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.     

斜压涡度的变化与台风暴雨的关系研究

台风暴雨作为台风引起的最主要灾害之一,一直被人们关注。台风常被认为是对称结构,但从实际状况来看台风的非对称性非常明显,所以有必要研究斜压性涡度在台风中的表现。在高分辨率数值模拟的基础上,通过引入斜压涡度的概念,分析和总结了斜压涡度在2009年台风“莫拉克”暴雨过程中的表现。通过模拟与分析得到如下的结果:斜压涡度和MPV对比,可以看出在登陆前和登陆后,明显低层斜压涡度有更强的异常信号,围绕台风内核呈现正负正的位相特点;从沿着台风中心时间剖面可以看出,登陆前斜压涡度低层多为负正负的位相,并且随着时间的推移,斜压涡度有从大气的高层向台风的移动中心传递的趋势,即在台风即将到达时原先的正涡度被替换为负涡度,所以对其移动有一定指示意义;在台风“莫拉克”过台湾岛时,其斜压涡度表现为负涡度消失,在山地附近有正涡度生成,完成过岛,台风中心被替换;斜压涡度的异常值主要位于大气的低层时,一般会产生较强的降水。      

随机分布的小尺度涡对涡旋自组织影响的研究

以往双涡相互作用的动力学一般都在决定性的框架内研究。文中用一个平流方程模式,实施积分时间为30 h的8组试验,分析决定性和随机性共存系统中双涡相互作用和涡旋自组织的问题。随机性通过以下方式引入模式:先用Iwayama方案生成随机分布的小尺度涡,再将这些小尺度涡加入初始场。试验中,初始随机分布小尺度涡的强度参数K分别取0.0、0.4、0.6、0.8和1.0。结果表明,没有小尺度涡的条件下(K=0.0),初始分离的两个β中尺度涡逆时针互旋,其准终态流型是两个分离的涡;引进小尺度涡后,K取0.8、1.0时,初始分离强度相同的两个β中尺度涡,逐渐形成主次之分。主涡将次涡拉伸成为螺旋带,其准终态流型是一个自组织起来的类似于台风环流的涡旋。准终态涡中心的相对涡度值随K值的加大而加大。结果还表明,准终态流型不仅与初始小尺度涡的强度参数有关,而且与初始小尺度涡的分布有关。此外,在相同初始场的情况下,还实施了3类不同边畀条件的试验:第1类,在东西边界取周期条件,在南北边界取固定条件;第2类,在所有边界均取固定条件;第3类,在所有边界均取周期条件。这3类试验的准终态流型相同,都显示出一个类似于台风涡旋的环流。根据这些结果可以初步认为,涡旋自组织的研究从决定性动力学向随机动力学的过渡是值得探索的。     

涡旋自组织过程影响0604号热带气旋Bilis降水的数值研究

利用PSU/NCAR中尺度天气预报模式MM5,成功模拟了0604号热带气旋Bilis登陆后的移动路径和降水分布。在此基础上,讨论了不同尺度涡旋自组织过程对热带气旋Bilis产生局地暴雨的影响。结果表明:(1)引发强降水的对流系统不是来源于热带气旋螺旋云带内的对流云团,而是受热带气旋外围环流与局地地形影响下形成的多个中小尺度系统之间自组织的结果;(2)与0604号热带气旋Bilis登陆前后24小时的强降水相关的自组织过程是分阶段进行的,即第一阶段的双涡自组织过程和第二阶段的多涡自组织过程;(3)局地多尺度涡旋之间的自组织过程,是0604号热带气旋Bilis陆上强降水发生的主要动力机制。     

斜压大气中环流非对称结构与台风移速关系的数值研究

采用4层准地转斜压模式,在无环境气流的情况下,进行了两次数值试验,研究了台风环流不同方位、不同半径处的非对称程度与其中心移速的关系,以及不同层次台风环流的非对称结构与台风移速的相关性。结果表明:(1)距台风环流中心100～300kｍ的东-西向和东北-西南向非对称程度与其东西向移速有稳定的强负相关,200～500kｍ的东南一西北向非对称程度与其南北向移速有稳定的强正相关。(2)模式最下层环流的非对称结构与台风移速的关系最密切。在该层,距中心100～400kｍ的东-西向和东北-西南向非对称程度与台风沿东西向移速密切相关,100kｍ以外的东南一西北向非对称程度与台风沿南北向移速密切相关。     

