海洋表层温度对台风"蔷薇"路径和强度预测精度的影响

基于中尺度大气模式WRF(Weather Research and Forecasting Model),首先对2007年3次船舶辐射通量观测进行模拟,以检验WRF对长波和短波辐射通量的模拟能力,结果表明使用中国近海海洋环境数值预报系统环流模式POM(Princeton Ocean Model)模拟的高时空分辨率的海洋表层温度能够显著改进短波辐射通量的模拟,而对长波辐射通量模拟的改进不明显。然后,将业务化运行的中国近海海洋环境数值预报系统后报的逐时海洋表面温度(SST)作为WRF底边界条件,对2008年15号强台风"蔷薇"(Jangmi)过程进行了数值后报试验。结果表明,与使用NCEP/NCAR的SST试验后报的台风中心位置偏差相比,使用高时空分辨率的SST能够较为显著地改善"蔷薇"的路径模拟,台风中心位置模拟偏差减少11%,尤其在台风减弱阶段,台风中心位置模拟偏差减少37%。台风强度在台风发展的不同阶段对下垫面SST的变化敏感性不同。台风路径附近的海表面温度下降会导致海洋向大气输送的热量减少从而减弱台风强度。     

台风期间海洋飞沫对海气湍通量的影响研究

本文以2006年9月日本以南海域的台风YAGI为例,应用黑潮延伸体附近的KEO浮标观测资料,并结合卫星遥感等融合资料,分析海洋飞沫在台风不同发展阶段对海气界面间热量通量和动量通量的影响。首先,定量地分析台风期间海洋飞沫对海气热通量的影响。结果表明,在台风YAGI过境期间,海洋飞沫能够显著地加剧海气界面间的热量交换,尤其是潜热交换。海洋飞沫增加的热通量随着风速的增强而增大,随着波龄的增大而减小。随后,通过动量分析表明,在台风YAGI过境期间,海洋飞沫显著地增强了由大气向海洋的动量转移。当风速达到台风量级后,考虑海洋飞沫所增加的动量通量与界面动量通量大小相当,同时,在此风速条件下,海洋飞沫在海气界面形成极限饱和悬浮层,抑制风到海表面的动量转移,导致海气界面间总的动量通量的增长率随之减小。     

“菲特”台风路径和强度预报难点分析

利用1°×1°NCEP再分析资料、NOAA海温资料对其进行分析,结果表明:(1)副高突然加强西进,中低层高压带加强,在台风北侧形成高压坝和强盛偏东气流,是台风路径突然西折的主要原因;(2)"丹娜丝"的活动在一定程度上阻止了副热带高压的南落,有利于副高南侧偏东急流的维持和加强,对"菲特"路径的突然西折起一定作用。敏感性数值试验结果表明"双台风"效应对"菲特"登陆前进一步西折具有决定作用;(3)高低空急流的配置,产生了动力场的耦合作用,加强了台风的对流活动,所释放的潜热可以补偿海温降低的影响,对"菲特"在近海强度维持起到了重要作用;(4)"菲特"的强度和环境风垂直切变的演变规律基本一致,较低的环境风垂直切变是"菲特"在近海强度维持的重要原因。     

海洋飞沫方案改进对台风“威马逊”强度预报的影响

本文采用分粒径段组合方式改进海气耦合模式海洋飞沫方案,并利用耦合模式对1409号台风"威马逊"进行数值模拟,分析了海洋飞沫方案改进对台风结构、强度以及海气动量通量、热量通量模拟结果的影响。结果显示,耦合模式中海洋飞沫方案可通过改变海表面粗糙度影响海气动量与热量通量;海洋飞沫还可以通过沫滴向大气输送感热和水汽而直接影响海气热通量,进一步影响台风的强度。模拟结果显示改进后海洋飞沫方案的台风强度更接近观测。改进海洋飞沫方案后粗糙度的计算结果小于原始方案,相应地海气热通量以及下垫面耗散作用也弱于后者,海表面风场是海气热交换与下垫面耗散共同作用的结果。     

海面温度变化影响台风"海棠"强度的数值研究

通过对台风"海棠"5 d的数值模拟,研究海表温度(SST)变化对台风强度的影响。与NCEP月平均海表温度相对比,在中尺度大气模式中引入热带测雨卫星(TRMM)微波成像仪(TMI)/先进微波扫描辐射计(AMSR-E)来考察SST对台风"海棠"路径和强度的影响。研究结果表明,每天变化SST的试验模拟的台风强度和路径整体效果不错;模拟的台风路径不敏感于SST的变化,而台风强度的变化不仅取决于由于台风移动引发的SST冷却的幅度大小,而且取决于SST冷却区域的相对位置。在台风"海棠"强烈发展过程中,台风中心右侧冷却区对台风中心气压影响很小;台风强烈发展过后,SST冷却区开始影响台风强度,但造成台风中心气压下降幅度不大,6 h内台风中心气压减弱约3.9 hPa。海面热量通量和海面风速与SST的分布都有良好的相关性:在SST变化为正值的暖水区,感热通量和潜热通量都是一个正的通量分布的极值区,并有风速极大值区域存在;在台风右侧相应的冷却区,则存在着负的通量异常和风速极小值区域。     

