热带气旋转向的观测分析

此文用21年(1957-1977)的北太平洋探空资料,研究了大尺度天气型与热带气旋转向前和转向期间的环境场相互作用的问题。这是首次对对流层各层环境风场与热带气旋转向前和转向期间的关系所进行的定量研究。结果发现,热带气旋转向前1-2天,气旋北方、西北方对流层高层的纬向风场有明显的变化。气旋的转向,实际上是当正纬向风在距气旋中心6°时穿入中高对流层开始转向的。如在这个半径出现负纬向风就不会转向。     

根据周围风场和温度场预报热带气旋的转向运动

1.引言要提前24—36小时预报出热带气旋的转向运动是很困难的,而且常常是失败的。由于统计预报方案着重于气候学和持续性,所以用这些方案要预报出这样的转向运动有很大的问题,数值模式基本上也预报不出气旋的转向运动。因此,热带气旋路径预报的最大误差往往与风暴的转向有关。详细地研究气旋转向时周围环境的特征,有助于研制出能减小与转向运动有关的预报误差的新方案。本文介绍了热带气旋转向前和转向时的周围环境气流型的资料。可以看出,左转向风暴、正向移动风暴和右转向风暴500毫巴上的大尺度周围风场有     

双热带气旋相互作用的机制分析及数值研究(一)——物理机制的分析

本文对正压情况下双热带气旋的相互作用进行了机制分析.通过对两个理想涡旋间非线性涡度平流过程的分析,揭示了双涡气旋性互旋及其中心间距变化的涡度平流机制.分析表明,一个涡旋的切向风场对另一涡旋涡度场的平流相互作用可造成两者气旋性互旋;而一个涡旋的切向风场与另一涡旋涡度梯度间的相互作用所引起的次级环流可造成双涡中心间距的增大或减小(定义为排斥或吸引),由此提出了双涡相互作用的临界距离效应概念.对几类常用的理想热带气旋及合成热带气旋的分析证实,双热带气旋的相互作用存在这种临界距离效应,且临界距离平均在6—7个纬距     

1951～2008年西南地区夏季旱涝的环流特征

本文利用西南地区多个站点所取得的1951~2008年逐月降水量资料,结合1948~2008年的17层高度场和风场资料,重点取200hPa与700hPa两个层次,分析了与西南地区夏季旱涝年对应的环流异常特征,结果表明:欧亚地区中高纬地区环流(特别是乌山和贝湖附近高度距平的变化)以及西南地区上空伴随高度场出现的气旋性环流和反气旋性环流是直接影响我国西南地区夏季降水的重要环流因子。      

ECMWF资料和Bogus资料的2015年热带气旋结构的对比分析

利用ECMWF新推出的0.125 °高分辨率再分析资料对2015年出现在西北太平洋海域的所有被编号的热带气旋按强度进行分类分析,通过与Bogus对比发现该资料模拟的热带气旋整体表现良好,无论是对强台风以上级别、台风还是强热带风暴级以下热带气旋的温度场、高度场、湿度场和风场的刻画均比较符合热带气旋的实际发展状态,且该再分析资料既可获得热带气旋的非对称、精细结构,并且分辨率又与模式相匹配,有利于在未来的预报和同化分析中起到积极作用,以便最终应用于热带气旋的数值预报领域,进而取代Bogus模型。      

南海热带气旋发展各阶段某些物理量综合场分析

本文试用综合研究方法探讨南海热带气旋发展各阶段的基本结构及其演变特征。 综合场分析表明:南海热带气旋的流场大体呈圆形分布。热带气旋的半径在地面图上约为4纬距左右,属天气尺度,垂直伸展范围一般可达300mb左右,涡度轴的方向从低压阶段至风暴阶段变化较大,而且是层和低层轴向不一致,强风暴阶段涡度轴方向基本垂直,径向流入层主要位于500mb以下,流入层达到的高度较西太平洋台风为低。温度场结构方面,各阶段气旋中心温度较周围高出2—6℃;强风暴阶段暖核出现在300mb附近,200mb附近为一冷中心;冷暖中心的数值和出现高度均小于西太平洋台风,此外各阶段的温湿分布清楚地表明,为热带气旋发展供应热量、水汽的暖湿空气,主要来自低层的中心以南地区。 文中还简单讨论了中、低空环境流场,热带气旋的暖心结构与垂直运动,稳定度等等影响南海台风发展加强的一些因子。      

