热带气旋移动和环境引导气流的比较

一、引言热带气旋移动和环境“引导气流”之间的关系至今还没有清楚的认识。George和Gray(1976)曾用一组资料合成逼近,建立了西北太平洋地区热带气旋移动和环境气流之间的关系式,George和Gray的合成资料指出,风暴移向相对于平均环境气流偏左16°,这种环境气流是从风暴中心向外1—7°范围内的500mb的无线电测风资料推算出来的。     

对东海热带气旋登陆后路径趋势的若干探讨

应用相关分析与合成分析方法分析了影响东海热带气旋登陆后路径趋势的若干因素,结果表明：登陆后路径趋势随时间和登陆地点的变化分布说明热带气旋登陆后路径仍受基本气流的引导和制约;热带气旋登陆时的惯性和地转力的变化对东海热带气旋登陆后的路径趋势有一定影响;环境场及其变化对东海热带气旋登陆后路径有较大影响,尤其对流层中层流场对登陆后的热带气旋的移动仍有明显的引导作用;中国东部至黄海区域是环境场影响东海热带气旋登陆路径趋势的关键区,当区域内的西北太平洋副热带高压加强西伸,西风槽北撤时,东海热带气旋登陆后在副高南侧东风气流引导下向内陆西行至消亡,当区域内副高减弱东退,西风槽南压时,东海热带气旋登陆后受副高西侧偏南气流与西风槽前西南气流引导转向后入海;东海热带气旋登陆前的环境场对登陆后路径趋势影响相对较小,登陆后12～24小时是登陆后路径趋势受环境场影响的敏感时段,环境场的变化对登陆后路径趋势的影响要比当前环境场的影响超前6小时。     

全球变暖背景下西北太平洋热带气旋生成位置及路径变化

利用JTWC 6 h热带气旋Best track资料、Hadley中心的月平均SST资料及NECP的再分析资料,对1979—2013年西北太平洋热带气旋生成位置及路径的变化进行了研究,分析了各环境场变量的作用。结果表明:1979—2013年间西北太平洋热带气旋生成位置向北、向西发生了移动。影响全年生成位置变化的环境变量为SST升高、垂直风切变减弱、700 hPa相对湿度增大、850 hPa相对涡度增大,前季、盛季和后季的影响因素各不相同。全年、盛季和后季西行路径减少,西北行及转向路径增多,而前季西北行路径减少,西行、转向路径增多。路径的变化与对流层中层引导气流的变化密切相关,而生成位置的北移,也使得热带气旋的路径更容易受到副高的影响,从而发生变化。     

环境气流及非绝热加热对热带气旋结构和移动的影响

设计一个三层的准地转斜压模式,研究了不同结构环境气流和环境非绝热加热场中热带气旋移动路径和结构的特征.数值试验的结果表明:(1)无外界影响下热带气旋向西北方向移动,垂直速度场有明显的螺旋结构;(2)热带气旋主要受基本环境气流引导,非对称环流中的小扰动干扰了热带气旋的移动;(3)非绝热加热场对热带气旋影响较大,热带气旋有向加热中心移动的倾向,同时热带气旋的水平、垂直结构都有较大的变化.     

云迹风在热带气旋路径数值预报中的应用研究

通过一系列四维变分同化试验对GMS5卫星资料反演的云迹风资料在西北太平洋热带气旋的初始化及路径数值预报中的作用进行研究,同化资料为中国国家卫星气象中心提供的GMS5水汽和红外云迹风资料,其中70%在400hPa以上,50%集中在200～300hPa。应用美国NCAR/PSU中尺度模式MM5及其四维变分同化系统,同化窗口为6h,对初始时刻和6h后的云迹风进行同化。同化前对云迹风资料进行了简单的类似ECMWF初值检验方法的质量控制。对2002年8个西北太平洋热带气旋共进行了22组试验。结果表明,采用四维变分同化技术同化云迹风对热带气旋路径预报有一定改善,12,24,36和48h预报的平均距离误差分别降低5%,12%,10%和7%,但同化云迹风的作用与初始气旋强度有关。选择初始中心海平面气压960hPa作为强、弱气旋的分类标准,则11个较强气旋平均路径误差12h减小了13%,12h以后的预报误差减小率维持在20%以上。而对于11个较弱气旋,平均路径误差反而略有增加,说明同化云迹风资料对不同初始强度的气旋作用也有所不同。其主要原因是由于强度较强的热带气旋往往具有较为深厚的垂直结构,因此受高层大气流场的影响更明显;同时,较弱热带气旋的云迹风观测相对稀少且凌乱,并且更容易受环境气流的影响,因此对于较弱的热带气旋,当模式变量与模式或变量之间在同化后不够协调的话,就会产生负效应。     

