台风“Chanchu”变性过程位涡及锋生特征分析

利用非静力中尺度WRF模式输出的0601号"Chanchu"台风模拟资料分析了台风变性过程中的结构演变特征,并从位涡的角度,利用湿位涡方程对"Chanchu"变性过程中强度减弱但却能引发强风暴雨的原因进行了探讨。分析表明:台风在变性过程中,尺度逐渐增大并与东移南下的高空槽不断接近,在与高空槽相互作用之前,台风眼壁及外围雨带雷达回波减弱,最大风速减小,最大风速半径圈向外拓展;高低层位涡相接之后,由于高层正位涡的下传携带冷空气侵入台风,在低层锋区上诱发出气旋性环流,进而重新引发强对流,并在角动量的输送作用下,台风外围环流风速再次增大。变性后高空槽和台风在位相上仍有一定距离,高空槽仅与台风的外围环流相互作用,冷空气没有入侵台风内部,这是"Chanchu"没有重新加强的原因之一。利用锋生函数对引起锋生的各分量进行分析,结果显示非绝热加热是造成锋生的主要原因,散度和变形项的贡献次之,倾斜项对锋生几乎没有贡献。     

台风Faxai(1403)低纬变性的结构演变特征分析

利用气旋相空间法(cyclone phase space,CPS)对1403号台风Faxai变性前后的环境场及结构演变特征进行分析。结果表明:相空间法能够很好地指示低纬变性台风Faxai的变性起止时间。此次过程是由减弱的台风环流与TC西北侧的短波槽结合发展产生,分析台风Faxai的结构演变特征可知,变性阶段TC低层厚度场由均匀对称分布转为非均匀分布,增大了环境斜压性,变性后B值最大达30 m,为弱的斜压非对称结构。Faxai东侧的偏南风暖湿气流与偏北风气流相交汇,使得经向位温梯度增加从而在TC东北象限形成一带状锋区,锋区正好位于南北两大风圈之间的位置。整个变性阶段Faxai西侧几乎无明显冷锋锋生,只在环流东北侧有一定程度的暖锋锋生,这与典型的锋面气旋的发展过程有所不同。变性前,TC呈现对称分布的暖核结构;变性阶段,冷空气从热带低压西侧对流层中低层下沉入侵,TC呈现左侧冷、右侧暖的非对称斜压结构,中层增温可能与槽后强的下沉气流有关。对锋生函数各分量分析发现,散度场主导了气旋周围的标量锋生,倾斜项的贡献次之,涡度场是引起旋转锋生的主要因素,其余两项可忽略不计。     

高空槽对9711号台风变性加强影响的数值研究

9711号台风Winnie是一个在中国大陆长久维持(2-3 d)并产生强降水的热带气旋(TC),在其深入内陆过程中变性加强为一个温带气旋.用MM5V3对不同强度高空槽影响下Winnie的变性加强过程进行了数值研究.结果表明:(1)Winnie变性加强过程表现为强锋面侵入台风内部、冷空气包裹台风中心、一个温带气旋在近地层锋面上强烈发展的过程;(2)Winnie在陆上的变性加强与西风带高空槽的强度密切相关.TC与不同强度高空槽相互作用过程中,较深槽携带较强冷平流、正涡度平流以及较强的槽前高空辐散,从而有利于TC的维持和变性发展.数值试验中,高空槽越强,Winnie变性加强越明显,温带气旋的发展越快;(3)模拟结果的位涡分析表明, Winnie的温带变性发展与对流层高层正位涡下传、低层锋区和TC低压环流三者之间的相互作用有关.     

登陆台风变性发展与消亡的对比分析

本文对0421(海马)和0311(环高)台风登陆后不同的演变过程进行了对比分析。分析表明,虽然两次台风登陆的时间和路径都很相似,但是由于环境场的形势的不同,特别是北方冷空气情况的不同,一个变性发展成为温带气旋,给江苏地区带来了大面积的降水,另一个直接减弱消失,仅在登陆点附近产生了一些降水。通过讨论锋生函数各项的性质和计算其主要项的分布特征,对变性过程进行了研究,发现台风变性初期其锋生函数中变形项起主要作用。锋生结果造成强烈的辐合上升运动,引起台风暴雨的增幅。     

“相空间”方法判断西北太平洋热带气旋变性适用性研究

大部分热带气旋进入中纬度地区都会发生向温带气旋的转变。这一变性过程会造成强降水和大风，并且移速增快，因此给中纬度地区造成很大的灾害。西北太平洋地区热带气旋变性是一个与中纬度系统相互作用的复杂过程，判断其变性与否是一个关键性问题。详细介绍了判定TC变性的“相空间”方法，该方法包含了三个参数：对流层低层热力对称性参数、高层热成风参数、低层热成风参数。使用“相空间”方法对2000—2007年间西北太平洋地区TC的变性过程进行统计分析，以验证此种方法在西北太平洋地区的适用效果。结果表明，“相空间”方法对判定西北太平洋地区TC有一定指示作用，但该方法作为业务应用还存在一定问题。     

