论正压台风涡旋的移动

本文用正压涡度方程,结合观测到的台风涡旋的主要特征,介绍了台风涡旋的移动理论。然后,用数值试验和天气气候资料统计结果来阐述各影响因子的作用大小,并讨论了它们在实际台风路径预报中的启示和可能的应用。     

影响台风移动因子的数值研究

本文采用有辐散的正压原始方程模式对影响台风涡旋移动的因子进行了数值试验,试验结果表明:(1)在无环境风条件下,台风涡旋向西北方向移动,移速与台风切向风速、台风半径和台风区f场的特征有关,台风外区(指最大风速半径以外台风区域)切向风速越大、台风半径越大,台风涡旋移速向北分量越大。(2)均一环境风场中,台风移动受基本气流的平流、β效应和指向引导气流左侧的横向加速度的作用,其中基本气流的引导作用是主要的。台风移速与引导气流速度比在东风气流中要大于西风气流中,而台风移向与基本气流之间的偏角在西风气流中要大于在东风气流中。(3)台风涡旋有沿基本气流绝对涡度梯度方向的次级运动分量。(4)台风涡旋在有切变的西风气流中比在均一西风气流中易发展加强,而它的移动更偏向引导气流的左侧。      

双台风涡旋运动及其相互作用的数值研究

本文采用正压原始方程模式对不同强度、间距和基本气流条件下的双台风涡旋作了一系列数值试验,试验结果表明:在无环境风场条件下,双台风在某一临界距离内作明显的相互旋转运动,这个临界距离是随台风强度以及风场分布的特征而改变的。双台风有明显的相互吸引作用的临界距离远小于相互旋转的临界距离。双台风相互旋转速率与台风强度成正比、与台风切向风速向外减小率和台风中心的间距成反比。均匀的环境气流对双台风相互作用影响甚微,但有了基本气流以后,两个台风对基本气流的扰动具有不同敏感性。在西风基本气流中,西台风移动稳定而东台风移动稳定性差。在有切变的环境气流中,台风运动既受环境气流的平流作用也受β效应作用和台风相互作用,当台风中心间距大于相互旋转的临界距离时,主要受环境气流和β效应作用。此外,本文还把试验结果与西北太平洋的台风统计资料作了比较,並讨论了试验结果对预报的启示。     

台风涡旋的结构及其与台风运动的关系

用ＦＳＵ区域模式讨论台风涡旋结构及其与运动的关系，台风涡旋的运动在无基本环流和β平面条件下取决于轴不对称环流。而不对称环流的发展源自于从对称环流动能的转换。其率取决对称环流，不对称环流和地球涡度经向梯度三者的相互作用。由于不对称环流动能产生率随高度不变，故台风作为一个统一体以相同的移速移动。不对称环流的径向结构取决于对称环流的径向结构。     

双台风相互作用的数值研究

无基本气流的情况下，应用无辐散正压模式对初始呈西北-东南等方位的双台风相互作用进行数值研究，探讨了非对称理论在双台风相互作用中的应用。试验结果表明：双台风的运动特征能够运用非对称理论进行解释；非对称流函数场中，通风气流分别控制着双台风的移动，同时双台风的移动对其对应的非对称结构具有反作用。试验还表明，台风非对称结构内小尺度涡旋的强度及其绕台风中心逆时针旋转的快慢与台风路径的摆动关系密切：模式可以模拟出台风逆时针打转、“蛇形”摆动等异常移动路径。     

热带气旋异常运动的曲率变化特征

运用热带气旋曲率理论模型,选择不同环境及移速特征的台风个例,通过动力学诊断分析,揭示了台风异常运动的关键影响因子的物理机制及其规律。研究结果表明,热带气旋曲率理论模型中影响台风移动的相关特征能够在一定程度上描述出天气系统等环境因子对台风异常运动的综合影响规律。诊断分析结果表明,台风移速、涡旋动力结构、外围副热带高压带及西风槽的非定常变化均可影响台风移动轨迹曲率,尤其是对异常路径和转向点的影响,其突变规律符合台风移动规律。台风移动与系统动力结构有关,台风最大风速与中心气压突然增强或减弱时都会导致台风的突然转向。     

不同尺度涡旋相互作用对台风的结构和移动的影响

根据大气运动原始方程组导出一个支配台风中心移动的基本方程，方程中包括了非绝热加热，温度场分布，地形与摩擦等各中能影响台风移动的强迫因子。对非绝热加热与水平温度分布的使用所作分析表明，非轴对称的非绝热引导作用可使台风加速、减速或转向运动；温度场上的准区对台风有吸收作用。     

