孟湾风暴数值模拟实验及其结构特征分析

利用MM5V3中尺度数值模式对2003年5月19日登陆的盂湾风暴进行了数值模拟分析,讨论了风暴中心移动路径．分析了风暴在海上以及登陆前后的流场、动力场和热力场结构。研究结果表明,风暴中心的模拟路径与实况虽有一定误差,但总趋势均向西北偏北方向移动,表明模式对本个例的模拟预报可以参考。由于地形作用,盂湾风暴的动力结构和热力结构均发生一系列改变。     

孟加拉湾风暴Mala登陆期间地形敏感试验

孟加拉湾是全球8个热带气旋易发生的地区之一。孟加拉湾风暴向偏北和偏东方向移动,会对中国青藏高原和西南地区形成重大影响,而孟加拉湾风暴的移动方向受到青藏高原和云贵高原大地形的影响很大。为了分析大地形对孟加拉湾风暴路径、结构变化和降水分布的作用和影响,文中利用WRF模式对2006年4月29—30日孟加拉湾风暴Mala的登陆过程进行数值模拟研究。试验结果表明:模拟风暴中心的路径和强度与实况虽有一定误差,但移动趋势均为东北方向,强度误差较小,表明WRF模式对本个例的模拟可以参考。通过不同地形高度敏感试验,分析风暴在登陆前后分别在全地形、半地形和零地形高度情况下的移动路径和速度、环流结构、动力结构以及在云南省产生的降水分布和强度。结果表明:风暴登陆前,大地形对风暴结构有间接影响,使高层出现倾斜。在风暴登陆过程中,地形的阻挡和摩擦作用能较明显影响风暴的移动路径和速度。风暴登陆后,地形抬升使风暴强度减弱,移动速度加快;结构由基本对称变为非对称,且斜压结构明显。地形对降水存在双重作用,一方面地形抬升使风暴产生的降水增加,另一方面地形摩擦使风暴强度减弱从而减少降水。     

登陆孟加拉湾风暴结构个例分析与数值模拟

采用NCEP-NCAR再分析资料,分析了2006年4月29日登陆缅甸并造成云南省强降水过程的孟加拉湾风暴结构。并且利用美周新一代中尺度WRF（weather Researchand Forecast）模式对2006年4月28～30日云南强降水过程进行了数值模拟研究。结果表明：孟加拉湾风暴登陆前后结构具有明显变化,从基本对称结构演变为非对称结构,WRF模式较好地模拟出盂加拉湾风暴登陆前后环流场特征和风暴移动路径以及造成云南强降水雨带的分布特征。     

台湾岛地形对台风“海棠”(0505)移动路径影响的数值试验研究

利用非静力模式MM5模拟台风“海棠”（0505）穿过台湾岛再次登陆的移动路径，分析了“海棠”登陆台湾岛前后结构特征变化。结果表明：台风自身的非对称结构与台风异常移动路径密切相关。另外，就台湾岛地形对台风“海棠”登陆台湾前打转和在台湾海峡出现“V”型移动异常路径影响进行数值试验表明：台湾岛地形不但可以直接影响台风移动路径，而且通过影响台风非对称结构来改变台风移动路径，因此，登陆台湾前逆时针打转异常路径是在弱引导气流中台风自身非对称结构和台湾岛地形共同作用的结果；台湾岛地形有使台风东北-西南向非对称增大趋势，而在台风进入台湾海峡前后对东南。西北向非对称有明显不同影响。     

8805号登陆台风特大暴雨的数值模拟

应用中尺度模式ＭＭ４,使用了一种简单的模式台风处理方法,成功地模拟了８８０５号台风登陆前后的演变及其伴随的特五暴雨过程,即对分析的台风中心物理量场进行修正而形成与实况极为一致的初值,以期能更好地模拟台风过程。从模拟结果可以看出,台风降水强度中心基本上是随台风登陆移动而变化的,每一时期的降水中心基本上与台风移动的路径一致或略偏前方,在登陆时的降水最大,这种降水变化与台风上升运动的烛一致的,上升运动越     

