超强台风“桑美”（2006）近海急剧增强特征及机理分析

应用NCEP/NCAR再分析资料,对超强台风“桑美”（2006）在中国近海急剧增强的特征及机理进行分析。结果表明, “桑美”台风强度变化与南亚高压、副热带高压的强度变化呈反相变化关系;介于-4～4 m/s弱的200 hPa和850 hPa高低层环境风垂直切变是“桑美”台风急剧增强的必要条件;台风中心附近对流层高层辐散的增强、中心附近正涡度的增大和正涡度柱向对流层中上层伸展导致“桑美”台风急剧增强,对流层中层辐散和涡度的增大与台风的减弱密切相关;“桑美”台风急剧增强过程中,对流层高层动能的下传是对流层低层动能补充的重要途径之一;“桑美”台风近海急剧增强具有前兆性,急剧增强对风垂直切变、850 hPa角动量和动能区域平均值变化的响应时间大约为18 h,这些可为提前预测我国近海台风的强度急剧变化提供参考。     

201002号台风“康森”移动路径特点的分析

通过对台风"康森"路径特点和影响因素的分析,特别是影响台风移动的诸多因子及其对"康森"西行北折路径所起的作用分析,发现:东亚中高纬度贝加尔湖一带为有阻塞高压的长波脊,副热带高压呈带状形势,强度强,稳定,西伸脊点偏西是"康森"稳定西偏北行的主要原因;而大尺度环境场的调整如加尔湖阻塞高压减弱、崩溃,高空槽东移加深,副高减弱东退南落,是"康森"西行北折的主要原因。同时台风中心及附近850hPa涡度场、700hPa风场的分布,对流云的发生发展也影响"康森"的移动路径。     

中尺度涡旋和台风涡旋相互作用的数值研究

用一个高分辨率的正压涡度方程模式，实施了4组积分时间为24h的试验，研究了台风环流区域内中尺度涡旋的不同初始径向位置条件下与台风涡旋的相互作用，结果表明，中尺度涡旋初始径向位置不同，可以引起随后扰动相对涡度场演变特征的改变。     

云娜台风登陆前移向移速变化分析

云娜台风登陆前有两个明显的特征:台风路径西折和移动速度加快.本文对其进行分析,发现西风带长波调整引起副热带高压的加强和涡度场的变化是台风西折的主要原因;而500 hPa引导气流的加强、台风结构的变化以及台风与低涡之间的互旋导致台风加速.文中还对卫星云图和雷达回波的云系变化对台风路径和移速的变化的预报意义进行了分析.     

台风"麦莎"移动路径和影响山东的降雨分析

利用常规气象资料,对台风“麦莎”的移动路径以及影响山东的降雨进行了分析。结果表明:制约台风移动的大尺度环流系统主要是西太平洋副热带高压;台风造成的暴雨区域主要在台风中心北部和东北部,水汽通量辐合区、涡度场、散度场以及θse场都与暴雨区有较好的对应关系。     

0801号台风“浣熊”的路径和强度特征分析

利用一天四次的NECP格点再分析资料对台风的移动路径、强度突变进行分析。结果表明:台风"浣熊"的移动路径与副高位置的演变有关,而西风槽、脊的进退直接影响副高的演变。因此,副热带高压与西风槽、脊的相互作用是台风"浣熊"路径在北纬20度从西北偏北转向东北的原因;弱冷空气、东亚大槽槽前正涡度平流所产生的强辐散场是强度突变的重要原因;除此之外,越赤道气流与副热带高压的共同作用,不仅对台风"浣熊"强度突变有作用,同时也是其路径在南海从西北偏西转向西北偏北的原因。     

相似路径台风“摩羯”（1814）和“温比亚”（1818）影响南通降水差异成因分析

为探讨相似路径台风“摩羯”（1814）和“温比亚”（1818）影响南通降水的差异原因,从天气形势、物理量场等方面进行分析,利用水汽通量、假相当位温、湿位涡、垂直螺旋度等物理量对降水进行诊断,得到以下主要结论：1）两台风移动路径主要受副热带高压和冷空气的影响,副热带高压边缘气流为主要引导气流。两台风均有追随200 hPa辐散中心移动的趋势。2）较强冷空气的侵入、鞍形场中的缓慢移动、强正涡度和强盛上升运动、强水汽输送且低空长时间水汽辐合、大气斜压性增强和风垂直切变增大均是台风“温比亚”造成南通更强降水的原因。3）水汽通量辐合增强,低层正涡度中心、强上升运动,低层假相当位温大值区叠加上空假相当位温梯度带,垂直螺旋度增大与正值发展高度均与台风强降水有明显对应。     

