相似路径台风“摩羯”（1814）和“温比亚”（1818）影响南通降水差异成因分析

为探讨相似路径台风“摩羯”（1814）和“温比亚”（1818）影响南通降水的差异原因,从天气形势、物理量场等方面进行分析,利用水汽通量、假相当位温、湿位涡、垂直螺旋度等物理量对降水进行诊断,得到以下主要结论：1）两台风移动路径主要受副热带高压和冷空气的影响,副热带高压边缘气流为主要引导气流。两台风均有追随200 hPa辐散中心移动的趋势。2）较强冷空气的侵入、鞍形场中的缓慢移动、强正涡度和强盛上升运动、强水汽输送且低空长时间水汽辐合、大气斜压性增强和风垂直切变增大均是台风“温比亚”造成南通更强降水的原因。3）水汽通量辐合增强,低层正涡度中心、强上升运动,低层假相当位温大值区叠加上空假相当位温梯度带,垂直螺旋度增大与正值发展高度均与台风强降水有明显对应。     

相似路径台风“摩羯”“温比亚”登陆后环境场对比分析

2018年8月在华东地区登陆的台风"温比亚",给河南造成的风雨影响是近40年来最大的,其日降水强度仅次于"75·8"台风暴雨的降水强度。应用实时气象观测资料和NCEP 1°×1°逐6h间隔再分析资料、中央气象台的台风定位报资料等,对1970年以来在华东地区登陆的31个台风陆上移动路径和相应环流背景进行了归纳,选取登陆点相近而给河南带来的风雨影响却不同的两个台风"温比亚"和"摩羯",从环流背景、冷空气活动、动力场和温湿场的演变等方面进行详细对比分析。结果发现:1)在华东登陆的台风陆上路径主要有西行、西北转偏北行和直接北上三种,其中西行和西北转偏北行路径的台风能够影响河南。2)500 hPa副热带高压呈带状分布、高压带断裂并减弱东退是造成"温比亚"和"摩羯"两个台风低压陆上移动路径差异的主要原因;台风低压移动速度取决于500 hPa台风低压两侧最大经向(纬向)风速之差和台风低压中心距5880 gpm线的距离等因素,台风低压的移动方向则取决于台风低压两侧最大风速差的转变;中高层引导气流作用减弱时,低层冷空气入侵形成的v分量差可指示台风低压的转向。3)来自海上的水汽始终与台风低压相连接、能量供应不间断,200 hPa靠近台风低压的高空急流和低层925 hPa、850 hPa接近台风低压中心的低空急流使台风低压所处上空维持8～12m/s的较强垂直风切变,台风低压两侧冷暖平流形成的斜压能导致垂直速度的加强等因素,是台风低压维持的重要机制。     

2004年台风“艾利”与“米雷”路径异常变化分析

2004年西北太平洋上生成的台风"艾利"和"米雷"开始都是向西北方向移动,当快要进入东海时两个台风的路径均发生变化,"艾利"转向西南方向,形成倒抛物线形的路径,而"米雷"突然向东北方向转折。通过对这两个台风的不同时间尺度环境场及其与台风相互作用的分析表明,对于西南转向的"艾利",副热带高压(副高)西伸明显,台风位于副高的南侧,天气尺度风场对副高低频分量的涡度平流,使得台风西北侧出现负涡度,同时由于罗斯贝波能量频散,台风东南侧出现负涡度,与负涡度相联系的天气尺度异常环流导致台风西北侧和东南侧的天气尺度引导气流的作用相互抵消,台风主要在低频环流引导下向西南方向移动;对于突然向东北转向的"米雷",副高位置偏东,转向时刻只有东南侧增强的天气尺度西南风,天气尺度引导气流导致台风向东北转折。     

1306号台风“温比亚”影响广西特点分析

通过对1306台风“温比亚”（强热带风暴级）登陆后造成广西风灾雨灾的物理量场分析得出：“温比亚”登陆后,水汽辐合中心在“温比亚”移动路径南侧,为强降水提供了充足水汽条件;“温比亚”移动路径南侧出现强烈上升运动的正涡度中心,为区域强降水创造条件;从卫星云图看,本次强降水落区与“温比亚”呈现出的非对称性的偏心结构是分不开的,同时,出现大风与“温比亚”路径、本身强度、移速和副高引导气流等有密切相关.     

