舟山港台风风暴潮的分析及预报

利用 1 956～ 2 0 0 0年舟山市定海验潮站潮位观测资料 ,对历年影响舟山的台风风暴潮灾进行了全面的统计分析。将台风按路径分型 ,分析了不同路径台风风暴潮的特点 ,并用基于PRESS准则的逐步回归方法 ,建立了不同路径风暴潮的预报模型。     

利用ATOVS反演产品分析“云娜”台风

ATOVS能接收到穿透台风中心密实云区的微波辐射信息, 利用ATOVS大气参数反演产品分析0414号台风“云娜”的热力结构特征。在准静力平衡假设的前提下, 根据ATOVS对“云娜”台风监测相匹配的4个时次数据, 分别计算出相应的中心海平面最低气压, 同中央气象台利用可见光和红外技术得到的台风报告值相比, 平均偏差为11.8 hPa, 它随时间的变化能显示台风强度演变的过程。     

台风暴雨积云参数化试验

本文使用半预报方法检验了五种积云参数化方案，并讨论了它们在台风暴雨中的适用性，结果表明:Arakawa-Schubert方案能最好地描述台风暴雨过程Q1和Q２的垂直结构，该方案所要求的云功函数准平衡假设在台风暴雨过程中能够成立；而Kuo-type方案由于假设了加热和增温分别线性正比于Ｔs-Ｔavg-和qs－q(avg)，不能很好地描绘实际Q1和Q２的垂直结构，但当改进云温的求取法后，参数化结果会得到较大改善。计算还表明多元回归方案显示出比Kuo(1974)方案更好些的结果，这种具有简便计算优点的参数化方案如果能作些相适性改进，可望能应用于台风暴雨过程。另外，我们还分析了台风暴雨过程不同阶段的积云演变特征。     

远距离台风暴雨过程的正/斜压不稳定

利用正／斜压联合不稳定计算方法，分析了由9711号台风引起的远距离台风暴雨(实况及MM4模拟结果)过程中不同时段、不同位置的正／斜压项。结果表明：台风暴雨初始时段的降水主要由台风系统本身正压不稳定扰动引起，随着台风与西风带系统的结合，其南北部出现了2个雨区，均是正／斜压联合不稳定的产物；北部雨区的斜压不稳定较明显，且有随高空急流的非纬向性增强而增强的趋势。     

非纬向高空急流与远距离台风中尺度暴雨的相关统计特征

本文对远距离台风暴雨的发生与非纬向高空急流进行统计分析。结果表明:远距离台风中尺度暴雨与非纬向高空急流密切相关,暴雨发生时,200hPa一般为西南急流,暴雨区位于急流右后方。暴雨增幅时,200hPa高空急流有增强转竖的趋势。     

Impact of Different Cloud Microphysics Parameterization Schemes on Typhoon Intensity and Structure

The impact of different cloud microphysics parameterization schemes on the intensity and structure of the Super-strong Typhoon Rammasun (1409) in 2014 is investigated using the Weather Research and Forecasting model version 3.4 with eight cloud microphysics parameterization schemes. Results indicate that the uncertainty of cloud microphysics schemes results in typhoon forecast uncertainties, which increase with forecast time. Typhoon forecast uncertainty primarily affects intensity predictions, with significant differences in predicted typhoon intensity using the various cloud microphysics schemes. Typhoon forecast uncertainty also affects the predicted typhoon structure. Greater typhoon intensity is accompanied by smaller vortex width, tighter vortex structure, stronger wind in the middle and lower troposphere, greater height of the strong wind region, smaller thickness of the eyewall and the outward extension of the eyewall, and a warmer warm core at upper levels of the eye. The differences among the various cloud microphysics schemes lead to the different amounts and distributions of water vapor and hydrometeors in clouds. Different hydrometeors have different vertical distributions. In the radial direction, the maxima for the various hydrometeors forecast by a single cloud microphysics scheme are collocated with each other and with the center of maximum precipitation. When the hydrometeor concentration is high and hydrometeors exist at lower altitudes, more precipitation often occurs. Both the vertical and horizontal winds are the strongest at the location of maximum precipitation. Results also indicate that typhoon intensities forecast by cloud microphysics schemes containing graupel processes are noticeably greater than those forecast by schemes without graupel processes. Among the eight cloud microphysics schemes investigated, typhoon intensity forecasts using the WRF Single-Moment 6-class and Thompson schemes are the most accurate.     

