海洋温带气旋发生发展的研究

本文综合地评述了近年来海洋温带气旋发生、发展的研究成果,讨论了海洋温带气旋爆发性发展的气候特征、天气形势、各种物理机制及数值模拟的结果,并进一步指出了有待解决的问题。     

东亚和西太平洋爆发性温带气旋发生的气候学研究

本文利用历史天气图资料,对1973—1988年中国东部和沿海地区的温带气旋及其爆发性发展情况进行了统计,共有1014个温带气旋发生,其中有1/5达到了爆发性发展的强度,构成了西太平洋爆发性海洋气旋的一部分.它占整个西太平洋爆发性气旋总频数(包括不同来源)的51％.进而对这类爆发性气旋的活动规律进行了分析,概括出了它们的气候学特征.比较亚洲大陆、中国近海及西太平洋地区的爆发性温带气旋表明,西太平洋地区不仅频繁而且强烈.而东、西太平洋地区发生海洋爆发性气旋的对比表明,二者存在着明显的差异.同时也指出,东太平洋地区爆发性气旋的发生并不是一种少见的现象.     

海洋温带气旋爆发性发展数值试验

利用PSU/NCARMM4对5个西北太平洋温带气旋的爆发性发展进行了一系列数值模拟和敏感性试验,并对重要的物理过程进行了分析和诊断.采用相同物理过程及边界条件的控制试验成功地模拟出了主要的爆发性气旋加深率,为海洋爆发性气旋的业务数值预报提供了可能.敏感性试验获得了湿物理过程、能量频散、SST和海面能通量、日本岛地形及初、边值条件等影响气旋加深率的定量认识,分析表明水的微物理过程,特别是网格尺度的水汽凝结、未饱和层的云滴和雨滴蒸发,是气旋爆发性发展中最重要的物理过程;在高空200～300hPa层的云滴蒸发效应可能是形成相应层气旋中心非绝热冷却峰值的主要原因;由内在热力-动力学过程所决定的潜热释放比对流参数化任意规定的加热分布更接近实际并能产生更好的模拟结果;没有能量频散效应时可减小模拟加深的30%;海面能通量在初始时刻比在爆发性发展时更重要,不计初始时海面能通量将影响模拟加深约25%,而不计爆发性发展时的海面能通量,这种影响不及前者的一半;爆发性发展时的海面能通量呈不均匀分布并能诱导反锋面热力环流在局部抑制气旋的加深;大气模式对海-气边界层能通量交换的变化和海洋增暖产生了显着的热力学响.试验还得出了日本岛地形及初、边值条件影响的重要结论.     

温带气旋爆发性发展的中期背景及预报

在研究了冬季(11—1月)西北太平洋温带气旋爆发性发展前5天,对流层中高层超长波及长波配置及西风急流、动量输送等物理量特征的基础上,综合出气旋爆发性发展的中期预报着眼点,应用数值预报产品可有效地延长预报时效。     

陆地上爆发性温带气旋的暖锋后弯结构分析

温带气旋的暖锋后弯是20世纪80年代末从北大西洋爆发性气旋现场科学试验中发现的一个重要科学成果, 修正了 经典温带锋面气旋模式中锢囚锋的概念。在地球同步卫星云图上, 经常可以观测到欧亚大陆的气旋云系也存在与暖锋后弯 非常类似的演变过程。利用常规的高空、地面观测, NCEP的1°×1°再分析场和FY-2E 水汽图像等资料, 通过分析2012年5 月11-14日一次蒙古气旋强烈发展的结构特征, 揭示了在内陆地区温带气旋发展过程中若暖锋锋区增强而冷锋锋区减弱, 则 该类气旋也存在暖锋后弯和暖核被隔离的事实。分析结果还表明该类蒙古气旋中暖核强度虽不如海洋爆发性气旋, 但其厚 度可伸展到600hPa,在对流层低层850hPa低压中心附近不仅有暖核, 而且存在与暖核近乎重合的干中心, 但干暖中心与气 旋中心并不重合。另外, 单站探空及垂直剖面的分析显示, 在后弯的暖锋锋区附近存在强的湿上升运动, 干暖核内以干空气 和下沉运动为主, 在边界层内后弯暖锋锋区比冷锋锋区强;在冷锋后部的干输送带中对流层中高层锋区明显, 且总体上相对 湿度较小、上升运动微弱, 最显着的干区位于锋区上方下沉的暖空气中。     

