热带气旋的登陆及其与中纬度环流系统相互作用的研究

热带气旋的主要灾害往往在登陆前后造成，登陆问题是当今热带气旋 研究的重点。热带气旋与中纬度环流系统相互作用，不仅影响热带气旋的结构和强度变化， 也对中纬度地区天气产生重大影响。西风槽强度的变化可使热带气旋的降水突然 增幅３０％。环境场的急剧调整常引起热带气旋运动突变，在弱环境场中，热带气旋的异常运 动与非对称结构关系紧密。中纬度系统对热带气旋的非对称结构有重要影响。另一方面，热 带气旋向极移动过程中携带了大量可供中纬度地区降水的水汽，在气旋性切变的环境场中， 热带气旋还向环境场输送能量，并激发和增强中纬度气旋性环流系统的发展，触发严重的灾 害性天气。热带气旋有时也会截断低纬向中纬度的水汽输送及中纬度波动的能量频散，９５％ 左右的南海热带气旋对梅雨有显著影响，其中约８６％的热带气旋会导致梅雨减弱中断甚至结 束。     

热带气旋与中纬度环流系统相互作用的研究进展

热带气旋在热带洋面生成后大多向极移动，其结构、强度、移动路径及风雨等均受中纬度环流系统及地形的影响，同时，热带气旋携带的大量水汽和热带扰动能量向中纬度的输送，有利于激发和增强中纬度环流系统的发展，产生严重的灾害性天气。近年来，热带气旋与中纬度环流系统的相互作用已成为国际台风界的研究焦点之一。简要概述了该领域的研究进展，旨在为进一步探讨其相互作用机制及寻找业务转化途径，最终提高热带气旋及中纬度转折性的灾害性天气预报精度奠定基础。     

三类沙尘暴过程环流特征和动力结构对比分析

利用地面、高空气象观测资料、NCEP再分析资料等对冷锋、蒙古气旋、高压底部倒槽型3类天气过程的大尺度环流、动力和热力结构特征进行了对比分析。结果表明,从大尺度环流特征来看,冷锋型、蒙古气旋型均在高纬地区形成尺度较大的槽涡,槽涡底部出现低槽分离并向南发展,在中纬度诱发地面冷锋及蒙古气旋,其差异在于蒙古气旋过程中往往在中纬度对流层中低层形成切断低涡;蒙古冷高压底部倒槽型过程中,中高纬度为脊前西北气流,中纬度蒙古冷高压与向北发展的倒槽在中纬度相遇形成准静止锋,并在其南侧诱发沙尘暴。从动力、热力结构来看,冷锋型、蒙古气旋型在对流层中低层均呈现典型的斜压结构,冷锋型过程锋区异常陡立,700 hPa以下近于垂直,上升运动呈倾斜形态,并在对流层中低层形成高值中心;蒙古气旋型过程中,气旋区形成8~10个纬距上升气柱,贯穿整个对流层;蒙古冷高压底部倒槽型过程中,沿经向700 hPa以上形成南北风的明显交汇,而在其下方形成南侧沙尘区上升、北侧高压区下沉的垂直正环流。     

热带气旋在中低纬度环境场中的不同活动特征

利用1951～1996年的历史资料,统计分析并详尽比较了中、低纬度环境场中的热带气旋活动的不同特征,获得了一些有益的结果。如:约65 %(5月达90 %)的低纬度热带气旋能北上进入中纬度地区;在中纬度地区活动的热带气旋平均移向较低纬度偏东60 左右、移速则较低纬度大10 km/h以上;约60 %的热带气旋在中纬度地区消亡;热带气旋的平均强度在中、低纬系统的分界线附近最大等。为进一步揭示热带气旋与中、低纬度环流系统相互作用的不同特征奠定了基础。     

降水系统的概念模式

雷达和卫星图象的解释是临近预报的主要内容之一。在做提前几小时的降水详细预报时,需要借助于天气尺度、中尺度现象和它们的机制对图象进行仔细的解释。本文综述了一些概念模式,这些模式描绘了热带和中纬地区的中纬度气旋、中尺度对流系统的各种表现。特别讨论了下述现象: (ⅰ)暖输送带,包括在上滑和下滑冷锋形势中具有后倾上升和前倾上升的输送带;(ⅱ)暖锋前的冷输送带;(ⅲ)出现在冷锋前低空急流边界层的与线对流相联系的窄雨带;(ⅳ)与对流层中层对流有关的中尺度宽雨带;(ⅴ)热带和中纬度飑线;(ⅵ)热带和中纬度非飑线中尺度对流系统;(ⅶ)与冷旋涡相联的次天气尺度逗点云;(ⅷ)极槽输送带和即刻锢囚(instant occlusion)。     

特大暴雨气象卫生云图分析

通过对６号台风登陆后变为变性的温带气旋云系在北上过程中云型演变，强度变化等云团活动特征及停滞在黑龙江省中南部地区的中纬度锋区云系特征分析，得出两种不同云系的选置区正是大暴雨的主要落区。     