ENSO 年冬季北半球平流层大气环流异常特征分析

利用1957-2002年欧洲中心的再分析资料和Hadley气候预测和研究中心的全球海表温度资料,对ENSO年冬季的平流层环流进行了合成分析,分别从暖事件和冷事件年的温度场、高度场和风场,分析研究了平流层大气环流的异常特征.分析结果表明,对应El Ni(n)o年冬季,在赤道东太平洋的温度场、高度场和纬向风场都有由大气低层的正距平转变为平流层负距平的特征;与之相反,在El Ni(n)a年冬季,赤道东太平洋大气低层的负距平到了高层变为正距平.同时,在纬向平均垂直剖面图中, El Ni(n)o年冬季北半球高纬地区从对流层顶到平流层温度场和高度场为正距平,而La Ni(n)na年出现相反的情况.在热带平流层,El Ni(n)o年冬季高空纬向风场在50 hPa到15 hPa左右为负距平,从15 hPa到1 hPa为正距平;而El Ni(n)a年则相反.在El Ni(n)o年冬季100 hPa以上的北半球高纬度地区存在一个类偶极子结构的异常高度场和风场,El Ni(n)o年在极区主要为正距平,El Ni(n)a年在极区主要为负距平.     

TOVS中热带气旋结构及其在数值预报中的应用

利用TOVS资料分析了2000年几个热带气旋的结构,发现与经典概念模型所描述的结构有一定的差异,主要表现在:(1)在水平结构上,非对称结构呈多样性,高度场的低层低值中心(或高层高值中心)与温度场的高值中心并不一定重合;(2)在垂直结构上,高度场的低层低值距平与高层高值距平的配置也呈多样性,特别是存在上、下层距平中心倾斜,或高层只是处于高压区的边缘,不存在明显的高值距平中心与热带气旋相对应.还参照TOVS中的热带气旋结构,进行了修订热带气旋数值预报模式系统中人造台风模型(台风BOGUS)结构的研究,发现修订后的台风BOGUS 能够更好地与环境场协调,并且能对热带气旋的路径预报取得较好的效果.这一方面说明了台风BOGUS的结构对其路径预报有较大的影响,另一方面也说明利用TOVS资料中的热带气旋结构能改善热带气旋路径预报.这也为台风BOGUS的修订和发展提供了依据.     

广东阳江沿海地区海陆风观测结果及其特征分析

利用TOVS资料分析了2000年几个热带气旋的结构，发现与经典概念模型所描述的结构有一定的差异，主要表现在：（1）在水平结构上，非对称结构呈多样性，高度场的低层低值中心（或高层高值中心）与温度场的高值中心并不一定重合；（2）在垂直结构上，高度场的低层低值距平与高层高值距平的配置也呈多样性，特别是存在了、下层距平中心倾斜，或高层只是处于高压区的边缘，不存在明显的高值距平中心与热带气旋相对应。还参照TOVS中的热带气旋结构，进行了修订热带旋数值预报模式系统中人造台风模型（台风BOGUS）结构的研究，发现修订后的台风BOGUS能够更好地与环境场协调，并且能对热带气旋的路径预报取得较好的效果。这一方面说明了台风BOGUS的结构对其路径预报有较大的影响，另一方面也说明利用TOVS资料中的热带气旋结构能改善热带气旋路径预报。这也为台风BOGUS的修订和发挥提供了依据。     

热带气旋路径和环境引导气流的比较

一、引言 George和Gray(1976)应用资料综合方法拟合了西北太平洋地区的热带气旋的路径与环境风的关系。他们的综合资料指出平均风暴路径左偏于平均环境气流16°,平均环境气流是根据距风暴中心1—7°半径区内的500毫巴无线电测风资料推导出来的。另一个探讨热带气旋周围环境引导气流的方法是检验经过适当过滤后,从引导场中剔去中、短波的业务分析,以消除热带气旋环境的影响。本文的目的是为了介绍这种经过过滤后的引导场的结果,并将这些结果与西北太平洋的热带气旋路径作一比较。     

