对台风麦莎(2005)的熵流特征初步分析

根据热力学第二定律推导出熵平衡方程,并在数值模拟输出结果的基础上利用熵平衡方程中的熵流项来分析2005年台风"麦莎"发生、发展和消亡各阶段的熵流特征.(1) 从对流层的低层到对流层的高层,台风中心附近的熵流分布会逐渐由负熵流占优势互补趋向于以正熵流为主;(2) 对流层中层500 hPa的负熵流分布显示出,随着台风的强度加强(减弱),台风中心附近的负熵流强度也会随之加强(减弱);(3) 台风中心附近的负熵流分布和强度特征对于台风强度和未来移动路径有一定的指示意义.     

ANALYSIS OF TYPHOON MATSA （NO.0509） AFFECTING SHANDONG PROVINCE

The characteristics of the moving course of Typhoon Matsa (No.0509), associated heavy rain and physical quantities fields have been analyzed, with the focus on the reason of the typhoon’s abrupt northeastward turn in Anhui Province and heavy rain concentrating in the northeast of typhoon center instead of near it. Meaningful conclusions are as follows. The reasons for typhoon abrupt turning are that the subtropical high pressure was moving southward and divergence fields of 200 hPa were to the right of the typhoon center; there was no obvious cold air invading Shandong after the typhoon entered the westerly belt; the southeasterly jet of typhoon and shear brought heavy rainfall to the Shandong peninsula before the typhoon entered Shandong. But after the typhoon’s movement into Shandong, the typhoon’s inverted trough brought the rainfall to the northern and central Shandong.     

0509号台风"麦莎"影响山东分析

分析了0509号台风的移动路径、强降水分布及物理量场分布,重点分析台风在安徽突然转向东北和强降水不在中心附近而是偏于中心东北侧的原因。结果表明:副高突然南落及200hPa辐散偏向台风中心右侧是台风在安徽转向进入江苏的原因;台风进入西风带以后没有明显的冷空气侵入;台风进入山东前,半岛大暴雨是由台风右侧东南急流和切变线引起,而台风进入山东境内时,鲁北、鲁中强降水由台风倒槽引起。     

0509号台风麦莎影响山东分析

分析了0509号台风的移动路径、强降水分布及物理量场分布,重点分析台风在安徽突然转向东北和强降水不在中心附近而是偏于中心东北侧的原因。结果表明：副高突然南落及200hPa辐散偏向台风中心右侧是台风在安徽转向进入江苏的原因;台风进入西风带以后没有明显的冷空气侵入;台风进入山东前,半岛大暴雨是由台风右侧东南急流和切变线引起,而台风进入山东境内时,鲁北、鲁中强降水由台风倒槽引起。     

Chanchu台风(0601)精细结构中的熵流特征分析

在耗散结构理论的基础上,根据热力学第二定律推导出了熵平衡方程。利用高分辨率模式输出资料通过对比Chanchu台风(0601)螺旋雨带上游、中游和下游及眼壁附近不同区域对流单体和熵流分布情况,揭示出负熵流值与台风的强对流单体有密切联系。基于负熵流与台风精细结构的配置分析,研究中尺度范围内熵流随Chanchu台风发生、发展、消亡各阶段的演变特征。分析表明,对流单体在从雨带上游至下游的演变过程中,熵流分布特征也会发生相应的变化,强对流单体与负熵流大值区相对应;当对流单体减弱,负熵流也随之减弱;当单体最后合并并汇入眼墙时,负熵流彼此合并旋入眼墙,有助于眼墙中深厚对流的维持和发展;此外,负熵流对于Chanchu台风在各发展阶段的强度变化也有一定的指示意义,揭示了负熵流对大气系统的组织化作用。      

模拟台风Ewiniar（2006）内部扰动的时空变化特征

在使用WRF（V2．2）模式双向移动嵌套方案对台风Ewiniar模拟结果的基础上,利用空间上的离散功率谱和时间上的连续功率谱、最大熵谱方法对Ewiniar内部扰动的时空变化特征作简要的分析。结果表明：台风内部波动在空间上以长波分量占优,距台风中心越近,长波分量的比重越大,而台风外围的短波分量则有所增加;Ewiniar内部的振荡现象具有非对称特征,这种非对称特征在对流层中高层及台风前移的左右两侧的眼壁内表现得非常明显,越往台风外围、越往对流层低层越不明显;对流层低层的台风眼壁内部,无论是台风前移的左侧还是右侧,低频振荡总是占很大优势。     

FEATURES OF WATER VAPOR TRANSPORT OF TYPHOON DAN (9914)

The 2.5^。×2.52^。 gridded ECMWF reanalysis data are used to diagnose the genesis, development and dissipation of typhoon Dan by calculated stream function, velocity potential and vapor budget. It is shown in the result that when typhoon Dan moved westwards, water vapor mainly came from the eastern and western boundaries, with most of it was transferred by the easterly flow south of the western North Pacific subtropical high; after Dan swerved northwards, water vapor mainly came from western boundary of the typhoon, and the vapor came from the South China Sea and the Indian Ocean. The transfer of water vapor was mainly concentrated on the mid-lower troposphere, especially the level of 925hPa, at which the most intensive transfer belt was located. During the different period of typhoon Dan, there was great water vapor change as indicated by stream function, velocity potential and vapor budget, which suggest the importance of water vapor in the development of typhoon Dan.     

