“育婴袋”假说在西北太平洋台风生成地点的应用研究

利用2008—2009年热带对流年计划项目(Year of Tropical Convection)提供的西北太平洋地区0.25°×0.25°的观测资料和JTWC最佳路径资料,探讨了"育婴袋"假说在西北太平洋地区热带气旋生成地点的适用性问题。通过对典型台风实例的应用分析,发现在弱环境场风切变情况下,对具有深厚垂直结构的扰动,"育婴袋"假说的指示效果较好;而在强垂直风切变情况下,或初始扰动浅薄时,该假说的效果不太理想。热带气旋的生成不仅受低层环流影响,还受高低层环流的调制,由垂直平均得出的Okubo-Weiss(OW)指数可综合反映出这种高低空调制作用;同时,由于其计算方法简单实用,可作为热带气旋生成地点的一个指标。     

西太平洋副热带高压耦合模态对台风生成的影响

西太平洋副热带高压(西太副高)是影响东亚夏季气候的主要环流系统。利用再分析资料和美国联合台风预警中心的热带气旋最佳路径资料,研究了西太副高耦合模态对西北太平洋7—9月的台风生成的影响。结果表明:西太副高耦合模态与西太平洋地区的台风生成有显著抑制作用,且主要发生在西北太平洋北部;当西太副高偏强(弱)时,西北太平洋地区的台风生成频数偏少(多)。进一步研究表明西太副高耦合模态可以通过调节影响台风生成的850hPa涡度、垂直速度、600hPa相对湿度、垂直风切变等关键大尺度环境参数进而影响台风活动。     

2020年7月西北太平洋和南海“空台”环流特征分析

2020年7月西北太平洋和南海出现了史无前例的“空台”事件。利用NCEP再分析数据集、中国气象局（CMA）台风最佳路径等资料研究了此次“空台”现象的大尺度环流背景及动力和热力学特征。使用台风潜在生成指数（DGPI）分析发现2020年7月大尺度环流背景不利于台风生成,环流系统的异常通过影响对流层垂直风切变和垂直运动限制了台风的活动。2020年7月马斯克林高压较常年明显偏西偏弱,导致索马里急流强度减弱,越赤道气流不活跃,菲律宾以东洋面和南海海域盛行一致的偏东气流,历史同期活跃在该区域的季风槽无法建立,从而不利于热带扰动的生成。北半球极涡主体偏向西半球一侧,影响东半球冷空气势力较弱,副热带高压位置偏西;南亚高压较历史同期偏强且偏东,其东侧强盛的偏东气流将洋中槽截断,在西北太平洋区域出现反气旋性环流,该区域下沉气流增强,导致副热带高压强度增强,对流层中层强烈的下沉气流抑制了台风的生成和发展。此外,受中高层环流系统异常的影响,7月菲律宾吕宋岛以东洋面和南海地区环境垂直风切变较常年偏高2～4 m/s,南海部分海域偏高达4～8 m/s,同时该区域内异常偏强的下沉气流导致对流层低层相对湿度偏低,大气层...     

台风“莫拉非”非对称环流与强度变化的关系

利用热带气旋定位资料和NCEP同化资料,通过动态合成方法分析0906号台风"莫拉非"的非对称环流特征,探讨非对称环流与"莫拉非"强度变化的联系。结果表明:"莫拉非"的环境风场水平切变以对流层低层经向风水平切变最显著,且超前于"莫拉非"的强度变化;热带气旋中心附近-6~6m.s-1的纬向风垂直切变密集带和北侧东风切变的南移,是"莫拉非"逐渐增强的有利条件;"莫拉非"中心附近存在高低层相对涡度垂直切变正值中心,其在热带气旋发展成台风时达到极大值。     

台风“莫拉克”登陆前后的动力诊断分析

利用NCEP 0.5°×0.5°每日4次的全球预报场分析资料GFS(Global Forecast System)、日本MTSAT静止红外卫星云图,对2009年第8号台风"莫拉克"在台湾登陆前后的演变特征进行了动力学诊断分析。结果表明:(1)由于近台风中心附近对流层中低层存在切向风大值区中心,使得水平位涡通量散度项在其内侧分布密集。(2)近台风中心低层的负水平位涡通量散度项指向正水平位涡通量散度项,可以很好地示踪台风在海上的移动。(3)p坐标系下的负垂直位涡通量散度密集区可作为分析台风移动的一个重要参考指标。通过涡度方程讨论了决定台风对流层中低层气旋性涡度变化的主要因子,指出南海、华南沿海地区夏季西南气流与台风的耦合对台风结构、路径产生了重要的影响。     