台风“梅花”路径转折期间的结构特征分析与模拟

利用多种资料对2011年第9号热带气旋“梅花”的两次路径转折过程进行诊断分析和数值模拟,结果表明:副热带高压、中纬度槽和越赤道气流等外部大环境场的变化对路径转向有影响,第一次路径转折期间,眼墙和螺旋云带分布变化不大;第二次路径转折前后,台风眼墙从双眼墙结构演变成明显的非对称结构,台风眼区发生了眼墙置换与合并,以及螺旋云带与眼墙合并过程。机制的定量分析表明:第一次转向期间,环境风场的纬向和经向分量对引导气流的贡献在83%以上,表明外部环境风场对其路径转向的影响较大,内部的风暴尺度风场对其路径转折的影响程度较小;第二次转向期间,风暴尺度场的纬向分量对引导引流贡献的百分比从23%上升到36%,经向分量对引导引流贡献的百分比介于35%~47%之间,表明内部非对称结构与外部大尺度环境流场对第二次路径转折都有影响。     

1994年西北太平洋热带气旋综述

1994年西北太平洋(包括南海)共生成热带气旋37个(包括:台风、强热带风暴和热带风暴),其中19个发展成台风。有12个热带气旋在我国登陆,比常年(9.3个)偏多。9417号台风在浙江登陆,对浙江影响很大。另外,125°E以西近海北上的热带气旋有3个较常年略偏多,明显多于去年,对浙江沿海影响较大。热带气旋路径以中低纬西,西北行,中纬北上转向型为主。登陆我国的热带气旋位置比常年偏北。     

西南太平洋地区(135°E——150°W)的热带气旋分析

本文利用西南太平洋地区近12年的热带气旋资料,给出了热带气旋活动频数;同时还运用达尔文区域气象中心发布的部分资料,结合1984至85年度热带气旋活动的特点,从多种不同角度讨论和分析了热带气旋活动多和少的不同环流特征,找出热带气旋发生较为有利的地区。最后还发现该区域热带气旋移动的引导层可能不同于西北太平洋地区,以及一种南太平洋地区热带气旋形成的高低层流场配置。      

一个热带气旋的非对称性与移动的数值模拟

通过模式气旋的数值模拟研究了风暴的非对称性结构与移动之间的关系。从总流场中减去对称涡旋得到非对称风场,在低层辐合层,非对称风场中存在两个涡旋。气旋性涡旋在平均风下风方向左侧,反气旋性祸旋在右侧。在涡旋发展阶段,低层辐合层中,在半径为1.8个纬距的内区里,平均风指向涡旋移动方向的左侧,而在半径为1.8到9.5个纬距的外区,其平均风指向涡旋移动方向的右侧;在涡旋的衰减阶段,这两个区域内的平均风与涡旋移动方向近于一致。     

热带气旋自同化技术试验研究

针对数值预报初始场的热带气旋普遍偏弱,BOGUS技术不能提供气旋内部中小尺度结构信息的问题,提出了热带气旋自同化技术,利用初始场中的热带气旋风场和台风报文中的7级和10级风圈半径,构建人造热带气旋风场,并利用3维变分同化方法得到新的初始场。该方法的优点是在获得新的初始场中尽可能保留背景场中热带气旋的风场结构信息,同时又使气旋得到加强。从4个个例的72 h模拟试验结果表明,自同化方法取得了较好的效果,结果优于BDA方法。且该方法简单易行,具有一定的业务应用价值。     

天气可预报性的时空分布

为了能从非线件误差增长动力学的角度研究大气的可预报性问题,文章引入了可预报性研究的新方法--非线性局部Lyapunov指数.非线性局部Lyapunov指数及其相关统计量能够被用来定量地确定混沌系统可预报性的大小,真正地实现对可预报性的定量化研究.为了把非线性局部Lyapunov指数方法应用到实际的大气可预报性研究中,给出了一种利用大气的实际观测资料估计非线性局部Lyapunov指数的计算方法.存非线性局部Lyapunov指数方法的基础上,文中利用NCEP/NCAR再分析资料,对大气位势高度场、温度场、纬向风场、经向风场等要素场可预报性的时空分布进行了研究,结果表明:(1)在500 hPa高度层上,对于不同的要素场,其可预报期限的大小以及时空分布规律都不一样;全球大部分地区位势高度场可预报期限最大,温度场和纬向风场次之,而经向风场的可预报期限最小.(2)在500 hPa高度层七,位势高度场和温度场的纬向平均可预报期限基本上表现为一定的南北纬向带状分布,热带地区和南极地区的可预报期限最大,北极地区次之,南北半球中高纬度地区可预报期限相对较小.纬向风场可预报期限在热带地区最高,但是南北极地区可预报期限与邻近的中高纬度地区差别不大.经向风场可预报期限在南北两极地区最高,南北半球的中纬度和赤道附近地区可预报期限最小.(3)在垂直方向上,纬向平均高度场、温度场以及纬向风场可预报期限基本上都是随高度升高而增加,高层的可预报期限明显大于低层;经向风场可预报期限随高度的变化比较复杂,不同的纬度有所不同.(4)可预报性有明显的季节变化,不同要素场可预报期限高低值区的位置和强度随季节鄙有明显变化,对于全球大部分地区来说,冬季可预报性都大于夏季的.     

