超强台风威马逊快速增强及大尺度环流特征

超强台风威马逊（1409）登陆前发生快速增强现象,并成为我国有气象记录以来的最强登陆台风。该文利用中国气象局台风最佳路径资料、NCEP FNL分析资料、NOAA高分辨率逐日最优插值海表温度融合分析资料和天气学、动力学诊断分析方法,分析这次罕见的台风快速增强过程。研究结果表明:威马逊（1409）快速增强与持续有利背景场有关,如海温异常偏暖、低空急流和越赤道气流的增强、环境风垂直切变维持较小、高层维持较强流出气流等。尤其是台风下游大气处于热力不稳定,在其他有利因子的共同作用下,台风移入热力不稳定环境场中,有利于台风环流内部对流活动的增强和对流凝结潜热效率的增加,从而有利于台风强度增加。动能诊断方程表明:威马逊（1409）快速增强期间低层动能主要来源于风穿越等压线所作的功,这与台风环流内强降雨释放的对流凝结潜热驱动台风中心附近上升、外围下沉的垂直环流圈的加强紧密联系。     

Kinetic Energy Budgets during the Rapid Intensification of Typhoon Rammasun (2014)

In this study, Typhoon Rammasun(2014) was simulated using the Weather Research and Forecasting model to examine the kinetic energy during rapid intensification(RI). Budget analyses revealed that in the inner area of the typhoon,the conversion from symmetric divergent kinetic energy associated with the collocation of strong cyclonic circulation and inward flow led to an increase in the symmetric rotational kinetic energy in the lower troposphere. The increase in the symmetric rotational kinetic e...     

台风“达维”迅速加强数值模拟研究

利用WRF模式（V311）对0518号台风“达维”(Damrey)进行了72 h的数值模拟。重点分析了影响台风强度迅速加强的可能机制,结果表明：①缓慢加强阶段,东风波与台风高层环流相互作用形成一条东北—西南走向的外流通道,加强台风高层辐散流出,有利于台风强度加强;垂直风切变在积分前12 h减小,台风迅速加强与垂直风切变减小间存在滞后性。②迅速加强阶段,低层指向台风中心的水汽通量大大增加;海表面热通量、潜热通量和水汽通量持续增强,海表面潜热通量对台风的能量贡献远大于热通量。③台风眼壁附近的条件性对称不稳定机制激发斜升气流,倾斜涡度发展引起中心附近相对涡度增大,台风整体强度得到加强。     

南海台风模式对台风利奇马快速增强预报能力研究

针对台风利奇马（1909）,分析中国气象局南海台风模式（CMA-TRAMS）和欧洲中期天气预报中心高分辨率模式（HRES）对台风快速增强的业务预报情况,并基于CMA-TRAMS,从水平分辨率、初始场和边界条件、物理参数化方案等角度设计并开展数值敏感性试验。CMA-TRAMS和HRES对“利奇马”增强具有一定预报能力,但对快速增强的速度预报明显低于实况,均不能满足24h和12h快速增强标准,可达到6h快速增强标准。CMA-TRAMS采用3km分辨率对“利奇马”移动路径和强度变化的预报效果优于9km分辨率,但未改进快速增强预报效果;采用3km嵌套9km的方案,模式对台风快速增强的预报效果明显提升。采用MRF边界层参数化方案对台风路径、强度、快速增强的预报效果总体优于YSU方案。海温参数化结合32层垂直分辨率的初始场和边界条件的方案明显提高了快速增强预报效果,预报快速增强的频次、增强的最大速度更接近实况。分析表明,海温参数化方案使海气温差增大,在短时间内对大气、海洋之间的热量输送和交换有明显影响,海洋向大气输送的感热通量和台风内核区的潜热通量加强使内核更暖湿、气压负倾向增大,是预报效果改进的主要原因。     

