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.     

环境场对东海登陆热带气旋陆地路径的影响

采用合成分析的方法,对比分析了在华东南部沿海登陆,维持较短陆地路径和维持较长陆地路径的两类热带气旋的环境场变化,结果表明：环境场对登陆热带气旋的陆地路径的维持有重要影响。当西北太平洋副热带高压迅速加强西伸;中低层低压环流迅速减弱;中低层环境热力条件差,海洋水汽输送中断;高层水平流场呈纬向型,青藏高原反气旋环流相对较弱而西北太平洋副热带高压反气旋环流强大,中纬带西风急流强大时,环境场的配置使热带气旋周围的高层水平辐散弱并衰减,低层水平辐合弱并衰减,热带气旋的对流被抑制,仅能维持较短路径很快就减弱消亡。反之,当西北太平洋副热带高压减弱东退,西风槽南压;低层低压环流长时间维持;中低层环境热力条件好,海洋水汽输送通畅;高层水平流场呈经向型,青藏高原反气旋环流相对强大而西北太平洋副热带高压反气旋环流减弱东退,中纬带西风急流较弱,低空东南风急流强大时,环境场的配置使热带气旋周围高层水平辐散强并维持,低层水平辐合强并维持,热带气旋的对流通畅,能维持较长生命史和较长的路径。     

热带气旋过台湾后再次登陆的路径强度变化统计分析

登陆台湾后再次登陆大陆的热带气旋(TC)由于受复杂下垫面及中低纬天气系统的共同影响,过岛后在海峡内的路径、强度及结构变化复杂,导致登陆大陆的精确化定位、定强及预报难度大。分析了1949—2017年二次登陆的81个热带气旋路径及强度变化特征,并对上海台风所(CMA/STI)、美国联合台风警报中心(JTWC)及东京区域台风中心(RSMC-Tokyo)的热带气旋最佳路径数据中过岛热带气旋的定位定强进行对比分析。结果表明:二次登陆大陆热带气旋强度以减弱为主,少数热带气旋在海峡内增强;过岛后热带气旋路径多数会发生明显偏折,但三家最佳路径资料判断的偏折趋势不一致;由于热带气旋过岛时结构遭到破坏,定位定强难度增大,导致三个业务中心对其定位定强的差异较大,这种不确定性增大了其路径和强度监测预报的难度。     

多个热带气旋相互作用对南海热带气旋异常路径影响的数值模拟研究

本文利用数值预报式来研究可能造成南海热带气旋异常路径的一个因子，即多个热带气旋之间的相互作用。这里所说的热带气旋相互作用不是指通常所说的两个热带气旋很靠近时的相互吸引（排斥）或旋转这一类涡旋间的直接相互作用，而是指相隔远距离的热带气旋门，通过改变环境流场而造成的间接影响。所选的例子是位于南海的9009号热带气旋（Tasha）。与它同时存在的热带气旋中9008（Steve）与9010（Vernon）。先作了这次多个活动的数值预报试验，以判断模式的预报能力，然后通过有控制地改变9008与9010号热带气旋的参数，来考察这两个热带气旋活动对9009号热带气旋的路径的影响，并对这种影响的机理作一定的诊断分析。     

地形对登陆热带气旋"黄蜂"(2002)强度影响的模拟研究

以"目标登陆台风外场试验研究"(CLATEX)项目的目标热带气旋"黄蜂"为对象,在用高分辨数值模式模拟其近海加强和登陆减弱过程的基础上,通过5组对比数值试验,从定量和时间演化角度细致地分析了热带气旋周边海陆和地形分布对热带气旋强度的影响及其机理.分析表明,华南西部地理因子(地形、粗糙度、海陆分布等)对热带气旋强度变化具有重要影响.华南西部地形的存在,有利于低层弱冷空气向南侵袭,从而激发对流发展,使气旋迅速加强,是"黄蜂"近海加强的关键原因;登陆后冷空气切入造成的稳定层结抑制了对流发展,阻断了对流潜热能源,是"黄蜂"登陆后迅速减弱的重要原因;华南西部真实地形下的地表摩擦效应是"黄蜂"登陆后迅速减弱的重要原因之一;南海热带气旋区的地表热交换以潜热输送(蒸发)为主,其量值一般是感热输送的5～10倍;洋面热交换与气旋强度间存在正反馈关系,符合热带气旋发展的"WISHE"(风引起的表面热交换)机制观点,即"WISHE"可能是南海热带气旋发展的一种重要机制.     