西北太平洋热带气旋变性过程结构演变及其环境分析

用气旋相空间方法（Cyclone Phase Space,简称CPS）对58个经历变性过程的西北太平洋热带气旋的2 021个样本（时次间隔为6 h）资料进行分析,得到该区域热带气旋在变性阶段的气旋结构及其环境特征。聚类分析结果显示,强的热带气旋更易发生变性,变性开始于气旋非对称性增加,随之伴有高层冷心出现和加强,最后完成于低层出现冷心,变性维持平均时间约28 h。利用美国国家环境预报中心（NCEP）再分析资料对各聚类环境场的动态合成分析表明,发生变性的热带气旋在北移过程中逐渐嵌入西风带,在中高纬斜压系统影响下变性为温带气旋。对于发生并完成变性的热带气旋,其西北侧始终有明显的位涡梯度存在,而且在环境中有明显的水汽输送通道。      

西风带高空槽对登陆我国变性热带气旋的影响及其机理研究

应用日本气象厅1979～2008年的热带气旋资料以及日本25年(JRA-25)再分析资料,本文首先对登陆我国变性加强和变性减弱的两类热带气旋进行了合成对比分析,发现热带气旋变性后的强度变化与相应的西风带高空槽的强弱有很好的对应关系.然后,我们选取了2004年登陆我国的热带气旋Haima为研究对象,通过中尺度模式模拟再现了其登陆后变性演变过程,采用片段位涡反演方法改变了模式初始高空槽的强度,研究了高空槽强度的变化对Haima变性过程的影响.研究表明:(1)高空槽加强(减弱)后,Haima移速明显加快(减慢),此外深(浅)槽对应的Haima变性加强过程中心气压降幅较大(小);(2)不同强度的高空槽     

一次台风变性过程的锋生位涡反演诊断

采用锋生位涡反演诊断方法,对一次发生在西太平洋上的台风变性过程进行了诊断分析和机制研究。主要从锋生演变的角度,定量诊断了西风带高空冷涡低槽的动力强迫作用、中纬斜压锋区扰动、台风环流本身以及非平衡风场在台风变性过程的不同阶段所起的作用和影响,并对以上各物理过程的相互作用、造成台风变性以及变性后再度增强的演变发展机制进行了分析讨论。结果表明,台风变性过程具有显著的非平衡特征,在台风变性过程的不同阶段具有明显不同的发展演变机制。     

西北太平洋热带气旋变性阶段强度变化的比较研究

选取西北太平洋上两个生命史中发生变性的热带气旋Yagi和Francisco,前者变性后有一个24小时的再增强过程,而后者则继续减弱直至消亡。利用日本气象厅提供的热带气旋资料和美国环境预报中心(NCEP)提供的FNL全球分析资料,对比分析两个TC在变性阶段的形势场,发现两者在高低层的环境场均具有明显的差异:Yagi在变性阶段其高空槽较强且在低层有一个与中纬度原先存在的温带气旋合并的过程;而Francisco在变性阶段其高空槽较弱,且变性后自行消亡。另外探讨了导致Yagi变性增强的原因,结果表明:(1)Yagi变性阶段与高空槽前的急流相互作用时,高空急流入口区左侧和出口区右侧的次级环流将产生高空辐散低空辐合的趋势,有利于低层TC低压的发展。同时,当Yagi在穿越急流的过程当中,垂直风切变的增加将导致斜压不稳定增强,低层锋区强烈发展,锋区内的斜压能量可能向TC动能转化,从而使得Yagi发展增强;(2)高空槽所对应的高层湿位涡下传可使得低层正涡度增长,从而在低层诱生出气旋性环流,有利于Yagi变性后重新发展;(3)Yagi与中纬度原先存在的温带气旋发生合并,温带气旋所带来的较高纬度冷空气的入侵增强了低层的水平温度梯度,使得低层锋区强烈发展,从Yagi以一个锋面气旋的形式而再度发展,促使其变性后进一步增强。而这些特征都是Francisco所不具备的。     

中国大陆上变性加强热带气旋的诊断分析

利用1979-2007年日本气象厅热带气旋年鉴资料,对在中国大陆上发生变性的热带气旋进行了统计分析,结果表明:29 a间中国大陆上发生变性的热带气旋共有16个,占登陆中国热带气旋总数的8.56％,其中8个变性后加强.利用日本JRA-25再分析资料诊断分析了这8个变性加强热带气旋的湿位涡垂直分布特征以及影响热带气旋变性发...     

