1992年AndreW飓风的中尺度特征

根据PSU-NCAR中尺度模式(MM5)对1992年Andrew飓风数值试验的高分辨率输出资料,分析了Andrew飓风的中尺度特征,研究飓风中的眼区、眼壁区及螺旋性雨带区不同的热力学和动力学结构.轴对称的物理量分布展现了眼壁区区别于眼区和螺旋性雨带区的动力学特征,非对称的物理量分布则表明眼壁区的强风暴天气发生在飓风的西北侧区域,揭示了飓风眼壁区的强倾斜上升气流与外围的螺旋性雨带具有不同发展机制的天气学概念模型.     

Sepat台风（0709）登陆过程中眼放大现象研究

台风登陆过程中常发生结构变化,从而引起其强度、路径以及风雨分布等一系列变化,导致登陆台风灾害十分复杂.0709号台风Sepat在穿过台湾岛时结构变化明显,出现了台风眼放大现象.基于上海台风研究所台风资料、FY-Ⅱ卫星半小时一次的遥感资料、台湾雷达逐时合成回波图像以及NCEP每日4次1°×1°格距的再分析资料,研究了Sepat登陆过程中的眼放大现象.结果表明:(1)Sepat登陆台湾后眼墙塌陷、眼消失,但随后在从台湾海峡移向大陆过程中重新出现了台风眼并伴有眼放大现象,眼直径扩展至约600 km;(2)这种眼放大现象,实际上是台风内核区对流云团分裂扩散过程中与外围螺旋云带一起重新发展出的环状结构.台风眼的扩大与眼区下垫面温度降低、低层大气不稳定度减弱、径向外流加强、下沉运动区范围扩大等因素有关;(3)在台风外围,环境干空气侵入台风环流并在其西部形成了弧状湿度锋.锋区既促进对流运动发展,也阻碍了台风眼区云团进一步向外扩散,使对流云团在锋区附近排列成半圆弧状云带,并在台风气旋性环流组织下与台风东部的螺旋云带一起形成了环状眼墙;(4)台风的减弱消亡与其眼区放大现象密切相关.台风眼放大过程中,由于眼内干空气下沉范围加大、对流凝结潜热加热减弱,不利于暖心结构维持,台风强度亦随之衰减.同时,其增强的径向外流在一定程度上阻止水汽能量向台风内核区输入,促使台风内核对流运动的减弱和消亡.     

太平洋台风中心海平面气压和各层等压面高度之间的关系

台风绝大多数发生在资料稀少的广阔洋面上,气象台预报员在分析高空等压面图时,往往由于缺少记录,台风附近的等高线常常空白,即使有时分析了等高线,但中心强度也不好确定。这直接影响了分析质量,也不利于了解台风的垂直结构。 约旦和麦克恩等人早在五十年代就作了大西洋飓风和太平洋台风飞机探测报告的统计研究,发现台风中心海平面气压值和各等压面上台风中心高度值之间有很好的相关,几乎接近线性关系。约旦据此确定了     

台风“利奇马”(1909)双眼墙结构的多源观测数据分析

利用CIMSS/MIMIC资料、雷达资料、国家气象中心台风定位定强资料,通过集成微波图像判断台风双眼墙形成,分析"利奇马"长达33. 5 h的双眼墙结构特征。结果表明:(1)受宫古岛附近岛屿地形影响和螺旋环流结构调整,内外眼墙对流出现两次偏移;(2)当台风强度较强且稳定时,内眼墙环流的偏移不会引起台风强度的变化,反而因台风强度稳定使内眼墙环流重新组织;(3)雷达回波显示内眼墙有3 h周期的生消发展过程,非对称摩擦效应决定了内外眼墙之间的对流交换主要发生在moat区西北部。     

