台风“莫拉克”登陆过程的闪电活动与雷达回波特征

利用全球闪电定位网WWLLN(World Wide Lightning Location Network)资料和中国气象局热带气旋资料中心最佳路径数据集的台风资料,并结合福建省气象局新一代天气雷达反射率资料以及NCEP/NCAR的再分析格点资料,对台风"莫拉克"在中国台湾和福建两次登陆过程中的闪电活动和雷达回波特征进行了分析。结果表明,闪电多发生在台风的外雨带,中心区域和内雨带闪电数量较少,第一次登陆过程中闪电数量较多,第二次登陆过程中闪电数量较少。6 km高度上,面积较大的回波后侧或外侧观测到闪电发生,在回波形成初期闪电数量较少,在面积和强度较稳定的时期闪电数量增加,并且闪电数量与回波的最大顶高呈正相关。闪电的发生受到台风自身垂直运动和地形抬升的共同影响,500 h Pa上气旋性风场流入垂直上升区后部的陆地出现闪电密集区,并且垂直中心的位置与强度对闪电分布的位置与数量有明显影响。     

0709号超强台风圣帕(Sepat)的闪电活动特征

利用全球闪电定位网 (WWLLN) 获取的闪电定位资料和中国气象局 (CMA) 提供的台风定位资料, 分析了2007年第9号超强台风圣帕的闪电时空演变特征。分析结果表明: 在热带低压至强热带风暴时期, 台风中心闪电活动频繁, 外围闪电少; 台风成熟时期, 呈现明显的三圈结构; 减弱消散时期, 中心闪电骤减, 几乎为零, 外围闪电密度远远超过中心闪电密度。眼壁闪电和台风总闪电存在阶段性变化。在台风中心最大风速急剧增大的阶段, 眼壁上的闪电两次爆发, 而在第二次眼壁闪电爆发后的两个小时, 中心风速达到最大值, 表明闪电活动有可能对台风增强有指示意义。台风眼壁置换是台风强度发生变化的一个转折点, 也是台风闪电活动发生变化的一个转折点, 从台风眼壁置换开始, 眼壁上闪电数接近于零。闪电次数跟云顶亮温存在显著性相关。结合热带测雨计划任务卫星 (TRMM) 上装载的闪电成像仪 (LIS) 和微波辐射计 (TMI) 资料, 进一步对比分析了台风闪电与强对流区域的关系, 发现闪电易发生在修正极化亮温低于225 K的深对流系统中, 但并不是所有的深对流中都能探测到闪电的发生。WWLLN和LIS探测到闪电发生区域基本一致。     

2000—2007年登陆台风中闪电活动与降水特征

利用TRMM卫星LIS, PR和TMI资料,对2000—2007年41个登陆我国的台风中闪电活动和降水特征进行分析。结果表明:台风中的闪电活动整体较弱,相对而言,外雨带中的闪电活动最强,其次是眼壁,内雨带最弱,而眼壁的闪电密度最大。闪电活动沿台风径向有两个明显的高值区,主峰出现在距台风眼375 km的外雨带,次峰出现在距台风眼55 km的眼壁和内雨带相交的边界附近。台风中对流云降水面积远小于层云降水面积,其中外雨带中的对流云降水面积最大,其次是眼壁,内雨带最小;但对流降水对总降水量的贡献与层云相当。眼壁和内雨带中的对流云和层云的降水回波平均高度都小于外雨带。分析表明:TMI观测到的85.5 GHz极化修正亮温 (T_PC85.5) 越低,闪电发生概率越大,外雨带具有最低的T_PC85.5。有、无闪电发生区域的平均6 km高度雷达反射率因子和T_PC85.5差异明显。台风区域内,闪电活动位置对应的平均6 km雷达回波强度普遍大于20 dBZ,而无闪电发生位置普遍低于30 dBZ。     

广西冰雹云闪电变化特征分析及其防雹应用

利用广西2006―2011年4-6月17个降雹样本资料和以降雹点为中心半径50km范围内闪电监测定位网探测到的所有闪电数据对广西冰雹云闪电变化特征进行分析,结果显示:广西地区冰雹发生前的短时间内负闪频数远大于正闪频数,正负闪强度的比值大多都在1.5以上,而正负闪陡度的比值相差不大,5min闪电频次峰值都在5次以上,降雹前峰值出现明显跃增,降雹出现在闪电密度最大中心的下风方右侧,闪电变化分析结果在广西地区人工防雹作业中有一定的指导作用。     