相似路径台风“摩羯”“温比亚”登陆后维持机制对比分析

相似路径台风“摩羯”“温比亚”登陆后环境场对比分析     

台风“尤特”登陆后复杂路径的环境场特征

台风"尤特"(1311)2013年8月13—19日登陆减弱后直达桂东北并停留打转,其后又转向西南移动,"尤特"残涡在广西境内生存活动了112 h,造成了大范围强降雨。使用常规与非常规观测资料,研究了"尤特"登陆后的环境场与其长生命期及复杂移动路径的关系。结果发现:"尤特"登陆北上阶段主要受大尺度环境场的引导气流主导,后因引导气流转向减弱,与变压梯度力近似达到平衡导致停留打转;南下弱冷空气卷入与西南气流辐合形成负变压槽,负变压槽中风向气旋性切变产生正涡度效应向"尤特"残涡输送,与西南气流充沛的水汽输送共同作用使"尤特"残涡得以长时间维持。弱冷空气卷入使中尺度变压场中的正变压加强,在变压梯度力与引导气流共同作用下,"尤特"残涡沿负变压槽向西南移动。     

台风“温比亚”(1818)影响辽东半岛的预报分析

2018年第18号台风"温比亚"北上引发辽东半岛普降大暴雨,局部特大暴雨,但业务数值预报模式在其路径、强度和降水预报方面均有一定偏差。利用中国气象局热带气旋年鉴、常规和非常规气象观测资料、FY-2G卫星云顶亮温(TBB)和欧洲中期数值预报中心ERA-Interim全球再分析资料(0.125°×0.125°),对台风"温比亚"影响辽东半岛的预报进行分析。结果表明:(1)"温比亚"预报的难点是登陆后转向点及转向后路径的预报,西风槽和大陆高压东移阻挡了"温比亚"的西行;台风"苏力"的西北移,导致副高位置偏北,其与东北地区高压脊形成的高压带则有利于"温比亚"的北抬。(2)"温比亚"和"苏力"2个台风与副高之间所形成的东南风低空急流,提供了持续的水汽和能量,既有利于"温比亚"强度的维持,又诱发辽东半岛强降水的持续发生。(3)"温比亚"在变性过程中与西风槽以及低空急流相互作用有利于其北侧螺旋云系的发展。强降水落区与台风低层环流北侧辐合带内冷暖平流活动密切相关,冷暖平流交汇处的能量锋带对强降水有较好的指示作用。(4)数值预报模式对转向点和转向后的路径预报存在较大分歧,除了参考集合预报产品外,还可采用相似预报手段,对比分析相似个例和误差小的数值预报模式的大尺度环境场,借助于数值预报产品和相似个例进行订正。     

超强台风“天鹅”（2015）路径突变过程机理研究

本文采用中国气象局的最佳台风路径数据和美国国家环境预报中心1°×1°每6 h再分析资料作为研究工作的基本场,运用了分部位涡反演方法探讨影响2015年第15号超强台风“天鹅”路径突变的物理机制,得到以下结论:（1）就天气系统而言,“天鹅”整个移动过程中都受到周围环境场及引导气流的影响,主要的影响系统包括西北太平洋副热带高压、季风涡旋、邻近台风“艾莎尼”及台风外围反气旋;（2）定量分析了与各影响系统扰动位涡相关的引导气流矢量,发现整个过程中超强台风“天鹅”的移动始终受西北太平洋副热带高压的影响,其次是来自季风涡旋及台风外围反气旋的贡献,而当“天鹅”有向北转向趋势时,与外围反气旋相关的东北向引导气流导致了台风的路径北折;（3）进一步定量分析了总扰动位涡在不同高度层上相关引导气流的贡献,结果表明在垂直方向上对流层中层系统的引导气流矢量与“天鹅”的移动最为吻合,而形成于低层系统的偏南风气流与“天鹅”向北突然转向有着密切的联系,并在转向后逐渐向中高层发展增强。     

