"龙王"(LONGWANG)台风过程湿位涡的诊断分析

本文应用MM5V3中尺度数值模式对0519号台风“龙王”过程进行了数值模拟,利用模拟结果计算了台风过程湿位涡(Moist Potential Vorticity,MPV)的演变,从湿位涡的角度研究了台风过程大暴雨的产生机制。结果表明:倾斜涡度发展是“龙王”台风在福建沿海产生大暴雨的重要机制之一,湿位涡能够对暴雨落区的预报有较强的指示性作用,暴雨产生在θse线陡立的对流层中低层MPV1等值线密集带中零线附近,对流层中高层的MPV2负值区可以作为暖湿气流或涡旋活动的示踪;另外,对流层中高层中高纬度冷空气扩散南下与台风的东南暖湿空气在福建沿海交汇,加剧了气旋性涡度发展,对暴雨的发生发展也有巨大的作用。     

台风“Chanchu”变性过程位涡及锋生特征分析

利用非静力中尺度WRF模式输出的0601号"Chanchu"台风模拟资料分析了台风变性过程中的结构演变特征,并从位涡的角度,利用湿位涡方程对"Chanchu"变性过程中强度减弱但却能引发强风暴雨的原因进行了探讨。分析表明:台风在变性过程中,尺度逐渐增大并与东移南下的高空槽不断接近,在与高空槽相互作用之前,台风眼壁及外围雨带雷达回波减弱,最大风速减小,最大风速半径圈向外拓展;高低层位涡相接之后,由于高层正位涡的下传携带冷空气侵入台风,在低层锋区上诱发出气旋性环流,进而重新引发强对流,并在角动量的输送作用下,台风外围环流风速再次增大。变性后高空槽和台风在位相上仍有一定距离,高空槽仅与台风的外围环流相互作用,冷空气没有入侵台风内部,这是"Chanchu"没有重新加强的原因之一。利用锋生函数对引起锋生的各分量进行分析,结果显示非绝热加热是造成锋生的主要原因,散度和变形项的贡献次之,倾斜项对锋生几乎没有贡献。     

一次早台风暴雨的湿位涡分析

对0601号早台风暴雨进行湿位涡分析,结果表明：台风移向高空槽的过程中,冷空气在台风登陆前以高MPV1柱的形势下传使得台风低层环流对流稳定度减小、湿斜压性增大,导致垂直涡度显著发展,暴雨增幅。特大暴雨发生在台风低层出现MPV1锋区的时段,低层大范围正MPV1区的出现预示着强降水的结束,暴雨落区与低层正MPV2分布相一致。     

台风Matsa(2005)和Wipha(2007)变性过程对比分析

利用日本气象厅热带气旋年鉴资料和JRA-25再分析资料,对0509号台风Matsa和0712号台风Wipha变性过程进行了对比分析。结果表明,台风Matsa和Wipha均是在我国登陆后转向东北方向运动过程中发生变性,但Matsa嵌入中纬度高空锋区,变性为温带气旋后有再加强过程,而Wipha仅外围环流与锋区接触,变性为温带气旋后无再加强过程。通过等熵面位涡分析进一步表明,Matsa变性加强表现为高层正位涡与低层暖平流的耦合,以及高层正位涡下传至中低层;Wipha的变性过程中,高层正位涡并未与低层暖平流耦合,高层正位涡无明显的下传。     

“碧利斯”引发强降水过程的湿位涡诊断分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料,计算了2006年第4号强热带风暴“碧利斯”过境引发强降水过程的湿位涡（MPV）和假相当位温（θse）,分析了其湿位涡中尺度时空分布特矸,探讨了湿位涡发展、减弱与暴雨增幅、减弱的相关性,并结合假相当位温分布对此次强降水发生发展机制进行了分析。结果表明,850 hPa层湿位涡负值中心与强降水区域均有较好的对应关系,强的降水区域在850 hPa层位于湿位涡负中心的暖湿气流一侧,与负中心相距1个纬距左右,MPV负值中心大小可反映降水强度;在低纬地区,MPV的湿正压项MPV1负值区、MPV的湿斜压项MPV2正值中心北部以及θse等值面陡然向地面转折处是预报强降水中心落区的一个判据;MPV1负值增长期,MPV2由负值向正值过渡期,对应降水增幅期;     