浙江沿海登陆台风结构特性的多普勒雷达资料分析

利用浙江省新一代多普勒雷达组网资料,选取在浙江东南沿海近乎同一地点登陆的3个台风进行研究。从登陆前6 h到登陆后7 h,对比分析3个台风在登陆前后的雷达回波和降水结构时空变化特征。利用单多普勒雷达四维变分风场反演技术,对温州多普勒雷达探测资料进行了风场反演。结合利用雷达回波强度资料,对3个台风登陆前后1 h在云岩、昌禅等地造成特大暴雨的中尺度对流系统的三维结构及其演变特征进行了详细分析。结果表明,台风强度与其螺旋云带中的对流单体密切相关。台风强度愈强,其中低层环状平均回波强度就愈强,对流活动也就愈旺盛,降水强度也愈大。台风登陆前,回波(雨带)从眼墙向外围传播。台风登陆后,随着台风外围回波(雨带)明显减弱,台风眼墙回波(雨带)则明显增强,台风眼区逐渐被强回波所取代,使台风登陆后眼墙的平均雨强比登陆前增大。台风登陆后1 h,由于低(高)层水平辐合(散)增强,强对流回波中倾斜的上升(下沉)气流明显增大,使对流运动更加活跃,造成登陆后1 h的降雨量显著增强。台风强度与登陆后1 h降雨量的增强幅度成正比。台风强度越强,垂直风切变就越大,垂直切变风速大值区与最大降雨区有较好的对应关系。台风登陆后1 h,垂直切变风速的明显增加对登陆台风螺旋雨带中的中小尺度对流的加强和维持起到了非常重要的作用。     

多平台热带气旋表面风场资料在台风结构分析中的应用

本文利用2007-2014年美国海洋和大气管理局的多平台热带气旋表面风场资料(Multiplatform Tropical Cyclone Surface Wind Analysis,MTCSWA)对西北太平洋和南海区域内共210个编号热带气旋进行了统计分析。结果表明,MTCSWA资料中的最大风速(V_(MAX))相较最佳路径强度偏弱10%~15%,对于较弱的台风存在一定的高估。最大风速半径(R_(MAX))与台风强度之间存在一定的线性关系且在不同区域具有不同的分布特征。由于R_(MAX)与台风的强度有关,对于强度达到强热带风暴以上级别的各个海区内台风其结构差异不明显,而对于强度较弱的台风(强热带风暴以下)其最大风速半径具有一定的区域分布差异。对台风各级风圈半径的分析结果显示:7级风圈半径通常是东部大于西部,而10和12级风区半径没有这种现象。利用MTCSWA的内核区高分辨率对1215号超强台风布拉万分析发现,在其内外眼墙置换过程中,内外眼墙之间的距离(R_2-R_1)逐渐减小,内眼墙的风速(V_1)逐渐减小,而外眼墙的风速(V_2)逐渐增加,且在此过程中伴随有台风强度的短暂波动。最后结合MTCSWA资料和数值预报讨论了一种台风结构参数的客观估计方法,其检验结果表明该方法对R_(MAX)和各级风圈半径均有一定的估计能力。     

尤特台风登陆过程中眼区结构变化的分析研究

尤特台风在登陆珠江三角洲期间,借助珠江三角比较稠密的观测网对它在登陆过程中眼区及其附近结构的变化进行分析研究.综合使用时间分辨率为6 min的多普勒雷达CAPPI(Constant Altitude Plan Position Indicator)回波图、每小时CAPPI径向风、高时空分辨的静止气象卫星云图、SSM/I(Special Sensor Microwave/Imager)和常规观测等资料.雷达图上发现眼区及邻近地区多处存在着比较强的最长可达150 km左右的直线状回波,直线回波带上嵌有多个强的回波单体.经过分析研究,认为雷达图上的直线状回波现象,与台风内区涡旋结构的变异有关.考察静止卫星红外云图上螺旋云带的强烈弯曲和云带前端低TBB值的现象,以及分析探空资料计算出来的相对涡度分布,认为直线回波现象与台风内区非对称的涡旋结构演变有关,那些直线回波带的形成可能是与眼壁附近存在的涡度相对高值区的推进相联系的.最后作者就台风登陆过程中内区涡旋结构变异的问题作一些讨论,认为台风在登陆过程中相对比较容易发生结构变异,从而有可能导致在登陆过程中移速加快和出现强天气等现象.     

