登陆台风近地层湍流特征观测分析

在对多个登陆台风实地观测的基础上,选取出较有代表性的实验观测个例:“黄蜂”、“杜鹃”和“黑格比”3个登陆台风,分析探讨在登陆台风的中心、靠近中心位置的强烈影响区域和台风外围环流影响地区近地层湍流特征,以期对登陆台风的边界层湍流过程有所认识。观测资料分析显示,在登陆台风的中心及其强烈影响的区域:(1)风速和湍流强度均有强烈的变化;(2)水平湍流积分尺度明显增大,越靠近中心位置,增大越明显,而垂直方向没有明显变化;(3)在湍流谱的低频和高频区,湍能均可增大1~2个量级,其中垂直方向湍能增大的幅度略小于水平方向;(4)湍谱在惯性子区u,v,w3个方向的分布均不满足-5/3次方律,存在较大偏移,而在台风外围环流影响区和无台风影响时,则无上述的4个特征。     

登陆台风边界层风廓线特征的地基雷达观测

为了分析登陆台风边界层风廓线特征,利用2004—2013年中国东南沿海新一代多普勒天气雷达收集的17个登陆台风资料,采用飓风速度体积分析方法,反演登陆台风的边界层风场结构特征。与探空观测对比表明,利用雷达径向风场可以准确地反演登陆台风的边界层风场结构,其风速误差小于2 m/s,风向误差小于5°。所有登陆台风合成的边界层风廓线显示,在近地层(100 m)以上,边界层风廓线存在类似急流的最大切向风,其高度均在1 km以上,显著高于大西洋观测到的飓风边界层急流高度(低于1 km)。陆地边界层内低层入流强度也明显大于过去海上观测,这主要是由陆地上摩擦增大引起。越靠近台风中心,边界层风廓线离散度越大,其中,径向风廓线比全风速以及切向风廓线离散度更大。将风廓线相对台风移动方向分为4个象限,分析边界层风廓线非对称特征显示,台风移动前侧入流层明显高于移动后侧。最大切向风位于台风移动左后侧,而台风右后侧没有显著的急流特征,与过去理想模拟的海陆差异导致的台风非对称分布特征一致。     

登陆海南岛台风季节特征的对比分析

通过对2003年盛夏(8月份)和晚秋(11月份)登陆海南岛的两个台风个例进行了大尺度环流背景、台风暴雨产生的大尺度条件、中尺度特征等方面的对比分析，揭示盛夏和晚秋登陆海南岛台风路径和暴雨的一般特性’并对其成因进行了探讨。     

台湾岛对登陆台风的影响特征

利用2000—2014年上海台风所最佳台风路径资料和中央气象台路径和强度综合预报资料,分析登陆台湾岛的台风在登陆前48 h和登陆后18 h期间的强度和路径变化特征。结果表明：共有35个台风登陆台湾岛,其中29个资料完整的自东向西登陆台湾岛的台风过程中有26个发生在7、8、9月,登陆频数为89.7%。台风在登陆前48～18 h内强度逐渐增强,以后基本保持不变,一直持续到登陆前6 h,之后开始减弱;从登陆前6 h到离开台湾岛后6 h的时间内,强度由41.0 m·s-1减小到29.6 m·s-1,共减小了27.8%。台风经过台湾岛前48～36 h预报移向比实况偏北,30～0 h预报路径偏南。另外,登陆前24 h和登陆后6 h台风强度变化线性回归关系式在2015年登陆台湾岛的台风个例中得以验证,可以在业务预报中参考使用。     

登陆台风的多普勒雷达资料质量控制和水平风场反演

消除噪音和速度模糊、进行水平风场的反演并检验是正确使用和充分利用多普勒雷达探测资料的前提.对2005年8月山东烟台多普勒雷达探测到的0509号台风"麦莎"的存在速度模糊的径向速度资料首先进行噪音和速度模糊消除处理,检验结果表明对资料的退模糊处理是成功的;其次进行了水平风场的反演,并对反演的风场从雷达径向速度的特征、大尺度环境风场特征、与卫星云图云带的对比和以台风中心为圆心计算的径向风垂直剖面特征等方面进行检验.结果表明,利用单多普勒雷达探测资料得到的水平风场能够清晰地给出登陆热带气旋内部存在的中小尺度系统,及其水平和垂直结构,并表明与台风外围雨带强降水区域相对应的是明显的中尺度水平风场的切变与辐合区.反演风场也可以为进一步利用单多普勒雷达探测资料分析和研究登陆台风内部的中尺度结构提供高分辨率的可靠的分析资料.同时证明,使用的退速度模糊方法能够有效地应用于较完整资料的速度模糊的自动消除,以及VAP方法对于中小尺度风场分析的实用性.     