特大暴雨气象卫星云图分析

通过对６号台民登陆后变为变性的温带气旋云系在北上过程中云型演变，强度变化等云团活动特征及停滞在黑龙江省中南部地区的中纬度锋区云系特征分析，得出两种不同云系的迭置区正是大暴雨的主要落区．     

准地转k方程中的变形项

在一个典型中纬度气旋的整个生命过程中，持续监测对流层中层变形项的数值发现，在气旋生命史的早期阶段，中层变形项的数值一般来说很小。可是，当气旋接近和处于它的成熟阶段时，变形项对总的准地转垂直运动强迫产生了较大的、局部占主导地位的影响，特别有趣的是在高位温（气旋成熟之后具有的水平热力结构特性）轴中，变形项达到了较大的数值。在此区域中变形项数值较大，证明在气旋内存在一个变形项数值较大的无锋对流层中层区域。     

华东地区大范围热带气旋大暴雨的综合分析

本文对１９８０－１９８９年华东地区出现的气旋暴雨进行了统计，定义了华东地区大范围热带气旋大暴雨，对产生华东地区大范围热带气旋大暴雨的形势场特征进行了分析，并对产生大暴雨的动力、热力条件进行了分析，最后得出了产生华东地区热带气旋大暴雨的概念模式。     

登陆台风引发的暴雨过程之诊断研究

对9406（Tim）台风登陆北上并与西风带槽相互作用,引发我国东部大暴雨的过程进行了诊断研究,并与北美的个例进行了对比。发现Tim与北美的Hazel、Agnes、Camile飓风虽同属于低纬度系统北移被中纬度西风槽所“捕获”,但上述北美飓风均转变为锋面气旋,发展过程基本上与挪威学派经典的A类气旋及Petterssen定义的B类气旋相似,而Tim不属于上述两类情况。对涡度方程的诊断表明,此过程在低层除平流项外,散度项也比垂直输送项和扭转项大一个量级。而高空散度项、垂直输送项和扭转项同量级,此时扭转项的贡献也不可忽视。对水汽来源的诊断表明,对华北和东北的降水而言,尽管孟加拉湾有丰沛的水汽输送至东亚,但是南海和西太平洋的水汽输送仍有重要贡献。     

准地转ω方程中的变形项

在一个典型中纬度气旋的整个生命过程中，持续监测对流层中层变形项的数值发现，在气旋徨命史的早期阶段，中层变形项的数值一般来说很小。     

陆面热力异常与东亚夏季中纬度气旋年代际变化的联系

基于欧洲中期预报中心的再分析数据ERA-interim,利用统计学方法分析了1979—2013年期间东亚中纬度地区气旋生成频率和陆面热力异常的年代际变化及两者的可能联系。结果表明,东亚中纬度地区存在气旋活动频繁的气旋源地,该地区的温带气旋生成频率具有明显的年代际变化,1990年之前气旋生成频率偏多,1990s至今偏少,而且东亚中纬度地区陆面热力异常的变化有明显的年代际增暖信号;进一步的分析发现,东亚夏季中纬度气旋活动的年代际变化与陆面异常异常之间存在密切的联系,东亚中纬度地区陆面年代际增暖,是引起温度气旋活动年代际减弱的一个重要原因。由于陆面增暖的非均匀性,在50°N以北存在一个影响中纬度气旋生成频率的关键区,关键区陆面的年代际异常增暖,导致气旋源地温度经向梯度减弱,大气斜压性随之减弱,从而使得气旋生成频率年代际减少。     

梅雨锋α中尺度气旋发展中的正反馈机制研究

综合运用诊断分析和数值模拟的方法,对1991年7月4～7日的暴雨个例进行了研究,提出由凝结加热作用导致梅雨锋α中尺度气旋发展与降水增强之间的正反馈机制概念模式,即凝结加热产生负变压,辐散风动能促进中气旋发展,同时上升运动得到增强,降水增幅。     

1991年8月季风涡旋个例形成的模拟研究

季风涡旋对台风活动有重要的影响, 因此研究季风涡旋的形成机制有利于提高台风预报的准确性。此研究利用中尺度非静力数值模式WRF-ARW模拟1991年8月季风涡旋的生成过程, 并对其生成机制进行分析。模式结果表明, 此次季风涡旋个例是由一个中纬度气旋性低压发展而来。初期中纬度高层正位势涡度的强迫作用有利于对流层低层气旋性低压的发展和维持, 随后高层动力强迫作用减弱, 但中纬度气旋性低压在南移过程中其东南侧对流带逐渐与低纬地区的对流带合并, 使得对流潜热释放增强, 进而使低压在Gill响应的作用下不断加强并最终形成季风涡旋。同时, 涡旋的对流结构表现出明显的非对称性, 因而使其得以维持较大尺度。敏感性试验的结果表明对流层高层强迫对于初始低层扰动的发展至关重要, 而后期热带地区的潜热释放有利于季风涡旋的增强。      