台风“巨爵”近海急剧加强的特征及成因分析

源自东风波动的0915号台风"巨爵"在自东向西靠近广东沿海时出现了近海急剧加强的异常现象。利用热带气旋定位资料、NCEP全球同化分析资料、卫星云图以及海上平台自动站探测资料等对"巨爵"近海加强特征和成因进行了诊断分析。结果表明:"巨爵"形成源自于西太副高南侧的东风波动,副高演变及引起的"北高南低"和"东高西低"的形势与"巨爵"环流增强发展密切相关;弱的垂直风切变、高空明显的辐散出流以及台风中心正涡度增大并向对流层中上层拓展有利于"巨爵"强度增强;低层弱冷空气南下,一方面从增加气压梯度和温度梯度来加强台风环流和暖心结构,另一方面通过触发外围对流云团发展并往台风中心输送进而对"巨爵"近海加强产生重要的触发作用;孟加拉湾西南季风气流、105°~110°E附近越赤道气流和西太副高西侧东南气流3支气流汇合为"巨爵"近海加强提供了充沛水汽条件。     

1323号强台风菲特登陆后迅速衰亡的原因分析

利用中国气象局上海台风研究所最佳路径资料和NECP-FNL 1°×1°格点资料,分析了1323号强台风菲特(Fitow)登陆过程中环境条件、水汽和动能收支及其结构变化特征,研究其登陆后迅速消亡的原因。结果表明,"菲特"的消亡过程涉及与中纬度高空槽及另一台风的相互作用。登陆前,"菲特"从中纬度高空槽的相互作用中获得斜压位能,并从与另一台风丹娜丝(Danas)之间的偏东风低空急流中获得水汽输送,同时,高、低空急流的有利配置及较小的环境风垂直切变为其维持和发展提供有利条件。"菲特"登陆后,一方面与台风丹娜丝之间的水汽通道断裂失去潜热能的供应,另一方面冷空气侵入到台风中心,台风动能转化为斜压位能,同时高、低空风场配置加大其环境风的垂直切变,台风失去其结构特征而迅速消亡。     

The Effect of the Warm Water and Its Weak Negative Feedback on the Rapid Intensification of Typhoon Hato (2017)

Typhoon Hato (2017) went through a rapid intensification (RI) process before making landfall in Zhuhai, Guangdong Province, as the observational data shows. Within 24 hours, its minimum sea level pressure deepened by 35hPa and its maximum sustained wind speed increased by 20m s-1. According to satellite observations, Hato encountered a large area of warm water and two warm core rings before the RI process, and the average sea surface temperature cooling (SSTC) induced by Hato was only around 0.73℃. Air-sea coupled simulations were implemented to investigate the specific impact of the warm water on its RI process. The results showed that the warm water played an important role by facilitating the RI process by around 20%. Sea surface temperature budget analysis showed that the SSTC induced by mixing mechanism was not obvious due to the warm water. Besides, the cold advection hardly caused any SSTC, either. Therefore, the SSTC induced by Hato was much weaker compared with that in general cases. The negative feedback between ocean and Hato was restrained and abundant heat and moisture were sufficiently supplied to Hato. The warm water helped heat flux increase by around 20%, too. Therefore, the warm water influenced the structure and the intensity of Hato. Although there might be other factors that also participated in the RI process, this study focused on air-sea interaction in tropical cyclone forecast and discussed the impact of warm water on the intensity and structure of a tropical cyclone.     

Insight into the Role of Lower-Layer Vertical Wind Shear in Tropical Cyclone Intensification over the Western North Pacific

Vertical wind shear fundamentally influences changes in tropical cyclone (TC) intensity. The effects of vertical wind shear on tropical cyclogenesis and evolution in the western North Pacific basin are not well understood. We present a new statistical study of all named TCs in this region during the period 2000-2006 using a second-generation partial least squares (PLS) regression technique. The results show that the lower-layer (between 850 hPa and 10 m above the sea surface) wind shear is more important than the commonly analyzed deep-layer shear (between 200 and 850 hPa) for changes in TC intensity during the TC intensification period. This relationship is particularly strong for westerly low-level shear. Downdrafts induced by the lower-layer shear bring low θ e air into the boundary layer from above, significantly reducing values of θ e in the TC inflow layer and weakening the TC. Large values of deep-layer shear over the ocean to the east of the Philippine Islands inhibit TC formation, while large values of lower-layer shear over the central and western North Pacific inhibit TC intensification. The critical value of deep-layer shear for TC formation is approximately 10 ms-1 , and the critical value of lower-layer shear for TC intensification is approximately ±1.5 ms-1 .     