0801号台风“浣熊”的路径和强度特征分析

利用一天四次的NECP格点再分析资料对台风的移动路径、强度突变进行分析。结果表明:台风"浣熊"的移动路径与副高位置的演变有关,而西风槽、脊的进退直接影响副高的演变。因此,副热带高压与西风槽、脊的相互作用是台风"浣熊"路径在北纬20度从西北偏北转向东北的原因;弱冷空气、东亚大槽槽前正涡度平流所产生的强辐散场是强度突变的重要原因;除此之外,越赤道气流与副热带高压的共同作用,不仅对台风"浣熊"强度突变有作用,同时也是其路径在南海从西北偏西转向西北偏北的原因。     

台风“圣帕”登陆后环流维持和路径变化的诊断分析

利用MICAPS提供的实时探测资料及NCEP全球再分析资料,综合分析了环流背景、冷空气活动和下垫面对台风“圣帕”登陆后的路径和强度变化的影响,并对“圣帕”登陆后的物理量特征进行了诊断分析。结果表明：（1）“圣帕”在陆上长久维持过程中,高层高空槽区正涡度平流使其涡度增加,500hPa自外界获得正涡度补充,衰减缓慢并保持一定强度;（2）水汽输送和低空急流的维持支持积云对流发展,积云对流对台风的维持具有正反馈作用;（3）“圣帕”路径发生西折的主要原因是500hPa大陆副高加强向南伸展,表现为台风西侧环境场的北风风速明显增强,引导气流由东南气流转为东北气流;（4）低层冷空气入侵阻挡登陆后的台风低压继续北上,并促使其路径折向西南。     

Impact of 10–60-Day Low-Frequency Steering Flows on Straight Northward-Moving Typhoon Tracks over the Western North Pacific

This study investigates the impact of low-frequency (intraseasonal and interannual) steering flows on straight northward-moving (defined as a meridional displacement two times greater than the zonal displacement) typhoons over the western North Pacific using observational data. The year-to-year change in the northward-moving tracks is affected by the interannual change in the location and intensity of the subtropical high. A strengthened northward steering flow east of 120°E and a weakened easterly steering flow south of the subtropical high favor more frequent straight northward tracks. Examining each of the individual northward-moving typhoons shows that they interact with three types of intraseasonal (10–60-day) background flows during their northward journey. The first type is the monsoon gyre pattern, in which the northward-moving typhoon is embedded in a closed cyclonic monsoon gyre circulation. The second type is the wave train pattern, where a cyclonic (anticyclonic) vorticity circulation is located to the west (east) of the northward-moving typhoon center. The third type is the mid-latitude trough pattern, in which the northward-moving typhoon center is located in the maximum vorticity region of the trough.     

Interaction Between Typhoon and Western Pacific Subtropical Anticyclone:Data Analyses and Numerical Experiments

Three kinds of typhoons with distinct tracks are sorted based on a set of typhoon data from 1958 to 1998. The results of composite analyses confirm that different typhoon tracks correspond to different patterns of the subtropical anticyclone over the western Pacific （SAWP）. When the tracks are westward, the SAWP is strong, with a zonal form, and stretches westward; when the tracks are recurving, the main body of the SAWP shifts eastward and breaks near 160~E; and when the tracks are northward, the SAWP is located far east of its normal position. Based on the above result, two different initial fields are configured, one has a zonal and strong SAWP, and the other has a meridional and weak SAWP. By using the GOALS R42L9 climate model, a temperature disturbance is added into these two different initial fields to force the formation of a typhoon. Westward and northward tracked typhoons are well simulated, thus verifying that different patterns of the SAWP have different effects on typhoon tracks. Results also show that typhoons can induce barotropic Rossby waves propagating to the mid and high latitudes. Under different background zonal flows, the wave trains triggered by the typhoons of westward and northward tracks are also different, and their effects on the mid and high latitude circulations and the SAWP are different. Compared to a n.orthward tracked typhoon, a westward tracked typhoon is able to induce positive geopotential height anomaly to its north and northwest, resulting in the SAWP strengthening and developing westward.     