2004年台风“艾利”与“米雷”路径异常变化分析

2004年西北太平洋上生成的台风"艾利"和"米雷"开始都是向西北方向移动,当快要进入东海时两个台风的路径均发生变化,"艾利"转向西南方向,形成倒抛物线形的路径,而"米雷"突然向东北方向转折。通过对这两个台风的不同时间尺度环境场及其与台风相互作用的分析表明,对于西南转向的"艾利",副热带高压(副高)西伸明显,台风位于副高的南侧,天气尺度风场对副高低频分量的涡度平流,使得台风西北侧出现负涡度,同时由于罗斯贝波能量频散,台风东南侧出现负涡度,与负涡度相联系的天气尺度异常环流导致台风西北侧和东南侧的天气尺度引导气流的作用相互抵消,台风主要在低频环流引导下向西南方向移动;对于突然向东北转向的"米雷",副高位置偏东,转向时刻只有东南侧增强的天气尺度西南风,天气尺度引导气流导致台风向东北转折。     

一种基于位涡反演的变性台风初始化方案

针对变性台风的结构特征和Bogus 方案的局限性,提出了一种新的基于位涡反演技术的台风初始化方案。实际应用效果表明,该变性台风初始化方案既能使初始场中的台风中心位置和强度与观测相吻合,又能维持变性台风的结构特征(斜压性和不对称性),同时能保证初始场中各要素场之间的协调一致性。数值试验结果表明,采用该方案后,在数值模拟的前24 小时对台风中心强度和移动路径的模拟效果有较明显改进。      

副热带高压对登陆台风影响的数值模拟研究

中国登陆台风多发于夏季,尤其对于登陆后继续北上深入内陆的热带气旋,逐渐与其所处的中纬度环境场发生相互作用,强度衰减缓慢甚至再次发展,且伴随有台风动力、热力结构的转变(ET过程).同时,夏季多伴有副热带高压的活跃与西伸趋势,然而该系统与台风之间相互作用的物理机制仍不十分清楚,这已成为提高台风预报能力的主要障碍之一.文中选取1997年第11号台风"温妮"为研究个例,通过中尺度模式MM5模拟再现了该台风登陆后经历初期减弱、变性及变性后再次发展的演变过程.采用Davis等提出的片段位涡反演方法,改变模式积分初始时刻台风东部副热带高压强度,通过数值模拟与诊断分析的方法,深入研究不同强度副热带高压系统对台风陆上维持、变性和发展的影响.研究表明,副热带高压强度的加强加快了台风中心的北移速度,冷空气提前下沉入侵台风中心,加快台风的变性,配合暖气团的强迫抬升激发强烈的对流层中高层锋生,台风变性后冉次加强幅度增大.副热带高压强度的改变直接影响台风中心上空高空形势,而后者与台风强度的变化有较好的相关性.     

Impacts of Randomly Distributed Small-Scale Vortices on Typhoon Tracks

Impacts of small-scale vortices on typhoon or tropical cyclone(TC) tracks in a system of three components (an idealized subtropical high ridge,a TC,and small-scale vortices) were examined numerically using a barotropic primitive equation model and idealized initial fields.Two small-scale vorticity fields were generated stochastically,where the number of initial small-scale vortices is 100.In the two fields,the number, size,structure as well as the total kinetic energy of the small-scale vortices were all...     

数值模式垂直分辨率对台风大涡模拟的影响

随着计算能力的提升,台风数值模拟大量采用了大涡尺度模拟,其水平分辨率已达到数10 m的量级,而垂直分辨率提升不大,其问题是数值模式的垂直分辨率对台风大涡模拟的影响如何?因此,本文利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式开展理想台风模拟,在不同的模式垂直层次(42,69和90层)...     