一次远距离台风暴雨过程的熵流指数演变

应用耗散结构理论,结合河南省一次远距离台风暴雨过程,分析了大气排熵指数、边界层上部广义相当位温及广义相当位温平流等三个熵流指数与暴雨的发生和落区的关系,得到:大气排熵指数由高值向低值的演变有利于对流的发展,从而导致对流暴雨形成;暴雨落在大气排熵指数负值中心或负值轴线附近区域;远距离台风暴雨产生前,有高熵空气在边界层上部聚集,边界层高熵中心往往与暴雨落区对应;边界层上部高熵平流的移向往往预示了强降水的未来移向。     

IMPROVEMENT OF NUMERICAL SIMULATION OF TYPHOON RANANIM (0414) BY USING DOPPLER RADAR DATA

Typhoon Rananim (0414) has been simulated by using the non-hydrostatic Advanced Regional Prediction System (ARPS) from Center of Analysis and Prediction of Storms (CAPS). The prediction of Rananim has generally been improved with ARPS using the new generation CINRAD Doppler radar data. Numerical experiments with or without using the radar data have shown that model initial fields with the assimilated radar radial velocity data in ARPS can change the wind field at the middle and high levels of the troposphere; fine characteristics of the tropical cyclone (TC) are introduced into the initial wind, the x component of wind speed south of the TC is increased and so is the y component west of it. They lead to improved forecasting of TC tracks for the time after landfall. The field of water vapor mixing ratio, temperature, cloud water mixing ratio and rainwater mixing ratio have also been improved by using radar reflectivity data. The model’s initial response to the introduction of hydrometeors has been increased. It is shown that horizontal model resolution has a significant impact on intensity forecasts, by greatly improving the forecasting of TC rainfall, and heavy rainstorm of the TC specially, as well as its distribution and variation with time.     

NUMERICAL SIMULATION STUDY OF THE INNER-CORE STRUCTURES AND THE MECHANISM FOR INSHORE STRENGTHENING OF SOUTH CHINA SEA TYPHOON VONGFONG (0214) DURING LANDFALL

An explicit simulation with a fine mesh at intervals of 6 km is used to explore the inner-core structures of Vongfong (0214). The dynamic mechanism for the inshore strengthening of Vongfong is examined. It is found as follows. (1) The radius of maximum wind of the axisymmetric structures of the typhoon decreased with height during its mature stage. When Vongfong was inshore, the strongest low-layer inflow located in front of it and the outflow was to the rear of it, which was just reversed from the Atlantic hurricanes and other Pacific typhoons. (2) The dynamic and thermodynamic fields were highly asymmetric in structure. Convection was stronger in the northwest quadrant of the typhoon than in the southeast; the strongest convective cloud bands were consistent with the maximum wind region. During its strengthening stage, it was cold west of and warm east of the eye in the lower layer but warm in the west and cold in the east of the mid-upper layer. During its mature stage, a warm-core structure was evident in the lower and middle-upper layer. (3) The interactions between a mid-latitude cold low in the middle-upper troposphere and the typhoon were responsible for the latter to strengthen inshore. Firstly, the outer circulation of the cold low entered the typhoon from the middle troposphere when an outer cold airflow from the cold low flowed into the northwest quadrant of the typhoon so that geopotentially instable energy increased and convection developed. Secondly, the downdraft in the cold low was just the corresponding branch of the secondary circulation of the typhoon system; when the cold low weakened while moving south, the typhoon strengthened inshore. Due to the CISK mechanism, these two phenomena might be realized.     