超强台风“芭玛”移动路径及强度异常分析

0917号超强台风是2009年在西北太平洋地区生成的生命期最长、登陆次数最多、移动路径最为怪异的超强台风.本文利用多种资料,分析了"芭玛"强度及移动路径特点,并对引起其移动路径及强度异常变化的原因进行了初步分析,结果表明:(1)9月底至10月中旬,副高发生了一次"加强西进-减弱东撤-加强西进"的周期性活动,对台风移动路...     

"鸣蝉"台风结构和强度变化特点

2003年第14号台风"鸣蝉"朝西北方向移到24°N以北时,中心气压下降到920hPa,近中心最大风速达60m/s,在沿125°E北上时,强度减弱很缓慢.本文对该台风的移动路径和强度变化进行分析,发现台风主要是在副热带高压和高空槽的引导下移动,路径比较规则.来自热带辐合带的深厚水汽输送通道为台风强度的维持提供了丰沛的水汽和能量.200hPa高空槽前西南急流为台风提供强流出流场.涡度场的对称分布,使水汽和能量向台风中心旋转,低层辐合加强,涡动动能得以维持,有利于台风强度的加强.弱的水平风速垂直切变和暖洋面的加热作用,也是台风维持的原因.     

“梅花”台风路径与强度的集合预报

以新一代全球/区域多尺度通用同化与数值预报系统-热带气旋路径数值预报系统(global/regional assimilation and prediction system-tropical cyclone model,GRAPES-TCM)为试验模式,采用组合不同的物理参数化方案(MP)方法和随机全倾向扰动(STTP)方法,生成反映模式不确定性的集合成员,在此基础上设计包含6个成员的3种集合方案,方案1和方案3的成员分别用MP方法和STTP方法生成,方案2的成员同时采用MP和STTP方法生成,用3种集合方案对1109台风"梅花"进行了36次72h的集合预报试验。结果显示:对于路径预报,3种集合方案中预报效果最好的是方案3,其次为方案2,最差的是方案1;对于强度预报,方案1和方案2的预报效果差异不大,都远好于方案3。方案2和方案3的路径预报与强度预报都好于控制试验的预报,方案1的路径预报好于大部分成员的预报,强度预报好于所有成员的预报。3种方案的路径离散度都偏小,方案3偏小最多,其次为方案2;方案3的强度离散度也过于偏小,是3种方案中最小的,方案1和方案2的强度离散度在积分前期明显偏小,积分后期则有偏大的趋势,其中方案2的强度离散度大于方案1。与国内外8个业务数值模式的预报结果比较,对于路径预报,方案1优于5个业务模式的预报,方案2和方案3则优于除欧洲数值以外的7个业务模式的预报;对于强度预报,方案1和方案2优于所有8个业务模式的预报,方案3优于6个业务模式的预报。总体而言,3种集合方案的路径和强度预报都表现出优于确定性预报的预报能力,相对于各业务数值模式都表现出一定的预报优势,具有业务应用的价值,其中同时应用STTP和MP方法的方案2对台风的综合预报效果是最优的。     

SST对台风“珍珠”影响的数值试验

本文使用了最新的中尺度大气模式WRF模式,结合Nudging方法和自动移动嵌套方法,采用TRMM/TMI观测资料和NCEP1°×1°再分析资料,进行了5组数值试验,模拟了0601号台风"珍珠",分析了在台风作用下的海面降温对台风路径和强度的影响,对比各组模拟结果表明,SST的变化对台风路径和强度都有较大影响,采用了TRMM/TMI观测资料后,能够显著提高对热带气旋强度的模拟,此外,数值模式模拟结果还表明:SST每增加或减少1℃,热带气旋的最低气压大约增加/减少16 hPa.     

WRF模式空间分辨率对南海台风模拟的敏感性分析

为准确模拟南中国海台风路径和强度,对建立的WRF模式开展水平和垂向网格分辨率的敏感性分析。水平网格分辨率分别采用5 km,10 km,20 km,30 km以及15 km和5 km的嵌套方案等5种情况,垂向网格分辨率采用35层、28层和20层等3种情况,顶部最大压强采用1000 Pa,2000 Pa,3500 Pa和5000 Pa等4种情况,针对台风"启德"的路径和强度进行模拟分析。对不同条件组合下的台风路径、风速和海面压强进行对比,发现水平和垂向网格分辨率对台风路径的影响比较有限,对台风强度的影响相对显著。基于高精度空间分辨率模拟得到的台风强度与实测值吻合更好,采用嵌套网格技术对计算结果精度的提高效果显著。采用35层的垂向分辨率得到的模拟结果明显优于基于20层和28层得到的模拟结果。经过对比分析,确定适用于本研究的最优参数设置：水平空间分辨率采用15 km和5 km的双向嵌套网格方案;垂向分层为35层,顶部最大压强为2000 Pa。     

