热带风暴形成过程中的涡旋自组织及其复杂性：一个典型个例的红外云图分析

应用高分辨率的红外卫星云图资料,对台风8807从热带低压发展成热带风暴的过程进行了分析,给出了热带风暴形成过程伴随着复杂涡旋自组织现象的观测证据。结果发现,涡旋自组织可在从数十到十万km2的各种尺度扰动云团之间发生,发生合并的云团除了理想数值试验中的两类前景之外,还存在第三类前景,即较大尺度的云团会发生分裂,部分与其他云团合并。合并形成的新云团可能发展也有可能减弱,这应取决于新云团所处的环境以及是否有其他云团补充并入。用二维Fourier分析可以清楚地看到8807发展成热带风暴的过程可分为两个阶段,一是多涡共存,不同方向、不同尺度系统能量转换频繁阶段,另一是单涡发展阶段,谱密度等值线形态稳定少变。分维计算结果表明,热带风暴形成过程中的相关云团较已有研究分析的云团略显规则,分维略小于已有结果。此外,临界温度取值不同,分维是有差异的,边界温度越低,分维越小。     

上海特大暴雨热带低压结构的数值模拟及其加强机制的分析

利用NCAR/PSU非静力中尺度模式MM5,模拟了上海0185特大暴雨第9号热带低压(TD)结构,发现中层中尺度涡旋(Midlevel Mesoscale Vortex,简称MMV)是此次TD的主要特征之一.在上海特大暴雨发生时段内TD的气旋性环流、最大低压扰动中心和最大正涡度中心主要位于对流层中层(850～400hP...     

上海地区地基GPS水汽三维层析技术和初步应用

地基GPS(Global Positioning System)探测大气水汽主要包括3个方面的内容:一是观测天顶方向的大气水汽总量(Precipitable Water vapor,PW);二是遥测倾斜的信号路径上的水汽总量(Slant-path Water vapor,SW);三是应用组网的GPS站倾斜路径观测反演局地上空的水汽三维信息,即水汽层析(watervapor tomography)技术.简单介绍了上海地区稠密的地基GPS网,并且在该网的基础上通过GAMIT软件计算出的整层水汽PW和各个方向上的梯度信息及观测残差,来获得GPS测定的SW,运用层析的技术可获得上海地区水汽的三维分布信息.以2008年8月25日上海罕见的大暴雨为例,分析了水汽三维结果在强对流天气中的应用.     

FY-3A微波资料偏差订正及台风路径预报应用

我国极轨气象卫星FY-3A大大增强了对地球系统的综合探测能力,而偏差订正对卫星资料的应用非常必要。试验中FY-3A卫星微波资料的偏差订正方案是在Harris等的TOVS辐射资料偏差订正经验方法的基础上结合WRF-3DVAR系统发展的,偏差订正后微波资料各通道拟合结果基本位于主对角线上,大多数卫星观测数据与观测算子利用背景场计算的亮温值分布趋于合理,偏差得到很大程度的降低。偏差订正后,利用数值模式直接同化FY-3A气象卫星微波资料,通过对2008年和2009年的4个台风进行预报评估表明:同化FY-3A气象卫星资料后路径预报能力提高明显,尤其是36 h后路径预报结果;同化FY-3A气象卫星微波资料后台风预报路径误差平均降低20%,而只同化常规资料路径误差仅仅降低了4%。     

SATELLITE-BASED ANALYSIS ON THE CONCENTRIC EYEWALL REPLACEMENT CYCLES OF SUPER TYPHOON MUIFA (1109)