PRELIMINARY STUDY ON STRUCTURE OF WINTERTIME TYPHOON NANMADOL IN 2004

Using NCEP/NCAR reanalysis, the structure of a wintertime typhoon named Nanmadol that landed on Taiwan 4 December, 2004 has been examined in this paper, it is found that Nanmadol looks similar in structure and time evolution to summer typhoons; the central part of it is warm and humid, and the convergence is observed in the lower troposphere while there is divergence in the upper troposphere. The differences between wintertime and summertime typhoons are found. The southwest stream flow in the lower troposphere and cyclonic disturbance in the upper troposphere seem significantly weaker in Nanmadol than in summertime typhoons. The EOF analysis performed for sea level pressure (SLP) of Nanmadol shows that about 90% of the total variance of temporal changes in typhoon circulation can be explained by two leading EOF modes of EOF1 and EOF2. EOF1 shows the structure and intensity variations of Nanmadol while EOF2 shows the changes in environmental SLP distributions that influences the moving direction of Nanmadol.     

环流非对称结构与台风移速关系的数值研究

利用准地转正压模式,在无环境气流的情况下,对初始轴对称和非轴对称理想台风实施两组共13个数值试验,研究台风环流不同区域的非对称性与其移速的关系。结果表明：（1）台风环流某些区域的非对称性与其移速有稳定的强相关,如,大风半径外围50～100KM附近东—西向东北—西南向的非对称性;（2）大风半径的位角,使台风外围环流的非对称性与其移速相关增强,而最大风速和初始非对称方位用的变化对上述相关性几乎没有影响。     

A NUMERICAL STUDY ON THE FORMATION AND DEVELOPMENT OF ISLAND-INDUCED CYCLONE AND ITS IMPACT ON TYPHOON STRUCTURE CHANGE AND MOTION

In this paper,the impact of the Taiwan Island topography on the structure change and motion ofTyphoon Dot(9017)during its crossing the Taiwan Island is studied with a modified version of aJMA operational regional model(Japan spectral model,JSM).A series of sensitivity experiments areconducted to detect the forming and developing mechanism of an island-induced cyclone.Results showthat lee side low pressure center plays a very important role in the formation of the induced-cyclonewhile a typhoon is approaching a large island with high mountains.The position and intensity of theinduced cyclone is sensitive to the height and location of island mountain,intensity of TC and under-lying surface topography distribution as well.A preliminary formation criterion of the island-inducedcyclone is obtained.     

夏季西太平洋台风频数异常与ENSO事件的关系及大气环流异常特征

根据西太平洋编号台风资料、NOAA卫星观测OLR资料和NCEP／NCAR风场再分析资料,在统计和探讨夏季西太平洋台风多（少）发年与ENSO事件的关系的基础上,分别对夏季台风异常偏多或偏少的E1Nifio、LaNifia年的OLR特征量和热带夏季风环流进行合成对比分析。分析表明：夏季当南半球马斯可林高压和澳大利亚高压无明显的系统性异常时,Walker环流异常的影响占主导作用,并遵循ENSO事件对大气环流及台风频数影响的基本规律。若E1Nifio期间澳大利亚高压环流出现系统性异常时,南半球环流异常的影响则占主导地位,台风反而异常偏多。对于1999年LaNifia特殊年份,马斯可林高压异常偏强引发的季风西风偏北偏东,台风反而异常偏少。弱风速垂直切变区、西太平洋暖池和季风槽的重叠部分是台风频发源地,本文分别对E1Nifio、LaNifia台风异常偏多（少）年台风频发源地的位詈和范围作了比较分析．     

脾胃湿热证与气象要素相关性初探

利用湖南中医药大学附属二医院2008年消化内科脾胃疾病湿热内蕴证与同期长沙市气象要素观测资料,通过回归分析,对脾胃疾病湿热内蕴证与气象要素的相关性进行了研究。结果表明,湿热内蕴证与气温、降水量、相对湿度呈正相关,与气压呈负相关,与风无显著相关。     