对一次台风暴雨的位涡与湿位涡诊断分析

利用中尺度模式WRF对台风卡努模拟所输出的高分辨率资料,借助等熵位涡及湿位涡的方法进行诊断分析,揭示台风暴雨过程中的中尺度系统演变特征以及探讨台风暴雨发展与维持的机制.结果表明:等熵面位涡图的分析清楚地揭示了台风低压及周边环境的位涡演变特征.暴雨区落在低层等熵面位涡高值中心的东北侧,或者在高层等熵面位涡高值中心右侧最大位涡梯度处;等位温面向正位涡异常中心收拢,高层的高位涡值下传,高位涡的干冷空气加强了低层的扰动,引起低层暖空气的抬升,这些条件促使对流不稳定能量与潜热能的释放,有利于暴雨增幅;条件性对称不稳定与对流不稳定是此次台风暴雨发展与维持的重要机制,暴雨区内中尺度系统的发展符合倾斜涡度发展理论.     

台风“榴莲”暴雨的湿位涡诊断分析

分析 2 0 0 1年 7月 2 - 3日台风“榴莲”暴雨过程中湿位涡及其各分量的变化 ,发现对流层低层 85 0 h Pa湿位涡的负值中心、 70 0 h Pa湿位涡的正值区与强降水中心相对应 ;急流与层结稳定度的变化 ,影响着湿位涡的变化     

影响河北两次相似路径台风的湿位涡对比分析

利用常规的探空和地面资料以及NCEP／NCAR全球再分析资料,对9711号台风温妮和0509号台风麦莎的变性过程和影响河北暴雨过程的湿位涡场进行了诊断分析。结果表明：温妮变性再加强过程是一个温带气旋强烈发展的过程,主要与高层湿位涡扰动下传、热带气旋低压环流两者之间的相互作用有关。而麦莎变性过程中,没有高层湿位涡扰动下传和热带气旋低压环流之间的相互作用过程,无再加强过程。对流层中低层MPV1〈0、MPV2〉0区域对应暴雨区,对此类暴雨具有较好的指示意义;对流层高层高值湿位涡下传,有利于位势不稳定能量的储存和释放,使降水增幅。     

三次强对流天气过程的湿位涡分析

本文对发生于江苏苏北地区不同季节的三次强对天气过程,应用湿位涡这样一个表征大气动力、热力、水汽诸因素特征的综合物理量进行了分析,揭示了倾斜性涡度的发展是强对流天气发生发展的一种重要机制,表明该物理量在强对流天气分析中能很好地反映热力学和动力学成因,尤其是湿位涡的垂直通量、湿位涡通量的水平散度、位涡变化率对强对流天气有较大的作用。     

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。      

DIAGNOSIS OF THE DEVELOPMENTAL MECHANISM OF THE EXTRATROPICAL TRANSITION OF A TROPICAL CYCLONE USING POTENTIAL VORTICITY INVERSION OF FRONTOGENESIS

This paper diagnoses and analyses the developmental mechanism of a process of extratropical transition of a tropical cyclone which occurred over West Pacific Ocean based on a diagnosis method of potential vorticity inversion of frontogenesis.The study diagnoses quantitatively the role and effect of dynamic influence of westerly cold troughs,middle-latitude baroclinic frontal zones,cyclone cycles and unbalanced wind fields during the different stages of the extratropical transition of a tropical cyclone,and also discusses the interaction between them and the developmental mechanism.The results show that there are different developmental mechanisms during each stage of the extratropical transition and the processes are also unbalanced.     