2009—2015年ECMWF热带气旋集合预报的检验及分析

本文从四个方面检验分析了ECMWF 2009—2015年西北太平洋热带气旋集合平均预报性能。结果表明：集合预报对路径的预测能力逐年提高,对强度预报整体偏弱。随着热带气旋强度增强,集合预报对移速和移向的预测能力提高,而移向预报偏左、移速预报偏慢、强度预测偏弱的现象较明显。将影响热带气旋的引导气流分为偏强、中等、偏弱三类,引导气流偏弱时热带气旋移动偏慢,因此移向预报的不确定性大;而引导气流偏强时热带气旋移向明确,只是移速预报不稳定。进入南海的三类路径热带气旋,集合预报对西行、西北行两类的移速、移向预报效果较好,而西行后北折的预报较差,在热带气旋北折前,移向预报发散度很大,向北转折后移向趋于稳定,移速预报的误差相对较大。这几种情形的检验结果,在热带气旋集合预报的业务应用中值得注意。     

热带大气季节内振荡对西北太平洋地区热带气旋路径的影响

利用NOAA的逐日OLR场资料、ECMWF逐日风场(850 hPa)资料、以及美国联合台风预报中心(JTWC)的热带气旋(TC)数据,参考Wheeler和Hendon提出的MJO指数,通过Combined-EOF方法定义热带20～90 d振荡(ISO)的指数,对西北太平洋(WNP)区域进行ISO不同相位的划分,深入研究西北太平洋地区ISO对于热带气旋(TC)路径变化的影响。研究结果表明,在ISO东风位相中,在ISO反气旋性环流东北侧气流影响下,西太副高南侧偏东气流较弱,生成在副高中的TC在140 °E以东转折的比率较大;而在西风位相,副高南侧偏东气流受ISO气旋性环流影响加强,生成在该区域的TC在偏东气流引导下首先向西,当西北移动至近海区域后,在西南季风气流以及副高西侧偏东南气流的共同作用下,容易发生顺时针的北折,因而在140 °E以西转折类的TC比率较高。还分析了台风个例中的ISO流场形势,发现当ISO气旋(反气旋)性环流中心与热带气旋中心重合时,热带气旋路径会发生突然的右折。      

鞍型场对热带气旋移动路径影响的研究

鞍型场是一种特殊的流场,鞍点附近气压梯度很小,风场很弱,引导气流不明显。当热带气旋进入鞍型场时,会表现为停滞、打转、突然转向等异常路径。采用NCEP资料对2011年热带气旋"梅花"路径和大尺度形势场分析结果表明,在其整个生命史中出现三次移动路径转折,热带气旋进入鞍型场后,出现在鞍点附近停滞、移动缓慢、突然转向等异常路径。利用理想变形场和兰金涡旋相结合的鞍型场作为背景场,用梯度风平衡构造了理想热带气旋,分别考虑了科氏参数为常数和β平面近似两种情况,利用二维浅水模式对热带气旋处于鞍点和收缩轴附近不同位置的情况进行了数值对比试验。当科氏参数为常数时,处于鞍点位置的热带气旋在鞍点停滞;而当采用β平面近似时,处于鞍点位置的热带气旋向东北低压一侧移动,并和低压合并。当初始热带气旋处于鞍点南侧的收缩轴上以及偏东或偏西100 km时,会出现三种截然不同的移动路径。试验结果表明:鞍型场对热带气旋有"陷阱"作用。当热带气旋进入到鞍型场区并接近鞍点时,在β漂移和弱引导气流作用下,可能陷入鞍点附近区域,移动缓慢,出现异常路径,也可能沿着膨胀轴向偏东或偏西方向移动,使得热带气旋突然转向。热带气旋的移动对其和收缩轴的相对位置十分敏感,数十千米的偏差可能会导致截然相反的移动路径。     

热带气旋运动与外围气流的关系

很早以前人们就观察到热带气旋的运动在很大程度上,是沿气旋外围的天气尺度气流而运动的。这些观测结果导致了气旋运动的引导气流理论。似乎可以将热带气旋看作是埋置在气流内的点涡,因此其中心运动的方向及速度可用其外围风的方向和速度或横过气旋的气压梯度或高度梯度近似表示。气旋外围的风向风速与气旋运动有最好相关的那一层被称之为引导层。根据这一理论,许多热带气旋路径预报方法得到了发展。例如锐尔等人。这些方法的详细介绍,可参见《世界气象组织热带气旋计划报告》(1979)。尽管不同的预报方法采用不同的引导层,但一般都认为对流层中层(700及500mb)对于预报热带气旋运动是最好的引导层。采用对流层上部的风和高     