夏季江淮气旋的Ertel位涡诊断分析

本文应用Ertel位势涡度的理论,分析了两例夏季江准气旋活动的等熵面位涡图和位涡垂直廓线,讨论了这类系统发生发展的一种可能机制以及它们与典型温带气旋的区别,从而得出了夏季江淮气旋活动的一个概念模式:从高原一带东移的对流层中层弱的扰动在有利条件下引起江淮地区较强降水,中层潜热释放导致气旋性环流向下延伸,最终可在地面静止锋上形成波动。当副热带锋区北侧平流层下部空气沿等熵面南下时,气旋波可能发展成为典型的温带气旋。     

爆发性气旋的前世今生

温带气旋是中纬度地区每日天气舞台上最重要的“演员”.在秋冬季节的中高纬度海洋上有一类快速发展的温带气旋——“爆发性气旋”,尚未受到公众的广泛关注.文章围绕这一主题,首先回顾了温带气旋研究的历史,介绍了“爆发性气旋”这一术语产生的渊源,并对多位学者给出的爆发性气旋定义进行了系统梳理,重点介绍了一个考虑风速影响的、修正的爆...     

气旋客观判别方法在两次江淮气旋过程中的应用

引用一种气旋客观判别方法——气旋相空间法,采用NCEP-FNL再分析资料等,对两次江淮气旋个例进行研究,验证江淮气旋的结构演变和降水分布特征。结果表明:该方法对江淮气旋的结构演变有很好的指示意义,低层热成风参数与中心气压的演变有较好的对应关系,低层热力不对称性参数的大幅下降和低层冷核的减弱对主要降水时段有明显的指示意义,效果优于基于温度平流偶极子的分析方法。同时探讨了该方法对江淮气旋的适应性及可改进处;该方法适用于格点数据,计算简便,有望投入气象业务使用。     

热带气旋“Malakas”与中纬度系统的相互作用及其结构变化

本文利用中尺度数值模式WRF和LAGRANTO轨迹模式对2010年变性台风"Malakas"进行数值模拟和轨迹分析,分析了Malakas在变性过程中与中纬度系统的相互作用,以及在相互作用过程中Malakas的结构变化特征。结果表明:Malakas变性过程经历了三个阶段:(1)高层扰动加强期,高层的正位涡产生的气旋性环流使低层Malakas中心北部的斜压带西侧产生负的温度平流,表现为冷空气的入侵;(2)Malakas和中纬度系统相互作用时期,台风北上导致斜压带出现,深对流的爆发使低层暖湿气流沿着斜压带上升,快速上升气流中的潜热释放导致低PV空气向对流层上部净输送,在其北部高层重新构建出一个脊;(3)Malakas变性成温带气旋,残存的台风内核与斜压带逐渐合并,负的位涡平流带着非绝热外出流驱动了下游最初脊的构建,加速并且固定了中纬度急流,并整体放大了上层Rossby波模式。     

副热带中气旋的中尺度气象学的研究

副热带中气旋在各种大气扰动中所占的位置,根据其大小和强弱来看,界于温带气旋和弱的热带低压之间,它发生在海洋上,最大也只有100—200公里,利用现有的观测网能观测到的机会极少。因此,几乎没有什么线索来研究它的结构和性质。1960年9月1日一个偶然的机会,名濑站的雷达发现了一个中气旋,并对它做了很详细的记录。这个中气旋发生在中国东海,向东北方向移动,经过一昼夜,最后在九州中部登陆后消失。这一扰动肯定不是副热带中气旋中最典型的例子,但是通过对这个实例的研究,窥探到了中气旋的一般结构、性质。中气旋作为副热带的扰动具有螺线状降雨带,随着它进入中纬度,在强烈辐合的东半圆内的雨区发生了为数很多的积雨云,形成了明显的中高压。可是,作为扰动的主体的中气旋和伴随着而出现的中高压,它们的大小和强度是属于同一量级的,它们的特征是后者显著地改变了前者的结构。再有,因环流较弱,不可能形成对称的结构,这也是它的一个特征。利用有限的高空观测点和高山观测站的观测资料,按时间序列进行内插,从1公里到14公里每隔1公里做一张等高面天气图,共做了14张,从而进行了三维空间的分析。结果表明:流向副热带中气旋的空气流入量恰好处于积雨云的空气流入量与正在发展期的台风空气流入量之间。     

S波段双偏振雷达和X波段相控阵天气雷达中气旋识别结果对比

为了比较S波段双偏振雷达资料和X波段相控阵天气雷达资料识别中气旋的差异,结合X波段相控阵天气雷达(XPAR)和S波段双偏振天气雷达(SPOL)及地面观测资料,对比分析了2019年4月19日发生在广州的一次中小尺度天气过程,结果显示:使用的识别算法可以正确识别出中气旋;XPAR的高时空分辨率数据可以弥补SPOL仰角层不足的缺陷,观测到更加完整的中气旋垂直结构,识别结果中的参数也比SPOL更加细致,更精准地揭示了中气旋的短时演变。研究结果表明XPAR对于强天气回波的观测识别性能相比SPOL具有持续时间更长、垂直结构更加精细、正负速度对差值更大、随整个天气过程演变更加细致等优势,有利于对中小尺度天气系统的快速发展、演变开展细致深入的研究。