块在线耦合的模式WRF-Chem V3.5(Weather Research and Forecasting Model coupled to Chemistry Version 3.5) 对1323号台风Fitow进行了模拟,设计无人为排放源、含人为排放源和人为排放源增加的三组模拟试验,对比分析了人为气溶胶对台风的影响。结果表明:人为气溶胶对台风移动路径影响较小。人为气溶胶增加,台风强度减弱,台风主体总累积降水量减少,靠近陆地阶段台风主体降水率减少。气溶胶的增多可提供更多的凝结核,台风外围云水增加,更多的云水可上升至冻结层以上形成过冷水,促进冰相粒子的形成,释放的潜热增加,使外围对流增强,降水增加。台风外围对流的发展,使低层入流的暖湿空气更多的在外围上升,向台风中心的入流减弱,眼墙的发展减弱,降水减少,台风强度减弱。台风外围的对流发展弱于眼墙的对流,降水仍以眼墙区为主,使累积降水量和降水率整体上表现为减少。