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。      

关于热带气旋尺度变化机制的初步分析

应用小参数方法和缓变波包理论分析了热带气旋尺度变化的主要原因。分析指出：热带气旋尺度变化主要决定于其内部要 通常的热带气旋内惯性性重力波由中心外传播的情况下，当层结稳定度和惯性稳定度参数随着离中心的距离增加而增加时，热带气旋尺度增加，它可以称为热带气旋“膨胀”；而当层结稳定度和惯性稳定度参数随着离中心的距离增加而减小时，热带气旋尺度减小，它可以称为热带气旋“收缩”。     

西北太平洋上热带气旋尺度变化率与其尺度和强度的关系

为了进一步了解热带气旋(TC)尺度变化与其结构的相关关系,本文基于多平台热带气旋表面风场资料,通过相关分析得出西北太平洋上TC的24 h尺度变化率(SCR)与其尺度,强度以及强度变化率(ICR)的相关系数分别为-0.43,-0.12,0.25.其中SCR-ICR的相关关系主要受不同发展阶段的影响,在TC均达到/均未达到...     

西北太平洋热带气旋尺度的气候特征研究

使用美国联合台风警报中心（Joint Typhoon Warning Center,简称JTWC）整编的2001-2006年的热带气旋（简称TC）资料,分析了TC尺度季节变化特征、区域分布情况,并讨论了TC尺度和强度的关系,初步探讨了西北太平洋热带气旋尺度的气候特征。研究结果表明：TC尺度有明显的季节变化特征,平均尺度在4月份最大,达到230．4km,2月份最小,为69．5km;TC尺度有明显的区域分布不均匀性,TC尺度出现最大值的区域位于28．6～29．5°N,131．1～133．0°E的海面上,而在123°E以东和12°N以南地区,TC尺度往往都在200km以下;对于不同强度的TC,其尺度与强度变幅有明显差异,热带风暴（TS）的24h尺度变幅最大,而台风（TY）的24h强度变幅最大;TC尺度和强度的相关性在不同路径下是有差异的,西北行、西行、北上型的TC尺度与强度呈显著的正相关,两者的相关系数达到了0．93以上,东北行和回旋型的TC尺度和强度的相关系数接近0．6,转向型TC的相关系数在0．85左右;此外,TC尺度和强度的相关性在其生命史的不同阶段也存在显著差异,在发展期,尺度和强度的相关性最好,其相关系数达到0．92,其他阶段相关性则减弱．     

西北太平洋地区热带气旋闪电活动的气候学特征及其与气旋强度变化的关系

利用2005~2014年全球闪电定位网（WWLLN）资料和中国气象局提供的热带气旋（Tropical Cyclone,TC）位置和强度资料,分析了近10年西北太平洋地区228个TC中的闪电时空分布特征及其与气旋强度变化的关系。结果表明:TC闪电活动年际变化呈震荡分布,夏半年闪电活动比冬半年强,闪电频数日变化呈单峰分布,峰值出现在12:00（地方时,下同）,谷值出现在06:00。闪电密度呈三圈分布结构,内核区和外雨带区闪电密度较高,内雨带区最低;闪电密度空间不对称分布,最高值出现在TC南侧。TC强度改变时,内核区闪电密度随TC不同强度等级的分布与外雨带区不同。TC内核区闪电活动较外雨带区强,内核区和外雨带区的闪电密度最大值分别出现在TC快速增强和强度一般变化时;快速增强过程一般发生在中等强度的TC中,而快速减弱过程一般发生在强度较强的TC中。TC快速增强前后,内核区闪电活动变化比全部TC闪电和外雨带区明显,表明内核闪电活动较全部TC闪电和外雨带区闪电能更好的指示TC的快速增强。     

热带气旋强度与结构研究新进展

主要回顾热带气旋(TC)强度与结构变化的研究发展近况。以往热带气旋的理论研究认为在给定的大气和海洋热状况下,存在着一个TC所能达到的最大可能强度(MPI)。但实际上,海洋生成的热带气旋达到的最大强度普遍要比由MPI理论计算得到最大强度要低。近几年的研究表明,存在着内部和外部的不利因子通过对TC结构的改变来阻碍其加强,从而限制TC的强度。以往认为在诸多因子中,垂直风切变产生的内核区非对称结构与眼墙区下方海水上涌造成的海面冷却是制约TC达到MPI的主要因子。最新的研究进一步指出,产生TC非对称性的中尺度过程对其强度与结构的变化至关重要。中尺度过程包含有对流耦合的涡旋Rossby波、内外圈螺旋雨带、嵌于TC环流内的中尺度涡旋。外部的环境气流也是通过这些眼墙的中尺度过程影响到TC的强度与结构变化。     