0102号台风"飞燕"移动路径特点的分析

2001年2号台风“飞燕”登陆早、强度大、移速快、突发性强给福建中部沿海地区带来巨大损失。本文利用常规资料及云图等资料对其登陆福建及后期路径北折的特点及成因进行分析，结果表明：200hPa散度、850hPa涡度及低层能量场对台风路径北折有比较好的预示作用，台风未来移向有沿着200hPa其中心附近辐散中心长轴方向、850hPa正涡度长轴方向及低层暖平流区和850hPa θse高能中心轴移动的趋势。     

SST对黄海、渤海登陆热带气旋路径和强度的影响

利用中国气象局整编的1949~2003年的热带气旋资料和美国国家环境预报中心的海表温度(SST)最优插值资料,应用EOF分解和概率分析等方法,分析了黄海、渤海登陆热带气旋个例所处环境场中的海温的空间和时间分布规律,计算得到该类热带气旋在黄海、渤海区达到最大可能强度(MPI)的概率分布。结果显示,在黄海、渤海海区的较强的(>1℃)SST正距平中心和渤海北部海域的SST正距平区是黄海、渤海登陆TC出现北行路径必要条件。所有TC个例过程发生之前均有一个黄海、渤海关键区SST距平上升过程,只有30%的TC达到MPI一半,只有1%的TC可能达到MPI的4/5。     

Mesoscale SST perturbation-induced impacts on climatological precipitation in the Kuroshio-Oyashio extension region,as revealed by the WRF simulations

Mesoscale coupling between perturbations of mesoscale sea surface temperature (SST) and lowlevel winds has been extensively studied using available high-resolution satellite observations. However, the climatological impacts of mesoscale SST perturbations (SST meso ) on the free atmosphere have not been fully understood. In this study, the rectified eff ect of SSTmeso on local climatological precipitation in the Kuroshio- Oyashio Extension (KOE) region is investigated using the Weather Research and Forecasting (WRF) Model;two runs are performed, one forced by low-resolution SST fields (almost no mesoscale signals) and another by additional high-resolution SSTmeso fields extracted from satellite observations. Climatological precipitation response to SST meso is characterized mainly by enhanced precipitation on the warmer flank of three oceanic SST fronts in this region. The results show that the positive correlation between the 10-m wind speed perturbations and SSTmeso is well captured by the WRF model with a reasonable spatial pattern but relatively weak strength. The addition of SSTmeso improves the climatological precipitation simulated by WRF with a better representation of fine-scale structures compared with satellite observations. A closer examination on the underlying mechanism suggests that while the pressure adjustment mechanism can explain the climatological precipitation enhancement along the fronts and the relatively high contribution of the convective precipitation, other factors such as synoptic events should also be taken into consideration to account for the seasonality of the precipitation response.     

基于简单台风模型的台风“海马”强度变化机制研究

台风强度预报误差较大,相关物理机制有待深入研究。针对台风“海马”个例,利用台风最佳路径数据集和欧洲中心再分析资料设定台风特征参数,使用基于海-气相互作用理论的简单台风模型对台风“海马”进行数值模拟,并针对焓交换系数与拖曳系数比值开展敏感性试验。控制试验结果表明,在台风的成熟期,台风的切向动能主要存在于眼壁外侧的云下层和对流层中下层,而径向动能主要集中在对流层上部和眼壁外侧的云下层,这些结果描述了台风成熟期的基本特征。敏感性试验表明,当海洋表面焓交换系数与拖曳系数的比值增大时,台风的主级环流与次级环流明显增强,台风边界层的平均径向风速度分布更趋向中心,且风速明显增加,同时,垂直上升速度增加,台风切向动能明显增加,台风强度增强。研究结果有助于理解海气交换对台风强度的影响。     

黄、渤海表层海温对台风过程响应数值试验

根据黄、渤海夏季由台风引起的异常海温的主要特点 ,构造一个简单而典型的台风过程模型 ,利用“近海异常海温数值预报模式”对海表层温度进行了数值试验 ,对台风过程中引起异常海温的各因子进行了定量分析 ,给出台风中心及其附近各点由各因子引起的变温率变化。试验表明 ,在台风作用下 ,冷水抽吸是引起异常低温的主要原因 ,大风夹卷的贡献占第二位 ,蒸发潜热的作用也不容忽视。数值模拟还清晰地显示出台风所引起的左弱右强的不对称降温效应以及表层暖水向外输运并在台风边缘下沉的现象。另外 ,还对近海异常海温预报模式的几个关键性问题及模式需改进之处进行了讨论。