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。     

1604号台风“妮妲”近海加强垂直结构的诊断分析

1604号强台风"妮妲"(强台风级)于2016年8月2日03:35在广东省深圳市大鹏半岛登陆。采用中央气象台台风强度路径数据、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,计算出台风"妮妲"中心附近的环境风垂直切变、相对涡度垂直切变、垂直速度、水汽通量等物理量,结果表明:1)台风"妮妲"具有明显的近海加强特征;"妮妲"中心附近存在呈纬向分布的垂直切变密集带,登陆前12~0 h密集带接近最密程度,"妮妲"中心垂直风切变平均值减小,台风强度增强,垂直风切变平均值增大,台风强度维持。2)"妮妲"中心附近相对涡度垂直切变增大,台风强度增强,相对涡度垂直切变减小,台风强度维持;"妮妲"中心附近垂直速度增大,台风强度维持或增强。3)"妮妲"中心上空的1 000~850 h Pa之间存在最大水汽通量净入流区。     

台风“凤凰”初始扰动生成过程及其结构演变特征分析

热带气旋的生成是一个由初始扰动转变成为暖心结构低压的过程,但已有的经典理论对初始流场的配置及初始扰动的触发都没有详细的描述。利用FY-2C的TBB资料和日本再分析资料,以2008年8号台风“凤凰”为例,跟踪其流场和涡度场演变,追溯该热带气旋从初始扰动生成到转为有暖心结构的热带低压的过程。分析结果显示,初始扰动在水平风垂直切变较强的鞍形场中触发。随着高层环流调整,水平风垂直切变迅速减弱,高空冷涡外围暖区云系为初始扰动的发展提供了有利动力和热力条件。在其发展为热带低压的过程中,结构上出现正涡度从对流层中层向低层加强并有中心下降的特点,低层涡度的快速增加主要受气压梯度增强导致的辐合增强的影响。由个例分析结果可以看到,高空冷涡和副热带高压对热带初始扰动的生成以及发展和结构演变都起到重要的作用。      

台风"派比安"分析

利用1°×1°NCEP/NCAR再分析资料计算了0606号台风“派比安”的物理量场,结合常规气象资料对“派比安”台风的运动路径、长时间大风以及暴雨特点进行诊断分析,结果表明:1台风过程后期华北大槽减弱北收,副高迅速加强西伸,同时“派比安”旋转风结构中始终存在向西北偏西方向偏转的倾向,副高与台风之间的气压梯度增大,引导了“派比安”向偏西北方向移动;2强散度柱与强涡度柱形成耦合机制,促成了强的垂直上升运动,使台风登陆后中心气压填塞缓慢。台风环流没有出现某一部位突然衰减或增强,是造成大风持续时间长的主要原因;3“派比安”生成于热带辐合带中,台风结构对称,登陆后,一直处在小于10m·s-1的风垂直切变环境之中,水汽源源不断的输入台风环流中,是造成暴雨持续时间长、强度大的主要成因。     

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。     

IMPACTS OF UPPER-LEVEL COLD VORTEX ON THE RAPID CHANGE OF INTENSITY AND MOTION OF TYPHOON MERANTI (2010)

Typhoon Meranti originated over the western North Pacific off the south tip of the Taiwan Island in 2010.It moved westward entering the South China Sea,then abruptly turned north into the Taiwan Strait,got intensified on its way northward,and eventually made landfall on Fujian province.In its evolution,there was a northwest-moving cold vortex in upper troposphere to the south of the Subtropical High over the western North Pacific(hereafter referred to as the Subtropical High).In this paper,the possible impacts of this cold vortex on Meranti in terms of its track and intensity variation is investigated using typhoon best track data from China Meteorological Administration,analyses data of 0.5×0.5 degree provided by the global forecasting system of National Centers for Environmental Prediction,GMS satellite imagery and Taiwan radar data.Results show as follows:(1)The upper-level cold vortex was revolving around the typhoon anticlockwise from its east to its north.In the early stage,due to the blocking of the cold vortex,the role of the Subtropical High to steer Meranti was weakened,which results in the looping of the west-moving typhoon.However,when Meranti was coupled with the cold vortex in meridional direction,the northerly wind changed to the southerly at the upper level of the typhoon;at the same time the Subtropical High protruded westward and its southbound steering flow gained strength,and eventually created an environment in which the southerly winds in both upper and lower troposphere suddenly steered Meranti to the north;(2)The change of airflow direction above the typhoon led to a weak vertical wind shear,which in return facilitated the development of Meranti.Meanwhile,to the east of typhoon Meranti,the overlapped southwesterly jets in upper and lower atmosphere accelerated its tangential wind and contributed to its cyclonic development;(3)The cold vortex not only supplied positive vorticity to the typhoon,but also transported cold advection to its outer bands.In conjunction with the warm and moist air masses at the lower levels,the cold vortex increased the vertical instability in the atmosphere,which was favorable for convection development within the typhoon circulation,and its warmer center was enhanced through latent heat release;(4)Vertical vorticity budget averaged over the typhoon area further shows that the intensification of a typhoon vorticity column mainly depends on horizontal advection of its high-level vorticity,low-level convergence,uneven wind field distribution and its convective activities.     