台风“麦莎”路径东折分析及NWP产品检验

本文利用气象常规资料、NCEP／NCAR再分析资料和数值预报产品（NWP）资料对0509台风“麦莎”路径两次明显东折（7日11时和8日23时）的原因进行了分析，并对NWP产品对麦莎路径的预报结果进行了检验。结果表明：麦莎路径主要受西太平洋副热带高压（副高，下同）与西风带环流的影响，两次明显东折与西风带环流的经、纬向调整及副高由块状变为带状有关；“副高南落”指标和广义李雅普诺夫稳定度判据中J22的符号分别对应了麦莎的两次明显东折；麦莎中心气压和风力变化与台风的两次明显东折有很好的对应关系。另外，T213资料的涡度和位温预报场对台风的两次明显东折有一定的指示意义。NWP产品24h内对台风路径的预报效果较好，但对台风的第二次东折预报较差。     

台风"麦莎"路径东折分析及NWP产品检验

本文利用气象常规资料、NCEP/NCAR 再分析资料和数值预报产品(NWP)资料对0509台风"麦莎"路径两次明显东折(7日11时和8日23时)的原因进行了分析,并对 NWP 产品对麦莎路径的预报结果进行了检验.结果表明麦莎路径主要受西太平洋副热带高压(副高,下同)与西风带环流的影响,两次明显东折与西风带环流的经、纬向调整及副高由块状变为带状有关;"副高南落"指标和广义李雅普诺夫稳定度判据中 J22 的符号分别对应了麦莎的两次明显东折;麦莎中心气压和风力变化与台风的两次明显东折有很好的对应关系.另外,T213 资料的涡度和位温预报场对台风的两次明显东折有一定的指示意义.NWP 产品24 h内对台风路径的预报效果较好,但对台风的第二次东折预报较差.     

登陆台风Matsa维持机理的数值研究

使用新一代中尺度WRF模式对2005年台风Matsa(麦莎)登陆后的变化特征进行了数值模拟;对其登陆后强度持续维持的机理作了初步探讨;对登陆后涡动动能收支作了诊断分析。台风"麦莎"登陆后长久维持与以下因素密切相关。(1)持续的水汽输送通道。"麦莎"登陆后两条持续维持的水汽输送通道将暖湿空气源源不断地送入台风,为"麦莎"的维持提供了潜热能。(2)增强的高层辐散风场。200 hPa附近的辐散风场随着时间的增加而增强,所产生的"抽吸"作用和"减压"作用,对"麦莎"环流和强度的维持起到了重要的作用。(3)长久剧烈的上升运动。"麦莎"登陆后一直保持着剧烈的上升运动,强烈的上升运动把低层的暖湿空气向上输送,为"麦莎"的维持提供热能和动能。(4)活跃的中尺度扰动。"麦莎"的螺旋云带中活跃着中尺度对流系统,它们在低层所产生的较强辐合作用对"麦莎"气旋式环流的维持起到了正反馈作用。(5)涡动动能收支的诊断分析表明,"麦莎"登陆后,地形等摩擦作用和水平输送使其能量耗损,垂直通量散度项使其能量增加,平均动能与涡动动能之间的转换项是涡动动能收支中的相对小项;但随着时间的增加摩擦动能耗散作用逐渐减小,"麦莎"从中高层环境中获得了能量,涡动动能的增加从高层开始逐渐向中低层传播。     

0814号强台风“黑格比”风场相干结构统计和演化特征研究

为了探究台风风场相干结构统计特性以及在台风不同空间结构部位的演化规律,采用小波系数谱分析(Spavelet Analysis)方法对0814号强台风“黑格比”风速场的湍流相干结构统计特征及演化特性进行了系统分析。研究结果表明：对于0814号强台风“黑格比”过程,顺风向脉动风速与横风向脉动风速的相干结构呈现出多尺度分布特征;顺风向、横风向和竖向风速分量的相干结构主周期均值分别为70.2 s、50.3 s、22.8 s,主尺度均值分别为54.4 s、38.9 s、18.2 s,三个方向相干结构的周期尺度比均值分别为1.28、1.27、1.29;台风“黑格比”风场水平向空间部位中,前外环流区(FOV)的顺风向、横风向和竖向的相干结构主尺度均值分别为68.8 s、41.7 s、14.4 s;前眼壁区(FEW)的三个方向脉动风速的相干结构主尺度均值分别为69.9 s、32.5 s、19.5 s;风眼区三个方向脉动风速的相干结构主尺度分别为83.5 s、50.3 s、15.3 s;后眼壁区(BEW)其值为55.1 s、42.3 s、11.2 s;后外环流区(BOV)三个方向脉动风速相干结构的主尺度分别为53.6 s、39.1 s、10.9 s;整体上表现为前外环流区(FOV)和前眼壁区(FEW)相干结构主尺度大于后眼壁区(BEW)和后外环流区(BOV),风眼区相干结构主尺度则为最大。     