斜压涡度的变化与台风暴雨的关系研究

台风暴雨作为台风引起的最主要灾害之一,一直被人们关注。台风常被认为是对称结构,但从实际状况来看台风的非对称性非常明显,所以有必要研究斜压性涡度在台风中的表现。在高分辨率数值模拟的基础上,通过引入斜压涡度的概念,分析和总结了斜压涡度在2009年台风“莫拉克”暴雨过程中的表现。通过模拟与分析得到如下的结果:斜压涡度和MPV对比,可以看出在登陆前和登陆后,明显低层斜压涡度有更强的异常信号,围绕台风内核呈现正负正的位相特点;从沿着台风中心时间剖面可以看出,登陆前斜压涡度低层多为负正负的位相,并且随着时间的推移,斜压涡度有从大气的高层向台风的移动中心传递的趋势,即在台风即将到达时原先的正涡度被替换为负涡度,所以对其移动有一定指示意义;在台风“莫拉克”过台湾岛时,其斜压涡度表现为负涡度消失,在山地附近有正涡度生成,完成过岛,台风中心被替换;斜压涡度的异常值主要位于大气的低层时,一般会产生较强的降水。      

台风"云娜"的热动力结构模拟试验研究

对2004年8月登陆我国的台风"云娜"的热动力结构及其演变进行了数值模拟。试验从大尺度环境场、台风中尺度动力和热力场三维结构、台风云雨特征等多角度,对模拟结果与实际观测进行了对比。结果表明,模式不仅较准确地再现了台风登陆前24h移动和演变的全过程,在移向、移速和登陆时间、地点上与实况十分接近,而且对台风系统中尺度结构、云雨特征的模拟与分析场及卫星观测也有较好的一致性。采用的模拟工具是新开发的双重嵌套AREM模式,该模式是静力模式,但对台风仍有较强的模拟能力。此外,本试验无任何人为台风模型的嵌入是其中的一个特点,从而增加了试验的可信度。     

珠江流域4～9月降水空间分布特征和类型

利用美国CAPS的非静力高分辨率区域预报模式ARPS(先进区域预报系统)对0414号台风"云娜"进行数值模拟,模拟结果表明ARPS较好地模拟台风"云娜"的移动路径及台风大暴雨.并着重讨论新一代天气雷达资料对台风"云娜"数值模拟的影响,通过对雷达资料同化进模式与没有雷达资料同化进模式对比模拟的试验结果分析表明:雷达资料进模式,对中高层的风场调整,改进对台风细微结构特征描述,加大近台风中心南侧的西风分量和近台风中心西侧的北风分量,从而改进云娜台风登陆后西行移动路径预报;对扰动温度、雨水混合率、云水混合率及水汽混合率场等调整,改善模式初始场台风中高层成雨条件,对台风降水预报,尤其暴雨的落区、降水分布及其随时间变化的预报有较大改进.     

一种基于位涡反演的变性台风初始化方案

针对变性台风的结构特征和Bogus 方案的局限性,提出了一种新的基于位涡反演技术的台风初始化方案。实际应用效果表明,该变性台风初始化方案既能使初始场中的台风中心位置和强度与观测相吻合,又能维持变性台风的结构特征(斜压性和不对称性),同时能保证初始场中各要素场之间的协调一致性。数值试验结果表明,采用该方案后,在数值模拟的前24 小时对台风中心强度和移动路径的模拟效果有较明显改进。      