超强台风\

利用欧洲中心ERA-Interim逐6 h再分析资料（水平分辨率0.125°×0.125°）、NOAA逐日海表温度资料（水平分辨率0.25°×0.25°）、日本HMW8卫星逐时黑体亮温TBB（水平分辨率0.05°×0.05°）资料对对流非对称台风\     

一次台风变性并入东北冷涡过程的动力诊断分析

台风北移变性并入东北冷涡是造成东北地区夏季大范围暴雨的主要形式之一, 但其中的热动力结构变化特征及其物理机制尚不清晰。本文利用美国国家环境预报中心(NCEP)的再分析资料对一次台风变性并入东北冷涡过程进行动力诊断分析, 分析结果显示:冷涡冷空气的不断侵入以及台风移动形成的相对冷平流使得台风暖心结构消亡, 其低层低压辐合和高层高压辐散结构消失, 变性并入东北冷涡后气旋整层偏冷, 低层出现冷中心。台风变性并入东北冷涡过程中, 冷涡中心附近高空急流南侧的反气旋切变抑制气旋直接往高空发展, 而急流轴左侧的热动力分布特征有利于垂直涡度的发展, 变性后的气旋环流向冷涡的移近有利于急流轴维持倾斜, 从而促进气旋向高空冷涡倾斜发展。同时, 冷空气在气旋低层附近堆积导致等假相当位温线发生倾斜, 造成垂直涡度在气旋中层倾斜发展。台风变性并入东北冷涡后, 高空冷涡槽底的正垂直涡度平流促进气旋由中层直接向高层发展, 而高空冷涡槽底急流促进正垂直涡度平流的维持。气旋高空环流的发展反过来削弱了东北冷涡的高层环流, 导致高空冷涡中心出现北撤。     

超强台风“桑美”(2006)能量发展的物理因子

应用非线性动力系统的研究方法, 基于NCEP/NCAR再分析资料, 以超强台风 “桑美” (2006) 在我国近海的突然增强和突然减弱过程为例, 从动能角度分析热带气旋能量发展的条件, 将分析结果转化为可用于分析预测热带气旋强度变化的实用指标, 如非热成风涡度、 热成风偏差及其垂直变化。结果表明: 热带气旋中心附近存在非热成风涡度负值中心, 有利于近海热带气旋突然增强; 非热成风涡度的变化与热带气旋中心气压变化有较好的一致性。当扰动自下向上传播时, 在热带气旋增强阶段热成风偏差为正值, 而在减弱阶段为负值; 当外围波扰向内核传播时, 在热带气旋增强阶段热成风偏差垂直变化为负值, 而在减弱阶段为正值, 热成风偏差及其垂直变化的这种变化在对流层中低层更明显。当扰动自下向上、 自外围向内核传播时, 在热带气旋增强阶段非热成风涡度为负值、 热成风偏差为正值、 热成风偏差垂直变化为负值; 减弱阶段则相反。     

INTERACTIONS OF MULTIPLE TYPHOONS AND RELATIONSHIPS OF HORIZONTAL AND VERTICAL VORTICITY

Three typhoons, Goni, Morakot and Etau which were generated in Western Pacific in 2009, are successfully simulated by the WRF model. The horizontal and vertical vorticity and their interaction are analyzed and diagnosed by using the simulation results. It is shown that their resultant vectors had a fixed pattern in the evolution process of the three typhoons: The horizontal vorticity converged to the tropical cyclone (TC) center below 900 hPa level, flowed out from it at around 900 to 800 hPa, and flowed in between 800 hPa and 700 hPa. If multiple maximum wind speed centers showed up, the horizontal vorticity converged to the center of the typhoon below the maximum wind speed center and diverged from the TC center above the maximum wind speed center. At low levels, the three typhoons interacted with each other through vertical circulation generated by the vortex tube. This circulation was mainly generated by the eastward or westward horizontal vorticity vectors. Clouds and precipitation were generated on the ascending branch of the vertical circulation. The vortex tubes often flowed toward the southwest of the right TC from the northeast of the left TC. According to the full vorticity equation, the horizontal vorticity converted into the vertical vorticity near the maximum wind speed center below 850 hPa level, and the period of most intense conversion was consistent with the intensification period of TC, while the vorticity advection was against the intensification. The vertical vorticity converted into the horizontal vorticity from 800 hPa to 600 hPa, and the wind speed decreased above the maximum wind speed region at low levels.     