登陆台风启德近地层强风特性观测研究

根据Airda3000Q型边界层风廓线雷达获取的台风启德(1213)强风观测数据,分析了强风条件下的近地层风廓线特征,发现以下观测事实:台风中心经过前后风速呈现尖耸的"M"形双峰变化,台风眼壁强风区风速最大,台风眼区经过前后100m高度极大10min平均风速分别为35.7、35.4m/s,眼区经过时出现最小风速为16.2m/s;而风廓线幂指数α则呈现比较平缓的"M"形双峰变化,风廓线幂指数α出现极大值的时间比风速出现极大值的时间分别提前约1h和延后3.5h,台风眼区经过时风廓线幂指数α接近最小,甚至出现负值;台风影响期间,风的垂直变化主要发生在200m以下的低空,风的垂直变化率有波动,最大值出现在台风眼壁强风区和台风中心过境后的外围大风区。     

岛屿地形和对流凝结潜热对登陆台风"黄蜂"影响的数值研究

采用广州有限区域数值预报模式,以登陆台风"黄蜂"(0214号)为例,研究海南岛屿地形和对流凝结潜热对登陆台风"黄蜂"的影响.结果表明,台风"黄蜂"从海南岛东侧附近经过时,海南岛屿地形对登陆台风"黄蜂"的移动路径影响不明显,但是对海南岛附近的降水有明显影响,模式中有无对流凝结潜热加热对台风"黄蜂"的移动路径和降水等均有明显的影响.     

近31年登陆北上台风特征及其成因分析

为探讨对我国产生严重影响的登陆北上台风的成因,利用1975—2005年台风资料及NCEP／NCAR逐日再分析等资料,分析了登陆北上台风的气候特征及其大尺度环流和物理量分布特征。结果发现,不仅西北太平洋副热带高压位置和强度变化对台风登陆北上起决定性作用,而且西风带系统和南亚高压活动有利于台风登陆后北折和持续北上也有不可忽视的影响。总结归纳台风登陆北上的预报着眼点,希望有助于提高此类台风的预报预警能力。     

地形对0604号"碧利斯"登陆台风暴雨的影响

利用NCEP再分析日资料和常规观测资料等,对2006年第4号强热带风暴"碧利斯"登陆后造成内陆暴雨特别是湘东南特大暴雨的成因进行了分析。结果表明,华南大范围暴雨带与低气压南部的一条切变—槽以及从低压西侧卷入的干、湿两股气流间形成的"湿度锋区"有关;而独立存在于湘东南的尺度较小而强度特大的一条NNE—SSW向的暴雨带则与罗宵山脉的地形影响有密切关系,地形强迫上升及其对暴雨的触发主要不在山坡上,而是在迎风坡气流上游平原地区(即湘东南),实况与理论估算和推断结果一致。由于气流在湘东南平地辐合上升,它的触发作用成为湘东南特大暴雨发生的重要原因。     

“黄蜂”登陆过程中路径变化的可能成因分析

借助时间分辨率为6分钟的新一代多普勒雷达回波、卫星资料和常规观测资料对"黄蜂"在登陆过程中路径变化的情况进行了分析.主要是从雷达回波和卫星观测到的强水汽对流相对于风暴中心的分布,并运用包含非绝热加热作用的全型涡度方程,讨论对流潜热导致的涡度增加及涡度平流对风暴移速、移向的影响作用,解释了登陆过程中三个阶段路径变化的可能原因.认为:(1)登陆前阶段,由于强水汽对流在中心的东北到北侧,造成向西北方向的正涡度平流,从而这一阶段有相对较大向西移动分量,并且移速较快;(2)登陆阶段,前3小时,强水汽对流主要位于中心的西侧,因而有向南移动分量,后3小时,强水汽对流主要位于中心的南侧,因而有向东的移动分量,所以这个阶段风暴减速运动,并且前3小时继续向西北方向移动,而后3小时转为偏北方向;(3)登陆后阶段,由于风暴迅速减弱,强对流仅在东南-西北向区域短暂维持,风暴有向西北前方强对流区加速的趋向运动,因而在登陆后,"黄蜂"表现为西北向的加速运动.     