台风变性加强过程的数值模拟和试验分析

1997年登陆的Winnie台风经历了变性重新加强的过程,利用中尺度数值模式MM5对该过程进行了数值模拟和分析.等熵位涡分析显示重新加强过程经历了2个阶段:(1)高层扰动加强期,北上的变性气旋在其高层维持了小的位涡区,使上游东移的位涡槽加强;(2)气旋斜压发展期,低层气旋上的斜压带与高层加强的扰动耦合,气旋获得斜压发展.该过程伴随着高层风速的加强并发展为急流,这是动力平衡和低层斜压动能输送的结果.高层扰动和急流演变过程说明了变性气旋自身对其发展的重要性.通过热带气旋分离的方法,利用数值试验对变性气旋以及与气旋相关的物理因子的作用进行分析.结果显示,低层变性的气旋Winnie首先通过潜热过程加强了高层的扰动,然后在其北移过程中和高层的扰动位相锁定而得到斜压发展,演变过程说明了登陆台风自身的重要性.在这个过程中,初始气旋的涡旋环流足最主要的,其次是水汽,而斜压性影响最少.斜压性影响最少是由于在气旋环流和高湿度的环境下,斜压带得到重建,使气旋仍然可以和高层的扰动相互作用而得到斜压发展.所以,斜压性仍是变性气旋再度发展的直接原因.综观台风Winnie的变性以及重新加强过程,气旋中斜压性的产生以及维持都和与降水相关的潜热过程密切相关.     

A Diagnostic Study of Explosive Development of Extratropical Cyclone over East Asia and West Pacific Ocean

ＡＤｉａｇｎｏｓｔｉｃＳｔｕｄｙｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＥｘｔｒａｔｒｏｐｉｃａｌＣｙｃｌｏｎｅｏｖｅｒＥａｓｔＡｓｉａａｎｄＷｅｓｔＰａｃｉｆｉｃＯｃｅａｎ￥ＪｉａＹｉｑｉｎ（贾逸勤）ａｎｄＺｈａｏＳｉｘｉｏｎｇ（赵思雄）（...     

热带气旋的温带变性过程对中纬度下游环流的影响

用WRF模式对变性台风(TC)马勒卡进行模拟,研究了在台风的变性过程(ET)的作用下中纬度下游环流特别是中纬度急流的发展,对台风的强度及其相对上游槽位置的敏感性。结果表明:TC与中纬度系统的相互作用会使得中纬度急流处的斜压不稳定性增大,急流增强。下游环流的发展对TC强度及TC与西风带上游槽的相对位置非常敏感。若TC增强,TC溢出流作用于中纬度急流,使之不稳定性增强,强度也增强,从而导致中纬度下游急流的强度、范围都增强,下游槽脊更显著。若台风减弱则反之。类似的,若TC靠近上游槽,其对中纬度急流的作用得到进一步加强和提前,急流的不稳定性增加,强度增强,下游的急流和槽脊也得到增强。若TC远离上游槽,则反之。     

影响辽东半岛两个台风Meari和Muifa暴雨环流特征的对比分析

Meari(1105)和Muifa(1109)是两个路径相似并在辽东半岛产生强降水的热带气旋。但Meari强降水持续时间长,而Muifa时间短。利用中国气象局热带气旋年鉴、FY_2D(0.1°×0.1°)云顶亮温资料、大连地区逐时自动气象站降雨量资料、常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,对两个台风影响辽东半岛的降水过程进行了对比分析。结果表明:(1)Meari影响辽东半岛时强度较弱,但与低空东南急流相连获得丰富水汽供应,衰减缓慢;Muifa影响时强度较强但与低空急流水汽通道快速断开而衰减迅速。(2)两个台风均进入西风槽区而变性,但两者影响辽东半岛时处于不同的变性阶段。Meari为半冷半暖结构,其北侧中尺度对流活动发展旺盛,非对称结构明显;Muifa低层环流已变性为冷中心,云系结构孤立且无发展。(3)两次过程中辽东半岛位于台风不同的对流发展区域是其降水强度差异的原因之一。辽东半岛位于Meari北侧,低层的水平辐合较强,水平风垂直切变较大,深厚的上升运动维持;Muifa影响下辽东半岛位于其西侧,受偏北风下沉气流控制,不稳定度和动力抬升条件减弱。     