斜压气流中波包的演变及其对外压不稳定波的激发

把斜压气流中的短波槽看成波包，并把波包作为准地转模式的初值进行研究，发现波包的结构对其演变有重要影响，初始阶段急流轴下面向西倾斜的波包能够获得较快的发展，而向东倾斜的波包则是衰减的，这与ＷＫＢＪ方法得出的结论［１］是一致的，但是无论西倾还是东倾的波包，除了其自身随时间的演变外，还会激发出斜压不稳定波动，而且随着扰动的发展，不稳定斜压波会逐步在扰动中占主导地位。由此可以解释某些中纬度气旋的发生发展问题。     

南亚高压季节变化中的正斜压环流转换特征

利用１９５８～１９９７ 年的 Ｎ Ｃ Ｅ Ｐ／ Ｎ Ｃ Ａ Ｒ 再分析资料,采用将大气环流在垂直方向分解为正压和斜压环流两个分量的方法,讨论了南亚高压季节演变中的正斜压环流的转换特征。指出（１）夏季,南亚高压以斜压性为主,其斜压分量约占 ７０ ％ 的比重,冬季以正压性为主,其正压分量约占 ７０ ％ 的比重;（２）由冬季的正压性高压向夏季的斜压性高压的季节演变中,南亚高压是在其斜压分量环流的引导下移动的,即其斜压分量环流的变化超前于其自身的变化;（３）由夏季的斜压性高压向冬季的正压性高压的季节演变则相反,南亚高压是在其正压分量环流的引导下移动的。     

A NUMERICAL ANALYSIS ON TYPHOON ASYMMETRIC STRUCTURE AND MOTION

Five prediction experiments are carried out with two typhoons in 1992 using a limitedarca primitiveequations and two-way interactive model in a movable,nested mesh. The result indicates good agreementin terms of motion between the prediction and observation. Studying the asymmetric structure in the cases selected, a close link is uncovered between the temporal evolutions of the structure and the track of motion in a tropical cyclone. Understanding of real asymmetric structure will help to improve the skill offorecasting tropical cyclones.     

1998年台风与飓风异常成因分析

1998年,西北太平洋台风年发生频数创下14个的谷值,打破了建国以来1951年全年生成20个台风的最低纪录。而在同年,大西洋飓风发生数目却创下了14个的近年最高纪录。本文利用NCEP/NCAR再分析等资料,分析了台风发生与越赤道气流活动异常之间的关系。发现:1998年夏季(6~9月)东半球90 E～180 区间里越赤道气流明显地偏弱,而0～90 E区间里,特别是位于40～45 E的索马里急流处,越赤道气流极强,是造成1998年南海及西北太平洋台风发生数目特少的重要原因。而1998年大西洋飓风发生数比气候平均发生数目明显偏多以及当年强烈飓风造成重大灾害的主要原因,也正是由于1998年夏季40 W及75 W处越赤道气流异常强劲所引起的。     

EXPERIMENTAL STUDY ON A DYNAMIC ASYMMETRICAL TYPHOON INITIALIZATION SCHEME BASED ON 4D-VAR

Axisymmetric bogus vortexes at sea level are usually used in the traditional bogus data assimilation (BDA) scheme. In the traditional scheme, the vortex could not accurately describe the specific characteristics of a typhoon, and the evolving real typhoon is forced to unreasonably adapt to this changeless vortex. For this reason, an asymmetrical typhoon bogus method with information blended from the analysis and the observation is put forward in this paper, in which the impact of the Subtropical High is also taken into consideration. With the fifth-generation Penn State/NCAR Mesoscale Model (MM5) and its adjoint model, a four-dimensional variational data assimilation (4D-Var) technique is employed to build a dynamic asymmetrical BDA scheme to assimilate different asymmetrical bogus vortexes at different time. The track and intensity of six summer typhoons much influenced by the Subtropical High are simulated and the results are compared. It is shown that the improvement in track simulation in the new scheme is more significant than that in the traditional scheme. Moreover, the periods for which the track cannot be simulated well by the traditional scheme can be improved with the new scheme. The results also reveal that although the simulated typhoon intensity in the new scheme is generally weaker than that in the traditional scheme, this trend enables the new scheme to simulate, in the later period, closer-to-observation intensity than the traditional scheme. However, despite the fact that the observed intensity has been largely weakened, the simulated intensity at later periods of the BDA schemes is still very intensive, resulting in overly development of the typhoon during the simulation. The limitation to the simulation effect of the BDA scheme due to this condition needs to be further studied.     