海洋环流模式对平流方案与分辨率的敏感性

文中将中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的准全球海洋环流模式(LICOM),从水平分辨率、垂直分辨率、平流方案3个方面分别采用不同的方案,进行组合试验,研究这些因素对于海洋环流(特别是热带海洋)的重要影响.8组试验表明,水平分辨率的提高,对于流场的改进有显著作用,能够使流场达到与实际非常接近的强度;调整的垂直分辨率,上层海洋的加密,能够使热带太平洋上层海洋的模拟改进;引入的两步保形平流方案,能够使得热带太平洋海温的模拟有所改进,这种改进的效果在低分辨率的情况下,尤为明显.同时,8组试验也一致地表现出等温线的密集程度比实际情况稀疏,这反映了模式在物理过程,特别是混合过程的描述方面,还有值得改进的地方.     

大气季节内振荡对西北太平洋台风路径的影响研究

台风路径一直是天气预报的难点之一。本文研究了大气季节内振荡 (ISO) 对西北太平洋台风路径的影响, 指出大气ISO对台风路径预报有重要参考意义。细化传统台风路径的划分方法, 将台风路径进一步分为5种: 西移型、 西北移型、 日本以西型、 日本登陆型、 日本以东型。分别对不同路径的台风所对应的低频流场进行超前滞后合成分析, 发现台风生成时850 hPa低频气旋的正涡度带走向往往预示着台风的未来走向, 200 hPa低频环流形势, 意味着上层引导气流的方向, 对台风的路径也有一定的指示作用。低频流场演变特征表明, 大气ISO在对流层低层到中层通过低频气旋或低频反气旋的环流形势影响季风槽及副热带高压的位置和强度, 从而影响台风的活动。低频气旋的作用使台风易于沿着低频气旋的正涡度带移动。菲律宾以东热带地区生成的低频气旋的加强有利于季风槽的加强和东伸, 另外, 它的经向北传对副热带高压的位置也有影响。在副热带地区存在大气ISO流型以低频波列的形式向西传播, 对副热带高压的季节内时间尺度东西振荡有重要作用。热带与副热带地区大气ISO的共同作用, 对台风路径有决定性意义。初步认为, 对于西移路径和西北移路径, 热带大气ISO的影响起着更为重要的作用; 对于日本登陆型和日本以东型路径, 副热带大气ISO的影响起着更为重要的作用。大气季节内振荡的环流场可以作为台风路径预报的依据之一。     

Recurvature dynamics of a typhoon

Summary In this paper we present some recent work on typhoon prediction with a high resolution global model. The emphasis of this paper is on typhoon recurvature. Here we include examples of successful typhoon recurvature track forecasts made from a very high resolution global spectral model. The main objective of this study however is to go beyond the forecasts, i.e. to interrogate the history tapes and to diagnose residue-free budgets of the divergence and vorticity. The premise of this paper is that the recurvature of the typhoons depends on both the usual advection of vorticity by the layer mean winds and the advection of divergence in the outflow layers of the storm.The region immediately outside the heavy rain area of the storm experiences large values of divergent outflows which contribute a significant advection of divergence. Through the Dine's compensation this region must, in consort, experience an enhancement of low level convergence and of deep convection, thus contributing to the storm motion. We distinguish two facets of storm motion and recurvature, one based on the conventional steering that invokes the advection of vorticity by a vertical integrated flow, the other is the generation mechanism proposed here. During recurvature the storm appears to move in a direction which is influenced by the rotational and the divergent flow dynamics. Increased vertical resolution in the outflow layer is shown to resolve stronger amplitudes in the outflow layer divergence and thus to contribute to improved forecasts of recurvature. A number of processes seem to simultaneously evolve, these include the strong advection of divergence part of the wind, enhancement of cumulus convection over this region, an enhancement of lower tropospheric convergence, generation of vorticity of the lower troposphere and the attendant recurvature.With 16 Figures     