超强台风“利奇马”(1909)的闪电活动特征

利用风云四号A星(FY-4A)装载的闪电成像仪探测到的闪电实时定位资料和中央气象台提供的台风定位资料,分析了2019年第9号超强台风“利奇马”的闪电时空演变特征。结果表明:“利奇马”在强台风阶段的日平均闪电密度最大,其次是超强台风阶段。处于增强阶段(△V>0 m·s^-1)时的闪电活动强于减弱阶段(△V<0 m·s^-1),气旋强度稳定时(-5 m·s^-1≤△V<5 m·s^-1),闪电活动最弱。台风成熟以后闪电密度基本呈现出三圈结构。闪电的空间分布具有不对称性,在台风移动方向左侧的闪电数量明显多于右侧。台风外围雨带中的闪电远远多于台风中心发生的闪电,台风中心发生的闪电所占比例不到总数的1%。在台风两次增强阶段均出现闪电的爆发,在台风最强阶段也有较多的闪电发生。在台风最强时期的前半段,眼壁闪电数明显爆发至最大,在台风减弱阶段,眼壁闪电发生很少。     

雷州半岛盛夏闪电活动特征及其与降水的联系

利用雷州半岛2007年7、8月常规地面气象观测资料和闪电定位资料,分析了闪电活动与24 h降水量及雨强的关系,结果表明:雷州半岛盛夏地闪频数的最大值中心在其东侧海面上,地闪高发带沿海岸线呈南北向分布;地闪频次存在明显的日变化特征,13:00～18:00为闪电高发时段;无闪电时,有41.3%的降水事件24 h降水量≤1 mm,61.5%的降水事件雨强≤1 mm·h-1;有闪电时相应的事件概率分别为25.9%和37.7%;24 h降水量>30 mm的事件大多发生在有闪电的情况下,无闪电时极少发生;雨强概率分布的日变化特征不明显;有闪电活动时,雨强均值变化幅度加大.     

西北太平洋热带气旋频数和强度变化趋势初探

利用1951—2006年西北太平洋 (含南海) 热带气旋资料, 研究了不同强度热带气旋的气候变化特征。结果表明:超强台风 (近中心最大风速≥58m/s, 简称超强台风Ⅱ) 频数、强度和初、终旋日期的变化特征都不同于其他级别热带气旋; 西北太平洋热带气旋的总频数有长期减少趋势, 主要由热带低压和超强台风Ⅱ的长期减少趋势引起; 随着热带气旋强度增强, 出现月最大频数的月份逐渐推迟; 超强台风月频数最大值发生在秋季; 超强台风Ⅱ频数的年变化与除了超强台风Ⅰ(近中心最大风速为51~58m/s) 外的其他级别热带气旋反相关; 受超强台风Ⅱ减少影响, 热带气旋年平均最大风速有减小的长期趋势; 热带气旋的初、终旋日期没有显著的长期变化趋势, 但超强台风Ⅱ的初旋日期有推迟趋势, 终旋日期有提前趋势, 发生时间缩短。     

基于全球闪电定位网的江淮闪电定位网探测效率分析：以台风“利奇马”为例

基于全球闪电定位网(World Wide Lightning Location Network,WWLLN)获取的闪电定位资料对江淮闪电定位网(Jianghuai Area Sferic Array,JASA)在内陆及近海区域的闪电实时探测性能进行评估。通过对2019年第9号超强台风“利奇马”期间产生的闪电活动进行对比分析,发现JASA和WWLLN对台风闪电的径向分布、时间变化和空间变化有较好的一致性,绝大部分闪电发生在云顶亮温小于220 K区域;在台风发展阶段,内核区闪电活动较为频繁,在台风成熟和消亡阶段时,闪电主要分布外雨带,内核区的闪电活动少但集中。在探测效率方面,JASA对江淮区域实时定位到的闪电数远多于WWLLN,相对探测效率和绝对探测效率分别为69.12%和92.51%。而在海洋区域(114～130°E,20～24°N和123～130°E,24～32°N),由于受到JASA站点位置分布的限制,闪电实时定位数略少于WWLLN,其相对探测效率和绝对探测效率分别为32.67%和52.26%。研究结果表明了JASA对内陆及近海区域雷暴具备较强的捕获能力,为实时监测台风期间强对流闪电...     