飓风Bonnie发生发展过程中的强度结构变化和惯性稳定度分析

利用MM5高分辨率数值模式模拟飓风Bonnie(1998)的资料,根据风垂直切变随时间的变化,将飓风Bonnie的发生、发展划分为3个阶段;在不同阶段中,通过分析飓风结构和强度的变化,研究其惯性稳定度的演变。结果表明,Bonnie在发生发展过程中具有很强的非对称性,并出现眼墙替换过程。在飓风结构发展中,较高的惯性稳定度发展与风暴的内核尺度发展一致;高惯性稳定度区提供抗径向运动,主要出现在主眼墙附近和内部区域,高惯性稳定度区的建立致使Rossby变形半径减小,风垂直切变影响减小,使得潜热释放集中于该区,有利于飓风加强,这是飓风内核发展的一个重要因素。     

台风Rammasun(2014)与飓风Wilma(2005)快速增强过程的内核结构变化比较

热带气旋的快速增强机制目前仍然不太清楚,不少研究开始关注快速增强过程中热带气旋内核结构的变化。通过比较模拟的西北太平洋超强台风Rammasun (2014)和大西洋5级飓风Wilma (2005)快速增强过程中内核结构的变化特点,理解内核结构在快速增强过程中的变化特点。飓风Wilma是一个典型的快速增强热带气旋,快速增强期间具有弱的环境垂直切变、对称的眼墙、较小的中心倾斜以及比较直立的眼墙。但是,台风Rammasun快速增强发生在较强切变(超过10 m/s)环境下,眼墙对流呈高度不对称,强对流基本固定在台风中心的南侧。整个快速增强期间,Rammasun在垂直方向上维持较大的中心倾斜以及较大的眼墙倾斜。结果表明,快速增强也可能在不完全对称的内核结构和倾斜垂直结构的情况下发生。      

两次台风的雷达回波特征及其与路径的关系

一、两次台风的共性 7514号台风降水回波呈现极其典型的同心双层眼壁结构。图la是一张衰减30分贝的照片,它与6903号特强台风7月28日00时16分的照片(见图1b)十分相似。这种同心双层眼壁结构是比较少见的,内眼壁结构都呈“6”字形,内眼区直径都在15—20公里左右,外眼壁结构都呈准圆形,外眼区直径分别为90和120公里,里层螺旋雨带和台风     

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。      

同心双眼台风眼区演变的云图分析

本文利用1983年国际台风业务试验期间获得的每小时一次的卫星云图资料, 分析了8305和8310台风眼区附近云系的演变特征。分析表明, 这两个强台风在发展最盛期之后, 出现同心双眼结构。 同心双眼台风的内眼和外眼在发展变化过程中, 时而清晰、 时而模糊, 内外云壁也时而发展、时而减弱。值得注意的是, 在台风出现同心双眼结构以后,外眼消弱的过程中,在西北象限残留一条弧状晴空区云缝, 云缝以平均每小时70公里左右的速度作逆时针旋转,大约6小时旋转一周。     

南海台风边界层湍流小波分析

利用小波变换（WT）对香港天文台飞机观测台风“妮妲”（1604）资料进行分析,研究在不稳定、不均匀的台风边界层中湍流涡旋的垂直传输作用。在0.1～5 Hz惯性子区内横风和顺风分量功率谱密度能较好符合-5/3幂律。小波分析显示：横风的小波功率谱峰值集中在1 km之下,顺风分量的小波功率谱峰值集中在1～6km之间;眼区动量通量的主要贡献尺度为2.3 km,眼区外主要贡献尺度在1～2 km,中低层为较小尺度（<1.0km）;湍流功能(TKE)的生成尺度主要集中在4 km之下。这项研究定量描述了南海北部台风边界层各个区域湍流结构的差异特征,讨论了对台风边界层通量参数化的可能影响。     