台湾海峡区域热带气旋内核深对流特征分析

利用1996-2010年的卫星红外云顶亮温(TBB)资料,研究经过台湾海峡的热带气旋(TC)内核深对流活动特征。根据TC受台湾岛影响的大小分为远海区域、登陆前近海区域、台湾岛区域和海峡区域4个阶段。分析发现,穿越台湾岛进入海峡区域的TC内核结构趋于松散,深对流系统的总面积较远海和近海区域TC小,但深对流系统个数较前期显著增加,活动位置远离TC中心。海峡区域的水体虽然有利于TC内核深对流系统在一定程度上的恢复发展,但并不能明显促进极端强对流系统的加强发展。位于台湾岛和海峡区域TC的深对流系统活动具有明显的非对称特征,特别是海峡区域TC的热塔分布,在TC前进方向左后侧出现的概率最高,超过了半数。     

热带气旋强度变化研究进展

自20世纪90年代后期以来,热带气旋强度变化研究越来越受到人们的重视,随着研究的不断深入,热带气旋强度变化研究取得了可喜的进展,文中总结近年来热带气旋强度变化的主要研究成果,主要包括(1)热带气旋的发生、发展和最大可能强度的研究;(2)行星涡度梯度、环境均匀流、环境流场垂直切变以及热带气旋外流与环境流的相互作用对热带气旋强度的影响及物理机制;(3)热带气旋结构与强度的变化关系,着重总结环境流场导致的非对称结构变化而引起的热带气旋强度变化以及对涡旋倾斜发展理论验证,分析了涡旋Rossby波的最新研究;(4)海洋热状况变化以及海洋飞沫对热带气旋强度的影响研究成果。分析指出,今后进一步开展用现代化卫星探测资料研究热带气旋强度变化外,还应加强热带气旋外流与环境流场的相互作用,海-气交界面的参数化问题,热带气旋结构变化与TC强度变化关系以及这种关系的物理本质的研究,通过深入研究,认识热带气旋强度变化的物理机制,提高热带气旋强度变化的预报能力。     

PRELIMINARY RESEARCH ON THE RELATIONSHIPS BETWEEN THE INNER CORE SIZE AND OUTER SIZE OF TROPICAL CYCLONES AND THEIR INTENSITY

Based on the Regional Spectral Model (RSM) re-analysis data from Japan Meteorological Agency (JMA) with a horizontal resolution of 20 km and a time interval of 6 h, this study works on the outer and inner core size of 2174 samples of tropical cyclones (TCs) occurring over the western North Pacific between 2001 and 2007. Some conclusions have been drawn on the basis of preliminary analysis of the TC inner core size and outer size and their relationship with TC intensity. First, the outer size increase (decrease) helps TCs intensify (weaken). Second, the enlargement (shrinking) of the inner core size helps TCs intensify (weaken) if TCs have a large inner core (with radius of maximum winds larger than 120 km). Contrarily, when TCs have small inner core (with radius of maximum winds smaller than 120 km), the enlargement (shrinking) of the inner core is good for weakening (intensifying) of TCs.     

RESEARCH PROGRESS ON THE STRUCTURE AND INTENSITY CHANGE FOR THE LANDFALLING TROPICAL CYCLONES

Landfalling tropical cyclones(LTCs)include those TCs approaching the land and moving across the coast.Structure and intensity change for LTCs include change of the eye wall,spiral rain band,mesoscale vortices,low-layer shear lines and tornadoes in the envelope region of TC,pre-TC squall lines,remote rain bands,core region intensity and extratropical transition(ET)processes,etc.Structure and intensity change of TC are mainly affected by three aspects,namely,environmental effects,inner core dynamics and underlying surface forcing.Structure and intensity change of coastal TCs will be especially affected by seaboard topography,oceanic stratification above the continental shelf and cold dry continental airflow,etc.Rapid changes of TC intensity,including rapid intensification and sudden weakening and dissipation,are the small probability events which are in lack of effective forecasting techniques up to now.Diagnostic analysis and mechanism study will help improve the understanding and prediction of the rapid change phenomena in TCs.     