一次中尺度雷暴大风过程的闪电特征分析

2005年6月21日山东北部出现了一次中尺度对流系统,并伴有地面灾害性大风。作者综合闪电定位资料、雷达和卫星资料详细分析了这次中尺度对流系统的闪电活动特征,结果表明,在系统初始发展阶段地闪频数快速增加.成熟阶段地闪频数一直较高,且都在20次/5 min以上,在减弱消散阶段,正地闪比例超过负地闪。负地闪多发生在对流降水区,而正地闪则对应于稳定的层状云降水区。逐小时地闪次数峰值滞后于云顶最低温度峰值,小于-50℃的冷云覆盖面积峰值滞后于地闪次数峰值。这次地面大风主要是较强下沉气流底部外流造成的,利用WINDEX计算的地面最大风速潜势与观测的阵风值非常接近。地面大风阶段对应着剧烈的闪电活动,地闪频数的跃增略提前于地面强风发生时间,这对灾害性天气过程的监测预警具有一定的参考价值。     

雷达、闪电资料在典型雷暴单体中的应用

用闪电定位资料和雷达回波资料进行分析,即从雷达产品的4个参数与地闪频数的关系进行相关分析,分析结果表明:(1)反射率因子的回波面积大小和强回波中心的移动与闪电发生的时间、地点有很好的一致性。(2)闪电发生前最大回波顶高有明显的增大,闪电发生的位置和最大回波顶高的位置有很好的对应关系。(3)地闪频数的变化与VIL(垂直累积液态含水量)最大值的变化并不完全对应,但VIL最大值下降到25 kg/m2以下时,可以考虑作为雷暴消散的一个因子。VIL大值区的移动以及VIL大值区面积的变化与地闪频数的整体变化是一致的。(4)雷达VWP产品的无数据区破坏的时间提前于闪电的发生和地闪频数的增长,其恢复滞后于闪电消失。     

Lightning activity and its relation to the intensity of typhoons over the Northwest Pacific Ocean

ABSTRACT Data from the World Wide Lightning Location Network （WWLLN） were used to analyze the lightning activity and the relationship between maximum sustained wind and lightning rate in 69 tropical cyclones over the Northwest Pacific Ocean from 2005 to 2009. The minimum lightning density was observed in the category 2 typhoon Kong-Rey （2007）, with a value of only 1.15 d-1 （100 kin）-2. The maximum lightning density occurred in the category 2 typhoon Mitag （2007）, with a value of 510.42 d-1 （100 km）-2. The average lightning density decreased with radius from the typhoon center in both weak （categories 1-3） and super （categories 4-5） typhoons. The average lightning density in the inner core of super typhoons was more than twice as large as that for weak typhoons. Both groups of typhoons showed a near-monotonic decrease in lightning density with radius. Results also showed that lightning activity was more active in typhoons that made landfall than in those that did not. The mean correlation coefficient between the accumulated flashes within a 600-kin radius and the maximum wind speed in the weak typhoons and super typhoons was 0.81 and 0.74, respectively. For more than 78% （56%） of the super （weak） typhoons, the lightning activity peaked before the maximum sustained wind speed, with the most common leading time being 30 （60） h. The results suggest that, for the Northwest Pacific Ocean, lightning activity might be used as a measurement of the intensification of typhoons.     

利用多普勒雷达数据分析中国华东地区登陆台风轴对称降水特征

利用中国新一代多普勒雷达网温州雷达和台湾气象局五分山雷达资料、地面自动站降水资料,分析2004-2007年登陆中国华东地区的6个台风从登陆前18小时至登陆后6小时的降水结构时空变化特征.环状平均回波分析显示,在台风离陆地较远时,轴对称降水径向廓线呈双峰结构,最大降水位于台风眼墙处,降水次大值位于台风外围雨带处.台风强度越强,最大降水越强,且离台风中心的距离也越近.当台风接近登陆时,其内核区降水有增强的趋势,从登陆前6小时至登陆时,各台风内核区平均降水率的增强倍率在1.3-3.2,且外围降水随时间向台风中心收缩,内缩速率随台风强度增强而减慢.台风登陆后,台风眼被降水填塞,强度快速减弱,同时降水持续内缩,内核区总降水逐渐衰减.此外本文还建立了一个登陆前台风轴对称降水径向廓线模型,该模型能定量地描述降水廓线的双峰结构,模拟结果与实际雷达观测降水廓线的的均方根误差最小为0.46 mm/h,最大为5.3 mm/h.     

南海热带气旋大风的遗传－神经网络集合预报

利用1980-2012年的南海热带气旋实况资料和NCEP/NCAR再分析资料,将热带气旋定位中心周边6×6格点上的地面风速作为预报对象,以气候持续预报因子和前期风速预报因子作为模型输入,采用遗传—神经网络集合预报方法,进行热带气旋定位中心周边36个格点上的风速预报模型的预报建模研究.分别对2008-2012年7-9月共368个独立预报样本进行遗传-神经网络集合方法的分月预报结果表明,南海热带气旋中心周边风速24h的预报平均绝对误差为2.35m.s-1.另外,本文还进一步将该预报方法与国内外普遍采用的逐步回归预报模型进行对比分析,在相同的预报量和预报因子的条件下的对比分析表明,新预报模型对≥10m.s-1的强风预报结果较逐步回归方法的优势明显,预报性能较好,可为沿海热带气旋大风预报提供新的参考.     