同心双眼台风结构和强度的初步分析

本文利用飞机探测、雷达和卫星云图资料,分析和讨论了同心双眼台风的特征和强度.作者普查了1949—1983年35年的观测资料,得到76个同心双眼台风,发现在西北太平洋地区强台风中,常常可以观测到这种结构的台风眼,而且它与台风的自身强度也有密切的关系.另外,这类台风的地理分布和季节分布都有明显的规律.根据观测事实,本文提出了同心双眼台风结构的一种理想化模型.     

利用卫星微波观测亮温与云辐射模拟亮温的台风定位分析

极轨气象卫星S-NPP、MetOp-A和FY-3B上搭载的微波湿度计观测资料可以反映出台风周围水汽和云雨结构。本文使用权重函数峰值在800 hPa附近的微波湿度计通道观测资料和ERA5再分析资料全天空模拟亮温,以飓风Sandy和Isaac为例,对用方位谱台风中心位置定位方法得到的观测和模拟中心位置进行了比较。利用下午星S-NPP搭载的先进技术微波探测仪(Advanced Technology Microwave Sounder, ATMS)和上午星MetOp-A搭载的微波湿度计(Microwave Humidity Sounder, MHS)观测亮温得到的飓风Sandy(Isaac)中心位置与最佳路径平均相差35.8 km(32.9 km),但用ERA5全天空模拟亮温得到的飓风Sandy(Isaac)中心位置与最佳路径平均相差73.3 km(82.1 km)。若按照热带风暴和台风等级来划分,ATMS和MHS观测和模拟亮温得到的台风中心位置与最佳路径的平均距离对热带风暴分别是36.5 km和105.9 km,对台风分别是25.8 km和56.4 km。若用FY-3B搭载的微波湿度计(以M...     

热带气旋的结构和能量学

用西北太平洋10年的无线电探空测风资料,分析研究热带气旋的大尺度结构。分析风暴内的各个区域的温度、高度、湿度、风和垂直运动场,从台风眼到半径12°(纬距,下同)内的平均探测情况。讨论了半径4°以内区域的降水特征。还使用了台风飞机探测资料来分析核心部分。发现了许多重要的特点。在风暴的结构上,特别是在大的半径处,存在强的持续的非对称性。风暴环流水平范围十分宽广,好象不管内部核心的强度怎么样,总是保持常定的尺度。对流层中层的入流主要地是来自4°以外。在4～6°半径带存在一个平均下沉区。内区湿度非常之高,眼的外面处处存在条件不稳定。降水和温度的日变化明显。     

强垂直风切变环境下对流单体对飓风强度的影响

利用高分辨率模式输出资料,诊断分析强垂直风切变环境下飓风Bonnie(1998)中风暴相对螺旋度的分布特征,再现了Molinari等(2008)利用下投式探空仪获得的该飓风内部风暴相对螺旋度的离散观测结果。通过对比不同垂直风切变环境下,不同区域风暴的相对螺旋度、对流有效位能及风速的水平分布,揭示出与高值风暴相对螺旋度相联系的强对流单体的分布与环境垂直风切变的密切联系。基于风暴相对螺旋度和对流有效位能的配置分析,研究强环境垂直风切变时段,眼壁附近的深厚涡旋对流以及螺旋雨带中的小型对流单体的三维结构和演变特征。分析表明,环境垂直风切变较强时,在眼壁附近的顺切变区存在典型的深厚涡旋对流系统,这类深厚涡旋系统能够激发二级垂直环流,有利于旋转上升运动的维持,并在近眼心区域引发补偿性的干暖下沉气流,有助于飓风暖心的维持和加强;同时,螺旋雨带中也存在以涡度为特征的小型对流单体,这些对流单体随着平流不断移入飓风中心,使得飓风中心垂直涡度增加,最终导致飓风强度的增强。      