舟山群岛对9806号登陆热带气旋影响的数值模拟

采用数值模拟方法,以9806号热带气旋为例,探讨了舟山群岛对登陆热带气旋的影响,结果表明舟山群岛的地形作用能使西行登陆热带气旋的路径产生偏折;同时,地形引起的气流爬坡作用还会使主要岛屿山脉迎风坡的降水增多,并诱生中小尺度的地形高压。这些结果揭示了小型岛屿地形影响登陆热带气旋的一些特殊规律。     

热带气旋的路径及登陆预报

用几个非线性数学模型制作热带气旋短期路径预报及热带气旋个数、登陆时段、地段的短期气候预报。5年多的研究和预报试验结果表明：用指数曲线模型制作热带气旋路径预报，准确率较高。24h预报，199次平均误差123km，达到国内先进水平。用多项式等非线性模型，制作登陆我国及登陆广东热带气旋的年、月个数预测，经过3年实际应用检验，准确率达到70％～90％。用非线性预测模型的逐日气压场、逐日雨量场长期预测结果进行分析，制作广东热带气旋登陆时段、地段和南海海面热带气旋出现时间的预报，准确率达到70％～80％，2002年热带气旋的预报，采用长中短期预报相结合，数值预报与统计预报相结合，预报效果较佳。     

热带气旋登陆前强度变化的统计特征分析

应用53 a(1949-2001年)西北太平洋热带气旋(TC)基本资料,分析登陆我国的TC登陆前强度变化的统计特征,包括TC登陆前48 h内强度变化特征、登陆前强度变化的年际、月际和日变化特征、登陆前强度变化与TC自身强度的关系以及TC登陆前的生命史特征等,还对登陆前迅速增强和减弱的TC分布特征进行了分析.主要结果有:...     

2005年登陆我国热带气旋特征分析

热带气旋是影响我国沿海的主要灾害性天气系统之一, 它产生的狂风、暴雨、巨浪和风暴潮, 给沿岸地区人民生命和国家财产安全带来严重威胁。而严重的台风灾害, 往往是台风登陆引起的。为进一步研究登陆热带气旋的活动规律, 总结了2005年登陆我国热带气旋的特点, 结果表明:2005年登陆我国热带气旋具有登陆季节短、登陆地点分布异常、台风比例异常偏高、灾害损失极为严重的特点。同时, 还讨论了2005年登陆我国热带气旋异常的气候原因, 并指出未来几年登陆热带气旋和台风的年频数处在上升趋势中。     

登陆热带气旋路径和强度预报的效益评估初步研究

近年来有关热带气旋(TC)灾情的评估指标和方法的研究取得明显进展,但较少涉及TC预报对减少灾害损失的贡献(即效益)分析。基于中央气象台的TC实时路径和强度预报,针对登陆中国大陆的TC,初步分析了TC的路径和强度预报误差与其造成的直接经济损失之间的可能关系,并在此基础上建立了包含TC路径和强度预报误差的TC直接经济损失的预估模型。TC登陆前后24 h的路径和强度预报误差与TC所致直接经济损失均呈正相关关系;对于单个登陆TC而言,若24 h TC路径预报误差每减小1 km可减少因灾直接经济损失约0.97亿元,若强度预报每减小1 m/s可减少因灾直接经济损失约3.8亿元(以2014年为基准年)。可见,提高TC路径和强度预报精度对于减灾的效益巨大,且当前尤以提高强度预报能力的效益为佳。      

A SIMULATION STUDY OF THE INFLUENCE OF LAND FRICTION ON LANDFALL TROPICAL CYCLONE TRACK AND INTENSITY

A quasi-geostrophic barotropic vorticity equation model is used to simulate the influences of topographic forcing and land friction on landfall tropical cyclone track and intensity. The simulation results show that tropical cyclone track may have sudden deflection when the action of topographic friction dissipation is considered, and sudden deflection of the track is easy to happen and sudden change of tropical cyclone intensity is not clear when the intensity of tropical cyclone is weak and the land friction is strong.The land friction may be an important factor that causes sudden deflection of tropical cyclone track around landfall.     