0601号登陆台风及暴雨减弱消亡过程中的动能收支分析

利用高分辨率（10km）数值模拟的结果,以登陆华南并引发特大暴雨的0601号台风为例,对台风中田尺度动能收支平衡进行了诊断分析。结果表明,中-β尺度系统动能收支水平项（水平通量散度项和水平产生项）很小,垂直项（垂直通量散度项和垂直产生项）是动能收支方程的主要部分;动能垂直通量散度在对流层低层是动能的汇,在对流层中高层为动能的源;动能垂直产生项在对流层各层都是动能的汇;浮力产生项在300hPa以下是动能的源,在对流层高层是动能的汇;平均动能的局地变化项,在对流层各层均小于零,暴雨期间对流层动能支大于收,且动能变化在对流层中低层最明显。就整个对流层的垂直总量而言,浮力产生项是主要的动能源,而垂直产生项是主要的动能汇。较强冷空气首先从对流层中层入侵台风环流系统,抑制动能制造和传输,是中田尺度对流系统不能维持、发展的主要原因,也是台风系统及其暴雨不能长久维持的关键。     

中尺度对称不稳定在远距离台风暴雨中的诊断应用

用中尺度对称不稳定“S”判据对9711 号远距离台风暴雨过程进行了诊断分析,结果表明:台风远距离雨区存在明显的对称不稳定降水。低层(700hPa 以下)S< 0的区域作为对称不稳定区,与后期台风远距离降水有比较好的对应,可以作为远距离台风暴雨落区的一个指标。高层的对称不稳定与200～300hPa 的非纬向高空急流的斜压性增强有关。高低层的对称不稳定对远距离台风暴雨有不同的作用。     

CINRAD-SA雷达在正面登陆台风预警中的应用

新一代天气雷达（CINRAD-SA）具有丰富的产品和强大的功能。通过对云娜等正面或临近正面登陆温州的热带气旋的雷达资料分析,发现一些独特的回波特征和风场结构。结果表明,强台风具有明显的眼（眼越小强度越强）,眼壁和螺旋雨带对流发展旺盛,强度结构完整、紧密。台风暴雨强度与台风气旋性涡旋本身的动力辐合上升强度趋于一致。强降水常出现在台风前进方向的右前侧,相同的垂直累积液态水含量受地形等因素影响“降水效率”差异极大。对于沿海一带,利用新一代天气雷达更高的探测能力对于台风性质的判断、短时预警和决策服务会起到积极的重要作用。     

不同云降水方案对一次登陆台风的降水模拟

利用美国最新发展的新一代中尺度数值预报模式(WRF),研究了不同云降水方案对一次登陆台风的降水模拟问题,结果表明,在网格距适当小的情况下,同时采用积云对流参数化方案和云微物理方案(Kessler方案)时,其降水预报优于只使用积云对流参数化方案时的预报;在台风降水模拟的初期,Kain-Fritsch方案比Betts-Miller方案产生降水更快,更接近实况降水;在台风登陆后随时间的延长,对流降水重要性逐步下降,网格尺度降水逐渐增强。     

Numerical Simulation of a Landfall Typhoon Using a Bogus Data Assimilation Scheme

A typhoon bogus data assimilation scheme (BDA) using dimension-reduced projection four-dimen-sional variational data assimilation (DRP-4-DVar),called DRP-BDA for short,is built in the Advanced Regional Eta Model (AREM).As an adjoint-free approach,DRP-BDA saves time,and only several minutes are taken for the full BDA process.To evaluate its performance,the DRP-BDA is applied to a case study on a landfall ty-phoon,Fengshen (2008),from the Northwestern Pacific Ocean to Guangdong province,in which the bogus sea level pressure (SLP) is assimilated as a kind of observa-tion.The results show that a more realistic typhoon with correct center position,stronger warm core vortex,and more reasonable wind fields is reproduced in the analyzed initial condition through the new approach.Compared with the control run (CTRL) initialized with NCEP Final (FNL) Global Tropospheric Analyses,the DRP-BDA leads to an evidently positive impact on typhoon track forecasting and a small positive impact on typhoon inten-sity forecasting.Furthermore,the forecast landfall time conforms to the observed landfall time,and the forecast track error at the 36th hour is 32 km,which is much less than that of the CTRL (450 km).     