ANALYSIS OF THE CLIMATIC CHARACTERISTICS OF LANDING TROPICAL CYCLONES IN EAST CHINA

The intensity, landing time, track trend and intensity variation of tropical cyclones (TCs) after landfall are analyzed using the TCs data (of best track from the China Meteorological Administration) between 1949 and 2006 for the western North Pacific and South China Sea. The trend differences of track and intensity between the TCs that directly land in East China and those making the second landfall in East China after landing in Taiwan Island are categorically discussed. The results show that the first kind of landing TCs are more likely to go northward or turn while the second kind of TCs have a larger tendency to keep going northwest. The intensity of the first kind of TCs is more persistent than the second one. There is a higher percentage for the intensity to be weakened significantly if the TCs keep going west to northwest or southwest after landing.     

登陆华东热带气旋的气候特征分析

利用1949—2006年西北太平洋及南海的热带气旋（TC）资料,分析了登陆我国的TC强度、登陆时间、登陆后路径趋向及强度变化等气候特征,并重点讨论了直接登陆华东和登陆台湾后再次登陆华东的TC路径和强度趋势差异。结果表明,直接登陆华东的TC比登陆台湾后再次登陆华东（以下简称为间接登陆）的TC更易北上或北上转向,而间接登陆的TC更易维持西偏北行;另外直接登陆华东的TC登陆后的强度更易维持,其登陆后路径趋向在西北偏西和西南方位的强度明显减弱的百分比率比其它方位的大。      

热带气旋"黄蜂"动热力特征演变的模拟分析

以"中国登陆台风试验"项目的目标热带气旋"黄蜂"为对象,用高分辨数值模式成功模拟了其近海加强和登陆减弱的过程,从定量和时间演化角度细致分析了热带气旋(TC)各阶段的动、热力特征,包括对流加热特性、温湿结构、稳定度、涡散度、垂直运动、垂直环流、水平环流等基本动、热力因子的时空结构特征,揭示了该热带气旋的大量结构特点,如对流加热的强盛和非对称性、强热带风暴的无眼结构、低层的东暖西冷结构、涡度的准圆形对称结构、东/西侧环流正/斜压性的差异、低层辐合和上升运动的准周期振荡等等.这些结构特征的揭示对深入细致地研究和认识南海热带气旋的特点和演变机理具有重要学术意义.     

利用AMSU-B和GOES-9卫星资料对热带气旋“蒲公英”的分析

利用NOAA-16/AMSU-B三水汽通道微波亮温差和GOES-9红外亮温阈值对热带气旋深厚对流云进行检测,同时利用GOES-9可见光、红外、水汽多光谱通道特征对热带气旋云系进行识别,通过一次台风“蒲公英”个例,对热带气旋在微波和光学遥感图像上的深厚对流云进行分析。结果表明,微波和光学遥感资料均能对热带气旋深厚对流云进行有效识别,检测结果基本一致,但识别出的对流云,微波范围较小,光学遥感范围较大,这可能是由于光学遥感仅能获得云顶信息,将对流云顶部覆盖的卷云错判造成的;即使采用较低亮温阈值,光学遥感也很难将这部分卷云完全分离,而微波对云更具穿透性,在深厚对流云的识别方面具有独特优势;三水汽通道间微波亮温差反映了深厚对流云的发展强度,可间接揭示热带气旋的发展情况。     

台风“天鹅”、“巨爵”登陆过程风场结构特征的研究

通过广东沿海的四部固定风廓线仪和一部移动风廓线仪的观测资料,对2009年两个登陆台风“天鹅”、“巨爵”的边界层风场结构进行分析。结果表明:（1） 在两个台风登陆过程中,路径两侧不同的下垫面造成两侧风场结构的明显差异;（2） 两个台风登陆过程都出现比较明显的入流和出流,但由于速度和强度不同,入流、出流的位置有明显的差异;（3） 两个登陆台风眼区外围混合层的高度均在3 500 m以上。      