1996年第8号台风中尺度结构的数值研究

用非静力平衡的中尺度模式ＭＭ５模拟研究了从１９９６年７月３１日０８时至８月１日２０时３６小时内９６０８号台风的移动路径、中尺度热力动力学结构及云和降水物理结构及其变化。这段时间覆盖了９６０８号台风在台湾和福建省福清市登陆全过程。结果表明：该模式比较成功地模拟预报了这次台风登陆过程,模拟了登陆前后台风中心附近的一些重要中尺度结构和发展演变特征。模拟预报的台风路径与实况接近,预报的８月１日０８时（积分２４小时）台风环流中心位于２小时后台风登陆点福建省福清市附近的海面上。台风中心附近低层呈气旋式辐合、高层呈气旋式辐散。台风眼壁具有由低层辐合形成的强上升气流,台风眼中心为下沉气流。台风中心周围动力结构表现出明显的不对称特征。台风眼壁的雨水分布呈现由中尺度雨团构成的环形雨带结构。台风在台湾滞留期间,台风中心由于低层云的发展使得卫星云图上原先清晰可见的台风眼变得模糊不清。高分辨的模式预报表明,在对流层中层具有强上升气流和云雨水集中的眼壁比台风眼中心更为暖湿。     

登陆热带气旋研究的进展

随着大气探测技术的发展 ,登陆热带气旋研究已经成为热带气旋研究中一个新的领域。新的探测技术能初步揭示出热带气旋登陆过程中发生的多种改变。近年来 ,国内外科学家实施了一系列外场科学试验 (Fieldscientificexperi ments) ,对登陆热带气旋进行探测和研究 ,旨在提高预报的准确率。登陆热带气旋研究内容包括 :海岸和内陆山脉地形影响 ,结构和强度变化 ,登陆热带气旋的暴雨强度和分布 ,大风强度和分布 ,风暴潮强度和范围 ,登陆热带气旋在陆上的维持机制 ,陆地涡旋的路径和入海加强 ,边界层结构 ,陆面过程和能量交换 ,变性过程等。研究采用外场科学试验与数值模拟相结合的方法。模拟或预报模式中使用同化资料尤其是卫星同化资料来构造初值场 ,取得较好结果。登陆热带气旋的研究目前正在展开 ,并取得了一些重要结果。研究表明 ,潜热释放和斜压位能释放是近海或登陆热带气旋加强或维持的两种主要能源。这两种能量可分别从水汽输送和热带气旋与中纬度环流的相互作用中获得。另外 ,陆面饱和湿地或水面的潜热输送、热带气旋与中尺度涡旋或热带云团的合并以及高空流出气流强辐散也对其加强和维持有利。世界气象组织的热带气象研究计划 (TMRP)正在组织对这一领域的总结和下一步的研究计划。这项研究将对预报和     

两类登陆热带气旋的大尺度环流特征分析

采用动态合成分析方法,对1970-2006年登陆后北上类TC（tropicalcyclone）和西行类TC各7个样本做动态合成分析和诊断,结果表明：（1）北上类TC在背景场长波槽前北移靠近中纬度斜压锋区,通过吸附运动使TC低压并入西风槽,而西行类TC背景场没有长波槽,离中纬度斜压锋区较远;（2）北上类TC登陆时存在西南低空急流水汽输送带,当其强度减弱后,TC东南侧存在东南暖湿气流作为补充,而西行类TC减弱后逐渐与之分离,且不存在东南暖湿气流作为补充;（3）北上类TC高层辐散区与高空急流边界靠近,因此增强了其向东北方向的辐散,低层由于高层动量下传,加强了低空西风,从而使TC低压环流维持,而西行类TC离高空急流边界较远;（4）北上类TC从中纬度斜压锋区获取斜压能量,其环流垂直切变增强,相对涡度差负值增大,在高空TC中心散度由大变小后又由小变大的过程中,TC发生了变性,而西行类TC没有环境能量补给,逐渐填塞消亡。因此,当一个TC登陆后,其预报移动方向、水汽输送状况、与斜压锋区的关系以及高空辐散气流等特征,可以作为初步判定登陆TC将减弱消亡还是将变性加强的可能原因。     

