超强台风鲇鱼路径北翘预报分析

利用常规气象观测资料、实时业务数值预报模式、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）ERA Interim全球再分析资料（1.5°×1.5°）以及NCEP全球再分析资料（1°×1°）,对1013号超强台风鲇鱼移入南海后路径突然北翘的原因进行了初步分析,并对业务数值预报模式及中日美三家综合业务预报的台风路径预报进行了检验。结果发现：南半球越赤道气流向北涌进致使赤道缓冲带北进与＂鲇鱼＂东侧的副热带高压脊合并是＂鲇鱼＂在南海路径发生突然北翘的主要原因;当业务数值预报模式出现较大分歧时,台风路径多模式集成预报或超级集合预报是解决数值预报较大分歧的有效途径,为此有必要加强台风路径多模式集成预报或超级集合预报综合应用平台的研发,并在此基础上进一步完善现有台风业务预报流程。     

基于TIGGE资料的台风“鲇鱼”路径北翘成因分析

利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）集合预报资料,对比分析了成功预报“鲇鱼”北翘路径的成员（北翘组）和没有预报“鲇鱼”北翘路径的成员（西行组）的环境场及台风环流特点。结果显示:从环境场来看,在预报前期北翘组在“鲇鱼”北侧的副热带高压偏弱,副热带高压断裂东退发生的时间比西行组早,而在预报后期,北翘组西风槽比西行组强;而从“鲇鱼”环流来看,初始时刻北翘组和西行组存在明显不同的非对称结构,在后期预报中,北翘组“鲇鱼”环流范围明显比西行组大。北翘组“鲇鱼”环流初始时刻的非对称结构以及其南侧偏弱的低压环流使得“鲇鱼”环流后期偏大、东南侧及东侧偏南气流偏强,这有利于“鲇鱼”北侧副热带高压断裂东退和西风槽发展南移。      

源自东风波台风“灿都”发展过程的结构特征分析

对源自东风波的台风“灿都”结构变化特征进行了分析,结果表明:(1) 引发“灿都”发展的东风波振动强度主要表现在对流层中层,其触发的南海季风区低层对流发展偏于东风波的东北-西南向波轴的西南端。(2) “灿都”中心结构耦合过程经历了中心附近上升运动从不对称向准对称的发展过程;“灿都”中心附近上升运动趋于准对称时也是“灿都”结构调整趋于完成,强度获得快速加强的时段。这可能是东风波加强成热带气旋发展演变的动力特征之一。(3) “灿都”在热带低压阶段的暖心不明显,对流层高层出现东风波暖心特征;由热带低压加强到热带风暴强度阶段,东风波暖心特征趋于消失,低层暖中心区发展;热带风暴到台风阶段的暖中心区由对流层中低层发展至高层,但暖心位置偏于“灿都”中心东侧。      

东风波对台风疑难路径的影响

讨论了东风波对台风疑难路径的影响，结果指出，东风波对台风疑难路径的影响有两种情况：一是在东同波内形成的台风，二是由东风波西移叠加在其南侧的台风（或热带风暴）上，这两种情况，都会使台风路径偏离常规的引导气流，向比较偏北的方向移动，并可能穿过副高，从而形成了台风疑难路径，对疑难路径的成因也进行了研究。     

台风珍珠和鲇鱼北折路径对比分析

“珍珠”（0601,Chanchu）和“鲇鱼”（1013,Megi）都是发生北折路径的台风,通过分析发现导致台风珍珠和鲇鱼路径北折的天气形势变化有一些相同点：都发生在环境场的调整中,有西风槽影响华南的副热带高压,使之减弱东退、台风移速减慢,然后副热带高压加强并从台风南部向西南伸展、与赤道高压打通,其西侧的偏南气流与越赤道气流会合引导台风向北移动;同时有弱冷空气南侵。上述环境场的突然变化导致引导气流方向发生突然变化,是这两个台风西行北折的重要原因。引导气流分析还发现,秋台风鲇鱼最佳引导气流所在高度低于初夏台风珍珠。另外,不同的路径预报方法、不同的模式和超级集合预报提供了各种台风路径预报信息,在应用这些信息时要密切结合实况天气形势的变化,进行路径预报订正。     