“非bogus初值”热带气旋数值预报及其性能

从高分辨模式特点及精细预报的需要出发，尝试了用“非bogus初值”开展热带气旋精细数值预报的方案。即直接采用四维同化形成的热带气旋（TC）初值，而不再加入“人造台风”（BOGUS）信息，以图避免人为理想结构带来的虚假信息，对热带气旋路径、强度、结构等有更为精细和准确的预报。用2001年所有影响华南的TC实例，对方案的可行性进行了分析。结果表明，本方案可以较好地预报TC的生成；路径预报准确率较高，对疑难路径及局地效应反映较为细致，路径预报误差随时效增大不显著；强度趋势预报指示意义强，准确率较高；尤其是能很好地反映TC的云、雨、风等的非对称结构、螺旋结构等特征的时空演化，对TC中尺度结构的刻画能力和预报可用性较强。显示了方案的优越性和发展潜力，也意味着“非bogus初值”方案应该作为未来TC数值预报发展的一个主要技术方向。分析表明目前条件下本方案还存在一些不足之处，主要表现在因初始信息的不足，当在TC过弱、初生或远离大陆等情况下，常会出现初始场中TC位置和强度与实况偏差过大，容易造成较大预报误差。     

Tropical cyclone structure in the South China Sea based on high-resolution reanalysis data and comparison with that of ‘bogus’ vortices

Based on high-resolution reanalysis data of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, several samples of tropical cyclones (TCs), including tropical storms, severe tropical storms, and typhoons, in the South China Sea (SCS), were selected for composite analysis. The structures of these three types of vortices and their differences with ‘bogus’ vortices were investigated. Results showed that TCs in the SCS have characteristics that are distinctly different from vortices formed by the bogussing scheme used at Guangzhou Institute of Tropical and Marine Meteorology, such as no anticyclone in higher layers, strong convergence concentrated at the bottom of the troposphere, and strong divergence happening in higher layers instead of at 400 hPa. These differences provide clues for constructing a more realistic structure for TCs in the SCS. It was also found that the three types of vortices have some structural features in common. The area with high wind speed is fan-shaped in the north around the TC center, the maximum vorticity appears at 925 hPa, the strongest convergence appears at 1000 hPa, and strong divergence is located from 150 to 100 hPa. On the contrary, significant differences between them were revealed. The warm cores in tropical storms, severe tropical storms, and typhoons are located at 600–400 hPa, 400−300 hPa, and 400−250 hPa, respectively. Among the three types of TCs, the bogus vortex of tropical storms has the largest errors in structure and suffers the largest errors in track forecasts. However, typhoons have the largest errors in the forecast of intensity. This may be related to the great impacts of ocean on TC intensity.     

基于气候系统模式FGOALS-g2的热带气旋活动及其影响的动力降尺度模拟

热带气旋是气候模拟关注的重要对象,但是,由于当前的气候系统模式分辨率较低,难以合理再现热带气旋分布特征,因此,动力降尺度就成为一种有效的手段。本文使用区域气候模式RegCM3,对中国科学院大气物理研究所气候系统模式FGOALS-g2的模拟结果进行动力降尺度,基于热带气旋路径追踪法,从热带气旋的路径、强度和降水三个方面,检验了动力降尺度在热带气旋模拟能力上的增值。结果表明,动力降尺度结果大幅提升了热带气旋路径频率的模拟,较之全球模式,其与观测的路径频率分布的空间相关系数从0.57提升至0.74;区域模式模拟的热带气旋强度与观测更为一致,全球模式难以模拟40 m s?1以上风速的热带气旋,区域模式能够模拟风速为60 m s?1的热带气旋;在热带气旋降水方面,降尺度后的热带气旋降水贡献率和平均热带气旋降水强度均有所改善,在西北太平洋区域较之全球模式,区域模式将热带气旋降水贡献率和降水强度提高了10%和4.7 mm d?1。动力降尺度后TC（tropical cyclone）的模拟技巧得到提升的区域为西北太平洋区域,但在中国南海区域,技巧提升的不显著甚至有所下降。关于动力降尺度结果在西北太平洋区域的技巧提升,分析表明能够更好体现CISK（Conditional Instability of the Second Kind）机制是主要原因,区域模式模拟的水汽增多、正涡度增强、上升运动增强而垂直风切变减弱都有显著贡献。     

Latitudinal dependence of the dry air effect on tropical cyclone development

The impacts of dry air on tropical cyclone (TC) development at different latitudes with no mean flows are investigated with idealized simulations. It is found that the effective radius of the dry air is sensitive to its vertical distribution and the background earth rotation. The effect of low-level dry-air layer in inhibiting TC development decreases with increasing latitude. At lower latitudes, the greater boundary layer gradient wind imbalance results in a strong low-level inflow, and the dry air can easily penetrate into the TC inner-core region. The intruding dry air inhibits the inner-core deep convection and leads to marked asymmetric convective structure, which significantly suppresses TC development. In contrast, at higher latitudes, the dry air gets moistened before reaching the TC inner-core region due to a weaker radial inflow but can suppress the development of the outer spiral rainbands. The suppressed outer spiral rainbands lead to a weaker barrier effect to the boundary layer inflow and help TC development. Furthermore, the lower the altitude of dry-air layer resides, the greater the impact on TC intensification. The low-level pathway associated with the boundary layer inflow plays an important role on how dry-air layer acts on a TC without considering the mean flow effects. Through examining the climatological distribution of the moisture field, we expect that the intrusion of dry air can be more frequent in the North Atlantic area and therefore has more effects on TC development than in the western North Pacific.     