高空槽对9711号台风变性加强影响的数值研究

9711号台风Winnie是一个在中国大陆长久维持(2-3 d)并产生强降水的热带气旋(TC),在其深入内陆过程中变性加强为一个温带气旋.用MM5V3对不同强度高空槽影响下Winnie的变性加强过程进行了数值研究.结果表明:(1)Winnie变性加强过程表现为强锋面侵入台风内部、冷空气包裹台风中心、一个温带气旋在近地层锋面上强烈发展的过程;(2)Winnie在陆上的变性加强与西风带高空槽的强度密切相关.TC与不同强度高空槽相互作用过程中,较深槽携带较强冷平流、正涡度平流以及较强的槽前高空辐散,从而有利于TC的维持和变性发展.数值试验中,高空槽越强,Winnie变性加强越明显,温带气旋的发展越快;(3)模拟结果的位涡分析表明, Winnie的温带变性发展与对流层高层正位涡下传、低层锋区和TC低压环流三者之间的相互作用有关.     

发生在中国大陆的台风变性加强过程分析

通过对登陆台风Winnie(1997)的演变过程分析，发现登陆后的台风经历三个阶段：衰减阶段、变性阶段、重新加强阶段。其变性过程类似于Sekioka等人提出的复合型，变性后逐渐演变为Shapiro—Keyser气旋模型。通过对物理量的诊断分析发现，对流层中高层冷空气的下沉入侵以及对流层低层的暖平流是热带气旋变性的原因。冷空气的入侵使具有暖心结构的热带气旋演变为斜压结构的温带气旋。变性后气旋得到了重新发展，低层维持的较明显暖平流以及与高空急流相对应的散度区和高空涡度平流是导致气旋重新发展的重要物理因子。     

COMPARATIVE ANALYSIS OF THE INTENSIFYING AND WEAKENING LANDFALL TROPICAL CYCLONES DURING EXTRATROPICAL TRANSITION OVER CHINA

Based on the Tropical Cyclone(TC) Yearbooks data and JRA-25 reanalysis data from the Japan Meteorological Agency(JMA) during 1979-2008, dynamic composite analysis and computation of kinetic energy budget are used to study the intensifying and weakening TCs during Extratropical Transition over China. The TCI shows strong upper-level divergence, strengthened low-level convergence and significantly enhanced upward motion under the influence of strong upper-level troughs and high-level jets. The TCI is correspondingly intensified after Extratropical Transition(ET); TCW exhibits strong upper-level divergence, subdued low-level convergence and slightly enhanced upward motion under the influence of weak upper-level troughs and high-level jets. It then weakens after ET. The increase(decrease) of the generation of kinetic energy by divergence wind in TCI(TCW) at low level is one of the major reasons for TCI’s intensification(TCW’s weakening) after transformation. The generation of kinetic energy by divergence wind is closely related to the development of a low-level baroclinic frontal zone. The growth of the generation of kinetic energy by rotational wind in TCI at upper level is favorable for TCI’s maintenance, which is affected by strong upper-level troughs. The dissipation of the generation of kinetic energy by rotational wind in TCW at upper level is unfavorable for TCW’s maintenance, which is affected by weak upper-level troughs.     

台风Faxai(1403)低纬变性的结构演变特征分析

利用气旋相空间法(cyclone phase space,CPS)对1403号台风Faxai变性前后的环境场及结构演变特征进行分析。结果表明:相空间法能够很好地指示低纬变性台风Faxai的变性起止时间。此次过程是由减弱的台风环流与TC西北侧的短波槽结合发展产生,分析台风Faxai的结构演变特征可知,变性阶段TC低层厚度场由均匀对称分布转为非均匀分布,增大了环境斜压性,变性后B值最大达30 m,为弱的斜压非对称结构。Faxai东侧的偏南风暖湿气流与偏北风气流相交汇,使得经向位温梯度增加从而在TC东北象限形成一带状锋区,锋区正好位于南北两大风圈之间的位置。整个变性阶段Faxai西侧几乎无明显冷锋锋生,只在环流东北侧有一定程度的暖锋锋生,这与典型的锋面气旋的发展过程有所不同。变性前,TC呈现对称分布的暖核结构;变性阶段,冷空气从热带低压西侧对流层中低层下沉入侵,TC呈现左侧冷、右侧暖的非对称斜压结构,中层增温可能与槽后强的下沉气流有关。对锋生函数各分量分析发现,散度场主导了气旋周围的标量锋生,倾斜项的贡献次之,涡度场是引起旋转锋生的主要因素,其余两项可忽略不计。     