The role of the land surface processes in the rainfall generated by a landfall typhoon: A simulation of the typhoon Sepat (2007)

Landfall tropical cyclones are a major kind of severe weather affecting China. The typhoon Sepat, declassified as tropical storm after its landfalling, caused a continuous heavy rainfall event over China mainland from 19th to 25th August, 2007. The storm cyclone resided over the Hunan province for 60 hours, causing observed accumulated precipitation larger than 300 mm in a large area of the Hunan province and leading severe flood events. This event was simulated using the Weather Research and Forecasting (WRF) model coupled with the surface layer scheme UTOPIA. The model was able to reproduce the main characteristics of the event, including the typhoon track and the rainfall field and timing. In addition, three sets of sensitivity experiments have been performed. In the first one, the effects of different land surface schemes (RUC, NOAH and UTOPIA) coupled with WRF on the precipitation, sensible and latent heat flux fields associated with the Typhoon Sepat (2007) were investigated. The second set of sensitivity experiments analyzed the role of the surface fluxes (sensible and latent heat flux) on the typhoon evolution. The third set of sensitivity experiments regarded the initialization of the soil moisture content. These experiments showed that both latent and sensible heat fluxes sustained this landfalling typhoon, maintaining the spiral structure of rain belt. Among the two fluxes, the latent heat one played a major role in determining the intensity, the track and the rainfall distribution of the typhoon. In addition, the correct initialization of the soil moisture content has reveled a fundamental parameter to be initialized in order to correctly evaluate the distribution and intensity of the rain field. The intercomparison between the three different land surface schemes coupled with WRF showed that the WRF-UTOPIA and WRF-NOAH outputs seem comparable between each other and physically most realistic than those of WRF-RUC. These analyses were helpful to understand the evolution and the development of the landfalling typhoon, and demonstrated that WRF-UTOPIA and WRF-NOAH could be considered a good tool for managing the risk evaluation connected with the occurrence of such events at regional scale.     

远距离台风暴雨过程的正/斜压不稳定

利用正／斜压联合不稳定计算方法，分析了由9711号台风引起的远距离台风暴雨(实况及MM4模拟结果)过程中不同时段、不同位置的正／斜压项。结果表明：台风暴雨初始时段的降水主要由台风系统本身正压不稳定扰动引起，随着台风与西风带系统的结合，其南北部出现了2个雨区，均是正／斜压联合不稳定的产物；北部雨区的斜压不稳定较明显，且有随高空急流的非纬向性增强而增强的趋势。     

基于新等级标准中国登陆热带气旋气候及变化特征

利用1949-2006年热带气旋（TC）年鉴资料,根据2006年新制定的TC等级标准,分析了登陆我国TC的气候特征。结果表明：登陆TC中强热带风暴（STS,38．5％）最多,其余依次为台风（TY）、热带风暴（TS）、强台风（STY）和超强台风（SuperTY）。59％的STY和66．7％的SuperTY在台湾省登陆,尽管登陆广东的TC最多,但登陆的STY和SuperTY却很少。7～9月是TC登陆活跃期,而8～9月登陆TC平均强度最强。登陆TC频数具有明显的年际和年代际变化特征,其中登陆TC频数呈弱的减少趋势,而TY及以上级别TC频数则有增加趋势。在全球气候变暖背景下,登陆TC的生成源地有向北移的趋势,然而近年来南落明显。登陆TC的平均强度出现减弱趋势,但进入21世纪以来,平均强度显著增强,尤其是TC逐年强度极值表现更为明显。登陆TC的平均登陆点无明显的南北偏移,但逐年登陆点最北纬度在20世纪70年代中期以后有南落现象,以35°N以南为主。     

Storm tracks in a warmer climate: sensitivity studies with a simplified global circulation model

