热带气旋快速加强与海表温度分布统计特征研究

为加强海表温度对热带气旋快速加强影响的认识,利用中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋最佳路径数据集和欧洲中尺度天气预报中心提供的海温数据,选取1979−2019年期间的西北太平洋热带气旋,统计分析了海温和热带气旋强度快速变化的特征。研究结果表明：（1）约90%的热带气旋快速加强发生在夏季和秋季,分别占快速加强总次数的32.8%和56.4%,绝大部分热带气旋以跨越1个强度等级的快速加强为主,由强热带风暴快速加强到台风和由台风快速加强到强台风是出现次数较多的两种情况。（2）夏季大于28℃,秋季大于27.5℃的海表温度条件有利于热带气旋快速加强,较低强度等级的热带气旋需要更高的海表温度（> 29℃）才易出现快速加强;热带气旋快速移动有利于其中心处海温维持较高状态。（3）海温的时间变率在±0.2℃/(6 h)内,水平空间梯度低于0.4℃/(°)是热带气旋快速加强的有利条件;热带气旋强度越强,越需要平稳的海表温度环境。（4）热带气旋处于强热带风暴及以上级别时,仅利用海表温度条件对其是否发生快速加强的判断准确性较好。这一工作量化了有利于热带气旋加强的海表温度环境,为业务上基于海表温度定量预报热带气旋强度演变提供了一种技术参考。     

热带气旋各个要素对于海表面降温的影响

热带气旋的经过会引起海洋内部强烈的剪切,由剪切不稳定触发的强混合可以将温跃层的冷水卷挟上来,导致海洋混合层加深和海表面温度的下降。本文利用3-Dimensional Price Weller and Pinkel(3DPWP)模式模拟了不同热带气旋下的海表面降温,分别研究了热带气旋各个要素(气旋的强度,最大风速半径和移动速度)对于海表面降温的影响。模拟结果表明,海表面降温的空间分布主要受到气旋移动速度的影响,移动速度越快的降温,右偏现象越明显。海表面降温的幅度以及降温的区域随着气旋强度和最大风速半径的增大而单调递增,随移动速度增加而单调递减。海表面降温与热带气旋3个要素的拟合结果表明,气旋各个要素对于海表面降温影响作用的大小不同:在气旋移动速度较慢(小于4.5m/s)时,海表面降温主要受到气旋级别和移动速度的影响,在气旋移动速度较快(大于4.5m/s)时,气旋移动速度的影响作用减弱,海表面降温主要受气旋级别的影响。气旋最大风速半径的影响作用始终较小。     

CWRF边界层参数化对东亚近海热带气旋模拟的影响评估

基于CWRF模式结果,探讨了6种边界层参数化方案对30 a东亚近海热带气旋的强度、频数及路径模拟的可能影响。结果发现:CWRF模式中各边界层参数化方案模拟的热带气旋频数普遍较观测偏少,模拟强度相比观测也均偏弱。热带气旋的强度、频数及出现频次的空间分布对模式边界层方案的选取较为敏感。CAM3方案模拟强热带气旋的能力较其他方案偏好,ACM方案在多数年份模拟的热带气旋个数偏多,且在不同月份模拟的热带气旋生成频率与观测最接近,CAM3方案模拟的热带气旋出现频次与观测的偏差在大部分地区偏小。综合来看,CWRF模式中边界层参数化选用CAM3方案模拟热带气旋活动的性能较好。     

云微物理参数化对东亚近海热带气旋活动模拟的影响

基于CWRF模式(Climate Extension of Weather Research and Forecast Model)结果,探讨了8种云微物理参数化方案对1986—2015年间东亚近海热带气旋的空间分布、频数及强度模拟的影响。结果发现:CWRF模式中各云微物理参数化方案模拟的热带气旋频数普遍较观测偏少,其模拟的强度相比观测也偏弱;热带气旋的空间分布和频数对云微物理参数化方案的选择较为敏感,而云微物理方案的选择对热带气旋强度的模拟影响不大; Morrison方案和Morrison-a方案模拟的热带气旋空间分布更接近于观测,但对热带气旋频数及强度的年际变化趋势模拟得较差,而GSFCGCE方案的TS评分及强度、频数的相关系数均较其他方案偏高。综合来看,采用GSFCGCE方案模拟热带气旋活动总体最优。进一步分析发现,相较于Morrison方案和Thompson方案,考虑气溶胶影响的Thompson-a和Morrison-a方案不仅可以有效提高对热带气旋频数及空间分布的模拟能力,还对热带气旋频数及强度年际变化趋势的模拟能力也有所提升。     