台风眼壁的云结构与降水形成机制分析

使用带有详细微物理过程的ARPS模式,对台风韦帕（Wipha）进行三重嵌套细网格模拟,利用模式结果,对台风眼壁强降水中心的云结构和降水形成机制进行分析,结果表明：冰相微物理过程是启动和形成台风眼壁暴雨的主要降水形成机制。在9000～14000 m高空,云水在很低的温度下经均质核化产生冰晶,或经非均质核化形成云冰;冰晶通过凝华增长（psfi,贝吉龙过程）、雨水收集云冰产生雪（praci）和冰晶粘附雨水成雪（piacr）过程生长为雪;霰产生主要包括4个过程：冰晶接触雨水使其成霰（piacr）、雪撞冻云水使其成霰（psacr）、雨水收集云冰转化成霰（praci）或雨水冻结为霰（pgfr）;霰粒子通过收集云冰干增长（dgaci）,霰撞冻云滴增长（dgacw）等过程生长;霰融化（pgmlt）和雪融化（psmlt）成雨水后再通过碰并云水等暖云生长过程,最后形成雨水。霰过程的强弱在雨水形成机制中很重要。（29.5°N、121.8°E）和（28.3°N、120.4°E）强降水中心冰晶转化率没有太大差别,但是（29.5°N、121.8°E）强降水中心上空冰晶通过贝吉龙过程快速成长为雪和霰,霰粒子增长过程远远强于（28.3°N、120.4°E）强降水中心,低空又有较高的云水转化率,使降水粒子在暖云中继续快速生长,冷暖云过程的有利配置使（29.5°N、121.8°E）出现较强雨水转化率。     

Track of Super Typhoon Haiyan Predicted by a Typhoon Model for the South China Sea

Super Typhoon Haiyan was the most notable typhoon in 2013. In this study, results from the operational prediction of Haiyan by a tropical regional typhoon model for the South China Sea are analyzed. It is shown that the model has successfully reproduced Haiyan’s rapid passage through the Philippines and its northward deflection after its second landfall in Vietnam. However, the predicted intensity of Haiyan is weaker than the observed. An analysis of higher-resolution model simulations indicates that the storm is characterized by an upper-level warm core during its mature stage and a deep layer of easterly flow. Sensitivity experiments are conducted to study the impact of certain physical processes such as the interaction between stratus and cumulus clouds on the improvement of the typhoon intensity forecast. It is found that appropriate boundary layer and cumulus convective parameterizations, and orographic gravity-wave parameterization, as well as improved initial conditions and increased horizontal grid resolution, all help to improve the intensity forecast of Haiyan.     

利用一个海气耦合模式对台风Krovanh的模拟

采用中尺度大气模式MM5和区域海洋模式POM构造了中尺度海气耦合模式, 模拟了Krovanh (0312) 台风过程中台风－海洋相互作用, 分析了台风引起的海面降温影响台风强度的机制和海洋对台风响应的特征。试验结果显示: 考虑台风引起的海面降温使台风强度模拟有了较大改进, 模拟的台风中心气压和近中心最大风速均与实况较符合。POM模拟的海表面温度与TRMM/TMI观测的海表面温度也较为一致, 台风Krovanh在其路径右侧95 km处引起较大的海面降温, 最大降温幅度达5.8℃。与海表面温度降低相对应的是混合层深度的增加, 较大的海面降温对应较大的混合层加深, 表明大风夹卷在海表面温度的降低中起主要作用。分析表明, 台风引起的海面降温降低海洋向大气输送的潜热通量和感热通量, 特别是在台风内核区, 平均总热通量减少了32.1%。热通量的减少使得湿静力能及湿静力能径向梯度减小, 削弱了台风强度。     