Sensitivity of tropical cyclone intensification to inner-core structure

In this study, the dependence of tropical cyclone (TC) development on the inner-core structure of the parent vortex is examined using a pair of idealized numerical simulations. It is found that the radial profile of inner-core relative vorticity may have a great impact on its subsequent development. For a system with a larger inner-core relative vorticity/inertial stability, the conversion ratio of the diabatic heating to kinetic energy is greater. Furthermore, the behavior of the convective vorticity eddies is likely modulated by the system-scale circulation. For a parent vortex with a relatively higher inner-core vorticity and larger negative radial vorticity gradient, convective eddy formation and radially inward propagation is promoted through vorticity segregation. This provides a greater potential for these small-scale convective cells to self-organize into a mesoscale inner-core structure in the TC. In turn, convectively induced diabatic heating that is close to the center, along with higher inertial stability, efficiently enhances system-scale secondary circulation. This study provides a solid basis for further research into how the initial structure of a TC influences storm dynamics and thermodynamics.     

登陆热带气旋维持的次天气尺度环流特征

971 1 (Winnie)和 94 0 6 (Tim)是 2个在中国登陆后长久维持 (2～ 3d)并产生严重降水的热带气旋。在深入内陆过程中 ,Winnie变性并再次加强为一个温带气旋 ,Tim则衰减消亡。采用移动坐标以及云顶亮温 (TBB)和常规资料 ,对它们在陆上维持期间的次天气尺度环流特征及其与次天气尺度系统之间的相互作用进行对比分析和诊断。结果表明 :(1 )Winnie和Tim登陆过程中具有螺旋波状的次天气尺度云系 ,这种螺旋波结构有利于热带气旋的维持。陆上维持后期 ,Winnie的螺旋云系继续维持并有所加强 ,Tim的螺旋云系趋于零散、消亡。Winnie的螺旋波特征比Tim明显 ,因而维持更长时间 ;(2 )热带气旋次天气尺度环流也具有环绕热带气旋中心的明显波动特征 ,此波动结构能否维持与热带气旋活动的天气尺度背景密切相关。在与西风槽相互作用过程中 ,Winnie的次天气尺度波动结构维持 ,而Tim的次天气尺度波动结构遭到破坏 ;(3)作为登陆后长久维持热带气旋 ,Winnie和Tim均从次天气环流中获得正涡度 ,有助于维持其气旋性环流 ,但Winnie获得的正涡度比Tim明显的大。此外 ,Winnie从次天气尺度环流中获得动能补充 ,Tim则只有次天气尺度环流对其动能的耗散。因此 ,陆上维持后期Winnie再度发展而Tim逐渐消亡     

热带气旋结构和强度变化研究进展

热带气旋结构和强度变化的物理过程和影响因子十分复杂,其登陆过程中海-陆-气三者之间的复杂作用常使其结构和强度发生突变,给热带气旋预报带来较大困难。近年来外场科学试验及数值模拟等科学方法都取得较大改进,在此基础上对热带气旋结构和强度研究取得了新的进展,如热带气旋强度突变及不同下垫面对热带气旋强度变化的影响等。但对热带气旋非对称结构对其强度的影响及热带气旋内部结构变化与其强度之间的联系等问题的研究仍不全面。本文通过查阅国内外相关研究文献,从环境气流、下垫面及内部结构3个主要方面,总结影响热带气旋结构和强度变化的主要因子,以期为改进热带气旋结构和强度的预报方法提供有意义的理论依据。     

影响热带气旋路径的敏感性试验与研究

针对热带气旋观测中的敏感区域问题,用数值模拟的方法,以GRAPES-TCM为试验模式,对登陆中国的2个热带气旋“派比安”与“圣帕”进行了敏感性试验,并通过模拟其他4个热带气旋路径对试验结果进行了验证.结果显示,初始场的不确定性导致了热带气旋路径的不确定性,但初始场中涡旋场的变化对路径几乎没有影响,环境场中位于涡旋外、距...