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。     

台风“鲇鱼”(1013)路径突变过程的成因分析

利用NCEP提供的GFS(Global Forecast System)再分析资料,对2010年西北太平洋最强台风“鲇鱼”(1013)路径突变的成因开展诊断分析,研究其影响系统、引导气流的演变特征等,并运用CPS(Cyclone Phase Space)方法对其生命史中的热力结构演变过程进行定量描述,重点分析路径突变前后各因子的变化。结果表明,“鲇鱼”移入南海后,冷空气南侵导致其热力结构发生变化,台风环流右侧较暖,此时引导气流微弱,“趋暖”运动占主导,首先引起路径向右偏转,随后引导气流转为西南气流并逐渐增强,在二者共同作用下,“鲇鱼”路径持续右转,逐渐向东北方向移动,完成路径突变。     

一次高层东风波背景下风雹过程成因分析

2015年7月29日浙江出现大范围冰雹和雷雨大风,影响范围、强度远超各级台站预判。利用地面气象站、区域自动站、FY-2G红外云图、多普勒雷达产品、NCEP(1°×1°)分析资料,对该过程进行综合分析。结果表明:1)由多单体风暴组成、位于高层东风波槽前的中尺度对流复合体是本次大范围强对流天气过程的直接制造者。2)中等偏弱的垂直风切变、上干下湿的水汽垂直分布及东风波西进叠加于低层暖区之上形成强不稳定层结是多单体风暴发生发展的有利环境背景。3)热带东风急流和高层东风波形成的辐散抽吸、近地面非绝热加热升温、地形抬升和边界层辐合线为对流发生发展提供有利动力抬升和对流触发条件。4)逆风区的出现、发展和控制与雹暴单体强度的发展、维持和减弱阶段有很好的对应关系。脉冲风暴单体中层径向气流辐合与核心反射率因子的下降对地面大风预报存在2个体扫的时间提前量。5)东风波系统以动能转换的方式为本次对流天气过程中的中尺度系统发展提供动能补给。6)加强500 h Pa以上中高层东向系统的监测和雷达产品短临实时监测,可提高此类对流过程预报的时间提前量。     

Helen台风(9505)异常路径的诊断分析与数值模拟

南海台风西行北翘是小概率事件,预报具有一定的难度.作者应用中尺度模式MM5,对具有南海台风西行北翘路径特征的9505号强热带风暴(Helen)的异常路径进行了诊断分析和数值模拟.研究结果表明:副热带高压出现断裂,副高主体减弱东撤,导致Helen在断裂点处北翘,此异常路径是环境场与Helen本身非线性相互作用的结果.环境场的主要天气系统(如副热带高压、高空冷涡)与Helen之间的相互作用并未影响副热带高压薄弱地带的出现以及Helen在副热带高压断裂点处的北翘,但对Helen北翘后的路径有较为明显的影响.Helen的水平结构(包括风廓线的非对称结构、最大风速、最大风速半径等)变化对其异常路径影响有一定影响,其中风场的非对称结构变化对其异常路径的影响更为明显,当最大风速位于台风环流的东北象限,模拟得到的Helen路径无明显的北翘过程,为持续的西北行;当最大风速位于台风环流的西南象限,Helen路径为显著的西行北翘异常路径.     

台风“鲇鱼”异常路径的诊断分析和数值模拟

从高空环流和基本气流的演变对2010年第13号台风＂鲶鱼＂进入南海以后路径发生向北＂急翘＂的大环流形势进行分析,并应用wrf模式输出的高分辨率资料,对台风中心附近的风场、温度场和θse场的分布进行探讨,得出：＂鲇鱼＂进入南海后,路径发生向北＂急翘＂是由于青藏高压增强并向东移,致使其前部高空槽加深发展,切断了华南高压和副热带高压的联系,并使华南高压南落至中南半岛一带,使台风西行受阻,逐渐转为北移。同时越赤道气流的北涌,使基本气流从东北气流转为西南气流,北偏东移动趋势加大。500～700hPa两层引导气流与＂鲶鱼＂路径有很好的对应关系。最大风速区的水平和垂直结构将影响台风移动的路径,台风中心的有向风速低值区移动的趋势,最大风速区的垂直尺度的变化对台风移动有指导意义。温度场的水平和垂直分布也将影响台风的移动路径,西侧冷空气的入侵使台风偏西移动的趋势减弱,台风中心有向等厚度低值区移动的趋势。θse的高能舌的分布,有利台风向北或北偏东方向移动。     