台风移动规律的研究 Ⅰ.非绝热加热与水平温度分布的影响

根据大气运动原始方程组导出一个支配台风中心移动的基本方程。方程中包括了非绝热加热、温度场分布、地形与摩擦等各种可能影响台风移动的强迫因子。对非绝热加热与水平温度分布的作用所作分析表明,非轴对称的非绝热引导作用可使台风加速、减速或转向运动;温度场上的冷区对台风有吸引作用。      

台风移动的基本规律

目前国内外关于台风路径研究,一般着 重于台风环境流场对台风移动的影响,并取 得明显效果,但是,对于客观、定量预报方 面仍然存在许多困难问题。本文利用大气基 本运动方程求出台风中心移动方程表明:台 风外围环境流场和台风本身的环流结构各自 所产生的梯度力,以及台风移动而产生的柯 里奥利力都直接影响台风移动路径。所以该方程具有客观定量预报的基础。     

TCM-90现场试验台风能量频散波列特征

采用ＴＣＭ－９０（台风运动－９０）台风现场科学试验资料,对台风ＦＬＯ,ＥＤ个例进行了诊断分析,并做了有关数值试验研究。分析研究结论揭示了台风涡旋作为一动力、热力强迫源或ＣＩＳＫ不稳定结构,其与环境场相互作用可激发出动能频散波列;台风扰源通过频散机制可构成类似２维Ｒｏｓｓｂｙ波的经向波列;台风涡旋的移动路径与上述能量传播特征有一定的相关关系。     

斜压大气中双涡自组织与台风形成的初步研究

从数值研究和个例分析两个方面讨论了斜压大气中双涡自组织与台风形成的关系.首先,利用PSU/NCAR 第五代数值天气预报模式(MM5),设计了6个弱环境流场下的理想试验,研究斜压大气中双涡自组织对台风形成的影响,结果表明:斜压大气中双涡自组织存在一个临界距离dc,其值在380 km左右.当双涡间距d≤dc时,双涡可以自组织形成台风环流,当d>dc时,自组织现象不能发生.其次,选取一个对我国有重要影响典型台风个例,分析双涡自组织对其形成的影响,结果表明双涡自组织过程是对我国有重要影响台风形成的典型方式之一.     

Effect of the Interaction of Different Scale Vortices on the Structure and Motion of Typhoons

ＥｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆＤｉｆｆｅｒｅｎｔＳｃａｌｅＶｏｒｔｉｃｅｓｏｎｔｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＭｏｔｉｏｎｏｆＴｙｐｈｏｏｎｓＣｈｅｎＬｉａｎｓｈｏｕ（陈联寿）（ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｅｔ６ｏｒｏｌｏｇｉｃ...     

登陆福建台风外围环流中宁波地区强对流天气分析

利用中央气象台台风定位定强、常规气象观测、浙江省自动气象站、宁波及华东多普勒天气雷达、美国NCEP/FNL（1 °×1 °）再分析等多种资料,对2015—2016年5个福建中南部沿海登陆后西北行的台风进行对比分析。这5个台风路径相似,宁波地区仅受外围环流影响,但均出现了暴雨到大暴雨,其中4个出现强对流。分析表明:浙江沿海保持较强的高层辐散和低层辐合,为强对流天气发生提供了环流背景。强对流天气发生在台风中心位于闽赣交界处、强度迅速减弱阶段,浙北沿海中低层处于台风气旋性环流、副热带高压环流和中纬度西风环流之间,宁波地区上空低层（约1.5 km以下）风向随时间变化不大,并可能出现逆时针旋转,1.5 km往上则为明显的顺时针旋转,风向在垂直方向上表现为随高度顺时针旋转且切变增大,同时中上层风速往往同时增大,进一步增大了风垂直切变,有利于强对流天气的发生,强对流均发生在风垂直切变（有时仅表现为风向切变）增强阶段。强对流天气发生在台风外围螺旋雨带中,但强对流回波走向与螺旋雨带明显不同,多个个例表现出由东南-西北逐步转为西南-东北走向,与中上层引导气流的变化一致。出现强对流的台风个例,宁波地区低层存在较明显的温度梯度,其他热力不稳定因素表现不明显,倒槽、中尺度涡旋等为需要密切关注的动力触发因子。最后归纳出此类台风强对流天气典型的高、中、低层大气环流配置模型,为预报提供参考。      