一个新的热带气旋参数调整方案

基于前人的统计经验公式和现有的实测资料,尤其是详实的热带气旋中心气压资料,对热带气旋的最大风速半径的确定提出一个新的调整方案,使之能较好反映热带气旋风场.比较结果表明,所计算的海浪场与实测资料吻合较好.     

热带气旋灾害预评估模型研究回顾

热带气旋所引发的暴雨、大风、风暴潮以及由此造成的衍生灾害对人身安全、基础设施、财产、农业生产活动均可造成严重影响。因此,做好灾前预评估对于提出防御对策、指导启动相应防灾预案及科学合理开展防灾工作等至关重要。在明确“预评估”定义后,将以往国内外研究中与热带气旋灾害预评估相关的模型分为统计模型、动力模型和动力统计模型三类进行回顾总结,并对其中一些典型例子进行详细介绍。最后,针对模型研究及业务开展现状和存在的问题,给出一定建议、意见和展望。深入了解各种热带气旋灾害预评估模型的建立思想,对今后逐步提升风险评估与防控技术的精细化、客观化、定量化水平具有重要指示意义。     

1975～2008年北印度洋热带气旋特征分析

利用美国联合台风警报中心(JTWC)及印度气象局(IMD)公布的1975～2008年热带气旋资料,对34年来发生在北印度洋的热带气旋进行统计分析,得出北印度洋热带气旋的年际变化特征、逐月个数分布及强度变化特征、生成源地分布、移动方向和生命期特征,并结合海表温度的分布特征,指出北印度洋热带气旋的逐月变化与海温变化和夏季SW季风有着极大的关系,而且海温也极大的影响着热带气旋的生成源地分布。     

最优子集回归在福建热带气旋年频数预测中的应用

用相关分析方法普查了影响福建省热带气旋（ＴＣ）年频数与前期北半球５００ｈＰａ和１００ｈＰａ月平均位势高度场、北太平洋海温场以及５００ｈＰａ月环流特征量的关系,分析影响福建ＴＣ年频数的前期大气环流及海温场特征,寻找与福建ＴＣ年频数关系密切的预测因子,采用“两段筛选”的思路,选用逐步回归筛选出Ｍ个（１０个左右）预报因子,再用最优子集回归建立预报模型,其效果较为理想。     

影响湛江的热带气旋自回归分析和预报

利用时间序列的自相关分析,采用逐步回归的统计方法,对影响湛江的热带气旋个数进行了分析,并通过建立预报方程对每年影响湛江的热带气旋进行了预报.实例证明,此方法预报效果良好,实用性强,还具有一定的分析时间序列隐含周期的能力.     

海洋飞沫对热带气旋边界层结构的影响

将海洋飞沫参数化引入到一个高分辨率、非静力中尺度WRF模式中,对0908号热带气旋Morakot进行数值模拟,探讨了海洋飞沫对热带气旋Morakot边界层结构和强度的影响。模拟结果表明:采用新参数化后,对热带气旋Morakot的强度预报有改进,但对热带气旋移动路径改进不大;其次,通过对边界层过程的改进,使得眼墙区域的平均径向风速、切向风速、温度、相对湿度、垂直风速、热通量,降水等物理量均有增强,各物理量的贡献对热带气旋Morakot强度和结构变化的影响十分重要。     

Interannual variability in the sea surface cooling induced by tropical cyclones in the South China Sea

Sea surface cooling induced by tropical cyclones (TCs) is an important component of air-sea interactions. Using coordinate transformation and composite analysis...     