谱逼近方法对台风Megi(2010)路径模拟的改进及影响分析

将谱逼近方法应用到台风Megi(2010)数值模拟试验中,通过选择不同物理量配置,分析得到影响台风Megi路径变化的关键环境场因子,并在此基础上分析关键因子不同高度范围和不同尺度信息对台风路径变化的影响。结果表明,采用谱逼近方法能够有效降低整个模拟时段,尤其是路径北折阶段台风路径模拟偏差,其中天气尺度环境风场是影响台风路径变化的关键因子。在过岛阶段,谱逼近850 hPa以上的中低层环境风场造成模拟路径偏差增大,但是改善了台风路径北折阶段的路径模拟结果;此外500~1 000 km尺度的中尺度环境风场对Megi转折以及转折后的移速移向具有重要影响,也减小了过岛阶段路径偏差的增长程度。通过分析各试验对主要天气系统、引导气流以及台风内部结构的模拟结果表明,谱逼近环境风场能够改善模式对中低纬环流系统的模拟,有利于更为准确地得到路径转折阶段的引导气流;同时谱逼近环境风场后会影响台风内部结构,对台风路径模拟的移速移向造成影响。      

2008年台风“凤凰”的移动过程及对江苏降水的影响

分析了2008年08号台风“凤凰”的移动过程及其对江苏降水的影响。由其移动路径和移动过程中副热带高压的变化,以及影响江苏降水环流形势的演变可以发现,“凤凰”的移动路径主要受强大而稳定的副热带高压引导;西南季风和副热带高压南侧的东南风为台风降水输送了丰富的水汽,给江苏地区强降水提供了有利的环境场;冷空气的侵入也是台风“凤凰”登陆后造成江苏持续性降水的主要原因之一,但同时冷空气的入侵也破坏了台风的暖心结构,加快了台风的消亡。     

台风涡旋系统的波动性质及其数值模拟

本文使用柱坐标系下的正压浅水方程组以及斜压扰动方程组,分析得出台风涡旋系统中的涡旋Rossby波划分为两种类型。由于切向基本气流的二阶径向水平切变或者基本气流的垂直涡度在径向方向的变化(β*因子)所导致的涡旋Rossby波称之为第一类涡旋Rossby波(正压涡旋Rossby波),它产生的根本原因是β*因子的作用。这种第一类涡旋Rossby波相对于切向基本气流是单向传播的,其传播方向则与β*因子的正负符号有关。当基本流场垂直涡度-ζz沿着径向r方向增大时,第一类涡旋Rossby波是沿着切向圆周方向逆时针方向传播的;反之则是沿着切向圆周方向顺时针方向传播。如果考虑切向基流的二次垂直切变时,可以得到台风涡旋系统中第二类涡旋Rossby波(斜压涡旋Rossby波)的相速度表达式,第二类涡旋Rossby波产生的物理根源是切向基本流场风速的二次垂直切变或者基本流场径向r方向的平均涡度在空间z方向上的不均匀性(亦即β**因子)。第二类涡旋Rossby波相对于切向基本气流也是单向传播的,当-ζr沿着空间z方向上增大时,第二类涡旋Rossby波就是相对于基本气流-V0是顺时针方向传播的;反之则是相对于基本气流逆时针方向传播。在基本流场的风速-V存在二次径向水平切变或者垂直切变时,台风中的波动可能是混合的涡旋Rossby波——重力波;而当基本流场的风速-V仅仅存在线性切变,不存在二次切变时,此时根本不存在涡旋Rossby波,台风系统中的波动则仅仅是重力惯性波。最后,采用WRF模式对“云娜”台风进行了数值模拟,验证了上述结论。     

盛夏高空南支热带东风急流和台风活动的关系

本文分析了1968—1981年8月南支热带东风急流的年际变动与台风生成数的关系,通过计算分析了南支急流强弱月热带大气环流的动力结构,联系台风活动频数差异进行了讨论。 最后重点剖析了1979—1981年夏季高空南支东风急流与低纬西南季风逐日演变以及与台风发生发展的关系。      