Convective Bursts Episode of the Rapidly Intensified Typhoon Mujigae(2015)

Convective burst(CB) characteristics at distinct stages of a rapidly intensified Typhoon Mujigae(2015), are investigated based on a 72-h simulation. The spatial features show that almost all CB elements develop in the eyewall. The number of CBs in the inner-core region within a 100 km radius—which account for a large proportion of the total CBs, with a sharp increase about 6 h before the onset of rapid intensification(RI)—provides some indication of the RI of the typhoon. The CBs during pre-RI and RI are examined from dynamic and thermodynamic viewpoints. The combination of lower-level convergent inflow and upper-level divergent outflow pushes a relay-race-like transmission of convective activity, favorable for the development of deep convection. A double warm-core structure is induced by the centripetal outflow sinking and warming associated with CBs, which directly accelerates RI by a sudden decrease in hydrostatic pressure. By utilizing the convection activity degree(CAD) index derived from the local total energy anomaly, a correlation formula between CBs and CAD is deduced.Furthermore, an intense CAD(ICAD) signal threshold(with a value equal to 100) to predict CBs is obtained. It is verified that this ICAD threshold is effective for estimating the occurrence of a CB episode and predicting RI of a typhoon. Therefore,this threshold may be a valuable tool for identifying CB episodes and forecasting rapidly intensified typhoons.     

台风“卡努”登陆前强度突增天气成因分析

利用MICAPS资料6、h 1次的CIMSS资料和卫星云图资料,对台风“卡努”登陆前强度突增天气成因进行了分析。结果表明:当台风向高空槽靠近时,高空槽前的正涡度平流能增强台风上空的辐散,而且高空槽使台风上空产生明显的热通量辐散,把台风产生的热量迅速带走;当台风处于海上太平洋副高西南侧时,太平洋副高适当增强,可使副高与台风间的东南气流增强以及环境风场垂直切变减弱。由于上述原因,台风“卡努”登陆前强度突然增加。     

0808号台风凤凰前部龙卷的环境场和雷达回波分析

用多普勒天气雷达、常规观测和地面加密观测资料对2008年7月29-30日发生在江苏的台风凤凰前部系列龙卷过程进行了详细分析.结果如下:该龙卷发生在台风前部风切变区里,低空较强的垂直风切变、极不稳定的大气层结和深厚的正涡度区,为龙卷的发生提供了热力和动力条件.龙卷回波的反射率因子特征表现为最大反射率因子梯度位于回波的后侧,一般都有弱回波区和后侧入流缺口相伴随.东台龙卷产生于飑线型弓形回波的顶点,具有相对较大的反气旋性切变.高邮龙卷中低层具有弱的气旋性涡旋,宝应龙卷回波的内部环流特征明显,有明显的中气旋结构.在业务工作中,强回波质心高度和垂直累积液态含水量的骤降、径向速度风场中气旋性涡旋的迅速发展是对龙卷的提前警戒很好的参考指标.     

超级台风‘玛莉亚’的对流爆发特征及与快速加强的关系

利用数值模拟结果,该研究探讨了超级台风‘玛莉亚’的对流爆发(CBs)特征及与快速加强(RI)的关系。发现,(1)切变相对象限的内核CBs表现为由顺切变到逆切变的气旋式旋转,这有利于台风快速加强;(2)CBs的突然增长为即将到来的RI提供了预示性特征信号,同时,台风玛莉亚的RI过程引发剧烈的深对流;(3)自对流层底向上的对流增长角度分析,发现对流爆发与边界层高对流有效位能,次级环流的向上深层发展,增强的动量通量辐合等有关。     