Oceanic barrier layer variation induced by tropical cyclones in the Northwest Pacific

According to Argo profiles and one-dimensional Price-Weller-Pinkel models, the oceanic barrier layer variation induced by tropical cyclones is adequately analyzed in the Northwest Pacific. Results show that tropical cyclones mainly aff ect the oceanic barrier layer through intensifying and weakening pre-existed barrier layer. The former even may generate new one after tropical cyclones’ passage. The latter can make pre-existed one disappear. Local wind stress and precipitation, the dominant factors, primarily determine the variation of barrier layer. Negative eff ects of wind mainly focus on the north of 20°N. This phenomenon is more meaningful for slow tropical cyclones. Conversely, positive eff ects of wind and precipitation center on the south of 20°N in the Northwest Pacific. Some data indicate that the barrier layer variation is also closely related with initial mixed layer depth and barrier layer thickness.     

热带气旋气候数学模型的预报应用

使用西太平洋海温格点资料,选取若干个因子,组成多个复合因子,建立权重方程,使得单因子的相关系数信度检验0．05提高到复合因子的信度检验0．01,权重方程的信度检验提高到0．001。用权重方程产生的突变的高阶非线性预报方程,其Y与X的相关系数比1阶线性方程提高5％左右。自1999年至今,热带气旋年、月频数气候预测的模型投入到实际预报应用,其预报准确律达到75%～90％。使用非线性预报模型作了逐日气压、逐日雨量的气候预测。将沿海气压场、雨量场的气候预测结果用于分析、制作热带气旋登陆中国以及广东地区的时段、地段的气候预报,准确率达80％～90％。     

热带东印度洋SST对气候变暖和变冷的响应

The response of the eastern tropical Indian Ocean(ETIO) to heat fluxes of equal amplitude but opposite sign is investigated using the Community Earth System Model(CESM). A significant positive asymmetry in sea surface temperature(SST) is found over the ETIO—the warming responses to the positive forcing exceeds the cooling to the negative forcing. A mixed layer heat budget analysis is carried out to identify the mechanisms responsible for the SST asymmetry. Results show that it is mainly ascribed to the ocean dynamical processes, including vertical advections and diffusion. The net surface heat flux, on the contrary, works to reduce the asymmetry through its shortwave radiation and latent heat flux components. The former is due to the nonlinear relationship between SST and cloud, while the latter is resulted mainly from Newtonian damping and air-sea stability effects. Changes in the SST skewness are also evaluated, with more enhanced negative SST skewness over the ETIO found for the cooling than heating scenarios due to the asymmetric thermocline-SST feedback.     

变化环境下中国东南沿海致灾气旋及其人口暴露度研究

本文基于气象观测站的逐日气压、风速和降水量确定致灾气旋阈值,结合区域气候模式COSMO-CLM (CCLM)输出,研究中国东南沿海地区2021—2050年RCP2.6、4.5、8.5情景下致灾气旋的时空变化特征。并采用人口-发展-环境分析模型(PDE),预测共享社会经济路径SSP2下东南沿海地区人口发展趋势,揭示了致灾气旋人口暴露度演变。研究表明:(1) RCP2.6情景,东南沿海地区平均每年发生致灾气旋6.3次,风速和降水量较基准期(1986—2005年)分别增加9%和15%,72%区域致灾气旋人口暴露度有所增加。暴露在超基准期最大影响面积和最强风速下的致灾气旋人口分别增加2.1亿和0.1亿。(2) RCP4.5情景,致灾气旋年均发生7次,风速和降水量较基准期分别上升16%和32%,89%地区致灾气旋暴露人口增加。暴露在超基准期最大影响面积和最强风速下的致灾气旋人口分别增加2.6亿和0.5亿。(3) RCP8.5情景,致灾气旋年均发生5.8次,风速和降水量较基准期分别增加32%和50%,65%区域致灾气旋暴露人口度有所增加。暴露在超基准期最大影响面积和最强风速下的致灾气旋人口分别增加5.7亿和1.9亿。(4)相比RCP2.6,RCP8.5情景致灾气旋风速和降水量高出23%和35%,暴露于超基准期最大影响面积和最强风速的致灾气旋人口分别多3.6亿和1.8亿。控制温室气体浓度对降低致灾气旋的不利影响具有重要意义。     