台风与中纬度槽的相互作用对其转向之后的路径的影响

选取三个台风个例(2004年“桑达”、2005年“彩蝶”、2009年“彩云”),分别以多个相邻时次作为初始时刻进行一系列的数值模拟,结果表明热带气旋(TC)与上游槽相互作用的关键区域的预报误差与TC转向后的路径预报误差表现出显著的相关性。以2010年“马勒卡”台风为个例的敏感性试验证实了中纬度下游环流的发展及TC转向之后的移动路径对TC的强度和TC相对于上游槽的位置很敏感,这个结果给出了TC路径对TC-槽相互作用的敏感性的一个例子或一种方式。若TC增强或更接近上游槽,TC与上游槽的相互作用增强,TC向中纬度输出低PV空气的能力增强,由此导致下游区域的PV梯度增大,同时TC对中纬度梯度的扰动也会加强,因而会引起中纬度下游环流发展增强,且偏经向,TC在转向之后的路径偏北偏西;反之则下游环流偏纬向,路径偏南偏东。      

THE IMPACTS OF INTERACTION OF A TYPHOON WITH THE MIDLATITUDE TROUGH ON ITS TRACK AFTER THE RECURVATURE

Three typhoon cases are selected to conduct a series of simulations that are initialized from sequential analyses. The results show that the forecast error in crucial area where a tropical cyclone (TC) interactes with the upstream trough is highly correlated to the track forecast error after the TC recurvature. Furthermore, sensitivity experiments confirm that the developments of the midlatitude downstream circulations and then the TC track after its recurvature are highly sensitive to the TC intensity and its location relative to the upstream trough, which can give an example or one way of sensitivity of the TC track to the TC-trough interaction. If the TC interacts with the upstream trough more strongly (e.g., the TC being intensified or getting closer to the upstream trough), the downstream circulations will be more meridional, thus the TC track will be more northerly and westerly; otherwise, the downstream circulations will be more zonal, and the TC track will be more southerly and easterly.     

STRUCTURAL AND EVOLUTION CHARACTERISTICS OF THE EASTERLY VORTEX OVER THE TROPICAL REGION

By employing the NCEP/NCAR reanalysis data sets (1000-10hPa, 2.5°×2.5°), the characteristics have been analyzed of the structure and evolution of an easterly vortex over the tropical upper troposphere relating to the east-west direction shift of the subtropical anticyclone over the Western Pacific Ocean. It is shown that there exists a westward shift simultaneously between the anticyclone and the vortex locating south of it. The anticyclone retreats eastward abnormally while the easterly encounters with the westerly around the same longitudes as they move from the opposite directions. The former is an upper weather system, extending from mid-troposphere to the height of 50 hPa with the center locating on 200 hPa.The vertical thermal distribution illustrates the characteristics of being "warm in the upper layer but cold in the lower layer". The divergence effect and the vertical motion change largely within the east and west sides of the easterly vortex and ascending branch transforms to descending branch near its center.     

积云参数化和微物理方案不同组合应用对台风路径模拟效果的影响

利用美国国家环境预测中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)联合研发的天气研究和预报模式(Weather Research and Forecasting Model,WRF),研究了不同积云对流参数化方案和微物理过程方案对0514号台风"彩蝶"路径的影响.结果表明,积云对流参数化方案对台风路径影响较大,KF方案比BM方案能更好地模拟出台风路径;使用KF方案时,选择微物理方案比不选微物理方案对于台风路径有更好的模拟结果,其中,Ferrier、WSM6和Lin非常接近于实况;KF方案较好地模拟出副热带高压(简称副高)的西伸和东退的变化以及台风环流的风场分布和强度.     

非对称环流的细致结构与台风路径的摆动

应用准地转三层斜压模式数值模拟热带气旋的移动，详细分析热带气旋非对称环流的三度空间结构及其与热带气旋移动的关系。结果表明：非线性涡度平流与线性β项相结合不但可以产生大尺度β涡旋对，而且还可产生小尺度涡旋对；这两种不同尺度的非对称涡旋不断相互作用，导致热带旋移速的振荡和移向的摆动。