台湾地形对台风Meranti(1010)经过海峡地区时迅速增强的影响研究

台风在趋近大陆过程中强度一般衰减, 但Meranti(1010)北上进入台湾海峡过程中却迅速加强, 且在登陆福建时达到最强。采用中国气象局台风资料、NCEP GFS 0.5°×0.5°再分析资料及台湾雷达资料, 结合中尺度数值模式WRF(The Weather Research and Forecasting Model)开展台湾地形敏感性试验, 研究Meranti进入台湾海峡过程中的结构变化及迅速加强机理。结果表明:台湾地形是Meranti迅速加强的一个重要影响因子。Meranti北上过程中, 一方面通过台湾岛地形分流作用及其背风坡效应在台湾海峡内诱生中尺度涡旋, 形成正负相间的涡度分布, 激发出与台风相关的扰动波列。地形强迫抬升及扰动波列可加强垂直运动和积云对流, 有利于台风对流发展。另一方面, 台湾地形还通过改变环境气流使台风高空辐散场加强, 环境风垂直切变减小, 形成有利于台风发展的环流背景。比较不同高度台湾地形试验中台风动能收支发现, 台湾地形激发的扰动波列和积云对流增强了次网格尺度系统与台风间能量的交换, 成为Meranti登陆前迅速加强的主要动能源。     

台风“利奇马”快速增强的低频环境场研究

利用再分析资料及时间滤波方法,重点分析了低频环境场变化以及相关大尺度环境因子对台风强度突变的影响。结果表明:在“利奇马”强度突变前后,西北太平洋低频季风系统发展起了至关重要的作用,季风环流显著增强,西南季风东进,同时季风槽建立加强。这一现象为快速增强过程提供了水汽输送通道和理想的动力条件。西南季风增强使得台风南侧的水汽通道建立,同时季风槽发展有利于低层涡度的迅速积累,这些有利因子最终导致“利奇马”快速增强过程的发生。此外,弱的环境垂直风切变以及海表面温度的上升等因子同样对“利奇马”强度突变有重要影响。     

Evaluation of Two Initialization Schemes for Simulating the Rapid Intensification of Typhoon Lekima(2019)

Two different initialization schemes for tropical cyclone(TC) prediction in numerical models are evaluated based on a case study of Typhoon Lekima(2019). The first is a dynamical initialization(DI) scheme where the axisymmetric TC vortex in the initial conditions is spun up through the 6-h cycle runs before the initial forecast time. The second scheme is a bogussing scheme where the analysis TC vortex is replaced by a synthetic Rankine vortex. Results show that although both initialization schem...     

台湾地形诱生中尺度系统对台风Meranti(1010)迅速加强影响的数值研究

台风Meranti（1010）北上进入台湾海峡过程中迅速加强,登陆时达到其最大强度。利用中国气象局上海台风研究所最佳路径资料、NCEP GFS 0.5°×0.5°资料及中尺度数值模式WRF,诊断分析台湾地形诱生的中尺度系统对台风Meranti迅速加强的影响。研究发现,Meranti在进入海峡过程中,台湾地形在台湾海峡内诱生出中尺度涡旋,激发中尺度扰动波列,加强台风环流内的垂直运动。台风水汽、热量的收支诊断表明,强烈的上升运动使热量和水汽向上输送,加强台风内的积云对流和潜热释放,使其强度增强。计算台湾地形诱生中尺度系统与台风间的动能交换发现,中尺度系统通过加强垂直运动向台风中高层输送涡动动能,使中尺度系统动能向台风动能转换,为Meranti的迅速加强提供能源。敏感性试验表明,如果台湾地形不存在,中尺度系统消失,台风的水汽、热量的向上输送和积云对流明显减弱,Meranti则不能达到迅速加强标准。     