爆发性海洋气旋生成的模拟与预报

1.引言近十年来,副热带海洋气旋的快速增强受到了气象研究单位的关注.Sanders和Gyakum(1980)把快速发展定义为地转地调整到纬度60°时气旋在24小时内加深24hPa以上.这个问题之所以引起注意,是因为以前的业务模式对这类气旋加深的预报,系统性地偏弱.与此有关的实际问题是爆发性气旋发展给航运带来的危险.科学上的议题是这类风暴是否与一般的气旋有动力上的差别.     

爆发性气旋的统计研究

用１９８０～１９８９年资料,统计了发生在北半球的爆发性气旋的若干特征,并通过不同区域,不同时间及强度的爆发性气旋发生的频率的对比,得到了一些有意义的结果。     

不同垂直加热率对爆发性气旋发展的影响

文章着眼于海洋温带气旋爆发性发展热力结构的影响效应问题。通过数值试验的结果表明，温带气旋发展状况对于垂直加热廓线分布具有突出的敏感性，若将垂直加热廓线“形变”，则可能导致海洋气旋的爆发性发展，并构成类似观测到的“气象炸弹”动力，热力结构，即“上干下湿”，“上冷下暖”的不稳定层结或“抽吸”结构，急流轴“断裂”形成的非地转偏差特征。从而揭示了垂直加热廓线特征在海洋气旋发展诸影响因子中的关键作用以及潜热释放分布与海洋气旋动力、热力结构形成的机理。     

温带气旋概念模式的最新进展

一、引言回顾温带气旋概念模式发展的历史,常引证挪威锋面气旋模式(Bjerknes 和 Sol-berg,1922)作为随后概念发展的起点。然而,Kutzbach(1979)的独特历史见解提醒我们,那些重要的结构上及动力上的概念化过程,是在前一世纪由欧洲及美国气象学家发展的。我们先介绍这些先驱探索者提出的模式个例,认识一下他们敏锐的洞察力和对我们气象学遗产宝库所作的贡献。接着,有选择地讨论了从挪威“Bergen”气象学派时代到现在为止几个气旋锋面模式的发展,其中包括从外场研究和数值模拟中得到的最新进展。     

陆地气旋爆发性发展的动力学分析和数值试验

利用中国地面加密自动站观测资料、北京地区雷达探测资料、NCEP（1°×1°）FNL资料、ECMWF ERA Interim（0.125°×0.125°）逐日再分析资料等,对造成2016年7月19-20日华北极端暴雨中的低涡系统发展演变的结构特征和加强机制进行了研究。华北地区这次特大暴雨过程出现了3个阶段降水,其中与低涡系统强烈发展对应的第2阶段降水是本次华北暴雨过程的主要降水阶段。针对该低涡的分析表明：（1）850 hPa以西南低涡为中心的低压带中,在河南西北部新生低涡系统,并且其在向华北地区移动过程中显著加强,该低涡系统在空间结构上,从倾斜涡柱逐渐发展成近乎直立的、贯穿整个对流层的深厚低涡系统;（2）中低层低涡系统快速发展过程与高低空系统构成耦合作用有关：低层低涡系统显著加强之前,对流层上层（300-200 hPa）首先出现高空槽异常加深并向南发展,该高空槽发展的开始阶段与其本身冷暖平流造成的斜压发展过程对应;而后,随着高纬度平流层高位涡沿等熵面向南运动,造成华北地区对流层上层涡度增强,形成正位涡异常区;当这一正位涡异常区叠加在对流层中低层锋区上空时,造成对流层中低层气旋快速发展并向下伸展,诱发河南西北部的新生气旋;低涡系统的发展进一步强化了低空暖平流,促使低空气旋向东北方向发展\     