我国近海热带气旋强度突变的气候特征分析

利用２．５×２．５格距的风场及气压资料,计算分析９０１２号热带气旋登陆后维持６５小时不消的各标准时次的角动量收支。得到的结果是：９０１２号热带气旋登陆后,进入一个相对稳定的鞍型场的中心,低层有西南风急流将大量潮湿空气卷入热带气旋,为其提供充足的潜热能,北侧弱冷空气的侵入,为其提供了斜压能量;而对流层上部气旋４°－８°半径上的地转角动量的涡旋输送及β项产生的气旋角动量的输入,则是气旋中心气压和最大风速维持的直接因素。     

百余年来影响福建热带气旋的变化特征

应用1884—2003年影响福建的热带气旋资料, 采用突变分析、最大熵谱分析、连续小波变换以及正交小波变换等方法研究百余年来影响福建热带气旋频数变化的多时间尺度特征及其异常年份的海气背景场特征。结果表明:百余年来福建经历了3次少台期和2次多台期, 影响福建热带气旋频数具有准13年、准4年和准2.5年的振荡周期, 1971年为年频数变化的突变点; 影响福建热带气旋频数近百年呈弱的上升趋势, 但近十几年略微下降, 未来有偏多的趋势; 影响福建热带气旋异常偏多 (少) 的年份, 夏季500 hPa高度场上, 鄂霍次克海地区位势高度偏低 (高), 从高纬到低纬呈“-+-”(“ +-+”) 的距平型, 纬 (经) 向环流占优势, 西风带低槽偏北 (南), 副热带高压北界偏北 (南), 副热带高压脊线偏北 (南); 赤道中、东太平洋为明显的带状负 (正) SSTA距平区, 同时西太平洋热带气旋主要源区和西北太平洋上皆为正 (负) SSTA距平。由此可见, 影响福建热带气旋频数多寡与西太平洋热带气旋生成区的海温有关, 同时大气环流系统的位置和强弱对热带气旋路径的变化起着关键性作用, 从而使影响福建热带气旋频数的变化。     

海温异常对热带内外环流相互作用影响的对比分析

运用ECMWF的风场和高度场及TBB资料,用相关方法对比分析了热带太平洋海温分布东冷西暖（1984～1985年冬季）和东暖西冷（1982～1983年冬季）两种不同背景下,热带西太平洋对流活动与中高纬环流在季内时间尺度下相互作用的特点。结果表明,不同的海温分布其对应的大尺度环流场包括Hadley和Walker环流的位置及强弱均有较大的差别。冬季热带西太平洋对流活动与热带外大气的季内相互作用过程也有明显差异。     

2011—2012年近海北上热带气旋对山东半岛风雨影响的分析

通过对2011年5号热带风暴“米雷”、9号强热带风暴“梅花”和2012年15号台风“布拉万”共3个近海北上热带气旋的对比分析发现,这类热带气旋给山东半岛造成的影响表现出“先雨后风”的特点。在近海北上热带气旋的影响下,山东半岛的降水基本呈东西向阶梯型分布,同量级的雨带基本呈南北向分布,某地区降水的起止时间、降水量峰值和风速极值的出现时段与热带气旋距该地的距离有一定的对应关系。热带气旋中心位置越过30°N和到达距某地区最近距离的时间对该地降雨的起止时间、降雨峰值和风速极值出现的时段具有一定的指示意义。