台风Rammasun(2014)与飓风Wilma(2005)快速增强过程的内核结构变化比较

热带气旋的快速增强机制目前仍然不太清楚,不少研究开始关注快速增强过程中热带气旋内核结构的变化。通过比较模拟的西北太平洋超强台风Rammasun (2014)和大西洋5级飓风Wilma (2005)快速增强过程中内核结构的变化特点,理解内核结构在快速增强过程中的变化特点。飓风Wilma是一个典型的快速增强热带气旋,快速增强期间具有弱的环境垂直切变、对称的眼墙、较小的中心倾斜以及比较直立的眼墙。但是,台风Rammasun快速增强发生在较强切变(超过10 m/s)环境下,眼墙对流呈高度不对称,强对流基本固定在台风中心的南侧。整个快速增强期间,Rammasun在垂直方向上维持较大的中心倾斜以及较大的眼墙倾斜。结果表明,快速增强也可能在不完全对称的内核结构和倾斜垂直结构的情况下发生。     

台风“凤凰”登陆过程的高分辨率数值模拟及其降水的诊断分析

本文利用中尺度非静力数值模式WRF对2008年第8号台风 “凤凰” 的登陆过程开展了高分辨率数值模拟, 模拟采用3重嵌套, 最高分辨率3 km, 共积分120小时 (5天)。利用收集到的常规和非常规观测资料与模式模拟结果进行了细致的对比验证分析。结果指出, 模式较好地模拟再现了 “凤凰” 台风的发展演变以及登陆过程, 模拟的台风路径与观测路径较为一致, 同时模式也较好地把握住了整个模拟时段当中, “凤凰” 台风的强度演变过程以及主要的雷达回波特征, 模拟取得了初步成功。进一步, 利用高分辨率的模拟资料对此次台风登陆过程开展了散度垂直通量|Q|的诊断分析, 结果表明, 在整个研究时段内, |Q|的异常值区始终覆盖在地面雨区之上, 二者的空间分布和时间演变趋势比较相似, 并且在雨区内|Q|表现为强信号, 而在非雨区|Q|表现为弱信号。这表明散度垂直通量能够描述暴雨过程中低层大气辐合和高层大气辐散的垂直动力结构, 对强降水落区有较好的指示作用。     

集合预报对台风天鹅(2015)远距离暴雨的不确定性研究

2015年8月23—24日期间台风天鹅引发华东中部沿海地区出现暴雨或大暴雨天气。基于欧洲中期天气预报中心的集合预报分析导致此次远距离暴雨预报不确定的关键原因,并利用集合敏感性分析方法研究影响此次暴雨过程的主要天气系统的敏感区域,此外对暴雨发生发展的热动力机制展开探讨,主要结论包括:集合预报对此次台风天鹅引起的远距离暴雨的可预报性明显偏低,仅在暴雨发生前24 h才做出较大调整。在不同起报时次下,当台风路径的系统性偏差最小时,台风降水集合预报也最接近实况,但是进一步的分析表明,台风路径误差与降水量级之间的对应关系并不确定。不同雨量成员组间中低层环流场的对比分析表明:高空槽的预报差异是集合预报不确定的主要原因,高空槽东移加深有利于增加暴雨区的斜压不稳定,也有利于增强对流层低层的水汽输送急流带。500 hPa高度场的敏感性分析表明无论是初始场还是预报场,暴雨区平均降雨量均与高空槽的东移和加深显著相关,且随着预报时次的临近,显著相关区域向低槽下游明显扩大。此外还发现高空槽的东移有利于增强(减弱)暴雨区左(右)侧低层冷空气的强度,使得台风右侧更多暖湿气流向暴雨区输送。     

2009.3.23东京成田机场坠机的气象条件分析与数值模拟

2009年3月23日美国联邦快递公司的一架飞机在东京成田机场坠毁,事故发生的原因与当时的气象条件密切相关。利用美国新一代非静力平衡中尺度数值预报模式(WRF V2.2)对该次过程进行数值模拟,着重分析事故发生前后各种物理量的水平分布和垂直配置,并诊断分析了该时段内位温平流的分布特征。结果表明,强风发生在位温平流梯度区。强冷空气影响下形成的低空水平风的垂直切变、低层强下沉速度引起的侧风切变和地面强风是造成此次事故的主要气象原因。