热带气旋转向与否与周围风速-高度场的关系

本文汇编了西北太平洋地区30个测站十年的与热带气旋中心位置有关的无线电探空测风资料。用这些资料研究热带气旋转向和不转向前(12--72小时)周围环境场的差别。提出了这两类风暴在北面21个纬距内的风速、高度和温度场的差别。发现了在200毫巴上空,在风暴中心的北面纬距大的地区的风场和高度场具有很好的相关,本文建议应用对流层上层的风场和高度场的资料,以制作一份2--3天的热带气旋转向的预报方案。     

环境地转基本气流的计算及热带气旋运动与其偏差的统计分析

利用国家气象中心T63L16的1.875×1.875经纬网格点资料和中央气象台编号的热带气旋实时中心位置资料,计算了1996年全年25个热带气旋,共126个时次的环境地转基本气流,分析了环境地转基本气流的垂直分布特征,并对热带气旋的实际运动与环境地转引导气流的偏差(后文将称其为引导偏差,即热带气旋的实际中心位置与按引导气流推算出的位置之间的偏差)进行了分析,发现引导气流的计算区域不同,其引导偏差是不一样的。得到了引导气流的最佳计算区域,并且发现热带气旋运动与环境地转基本气流的垂直切变结构的关系以及引导偏差与引导气流的速度、气旋本身的初始纬度位置和强度等有关。结果还表明,200～1000 hPa的深层加权平均的基本气流的引导效果最佳,可作为最佳引导气流使用。了解这些规律和特征,对热带气旋运动预报具有一定的参考意义。     

东亚夏季风对中国大陆夏季热带气旋降水的影响

利用中国大陆格点降水资料和热带气旋最佳路径数据集提取热带气旋降水,在线性去除ENSO信号后,研究东亚夏季风对中国大陆夏季热带气旋降水的影响。结果表明,1979—2019年,中国大陆6—8月热带气旋降水与东亚夏季风指数呈现显著的正相关,相关系数达到0.53。东亚夏季风的减弱,使得西北太平洋大部分海域对流层低层的正涡度和气旋环流增强、中层的湿度正异常和垂直上升运动增强、垂直风切变减弱,有利于热带气旋的生成和发展;同时,在西北太平洋热带气旋的主要生成区对流层中层呈现气旋环流异常,因此中国大陆沿海地区存在东风异常,有利于引导热带气旋移向中国大陆,使得中国大陆夏季热带气旋降水增加。研究结果说明东亚夏季风可通过调制影响热带气旋生成和路径的大尺度环境场,进而与中国大陆夏季热带气旋降水的年际变化相联系。     

1965-2010年7-9月影响中国的热带气旋降水变化趋势分析

利用中国气象局逐日台站降水和上海台风研究所最佳台风路径等资料,对1965—2010年夏季(7—9月)影响中国热带气旋降水的变化趋势及影响机制进行了分析。热带气旋降水主要影响中国东部和南部,夏季平均的热带气旋降水由沿海向内陆,由东南向西北递减。自1965年以来,夏季影响中国的热带气旋降水呈现华东及东南沿海增多,华南沿海、海南岛以及西南地区减少的变化趋势。分析发现,一方面夏季西北太平洋副热带高压加强西伸,导致同期中国东部地区上空水汽辐合增强;另一方面热带气旋的引导气流发生变化,使夏季热带气旋盛行路径由南海向东亚沿岸偏移,这两个因子的共同作用致使影响中国的热带气旋降水发生变化。     

近海热带气旋折向路径的合成分析

本文以在20—30°N,120—130°E海城内生成或由处部移入的低压热带气旋为对象,运用合成分析方法,对1956—1985年间的这类近海热带气旋的环境场作了分析研究,找到了西折和东折时具有不同天气特征的环境高度场和温度场特征。通过对折向后(24小时)热带气旋移向和500hPa引导气流以及由对流层中低层平均温度场所反映的热成风之间的关系分析,提出了用引导气流方法作台风热带气旋路径预报要考虑β作用引起的移向订正的见解。     

云迹风资料在热带气旋移向预报中的应用

利用云迹风并结合实测风,从涡度方程出发,对１９９８年南海和西太平洋的几个热带气候进行诊断计算。结果反映,涡度局地变率ｅ↓ζ／ｅｔ对热带气旋移动有指示意义,它既可批示热带气旋正常路径,在引导气流不明显的情况下,也能对气旋的转折路径有较明显的反映,气旋常朝涡度局地变率最在的方向移动。当热带气旋周围有数个ｅ↓ζ／ｅｔ中心时写和提交 矢量合成法确定了气旋的最大可能移动方向。此外,玷如引导气流一样,热带气旋     