辐合带台风形成与对流层中、低空急流的联系

本文的目的,是探讨我国近海辐合带中台风的形成与其两侧对流层中、低空急流的联系。11次实例的分析结果表示,多数(8/11)辐合带台风形成前,在其两侧或一侧有明显的、大尺度的对流层中、低空急流。辐合带扰动,是在这些中、低空急流加强和基本气流气旋性切变增大以后发展成台风的。扰动发展的动能,可能主要来自具有较强气旋性切变的基本气流动能。辐合带两侧明显的中、低空急流的出现和加强,可以作为台风形成的一个预报依据。     

台风“温比亚”停滞少动及转向机理探究

2018年1818号台风“温比亚”进入河南后停滞少动,移向有多次改变,累计在河南省境内滞留长达40小时,造成河南省东部历史罕见的极端暴雨天气。利用高空探测、地面观测、NCEP 1 °×1 °再分析等资料及中央气象台台风定位数据,对“温比亚”登陆进入河南境内后停滞少动及转向机理做详细诊断分析,结果显示:台风低压处在100 hPa高压带中的弱风区里,低层受高压带“包裹”或阻挡,低压缓行或停滞。200 hPa低压附近有风速辐合时,低压移速减慢,反之则加速,低压下游的风向对其移动方向有很好的指示意义。低压周围合成风场显示,北侧偏东风远大于南侧偏西风时,低压西行;东侧南风大于西侧北风时,低压北行;低压周围风场对称分布时,低压停滞;当非对称逐渐加强时,移向转为大风速轴的方向。500 hPa台风低压中心附近最大U、V风风速演变表明,北侧东风逐渐减小,西行低压移速随之变慢;东西风速差及南北风速差均减小到最小值且基本相当时,低压先停滞后转向,而后随着反方向风速的逐渐增大,低压沿着合动量方向移动。584 dagpm与588 dagpm之间风向与低压移动方向有很好的相关性。      

广州大气环境因素与SARS疫情短期变化关系的研究

根据SARS疫情和同期大气环境要素资料,利用时间尺度分离技术、谱分析和相关分析方法,研究大气环境因素对SARS疫情的影响,结果发现大气环境因素与SARS发病有密切关系：广州SARS每日新增病例数和大气要素存在几乎一致的3—5天变化周期,且疫情涨落和大气要素变化间有显著的相关性。由此推论天气变化对SARS疫情起伏有影响。此外,统计结果表明冷空气活动使SARS疫情加重。     

A STUDY ON MESOSCALE VORTICITY PROPAGATION IN A TYPHOON-LIKE VORTEX*

By using an f-plane barotropic quasi geostrophic model in the rectangular coordinates with a grid spacing of 5 km,ten experiments whose integration time is 36 hours are performed in order to study the interaction between a typhoon vortex and a mesoscale vortex whose initial center position is located at 2 r_m northwest to the typhoon center,where r_m is the radius of maximum wind of the typhoon vortex. Results show that the interaction can create a pair of smaller scale vortices or lumps,which extend from the outside region of the typhoon to near its center,resulting in the inward propagation of mesoscale vorticity.In this process,the vorticity concentration of the mesoscale vortex may appear.The coexistence of the propagation and the concentration makes the increase of vorticity in the inside region i.e.a more intensive typhoon.Meanwhile,the intensity of the lump with positive vorticity oscillates with time,with the oscillation period being several hours,the distance from the typhoon center to the lump center also has a similar oscillation period,which reduces the oscillation of typhoon intensity.In the case of stronger circular basic flow,the interaction can make the intensification of typhoon more obviously. In addition,in some parametric conditions,the interaction may break down the continuous vorticity zone,exhibiting a cluster of smaller vorticity lumps.     

守恒系统中台风强度变化及其可能因子的数值研究

用一个高分辨率的f平面正压涡度方程模式,实施了时间积分为36h的21组试验,研究相邻中尺度涡旋与台风涡旋的相互作用。结果指出:这种相互作用能否导致台风加强,取决于两类因子:一是台风涡旋最大风速的取值以及圆形基流切变的强弱;二是切变基流中的中尺度涡旋的自身条件,包括中尺度涡旋的分布、尺度、强度和结构。台风强度与初始中尺度涡旋的尺度、强度之间存在着非线性的联系。