南海台风“尤特”螺旋结构的综合分析

应用卫星观测等资料及高分辨数值模拟方法,综合分析了台风“尤特”（2001）螺旋结构的多要素三维动热力特征。结果表明：台风螺旋结构在许多动热力物理量场上都有明显表现,如散度、垂直速度、涡度、相对湿度、水汽通量散度、垂直水汽通量、θse、位势高度、对流云等,但是不同要素及在不同高度层上的表现有所不同,主要具有以下特点：（1）台风螺旋结构在大多数动热力物理量场上都有明显的表现,不同要素及不同高度上螺旋结构的表现形式有所不同,但通过动热力过程相互关联;（2）地面螺旋雨带与低空辐合、上升运动、低空高湿高θse、高空辐散等对应,反映了螺旋结构的对流特性;（3）螺旋结构自下往上明显向外倾斜,其中散度场的倾斜比垂直运动大;（4）螺旋带的强度和伸展高度沿径向渐次减弱和降低。     

台风“海燕”（2013）暴雨非对称结构及中尺度特征分析

利用NCEP再分析资料、地面雨量加密自动站资料及多普勒雷达产品资料,对2013年第30号超强台风“海燕”暴雨的非对称结构及中尺度降雨的形成机制、落区特征进行分析。研究结果显示:（1）“海燕”停编前有4个MCS呈东西向带状分布在广西南部,维持时间约9~12 h;台风减弱停编后在广西东南部有1~2个呈南北向的MCS,维持时间为2~4 h,造成此次台风过程的最强降水;（2）在“海燕”影响过程中,能量锋在贵州和广西维持并明显北倾、能量低值中心南下控制桂西北,使该地暴雨骤停、而桂东南在南风急流及地形作用下暴雨维持,是台风暴雨呈现东南强西北弱的非对称结构的主要成因;（3）台风登陆广西至停编时段的中尺度降雨是在高层的位涡异常与低层的位温异常叠加所形成的大气结构下,锋面触发不稳定能量形成的,中尺度降雨集中在边界层能量锋区最大梯度中心、MPV1梯度区零值附近与MPV2正值中心叠加处;（4）台风减弱在停编后的中尺度降雨是由冷空气侵入六万大山东侧抬升暖湿气流形成初始中-γ对流回波,在南风急流及两山脉间的盆地地形作用下,逐步加强发展成中-β对流回波并以“列车效应”传播而形成的。      

“海棠”台风(2005)暴雨过程数值模拟及位涡分析

采用WRF模式对2005年"海棠"台风登陆福建省前后24h内所造成的降水过程进行了数值模拟,在此基础上,利用模式输出结果,借助位涡理论分析位涡与台风低压流场及降水的关系,并结合对风场、相当位温、相对湿度等诊断量的分布特征分析,探讨了台风强降水的发展和维持机制。结果表明,310K等熵面上高位涡发展演变较好反映了台风低压系统路径移动以及强度变化的过程。暴雨中心主要出现在位涡大值区及其偏东北方向,且位涡气块回旋少动,与暴雨的发展维持密切相关。高位涡区主要位于等熵面坡度和梯度最大处,当等熵面上下贯通,对流层高层的高位涡沿等熵面下传,形成位涡柱时,有利于暴雨增幅。台风环流内水汽充足,上升运动强烈,也有助于此次台风降水强度持续强大。     

台风Haitang和Matsa引发浙江暴雨强度和分布的对比分析

以2005年两个严重影响浙江台风Haitang和Matsa为研究对象,首先对两次台风暴雨过程在强度和落区上的相似和差异进行了比较,指出两者都给浙江带来了大范围的暴雨天气,并且最大降水中心都出现在台风登陆点北侧;虽然Haitang先在福建登陆、且登陆时强度不及Matsa,但其雨量明显大于后者。然后从台风的强度、移速、结构、环境场、地形等多个方面对两次台风暴雨过程进行了比较分析,结果表明:台风暴雨的非对称分布与台风结构、水汽输送、地形密切相关。高温高湿在台风的北侧表现得比南侧更为强烈,水汽含量也更为丰富。Haitang降水量大于Matsa则是多种因素共同作用的结果,弱冷空气的侵入、动力场上较Matsa减弱得更为缓慢,均有利于降水的增加和持续;Haitang影响前控制浙江气团的“冷场”性质和影响期间移速缓慢也对暴雨增幅起到了促进作用。     

偶极子流在台风异常路径形成中的作用

应用NCEP／NCAR再分析资料，分析了9408号台风异常路径形成的可能原因。结果表明，环境引导流、准均匀流和偶极子流的共同作用对移向突变和移速突变有着重要影响。     

大气折射指数气候振动特征的最大熵谱分析

用最大熵谱分析法对南京、上海两地局地大气折射指数气候变化特征进行诊断，探讨了自回归模式的阶数不同对谱的影响，并从不同样本数的熵谱中提取出稳定的周期和谱峰值，所得结果可以作为预报大气折射指数变化的气候背景。