1984-2019年影响中国东南沿海城市的热带气旋及其经济损失变化特征

东南沿海是中国受热带气旋影响最严重的区域。以人口为标准,将浙江、福建、广东和海南四省拥有海岸线的地级市及上海在内的38个沿海城市划分为中等及以下(人口≤100万)、大型(100万人口≤500万)和特大(人口 500万)城市三个等级,基于1984—2019年影响中国东南沿海的热带气旋频次、强度、路径和经济损失数据,对登陆特征及经济损失变化特征进行研究,结果表明:(1) 1984—2019年登陆中国东南沿海特大城市的热带气旋频次最多,中等及以下城市最少。趋势上,在中等及以下城市登陆的热带气旋数量呈下降趋势,大型城市无明显变化,特大城市呈上升趋势。其中,广东西部和福建北部及中部的沿海城市登陆气旋频次最多。(2)强度上,特大城市登陆气旋强度最强,中等及以下城市最弱。趋势上,中等及以下城市登陆气旋强度减小,大型城市增加,特大城市先增加后减小,总体强度增加,福建、浙江和广东西部沿海城市登陆气旋强度最强。(3)从气旋登陆位置看,强热带气旋(STS)以上等级的气旋登陆点有北移趋势。(4)经济损失上,特大城市最高,其次为大型城市和中等及以下城市,总体变化均呈上升趋势,从损失占GDP (国内生产总值)比重上看,大型城市最低,中等及以下城市最高,均呈下降趋势。其中,福建、浙江和广东沿海城市损失高,占GDP比重低,海南损失低,但占GDP比重高。     

影响山东热带气旋活动的气候特征与太平洋海温的关系

利用1949～2003年热带气旋年鉴资料,对55年来影响山东热带气旋(TC)活动的气候特征与太平洋海温的关系进行了分析.结果表明:(1)在厄尔尼诺年,影响山东的TC频数较常年明显偏少.厄尔尼诺次年TC频数较常年稍有增加;拉尼娜年影响山东的TC频数较常年显著偏多,增加明显的月份主要是8月和9月,拉尼娜次年,影响山东TC频数偏少.厄尔尼诺事件强度越大,影响山东的TC频数越少;(2)影响山东的TC数和菲律宾以东洋面的海温呈正相关,并具有很好的持续性.影响山东的TC多年,赤道中东太平洋有较强的负距平区,影响山东的TC少年,赤道中东太平洋为正距平区;(3)厄尔尼诺年,影响山东的TC强度偏强.拉尼娜年,影响山东的TC强度明显偏弱.影响山东的TC强度厄尔尼诺年要比拉尼娜年强很多;(4)影响山东TC偏强年在赤道中东太平洋有较强的正距平区,影响山东TC偏弱年在赤道中东太平洋地区有较强的负距平.综上说明赤道中东太平洋的海温高低对影响山东的TC频数和强度有较好的指示作用.     

RITC活跃年份的气候特征及个例研究

利用1981—2010年期间的热带气旋实况数据、ERA-Interim逐月和逐日的再分析资料及NOAA提供的向外长波辐射月数据,采用合成分析方法及天气学方法,对强度快速增强气旋活跃年份及不活跃年份的海温条件、向外长波辐射、垂直风切变、100 hPa位势高度距平场及季风槽进行了特征分析,结果表明:(1)RITC活跃年份-不活跃年份的海温距平场多表现为厄尔尼诺特征,即活跃年份的整个赤道中东太平洋海温较不活跃年份明显偏高;(2)RITC活跃年份所对应的赤道大部分地区(140°E以东)向外长波辐射值更低,表明对流活动明显东移;(3)RITC活跃年份的垂直风切变较小区域较不活跃年份总体偏东10～15个经度;(4)RITC活跃年份的南亚高压主体东端出现明显的扩展;(5)RITC活跃年份的季风槽为偏东型,不活跃年份的季风槽则为西北型。同时,对具有代表性的1983年第10号热带气旋"Forrest"的物理量场进行分析后发现:在该气旋强度快速增长阶段,气旋的整个中低层增暖增湿效果明显;表征积云对流发展的大范围的对流有效位温高值区存在于气旋及其周围,尤其是前进方向上;该阶段仍存在较强的垂直风切变,但强度及范围明显变弱、变小;各通道的水汽条件充沛。