EFFECT OF ENVIRONMENTAL FIELD ON TROPICAL CYCLONE TRACK AFTER LANDFALL FROM EAST CHINA SEA

1 INTRODUCTIONThe past few years have seen work on themaintenance and decaying mechanisms of tropicalcyclones (TCs) over land. Statistic study has been onthe landfall frequency and location of TCs and theirmaintenance, decaying, transition, intensification anddissipation for the past 32 years[1] and that (1) thedeeper water accumulates on land,the more favorableit would be for the maintenance of low pressures andvast lakes,and the surface of large rivers and large-sized reservoirs can sl…     

一种初始涡旋重定位方法及热带气旋路径数值模拟试验

采用平滑滤波和柱形滤波技术,从背景场中分离出初始涡旋环流和大尺度环境场,然后把分离出的涡旋环流进行平移和再植入到观测位置,最终得到一种初始涡旋重定位方法。针对2006—2007年7个热带气旋共23个时次,采用背景场直接加入热带气旋bogus模型和背景场进行初始涡旋重定位后加入热带气旋bogus模型2种方案,分别进行了对比模拟试验。结果表明:对背景场进行初始涡旋重定位后加入热带气旋bogus模型的方案模拟的24和48小时热带气旋路径平均误差都相对较小,初始涡旋重定位方法可以减小热带气旋模式因热带气旋初始位置偏差而引起的误差,有助于提高热带气旋模式的路径预报水平,有较好的业务应用前景。     

IMPACT OF SEA SPRAY ON TROPICAL CYCLONE STRUCTURE AND INTENSITY CHANGE

In this paper,the effects of sea spray on tropical cyclone(TC)structure and intensity variation are evaluated through numerical simulations using an advanced sea-spray parameterization from the National Oceanic and Atmospheric Administration/Earth System Research Laboratory(NOAA/ESRL),which is incorporated in the idealized Advanced Research version of the Weather Research and Forecast (WRF-ARW)model.The effect of sea spray on TC boundary-layer structure is also analyzed.The results show that there is a significant increase in TC intensity when its boundary-layer wind includes the radial and tangential winds,their structure change,and the total surface wind speed change.Diagnosis of the vorticity budget shows that an increase of convergence in TC boundary layer enhances TC vorticity due to the dynamic effect of sea spay.The main kinematic effect of the friction velocity reduction by sea spray produces an increment of large-scale convergence in the TC boundary layer,while the radial and tangential winds significantly increase with an increment of the horizontal gradient maximum of the radial wind, resulting in a final increase in the simulated TC intensity.The surface enthalpy flux enlarges TC intensity and reduces storm structure change to some degree,which results in a secondary thermodynamic impact on TC intensification.Implications of the new interpretation of sea-spray effects on TC intensification are also discussed.     

对东海热带气旋登陆后路径趋势的若干探讨

应用相关分析与合成分析方法分析了影响东海热带气旋登陆后路径趋势的若干因素,结果表明：登陆后路径趋势随时间和登陆地点的变化分布说明热带气旋登陆后路径仍受基本气流的引导和制约;热带气旋登陆时的惯性和地转力的变化对东海热带气旋登陆后的路径趋势有一定影响;环境场及其变化对东海热带气旋登陆后路径有较大影响,尤其对流层中层流场对登陆后的热带气旋的移动仍有明显的引导作用;中国东部至黄海区域是环境场影响东海热带气旋登陆路径趋势的关键区,当区域内的西北太平洋副热带高压加强西伸,西风槽北撤时,东海热带气旋登陆后在副高南侧东风气流引导下向内陆西行至消亡,当区域内副高减弱东退,西风槽南压时,东海热带气旋登陆后受副高西侧偏南气流与西风槽前西南气流引导转向后入海;东海热带气旋登陆前的环境场对登陆后路径趋势影响相对较小,登陆后12～24小时是登陆后路径趋势受环境场影响的敏感时段,环境场的变化对登陆后路径趋势的影响要比当前环境场的影响超前6小时。     