 A simplified global circulation model is used to analyse a greenhouse warming experiment simulated by a comprehensive general circulation model. The given GCM scenario and control climates are assimilated by the simplified model using a dynamical relaxation technique. Two sets of sensitivity experiments investigate the influence of upper and lower tropospheric changes in baroclinicity on the Northern Hemisphere winter storm tracks. The results show that the three-dimensional structure of both the background flow and the changes in baroclinicity are important for the behaviour of mid-latitude eddy activity in relation to modifications of the baroclinicity. In general, the mid-latitude eddy activity is more sensitive to lower than to upper level changes in baroclinicity. The results further suggest that the simulated storm track changes in the GCM scenario are dominated by local modes of baroclinic instability. Received: 17 December 1996 / Accepted: 14 May 1998     

登陆中国大陆、海南和台湾的热带气旋及其相互关系

首先,针对登陆中国热带气旋的登陆地点资料仅为地名的现状,利用1951-2004年西北太平洋热带气旋资料和登陆中国热带气旋资料,研究制定了登陆资料信息化方案.该方案包括海岸线近似、登陆位置计算、其他特征量计算和误差订正4个方面.对资料信息化结果的分析表明:信息化登陆资料效果是良好的.在此基础上,对登陆中国热带气旋的基本气候特征进行研究,重点分析了在大陆、海南和台湾登陆的3类热带气旋以及它们的相互关系.结果表明:登陆热带气旋频繁的地区为台湾东部沿海、福建至雷州半岛沿海和海南东部沿海;台湾东部沿海和浙江沿海部分地区是登陆热带气旋平均强度最大的地区,平均登陆强度达到台风级别,其中台湾南端的平均登陆强度为最强,达到强台风级别;5-11月为热带气旋登陆中国季节,集中期为7-9月,8月最多;登陆热带气旋的强度主要集中在热带低压-台风,尤其以强热带风暴和台风最多.对于全部大陆、海南和台湾三地,50多年来登陆热带气旋频数都存在不同程度的减少趋势,但只有登陆海南热带气旋的减少趋势是显著的;而所有登陆风暴(含以上强度)频数均无明显增多或减少趋势.总体而言,登陆大陆的TC最多、初旋最早、终旋最晚、登陆期最长;登陆海南的TC居中;而登陆台湾的TC最少、初旋最晚、终旋最早、登陆期最短.从登陆方式看,登陆一地的TC最多、登陆两地的TC次之,分别占总数的79.2%和20.6%,仅有1个TC登陆三地.在登陆两地的TC中,经台湾登陆大陆的TC频数最多、强度减弱最快,经海南登陆大陆的TC频数次之、强度减弱较慢,经大陆登陆海南的TC频数排行第3、强度减弱较快.     

地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度影响的研究

采用准地转的正压模式, 研究了无非绝热加热时地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度的影响.结果表明: 地形作用对登陆热带气旋西北移动路径的影响比较明显, 而对登陆热带气旋强度的影响不明显; 边界层摩擦可以通过改变热带气旋X方向上和Y方向上的移动速度以及改变热带气旋水平环流结构对登陆热带气旋西北移动路径产生一定的影响, 边界层摩擦对登陆热带气旋强度的影响非常明显, 其中摩擦是造成登陆热带气旋强度迅速减弱的一个重要因素.     

台风Rananim数值模拟试验及其结构特征分析

利用非静力平衡中尺度数值模式MM5(V3)对2004年第14号台风Rananim进行了数值模拟试验,对路径、移速、降水量和暴雨时空分布等方面的对比验证表明,MM5模式对台风Rananim的模拟是比较成功的。在模拟效果较好的基础上,利用高分辨的模拟结果,分析了Rananim登陆前后两阶段的动力和热力特征,包括水平环流、温湿结构、涡度、散度等基本动、热力因子的时空结构特征,发现登陆后低层水汽输送的非对称分布与降水落区有较好对应关系,水汽输送通过影响台风的热力结构来影响台风的强度,致使物理量在垂直方向的伸展高度比台风登陆前要明显降低,并且在量值上也更小一些。