江苏省风能资源重新估算与分布研究

利用1971—2000年江苏省67个台站的多气象要素资料,挑选风能资源评估的代表年,重新计算江苏省风能资源状况,发现与上世纪80年代全国风能评估结果以及90年代的评估结果有很大差异,全省风能总储量估算为3.03×1010W,实际可开发量约为0.24×1010W。风能资源在江苏沿海和海岛比较丰富,是未来开发的重点区域,而在绝大部分内陆地区风能贫乏,贫乏区占据全省的92.2%。     

风速不连续,风向气旋式辐合与江苏省暴雨

本文由五次大暴雨过程总结和探讨了风速不连续、风向气旋式辐合在暴雨发生、发展中的作用及其贡献，为提高预报暴雨发生，发展的准确率，提出了“风速不连续、风向气旋式辐合概述模式”，从而在预报暴雨过程时期从预报思路中受到启迪。     

STUDY ON THE MULTIVARIATE STATISTICAL ESTIMATION OF TROPICAL CYCLONE INTENSITY USING FY-3 MWRI BRIGHTNESS TEMPERATURE DATA

A technique for estimating tropical cyclone (TC) intensity over the Western North Pacific utilizing FY-3 Microwave Imager (MWRI) data is developed. As a first step, we investigated the relationship between the FY-3 MWRI brightness temperature (TB) parameters, which are computed in concentric circles or annuli of different radius in different MWRI frequencies, and the TC maximum wind speed (Vmax) from the TC best track data. We found that the parameters of lower frequency channels’ minimum TB, mean TB and ratio of pixels over the threshold TB with a radius of 1.0 or 1.5 degrees from the center give higher correlation. Then by applying principal components analysis (PCA) and multiple regression method, we established an estimation model and evaluated it using independent verification data, with the RMSE being 13 kt. The estimated Vmax is always stronger in the early stages of development, but slightly weaker toward the mature stage, and a reversal of positive and negative bias takes place with a boundary of around 70 kt. For the TC that has a larger error, we found that they are often with less organized and asymmetric cloud pattern, so the classification of TC cloud pattern will help improve the acuracy of the estimated TC intensity, and with the increase of statistical samples the accuracy of the estimated TC intensity will also be improved.     

EFFECTS OF VERTICAL WIND SHEAR ON INTENSITY AND STRUCTURE OF TROPICAL CYCLONE

In this study,the effect of vertical wind shear(VWS)on the intensification of tropical cyclone(TC)is investigated via the numerical simulations.Results indicate that weak shear tends to facilitate the development of TC while strong shear appears to inhibit the intensification of TC.As the VWS is imposed on the TC,the vortex of the cyclone tends to tilt vertically and significantly in the upper troposphere.Consequently,the upward motion is considerably enhanced in the downshear side of the storm center and correspondingly,the low-to mid-level potential temperature decreases under the effect of adiabatic cooling,which leads to the increase of the low-to mid-level static instability and relative humidity and then facilitates the burst of convection.In the case of weak shear,the vertical tilting of the vortex is weak and the increase of ascent,static instability and relative humidity occur in the area close to the TC center.Therefore,active convection happens in the TC center region and facilitates the enhancement of vorticity in the inner core region and then the intensification of TC.In contrast,due to strong VWS,the increase of the ascent,static instability and relative humidity induced by the vertical tilting mainly appear in the outer region of TC in the case with stronger shear,and the convection in the inner-core area of TC is rather weak and convective activity mainly happens in the outer-region of the TC.Therefore,the development of a warm core is inhibited and then the intensification of TC is delayed.Different from previous numerical results obtained by imposing VWS suddenly to a strong TC,the simulation performed in this work shows that,even when the VWS is as strong as 12 m s-1,the tropical storm can still experience rapid intensification and finally develop into a strong tropical cyclone after a relatively long period of adjustment.It is found that the convection plays an important role in the adjusting period.On one hand,the convection leads to the horizontal convergence of the low-level vorticity flux and therefore leads to the enhancement of the low-level vorticity in the inner-core area of the cyclone.On the other hand,the active ascent accompanying the convection tends to transport the low-level vorticity to the middle levels.The enhanced vorticity in the lower to middle troposphere strengths the interaction between the low-and mid-level cyclonical circulation and the upper-level circulation deviated from the storm center under the effect of VWS.As a result,the vertical tilting of the vortex is considerably decreased,and then the cyclone starts to develop rapidly.