一次秋季温带气旋的雨雪天气过程分析

2012年11月3-5日,受强冷空气和气旋发展的影响,华北地区出现了秋冬之交首场雨雪过程.此次雨雪天气过程具有降水强度大、雨雪范围广、初雪时间早、降水相态多变以及雨雪降温大风并存等特点.着重分析了过程的多尺度相互作用及其成因机理等,得到以下结果:(1)通过对北极涛动指数变化的分析发现,此次过程前期由于北极涛动指数负位相出现的时间较早,并且强度大,维持时间长,对应当年秋冬之交首场雨雪天气出现亦时间早、强度大.(2)此次过程前期华北地区西风带上游长波波数趋于减少,导致后期位于华北地区受其引导的相应低压系统稳定少动.(3)东亚-西太平洋地区建立的“Ω”形阻塞形势阻挡了其上游西风带槽的东移,特别是后期此阻塞高压南部迅速生成的低值系统与阻塞高压的高值中心构成了十分稳定的对偶之势,阻断了其上游西风带槽的东移,导致相应地面气旋系统长时间稳定维持在北京及其邻近地区,从而促使该地区出现了历史上罕见的强降水事件.(4)该过程涡度平流和温度平流对锋前上升运动的形成和气旋的发展演变有重要的影响,这次天气过程的气旋发展机制与经典的第二类温带气旋发生、发展机制不尽相同.(5)此次过程中水汽条件极为有利,特别是在气旋发展后期,来自海上的水汽源源不断流入移动缓慢的气旋区域,为该区域的罕见强降水创造了极为有利的水汽条件.(6)在整体大气稳定层结环境下,锋面前沿的水汽输送和抬升在低层形成了大气不稳定层结,有利于低层上升运动的触发,锋面加强引起的风垂直切变加强促进了大气不稳定层结之上的条件性对称不稳定区向上扩展,并与高层的条件性对称不稳定区连通,从而为低层触发的上升运动向高层发展提供了有利条件.     

高空槽对两类热带气旋变性阶段强度变化影响的数值模拟研究

选取9711号台风"Winnie"和0713号台风"Wipha"分别作为变性加强和变性减弱类台风个例进行数值模拟,而后利用模式结果对大尺度场及涡度收支场进行诊断分析。结果表明:台风"Winnie"变性过程中,其西北侧高空槽呈西北—东南走向,南亚高压强度弱,对高空槽东移阻塞作用小。变性前期阶段主要是锋面系统和斜压性起关键作用,变性完成后,"Winnie"在斜压、高层辐散及涡度平流的共同作用下再次加强。台风"Wipha"变性过程受强大的南亚高压和副高影响,其西北侧高空槽稳定少动且呈东北—西南走向,冷空气入侵不明显,斜压区面积和强度都受到了限制。另外高层辐散场和涡度平流场均未能为"Wipha"提供有利的环境使其再加强。     

入侵冷空气强度对台风变性过程的影响

利用WRF中尺度模式对0716号"罗莎"台风的变性过程进行数值试验研究,讨论不同强度的入侵冷空气对台风变性过程的影响,结果表明适当强度冷空气入侵有利于斜压能的积累和释放,是导致台风变性的重要因素,而太强或太弱的冷空气都不利于台风的变性加强。当冷空气减弱时,台风登陆后边界层的热量通量减少,在没有新的能量供给的情况下,台风由于边界层摩擦作用和水汽供应不足而逐渐消散;当入侵冷空气过强时,台风内部会被迅速填塞,暖心变为冷心,从而逐渐消散。     

西北太平洋变性台风时空分布特征

利用中国气象局上海台风研究所整编的1961-2000年共40 a热带气旋年鉴资料,对发生在西北太平洋上的变性台风的时空分布特征进行了诊断分析和研究.研究发现,发生于西北太平洋上的变性台风的年频数呈现出明显的年代际变化特征,主要特征是20世纪60年代偏多,70至80年代显著减少,90年代初又略有回升,至90年代下半期每年发生变性的台风个数均极少;年际变化趋势呈现出逐年减少的特征,与西北太平洋上生成的总台风频数的变化趋势一致;西北太平洋上的变性台风多发生于夏、秋两季,特别集中于夏季与秋季的转换时期(变性比例分别达到40%及46%);秋季较夏季台风发生变性的位置整体偏东;台风变性前移动路径主要集中于朝鲜半岛以南及日本海附近,变性后路径多北上偏东;西北太平洋各月变性台风在变性后6小时内平均强度均减弱,变性后12小时内平均强度仍继续减弱,变性后强度加强的气旋的最低平均气压仅在6、7月份较变性前最明显.进一步通过对NCEP/NCAR月平均再分析资料的500 hPa高度场的EOF分析,发现夏、秋两季,纬向环流指数与台风变性频数呈显著负相关;中高纬度500hPa距平高度场在夏半年为正距平区,对应着高压,宜于冷空气入侵向高纬地区北上的台风,促进台风发生变性.