台风移动规律的研究 Ⅱ.小地形与边界层的动力作用

从支配台风中心移动的基本方程出发，着重分析了小地形（地形高度与台风系统的的垂直厚度相双为小量）的抬升作用和边界层的摩擦作用对台风移动影响的定性特征。结果表明，较高地势对台风有“吸收”作用；边界层摩擦辐合引起的艾克曼抽吸有利于台风产生沿局地流场引导速度方向的加速度。     

PRELIMINARY STUDY ON RELATIONSHIP BETWEEN DOUBLE VORTICES SELF-ORGANIZATION AND TYPHOON FORMATION IN BAROCLINIC ENVIRONMENT

The relationship between the self-organization of double vortices (SODVs) and the formation of typhoons was discussed based on six numerical experiments with the Fifth-Generation National Center for Atmospheric Research/Penn State Mesoscale Model (MM5) and further discussion was made with a real typhoon case. The results showed that there is a critical distance dc for SODVs in baroclinic atmosphere. When the distance between separated vortices is smaller than or equal to dc, the double vortices self-organize into a typhoon-like vortex with two spiral bands. But the double vortices cannot have such organization if the distance between them is larger than dc. The value of dc is about 380 km in the context of ideal conditions in this paper, larger than that achieved in a barotropic model. A typical typhoon case in 2005 (Haitang) was selected to verify the above-mentioned conclusions. It was found that the SODV is one of the important and typical ways for the formation of typhoons.     

8111号台风的生成移动与TUTT的关系

本文主要讨论与8111号台风的生成和移动有关的影响系统,发现:高层冷涡不仅提供了有利于热带扰动发展的背景条件;而且还影响其路径。移过其北面的沿TUTT延伸的二次高层冷涡,使8111号台风离开引导气流发生偏转,出现一次复杂路径。在影响台风的生成和路径中,南亚的越赤道气流和印度的季风气流,如同高层冷涡一样具有重要的作用。      

AN ANALYSIS OF THE CAUSES OF MEANDERING TRACKS OF TYPHOONS

Criteria of the free meandering tracks of typhoons are derived from the genera! solutions of typhoon motion equations. It is suggested that the meandering motion of a typhoon is caused by the combination of the internal force, the initial speed of the typhoon and the average pressure gradient force of the typhoon volume affected by the environmental pressure field. It is also revealed that under specified circumstances, the meandering may be caused only by the typhoon's internal force. Finally two examples of fitting calculation are given for illustration.     

INFLUENCE OF THE VERTICAL SHEAR OF ENVIRONMENTAL FLOWS ON TYPHOON MOTION

Typhoon is regarded as a convergent,modified Rankine vortex.Based on the vorticity equations written attwo levels,higher and lower in the troposphere,typhoon motions are discussed in this study.The analyticalexpressions of vortex motion direction and speed have been derived for simple homogeneous basic flows at twolevels.The expressions indicate that in the easterties,vertical wind shear enhances the steering of east flow,causing the vortex moving westward faster,otherwise,in the westerlies,it reduces the steering of the west flow,causing the vortex moving eastward slower.These results explain theoretically that“cyclones in the easterliesmove to the right of,and faster than the basic flow;conversely,cyclones in the westerlies move to the left of,andslower than the basic flow.”     

登陆我国台风研究概述

首先对登陆我国台风活动的气候特征分析指出，登陆我国的台风频数存在明显的月际、年际和年代际差异；登陆台风具有明显的周期特征和时间日变化特征；并指出了登陆我国台风与厄尔尼诺的联系。对中心最大风速≥17．2m/s的登陆台风移动趋势进行了统计分析，结果表明不同移动趋势的登陆台风频数不仅与季节有关，还与登陆地段有关。其次总结了近几十年有关登陆台风研究的成果。     

FY-2E晴空风矢同化对台风分析和预报的影响研究

为了研究“二阶差分法”反演的晴空区风矢同化在台风分析和预报中的作用,以1509号台风“灿鸿”和1211号台风“海葵”为例,首先利用WRF-3DVAR系统对晴空风矢进行同化,探讨了晴空风矢的引入对模式初始场的影响。然后利用WRF模式对两个个例分别进行48 h的预报试验。通过对比控制试验和同化试验,结果表明,同化晴空风矢资料能够对初始风场和位势高度场进行合理的调整,在台风周围引导气流的作用下,台风路径与实况更靠近,从而提高了台风路径的预报效果。除此之外,同化晴空风矢对台风强度以及风场预报也有一定的改善作用,还可更准确地预报出降水的落区及雨强,提高降水预报质量。因此,晴空风矢的引入,有利于改善模式的初始场,从而提高WRF模式对台风的预报能力。