Multisatellite data is used to analyze the characteristics of three eyewall replacement cycles (ERCs) during the lifetime of Typhoon Muifa (1109). Spiral rainbands evolutions, concentric eyewall (CE) structure modes, CE durations, and intensity changes are discussed in detail. In addition, an ERC evolution model of Typhoon Muifa is given. There are four main findings. (1) The outer spiral rainband joins end to end to form the outer eyewall after it disconnects from the original (inner) eyewall. The inner eyewall weakens as the outer eyewall becomes axisymmetric and is intensified. The contraction of the outer eyewall causes the inner eyewall to dissipate rapidly. Finally, the ERC ends with an annular eyewall or spiral rainbands. (2) Although the CE duration times of Typhoon Muifa’s three ERCs covered a large range, the CE structures were all maintained for approximately 5 h from the formation of the axisymmetric outer eyewall to the end of the cycle. (3) There is no obvious precipitation reflectivity in the eye or moat region for the subsidence flow. The convection within the two eyewalls is organized as a radially outward slope with increasing height. (4) Typhoon intensity estimation results based on ADT may not explain the intensity variations associated with ERC correctly, while the typhoon’s warm core data retrieved from AMSU-A works well.     

一次引发强降水的热带低压对流云团的多尺度特征分析

利用每10分种一次地面自动站常规观测资料,以及每5分钟一次多普勒天气雷达和每小时一次卫星等非常规资料,对一次造成上海地区特大暴雨的热带低压对流云团的多尺度特征进行分析,取得主要结果：（1） 本次暴雨过程由三次强降水造成,每次强降水都由?和?中尺度雨团构成,表明引发强降水的热带低压对流云团内部的多尺度特征;（2） 热带低压对流云团在上海地区的维持和加强是由其移动方向右后侧的?和?中尺度对流单体不断新生、发展和合并的结果,这一过程对应于雷达强回波带的新生、发展和合并现象;（3） 自动站风场分析出中尺度辐合线的位置和强度与中尺度雨团的落区和强度对应,雷达基本反射率和径向风资料进一步证实了气流辐合区是对流单体生成的区域。     

全球对地观测球体幕显示中图像处理技术

覆盖全球的气象信息在球体幕上进行显示具有很强的立体感和纵深感,在多个行业具有应用价值。基于中国气象局的气象资料,在国内首次研制了全球对地观测球体幕显示系统软件并能够稳定运行。本文主要介绍了系统的核心技术图像处理的实现。图像处理包括两个步骤:图像增强和图像变形。图像增强处理增强了包含大量气象信息的图像显示效果,图像变形处理通过几何校正、图像拼接等技术实现将备投图像从平面显示正确投影到球体幕上。经过系统图像处理后,覆盖全球的观测资料能在球体幕上正确、无缝、无变形、无失真显示,其利用模拟真实地球的球体屏幕,让观众从太空的角度直观形象地体验全球气象信息展示。     

台风“梅花”(1109)双眼墙生消过程的卫星资料分析

利用CIMSS/MIMIC微波、AMSU微波、静止红外、TRMM卫星资料,详细地叙述了“梅花”台风三次双眼墙生消的演变过程,定量分析了这三次过程之间及其与以往研究的异同点,包括双眼墙的生消周期、空间尺度、结构、强度以及所伴随的台风强度变化,在此基础上提出了双眼墙生消的演变模型。结果表明:(1) 螺旋云带型态演变是双眼墙生消过程的外在表现形式:随着台风眼墙与螺旋云带的脱离,螺旋云带自身首尾相连,在原台风眼墙的外围形成另一圈闭合环流,即双眼墙结构形成。外眼墙环流在加强加宽后向内收缩,内眼墙环流减弱并消失,只剩一单圈环流,或外眼墙环流演变为螺旋云带,则双眼墙结构消失;(2) 双眼墙结构持续的时间可以由几小时至数天,这可能与内、外眼墙直径无关,而与台风环流特别是外眼墙结构有关。当外眼墙环流对称化后,内、外眼墙将在数小时内完成眼璧置换过程;(3) 在一个成熟的双眼墙台风中,外眼墙对流发展高度较内眼墙高,内外眼墙之间是类似台风眼的下沉气流控制区;(4) 基于ADT的台风业务定强,可能不能正确地描述双眼墙台风强度的变化特征,而AMSU-A所反映的台风暖心强度,能较好说明双眼墙生消过程中台风强度的剧烈变化。