“圣帕”、“碧利斯”影响湖南的对比分析

应用气象、水文加密观测和NECP再分析资料对两个严重影响湖南的热带气旋圣帕、碧利斯进行了对比分析.分析表明:"碧利斯"和"圣帕"影响期间,湖南降水在强度和范围上存在明显差异,"碧利斯"强降水主要位于低压环流的东南侧,在湘东南地区形成致洪暴雨,而"圣帕"降水范围大,湖南大部分地区出现大暴雨,强降水落区具有自东向西移动的特点,且强降水持续时间更长,强度更强.进一步分析发现,"碧利斯"、"圣帕"登陆后低压环流移动路径不同以及结构的差异,且与之相互作用的南海季风强度不同,导致它们在动力结构、水汽辐合强度分布和垂直运动等方面存在明显差异,而这些差异是造成它们不同的强降水分布特征的重要原因.     

中尺度模式中各种积云参数化方案的对比试验

利用非静力中尺度MM5数值模式，选择Anthes-Kuo、Grell、Kain-Fritsch和Betts-Miller4种积云对流参数化方案，对2003年7月25-26日台风登陆减弱为中尺度低压系统后影响云南产生的强降水过程进行模拟试验，重点分析了4种参数化方案模拟的降水分布、降水强度和中尺度低压的流场特征。结果表明：4种积云参数化方案对这次强降水过程均有一定的模拟能力，能够很好地模拟过程强降水中心的位置，但Grell、Kain-Fritsch和Betts-Miller3种方案模拟的大雨范围比实况大雨范围明显偏小，Betts-Miller方案模拟的降水强度比实况偏大，Anthes-Kuo方案的模拟结果与实况比较接近，它不仅能够很好地模拟强降水过程的降水区范围、降水强度和降水中心位置，还能很好地再现低压环流系统的一些中尺度特征。     

中尺度模式遗传算法同化系统及同化试验研究

设计了一个以MM5模式为基础的遗传算法同化系统,并对一次暴雨过程进行了实际降水的模拟,通过对比遗传同化和伴随同化的降水预报效果,对遗传算法同化系统的同化性能进行验证。试验结果表明,遗传算法与四维变分相结合的同化系统能有效地改善模式的初始场,使MM5模式要素预报和降水预报的准确率得到提高。     

浙江天目山区台风暴雨特征和成因分析

通过区域自动气象站资料和ERA5资料从台风分型、雨量分布、影响系统、地形特征等方面分析天目山区台风暴雨特征和形成机理,结果表明：(1)天目山区台风雨量分布呈东北、西北多,中部、南部少的特征,东天目山为主要的降水中心,浙西天池为次中心;(2)高空槽呈西北—东南走向时,槽后冷空气气旋式地从台风的西北侧向南侧入侵,呈半包围状环绕台风中心,使得台风再次出现了明显的相对暖中心,有利于气旋性涡度的激发,增强雨势;(3)日平均降温幅度2℃左右的弱冷空气侵入到低空,沿着近地面嵌入到暖湿空气的底部,与地形条件一起对暖湿气团起到了有力的抬升作用,最有利于天目山区触发对流性天气;(4)天目山区台风降水增幅作用主要表现为迎风坡效应、狭管效应以及气流遇山时发生的绕流、反弹现象在山前形成辐合线和辐合中心;登陆北上台风容易在天目山区北侧造成降水中心,而登陆西行台风降水中心在天目山区东侧。     

Grads在绘制站点等值线图及热带气旋路径中的应用

以绘制广西雨量等值线图为例,介绍利用GrADS处理站点资料、绘制热带气旋路径的方法,以及介绍开发自定义背景地图文件的关键技术。通过使用背景地图文件,可大大简化绘图程序,并实现将高分辨率的地理信息添加到分析图中。     

基于遗传算法的最优证券投资组合模型

为了研究能使风险损失率最小、收益最大的最优证券投资组合问题，首先提出了多目标规划模型，并采用模糊优选法将多目标模型单目标化。随后尝试采用遗传算法来对其求解，给出了模型的遗传算法编码规则和算法步骤。最后通过实例论证了模型的合理性及遗传算法的有效性。