ANALYSIS OF EXTRATROPICAL TRANSITION OF TROPICAL CYCLONE OVER MAINLAND CHINA

~~ANALYSIS OF EXTRATROPICAL TRANSITION OF TROPICAL CYCLONE OVER MAINLAND CHINA@朱佩君$Key Laboratory of Severe Storm Research, Department of Atmospheric Sciences, Physics School, Peking University, Beijing 100871 China @郑永光$Key Laboratory of Severe Storm Research, Department of Atmospheric Sciences, Physics School, Peking University, Beijing 100871 China @陶祖钰$Key Laboratory of Severe Storm Research, Department of Atmospheric Sciences, Physi…     

1949-2007年登陆我国变性热带气旋的特征统计及合成分析

利用1949-2007年热带气旋年鉴等资料,统计分析登陆中国并在我国或附近变性的热带气旋的特征,着重分析不同区域及路径的变性气旋特征.分析结果得出,登陆我国的热带气旋很多,但在我国及附近沿海变性的却较少,大多数热带气旋变性后不发展或迅速衰减,只有约17％的变性热带气旋继续发展.热带气旋变性大多发生在114°E以东,移动...     

台风Chanchu(0601)变性过程中的强度变化及环境场分析

利用非静力中尺度WRF模式模拟的台风Chanchu(0601)的输出资料,探讨了Chanchu减弱变性过程的强度及结构变化。分析结果表明:在台风Chanchu北移过程中,高层的暖心被破坏,强度快速减弱,眼壁对流发展高度降低,眼壁对流由对称结构演变为非对称,内核对流减弱。此减弱变性过程与惯性稳定度减小、垂直风切变增强、低层锋生等环境要素有关。惯性稳定度与台风强度变化一致,随着惯性稳定度降低,最大切向风减弱并不断外扩,Rossby变形半径增大从而潜热释放不集中难以维持台风强度,台风减弱;同时,内核区的高层暖心更易径向频散,从而高层暖心难以维持;环境的垂直风切变增强使台风的斜压性增强,台风垂直结构的倾斜度增大,对流发展高度降低;低层冷空气侵入台风中心趋于填塞,也利于台风强度减弱;台风登陆以后冷暖空气对比导致的锋生使得不稳定能量释放从而重新加强了Chanchu环流内的中低层对流活动,但较台风最强时刻而言对流强度减弱。总体减少的对流和降低的对流高度,导致潜热能释放减小,其向心输送也减少,不足以维持强暖心结构,最终使得台风减弱并变性。      

“相空间”方法判断西北太平洋热带气旋变性适用性研究

大部分热带气旋进入中纬度地区都会发生向温带气旋的转变。这一变性过程会造成强降水和大风，并且移速增快，因此给中纬度地区造成很大的灾害。西北太平洋地区热带气旋变性是一个与中纬度系统相互作用的复杂过程，判断其变性与否是一个关键性问题。详细介绍了判定TC变性的“相空间”方法，该方法包含了三个参数：对流层低层热力对称性参数、高层热成风参数、低层热成风参数。使用“相空间”方法对2000—2007年间西北太平洋地区TC的变性过程进行统计分析，以验证此种方法在西北太平洋地区的适用效果。结果表明，“相空间”方法对判定西北太平洋地区TC有一定指示作用，但该方法作为业务应用还存在一定问题。