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。      

台风内核与外围加热对其强度突变的影响

采用准动量无辐散模式，考虑非绝热加热过程，探讨了加热、惯性稳定度、层结稳定度以及非热成风等物理因子对台风中的重力惯性波强度变化的影响。进而把台风内核与外围的加热过程加以区别，指出要引起内核强度突变不仅要有非线性动力过程，而且要有非线性加热过程；而要引起外围强度突变则要有非线性动力过程以及定常的加热过程。     

热带气旋外围环流和广州灾害性高温关系的研究

利用1983-2004年6-9月常规天气资料、广州单站数据和此期间热带气旋年鉴资料、NCEP／NCAR再分析资料,并定义连续3天或以上日最高气温≥35℃为一次灾害性高温天气过程,对广州灾害性高温天气和热带气旋活动的关系进行了分析,结果发现：（1）广州市的灾害性高温天气的出现和热带气旋外围环流紧密相关,且37℃以上的灾害性高温天气主要出现在广州市东南或偏东方向400—1600km范围内的洋面或海面有热带气旋活动时;（2）副热带高压控制下的强烈太阳辐射是广州灾害性高温出现的基础,而热带气旋外围下沉气流导致的强下沉增温是重要因素。     

THE RESEARCH ON RELATIONSHIP BETWEEN OUTER CIRCULATION OF TROPICAL CYCLONES AND HIGH TEMPERATURE WEATHER IN GUANGZHOU

Using historical synoptic data, the surface observation data of Guangzhou, the data in the Yearbook on Tropical Cyclones of P. R. China, and NCEP/NCAR reanalysis data of geopotential height, vertical velocity from June to September over the years 1983 to 2004, and defining three days or more in succession with daily maximum temperature over 35°C as a process of high temperature weather, this work analyzes the relationship between the activity of tropical cyclones and the disastrous high temperature weather in Guangzhou. The result shows that disastrous high temperature weather in Guangzhou is closely related to the outer circulation of tropical cyclones, and high temperatures weather over 37°C occur mainly when tropical cyclones move in the range from 400 to 1600 km southeast or east to Guangzhou. Furthermore, rapid temperature increase with descending motion resulting from tropical cyclones is the major factor that induces disastrous high temperature weather in Guangzhou when the city is controlled by the subtropical high.     

热带气旋外围环流中次天气尺度系统及其与天气尺度系统相互作用的诊断分析

本文应用带通滤波的方法,分离出热带气旋外围环流中的天气尺度和次天气尺度系统。发现热带气旋外围强降水与低层次天气尺度系统的辐合关系相当密切。文中还计算了两种尺度系统间的动能和涡度转换。得出:在650hPa以上基本上是天气尺度系统向次天气尺度系统提供动能,在650hPa以下基本上是次天气尺度系统向天气尺度系统提供动能,整层积分的结果是天气尺度系统向次天气尺度系统提供动能。在900hPa和400hPa之间的涡度转换为次天气尺度系统向天气尺度系统转换,即涡度转换的结果是使得次天气尺度系统气旋性减弱,天气尺度系统气旋性增强。900hPa以下和400hPa以上则相反。整层积分的结果是次天气尺度系统向天气尺度系统提供正涡度。      

登陆热带气旋暴雨的中小尺度特征及热带气旋环流内部不同尺度系统的相互作用

本文根据17个登陆热带气旋的GMS云图、雷达回波照片、常规气象资料和116个气象台站每小时的自记雨量,分析了登陆热带气旋暴雨的时、空尺度以及暴雨落区,揭示了热带气旋暴雨的中小尺度特征和暴雨强度变化中的中尺度振荡,概括出热带气旋环流内部不同尺度系统的两种相互作用。最后还就一实例作了较详细的分析。      

广东防区内热带气旋与ENSO的关系

为探讨ENSO与广东防区内的热带气旋的关系,利用统计方法对1950～2003年期间进入广东防区的热带气旋的累计气旋能量ACE变量和其它变量与ENSO的关系进行了分析,发现在年的尺度上进入广东防区的热带气旋对ENSO的响应很弱,但在6～8月表现出与Ni（n）o3, 4指数的正相关,在10月份表现出明显的负相关.热带气旋的强度、数量、时间等在10月份都与Ni（n）o3, 4指数表现出明显的负相关,即在拉尼娜出现当年的10月份热带气旋趋向于数量增多,强风暴的生命史增长,影响时间较长,强风暴强度也趋向更强,破坏力增大;而在厄尔尼诺年,热带气旋趋向于数量减少,强风暴的生命史缩短,影响时间较短,强风暴会趋向减弱,破坏力会减低.这里ACE变量很好地反映了广东防区内热带气旋与ENSO的这种关系.