5月孟加拉湾风暴不同移动路径典型个例的大气环境场对比分析

利用JTWC最佳路径数据集及欧洲中心ERA-Interim再分析资料,分析了5月孟加拉湾气旋和风暴的活动特征,并重点分析了4个不同路径的典型孟加拉湾风暴大气环境场差异,初步探讨了影响风暴移动的关键大气环流因子。研究表明:5月孟加拉湾风暴路径分为北上、东北移、西北移、转向4种,其中东北移路径最多,北上路径最少;孟加拉湾风暴的生成和移动与阿拉伯副热带高压和西太平洋副热带高压的相对强弱和位置,以及中高纬度槽脊波动密切联系,同时还与孟加拉湾风暴的生成位置有一定关系,10°N以北孟加拉湾海域生成的风暴容易东北移,10°N以南孟加拉湾海域生成的风暴却容易西北移,这与西太平洋副热带高压边缘不同引导气流的作用有关;孟加拉湾风暴移动路径还与高空急流变化有关,风暴有趋于高空急流右侧辐散区运动的趋势;孟加拉湾风暴生成于弱的垂直纬向风切变区,纬向风移动增强的方向指示孟加拉湾风暴移动的方向。     

2006年西北太平洋热带气旋生成频数和源地异常的成因分析

根据西北太平洋编号台风资料、Hadley中心的SST资料和NCAR/NCEP的再分析资料,对2006年西北太平洋热带气旋活动特点进行分析,就台风季热带气旋的活动特征和成因进行研究。(1) 海表温度的异常引起的沃克环流异常造成了2006年热带气旋频数相对于多年平均偏少。(2) 越赤道气流强并且有较好对流匹配的区域易生成热带气旋。较强的对流运动,良好的越赤道气流、环流条件和切变条件的匹配是2006年8月较其它月份生成较多热带气旋的原因。(3) 异常东南风环流有利于引导生成的热带气旋以西北路径西行进入我国沿海并登陆。异常西风环流不利于热带气旋向西运动登陆我国。(4) 垂直风切变异常太大,不利于气旋生成和发展。     

热带气旋路径集合预报方法研究Ⅰ——正压模式结果的初步分析

选择1979～1993年间的热带气旋为试验个例,通过扰动热带气旋初始位置和初始结构,构造集合成员, 用正压原始方程模式,进行路径集合预报试验, 并初步探讨预报成员的集合方法。试验结果表明:热带气旋定位误差影响路径预报,但扰动初始位置的集合平均预报与控制试验的预报水平相接近。扰动热带气旋初始结构的集合预报试验表明,约有60 %～70 %个例的集合路径预报得到改进。此外,试验结果还表明,当环境引导气流较弱时,进行扰动热带气旋初始结构的集合预报,预报结果的改善较明显。     

多时间尺度环流对热带气旋海棠(0505)路径的影响

利用滤波方法将NCEP/NCAR提供的FNL风场资料分离出天气尺度和低频环流场,研究不同时间尺度环流对台风海棠（0505）路径的影响。热带气旋海棠路径的特征可以分两个主要阶段,在第一阶段,海棠西侧的天气尺度反气旋和低频流场副高南侧气流共同引导海棠向西南运动;第二阶段初期,天气尺度环流抑制海棠向北转向,但海棠西侧的QBW气旋和MJO尺度的气流共同引导海棠向北运动。海棠运动后期,海棠与低频气旋的相互作用导致了天气尺度流场中波列的产生和发展,形成了热带气旋的传播分量,令海棠产生了向东北转向的趋势,但是由于MJO环流场中副高的北抬和QBW气旋的引导,最终导致海棠向西运动。     

浙西南热带气旋强降水主要影响因子

对1950-2010年影响浙西南的热带气旋降水的移动路径、影响时间、强度、西风槽、西南季风以及地形等主要因子进行分析.结果表明:在玉环南-厦门一带登陆的热带气旋是影响浙西南的热带气旋中正面影响浙西南的类型,影响时间和最大平均过程降雨量、最大过程雨量存在着正相关关系,热带气旋的强度与其降水强度相关性较高.西风槽的存在不仅影响着热带气旋路径的变化,其槽前的西南气流也为热带气旋降水提供充足的水汽,同时槽后冷空气与热带气旋相结合,使丽水的西北部出现另一个强降水中心.西南季风为登陆后的热带气旋提供了水汽条件,使降水得到增幅.浙西南独特的地形,使在厦门以北到玉环以南登陆后西进、西北行或西北行后在120°E以西转向北上的热带气旋迎着山脉进入,降水强度明显加强.