A climatology of Southern Hemisphere extratropical cyclones

A climatology of extratropical cyclones determined by an objective automatic scheme applied to 15 years (1975–89) of once-daily Australian Bureau of Meteorology hemispheric analyses is presented. Contour maps of the positions of formation (cyclogenesis), dissipation (cyclolysis) together with other cyclone statistics are presented. The distribution of cyclones through the hemisphere was found to be dominated by a permanent high latitude core coincident with the circumpolar trough. During the winter and intermediate seasons, two mid latitude branches are evident in the cyclone density originating in the Tasman Sea and South American sectors, both spiraling poleward and merging with the circumpolar core in the Southern Oceans. Systems were observed to move in an castsouth-east direction, away from their location of formation, exhibiting peak speeds of migration in the mid latitudes. Little seasonality was evident in the densitiy distribution of cyclones through the Southern Oceans, but a considerable amount was found in their central pressure. Correspondence to: I Simmonds     

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...     

Forecasting hurricane winds in extratropical cyclones in Russia

In contrast to the common opinion, hurricane winds in extratropical cyclones are a quite frequent phenomenon followed by huge damage, especially in densely populated areas. This phenomenon has been poorly studied and is hardly predictable so far. The features of hurricane winds in extratropical cyclones, and the similarity and difference in their structure as compared to those in tropical cyclones are revealed.     

孟加拉湾气旋风暴研究回顾

活动于阿拉伯海和孟加拉湾地区的热带气旋称为气旋性风暴,约占全球热带气旋年均生成总数的10%,其中活跃于孟加拉湾的气旋性风暴是造成中国西南地区强降水的主要天气系统之一。本文简要回顾了过去几十年来国内外在孟加拉湾风暴生成源地、发生频数、移动路径和生命史等方面的活动特征以及结构特征、活动机理,及其对中国天气的影响等方面的研究成果,并在此基础上指出了孟湾风暴研究中存在的问题。     

爆发性气旋研究的回顾

2022年2月中旬,北大西洋冬季风暴“尤尼斯”（Eunice）给欧洲中、西部带来严重自然灾害。以卫星观测数据为主,研究了“尤尼斯”发生的环境场、卫星水汽图像干侵入特征、对流层中高层位涡强迫对爆发性发展的影响等。结果表明：“尤尼斯”活动期间,北半球高纬度西半球偏冷、东半球偏暖,极涡偏向北美大陆,北美极区附近平均气温偏低。“尤尼斯”的生成和北美极区附近极涡分裂南下的冷空气沿着西风带东传有关。爆发性发展期间,海平面气压下降率约40 hPa/（24 h）,远超爆发性发展指标（24 hPa/（24 h））,且出现在海温正距平区。格陵兰岛南部气旋提供的极区冷空气对爆发性发展尤为重要,该冷空气在北大西洋洋面形成强西北风转偏西风,表现为排列整齐的大范围细胞状积云一直延伸至风暴中心附近,卫星水汽图像上表现为快速增强的干侵入特征,并伴有高位涡异常。发展至最强阶段,高位涡向下伸展,400 hPa最强高位涡区位于风暴中心的正上方,500 hPa以下高位涡向东南方向倾斜,并伴随着对流层中、下层强下沉运动,下沉运动为低空风速增强提供了一定的高空能量来源,高位涡侵入的下方也有利于低层气旋式环流发展。

     

爆发性气旋研究的回顾

爆发性气旋又称“气象炸弹”,定义为在考虑地转调整到60°N时气旋中心气压加深率大于1 hPa/h的快速发展的气旋,具有中心气压急剧降低、强度急剧增大的特点,多发于洋面上,对海上航行安全及沿岸人民生产生活具有重要的影响。近几十年来,众多学者对爆发性气旋开展了广泛而深入的研究,在爆发性气旋的气候学特征、结构特征和发展机制等方面取得了较大的进展,但同时还有许多亟待解决的问题。本文结合前人对爆发性气旋的研究工作,系统地回顾和总结了爆发性气旋的研究进展,希望能够为将来对爆发性气旋的研究工作带来一些启发和思考。