NUMERICAL SIMULATION ON RE-INTENSIFICATION OF TROPICAL REMNANT RE-ENTERING THE SEA: A CASE STUDY

When Typhoon Toraji(2001)reached the Bohai Gulf during 1-2 August 2001,a heavy rainfall event occurred over Shandong province in China along the gulf.The Advanced Research version of the Weather Research and Forecast(WRF-ARW)model was used to explore possible effects of environmental factors,including effects of moisture transportation,upper-level trough interaction with potential vorticity anomalies,tropical cyclone(TC)remnant circulation,and TC boundary-layer process on the re-intensification of Typhoon Toraji,which re-entered the Bohai Gulf after having made a landfall.The National Centers for Environmental Prediction(NCEP)global final(FNL)analysis provided both the initial and lateral boundary conditions for the WRF-ARW model.The model was initialized at 1200 UTC on 31 July and integrated until 1200 UTC on 3 August 2001,during which Toraji remnant experienced the extratropical transition and re-intensification.Five numerical experiments were performed in this study,including one control and four sensitivity experiments.In the control experiment,the simulated typhoon had a track and intensity change similar to those observed.The results from three sensitivity experiments showed that the moisture transfer by a southwesterly lower-level jet,a low vortex to the northeast of China,and the presence of Typhoon Toraji all played important roles in simulated heavy rainfall over Shandong and remnant re-intensification over the sea,which are consistent with the observation.One of the tests illustrated that the local boundary layer forcing played a secondary role in the TC intensity change over the sea.     

热带气旋的体积及与强度关系的研究

热带气旋(TC)的结构(含形态)与强度及其变化关系密切,著名的Dvorak定强技术即为TC形态(水平)变化与强度关系的生动描述,近年来水平尺度与强度变化的关系也渐受关注。然而,至今未涉及整体形态(即体积)与TC强度变化的关系。利用欧洲中期数值预报中心(ECMWF)0.25 °的ERA-Interim再分析资料,统计并初步分析了2006—2015年西北太平洋TC的外围水平尺度和“体积”的特征及其与强度的可能关系:水平尺度与TC强度的相关性总体较弱;而TC“体积”与强度的相关性更显著,且TC“体积”随强度增强而增大的关系适用于所有强度级别;此外,TC垂直尺度(正涡度区伸展高度)与强度也有一定的正相关,且在TC较弱时(台风强度以下)更显著。伴随较弱TC增强的主要是垂直尺度的增大,当TC达到台风强度后,与TC强度继续增强相伴随的主要是水平尺度的增大。TC“体积”能较好地综合表征水平尺度和垂直尺度与TC强度变化的关系,借助TC“体积”对TC强度预报有一定的参考价值。      

STATISTICAL ANALYSIS AND NUMERICAL SIMULATION OF POYANG LAKE'S INFLUENCE ON TROPICAL CYCLONES

Based on the Tropical Cyclone(TC briefly thereafter)Yearbook 1980-2009,this paper first analyzes the number and intensity change of the TCs which passed directly over or by the side of Poyang Lake(the distance of TC center is less than 1°longitude or 1°latitude from the Lake)among all the landfalling TCs in China during the past 30 years.Two cases are examined in detail in this paper.One is severe typhoon Rananim with a speed of 3.26 m/s and a change of 1 hPa in intensity when it was passing the Lake.The other is super typhoon Saomai with a faster moving speed of 6.50 m/s and a larger change in intensity of 6 hPa.Through numerical simulation experiments,this paper analyzes how the change of underlying surface from water to land contributes to the differences in intensity,speed and mesoscale convection of the two TCs when they passed the Lake.Results show that the moisture and dynamic condition above the Lake were favorable for the maintenance of the intensity when Rananim was passing through Poyang Lake,despite the moisture supply from the ocean was cut off.As a result,there was strong convection around the lake which led to a rainfall spinning counter-clockwise as it was affected by the TC movement.However,little impact was seen in the Saomai case.These results indicate that for the TCs coming ashore on Poyang Lake with a slow speed,the large water body is conducive to the sustaining of the intensity and strengthening of the convection around the TC center and the subsequent heavy rainfall.On the contrary,a fast-moving TC is less likely to be influenced by the underlying surface in terms of intensity and speed.     

热带气旋"黄蜂"登陆过程诊断分析

应用了高分辨率的卫星TRMM资料以及多种类资料的同化资料对登陆广东吴川的强热带风暴"黄蜂"进行了诊断分析.分析了登陆前阶段和登陆阶段"黄蜂"风场的不对称性、降水分布、热力结构的变化特征,讨论了北方干冷气流和南方西南季风相互作用对"黄蜂"增强和减弱的影响作用.结果表明,热带气旋"黄蜂"在风速分布、降水分布、对流活动等方面存在不对称性.在登陆前阶段"黄蜂"经历了一次强对流云团发展为螺旋云带的过程,降水增加;"黄蜂"登陆阶段,对流迅速减弱,降水明显减少.登陆前阶段的发展与北方小股干冷气流从中层进入,影响了"黄蜂"内部的热力结构,其位势不稳定得到加强有关;登陆阶段,北方干冷气流进入"黄蜂"内部低层以及西南季风水汽输送减弱,导致"黄蜂"迅速减弱.