西北太平洋台风活动与大气季节内振荡

本文综合介绍了大气季节内振荡与西北太平洋台风活动关系的最新研究结果。主要内容是:大气MJO的活动对西北太平洋台风的生成有比较明显的调制作用,在MJO的活跃期与非活跃期西北太平洋生成台风数的比例为2:1;而在MJO活跃期,对流中心位于赤道东印度洋(即MJO第2～3位相)与对流中心在西太平洋地区(即MJO第5～6位相)时的比例也为2:1。在MJO的不同位相,西太平洋地区的动力因子和热源分布形势有很明显不同。在第2～3位相,各种因子均呈现出抑制西太平洋地区对流及台风发展的态势;而在第5～6位相则明显促进对流的发生发展。这说明MJO在不断东移的过程中,将影响和改变大气环流形势,最终影响台风的生成。对多台风年与少台风年850 hPa的30～60 d低频动能距平合成分析表明,在多台风年有两个低频动能的大值区,其中最显著的是低频动能正异常位于菲律宾以东15°N以南的西北太平洋地区,此区域正好为季风槽所在的位置。而少台风年的情况与多台风年相反,从阿拉伯海东部经印度半岛、孟加拉湾一直到我国南海地区,都是低频动能的大值区,最大的低频动能中心位于印度半岛和我国南海南部;而菲律宾以东的西北太平洋是低频动能的负距平区,季风槽偏弱,对台风生成发展不利。200 hPa速度势场清楚表明,多台风年(少台风年)在菲律宾以东的西北太平洋上表现为高层辐散(辐合),增强(减弱)该地区的上升气流,有利于(不利于)台风的生成。大气季节内振荡(ISO)对西北太平洋台风路径影响的研究表明,大气ISO)流场对台风路径预报有重要参考意义。其结果表明,台风生成时850 hPa低频气旋(LFC)的正涡度带(特别是最大正涡度线)走向往往预示着台风的未来走向;200 hPa的低频环流形势对台风的路径也有一定的指示作用,与200 hPa低频反气旋(LFAC)相联系的200 hPa强低频气流对台风起着引导气流的作用。     

高空冷涡影响台风Meranti(1010)北翘路径的集合预报分析

路径突变是台风路径预报中的一个难题。2010年第10号台风Meranti（1010）在台湾岛南部海域西移过程中突然北折,而欧洲中期天气预报中心（ECMWF）集合预报对其北翘路径存在较大分歧。选取预报成功与不成功两组集合成员各8例,对比分析台风Meranti路径变化的主要原因。结果表明:（1）一个来自热带对流层上部槽的切断高空冷涡（UTCL）是该台风路径变化的一个重要影响系统。Meranti北翘路径跟它与UTCL的南北向耦合有关;（2）UTCL通过改变台风上层的环境气流影响台风引导气流。在UTCL移至台风北部过程中,台风的偏南风引导气流明显加强,有利于其路径北翘;（3）UTCL对台风Meranti北翘路径的影响还与其自身结构有关。水平环流宽且气旋性涡旋向下垂直伸展更深的UTCL对台风路径变化影响更明显;（4）位涡倾向方程的诊断分析表明,在TC与UTCL南北向耦合过程中,台风北部的正位涡水平平流项输送显著,有利于台风向北运动,且UTCL影响下产生的非对称风场在其中起主要作用。