台风网格风场主客观融合技术的应用及评估

针对实际预报工作中,台风主观预报和模式风场客观预报不一致的问题,基于南海台风模式(CMATRAMS)资料、实时台风主观预报资料,采用一种考虑下垫面作用的动力解释应用方法 TCwind,得到了能较合理描述台风风场的数学方程组,结合网格预报技术,进行台风主观预报和模式风场的主客观融合,实现了台风风场预报的订正,能为网格预报提供有效辅助。以实时台风主观预报为评判标准,检验评估了2018—2019年西北太平洋所有台风的融合订正效果,发现订正后的台风风场中心能较准确地向主观路径预报调整;台风中心附近最大风速相较模式显著增强,趋近主观强度预报;台风环流风速比模式原始风速增大,风场结构分布相比模式原始风场也更合理。     

我国台风路径业务预报误差及成因分析

利用2005 2009年中国气象局(CMA)提供的西北太平洋(包括南海)台风路径业务预报资料,比较了各类型台风路径、台风登陆位置及登陆时间的预报误差,登陆台风不同阶段以及华东登陆和华南登陆台风的路径预报误差。结果表明:CMA在2005 2009年的路径预报水平与1999 2003年的相比有了显著提高。平均南海台风预报误差大于西北太平洋。异常路径台风主要出现于南海,三个预报时效(24、48和72 h)异常路径的预报误差平均都小于正常路径。将登陆台风分为远海、登陆期间和登陆后三个阶段,显示登陆期间台风预报误差最大,同一阶段华南登陆台风的预报误差大于华东登陆台风。台风登陆位置在24、48和72 h预报时效的平均预报误差分别为71.1、122.6和210.6 km,48和72 h台风实际登陆时间有70%早于预报时间,平均分别提早8和12 h。比较大尺度引导气流与台风移动的偏差及24 h路径预报误差,得到南海三种典型登陆台风路径的大尺度引导气流与台风移动的偏差及其与路径预报误差的关系不一样,即误差成因不同。南海倒抛物线型的大尺度引导气流与台风移动的偏差最大,其预报误差最小;西一西北型的大尺度引导气流与台风移动的偏差最小,其预报误差最大,可能与大尺度环流预报准确性差有关。登陆华东的预报误差小于登陆华南台风的预报误差,这与台风登陆华南时其大尺度引导气流和台风移动的偏差大于登陆华东的台风有关。     

广西北部湾地区台风暴雨的统计特征

利用1970~2004年中央气象台编制的《台风年鉴》和广西北部湾各站日雨量实况,对影响广西北部湾地区台风暴雨的气候特征进行统计分析,结果表明:影响北部湾地区的台风主要出现在7~9月,与南海台风相比,西太平洋台风引发北部湾地区的大暴雨次数较多,从台风登陆路径分析,Ⅱ类和Ⅰ类在湛江到钦州登陆路径的台风造成北部湾地区区域性暴雨天气的机率最大;Ⅲ类路径登陆的南海台风几乎都不影响该地区,不管何种路径,造成北部湾沿海地区暴雨,台风低压中心必须进入或者靠近这一地区。     

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。     

越赤道气流准双周振荡对西北太平洋台风路径的调制作用

利用美国联合台风预警中心（Joint Typhoon Warning Center,JTWC）热带气旋（tropicalcy—clone,TC）数据、NCEP／NCAR再分析风场资料,研究了越赤道气流准双周振荡对西北太平洋台风路径的调制作用。将西北太平洋台风路径划分为：西行路径、西北行路径、转向登陆中国路径、转向中日之间路径、转向登陆日本路径、转向日本以东路径和140°E以东路径。利用超前滞后回归方法,合成分析了6—10月不同路径台风对应的越赤道气流准双周振荡的低频环流演变过程。结果表明,925hPa越赤道气流及与其相联系的经向风存在明显10～20d准双周振荡现象,且对西北太平洋台风路径预报具有一定的指示作用。在西太平洋赤道地区,低频越赤道气流强度、演变特征影响着西北太平洋低频气旋的位置和移动方向,调节风场强辐合带与季风槽的位置与强度,继而对台风生成位置、移动路径产生重要的影响。初步认为,强向北低频越赤道气流分量有利于北侧低频气旋加强和向北传播,继而使得强辐合带、季风槽位置偏北,台风易于在此区域生成且沿着强辐合带位置移动。而弱向北低频分量或向南低频分量则不利于台风转向移动。