飓风中多角形的眼壁和雨带

1.引言飓风中心通常被人们认为是在雷达屏面上出现的圆形或椭圆形的几何中心。为了揭示不同的风暴特征,例如飓风眼大小、椭圆率、回波运动和风暴运动等,许多研究者研究延时电影胶片(time-lapse film)的飓风照片。为了研究风暴路径细节和论证风暴的陀螺形的运动,需要更多的眼中心定位资料。在从地面雷达照片中收集定位资料时,作者观测到飓风眼经常既不是圆形的,也不是椭圆形,而似乎是六角形的、四方形的或三角形的。这些多角形结构虽不太完整,但其直线轮廓却是难以否认的。 2.资料和分析本文所研究的观测资料有:1)平面位置显示器(PPI)显示的16毫米和35毫米延时电影片记录,2)为计算机使用而经过数字转换的雷达反射率的     

不同资料同化对登陆台风菲特(2013)短时预报的影响研究

为定量评估地面、探空、飞机报、卫星辐射亮温、雷达反射率及径向风等不同观测资料同化对台风预报性能的影响,本文以2013年严重影响我国的登陆台风菲特为例,利用WRF模式与GSI-3DVAR同化系统开展观测系统试验(OSE)研究,探讨了不同类型资料同化对"菲特"(2013)路径、强度、形势场和降水短时预报的相对贡献及可能影响机理。结果表明:(1)不同类型资料同化对模拟结果贡献程度有明显差别,其中探空、雷达反射率和飞机报对模拟结果有较大影响,分别"拒绝"这三种资料后模式模拟的高空各要素均方根误差分别上升约54.8%~62.0%、9.2%~16.5%和6.1%~6.4%。(2)对于不同的台风预报效果评估参数,各类资料的贡献率大小排序不同。对高空场和台风路径模拟影响较大的是探空和飞机报,对台风强度模拟影响较大的依次是雷达径向风、反射率、探空和飞机报,而对降水模拟影响较大的依次是雷达反射率、探空和飞机报。(3)各类资料对降水模拟的贡献率随时间变化不同。雷达反射率资料对降水的贡献随着模式积分时间明显下降,而飞机报、探空资料等对降水的贡献在模式积分3 h之后开始出现。(4)资料同化对降水模拟的改进与其对台风路径、水物质及强度模拟改进有关,因此影响高空场、台风路径和强度较大的雷达反射率、探空和飞机报资料,也是对降水模拟贡献较大的资料。     

台风莫拉菲(2009)登陆前后电荷结构演变的模拟研究

利用中尺度起电放电模式以及卫星和闪电定位等观测资料,对比分析了台风莫拉菲（2009）在登陆前后以及衰亡阶段的电荷结构及形成。结果表明：莫拉菲在登陆前存在近海加强过程,加强中逐渐形成清晰的台风眼并伴随眼壁区闪电活动的多发。眼壁区对流在近海加强阶段呈现正的三极性电荷结构,主负电荷区位于-25℃——10℃层,其上下各有一个正电荷区。而在台风达到最大强度后呈现负的偶极性电荷结构,仅存在云中部的负电荷区和下部的正电荷区。眼壁区对流的电荷结构同台风强度变化密切相关而不受登陆直接影响。在台风发展的不同阶段,外螺旋雨带对流主要表现为正的三极性或正的偶极性电荷结构,之前的研究一般认为外雨带对流只能呈现正的偶极性电结构。外雨带三极性电结构的形成可以类似于眼壁区三极性结构的形成,也存在其他形成机制,即在霰粒子与冰晶组成的正偶极性电荷结构下存在一个由雹粒子组成的正电荷区,从而形成正的三极性电荷结构。台风衰亡阶段对流主要表现负的偶极性电荷结构,对流活动较弱,类似于陆地雷暴消散阶段的特性。不同类型的电荷结构所对应对流的相对强度也在文内进行了讨论。