超强台风SANBA发展演变过程中涡度及环流收支的诊断分析

台风的增强过程与气旋性涡度的急剧发展相伴。使用滑动平均的空间滤波方法对WRF模式的模拟结果进行尺度分离, 进而诊断分析台风SANBA突然增强过程中垂直涡度及环流的发展演变特征。结果表明, 台风突然增强的过程中, 眼壁区上升速度增大, 暖心结构增强, 同时垂直涡度迅速增强。当SANBA从热带风暴发展为强热带风暴时, 对流层低层辐散辐合及垂直速度分布的不均匀对台风涡旋结构的增强强度相当, 在台风内部以增强区域为主同时与减弱区域交错分布; 当SANBA发展增强为强台风时, 对流层低层的散度项与倾斜项在台风中心附近均表现为强的正中心, 台风低层径向入流的增强导致低层辐合加强对台风的增强起到主要作用。台风中心区域平均环流强度随台风的不断增强而不断增大, 且从900 hPa高度不断向高层发展, 其中环流方程中的EED/EET项的发展变化可以表征台风发展初期散度项和倾斜项的主要变化。      

0812号台风鹦鹉分析

利用常规观测资料、雷达资料分析了台风"鹦鹉"影响过程的环流形势特征,发现:(1)台风鹦鹉的影响期间,南压高压中心位置稳定在青藏高原东部,有利于台风右侧高层的辐散流场;(2)副高强度偏弱位置偏东,不利台风东侧水汽输送.700hPa槽后的偏北气流大举南下与台风前的偏北气流合并,台风中层冷空气的入侵影响有利暴雨的发生;(3)...     

0812号台风鹦鹉分析

利用常规观测资料、雷达资料分析了台风＂鹦鹉＂影响过程的环流形势特征,发现：（1）台风鹦鹉的影响期间,南压高压中心位置稳定在青藏高原东部,有利于台风右侧高层的辐散流场;（2）副高强度偏弱位置偏东,不利台风东侧水汽输送。700hPa槽后的偏北气流大举南下与台风前的偏北气流合并,台风中层冷空气的入侵影响有利暴雨的发生;（3）暴雨期间,低层切变在广西南部频繁摆动为当地暴雨提供动力条件,台风强度和云系的维持主要来自于南海20°N以北的一条较狭窄的急流带为台风前西侧降水提供水汽条件;（4）南宁多普勒雷达速度图上的γ中尺度系统与强度场上雨团强度分布有很好的对应关系,造成暴雨的原因是不断发展的强对流单体。     

CAUSAL ANALYSIS AND NUMERICAL MODELING OF THE INSHORE INTENSIFICATION OF SUPER TYPHOON “HATO”

This paper comprehensively analyzes the characteristics and cause of the inshore intensification of super typhoon "Hato", the 13 th super typhoon in 2017. The aspects of typhoon structure, evolution of large-scale circulation and physical quantity field are analyzed using observation data from the Guangdong Automatic Station, Shenzhen Doppler Radar data, NCEP 1°×1° reanalysis data, NCEP 0.25°×0.25° sea surface temperature(SST) data, etc.Additionally, in order to investigate the influence of SST change on the intensity of "Hato", the WRF model and ECMWF 0.125°×0.125° reanalysis data are combined to conduct 3 sensitivity tests on"Hato". The results show that the favorable conditions for inshore intensification of "Hato"included the strengthening and westward extension of the subtropical high, continuous increase of low level moisture transport, an anomalous warm SST area north of 20°N in the South China Sea, an extreme divergence value in the northern South China Sea exceeding 6 ×10-5 s-1, and vertical environmental wind shear between 1.1 m/s-4.8 m/s. The intensity of"Hato"was very sensitive to changes in SST. When the SST rose or dropped by 2℃, the minimum central pressure of the typhoon changed by about 13 hPa or 11 hPa,respectively. SST indirectly influenced the intensity of the typhoon through affecting latent heat transport and sensible heat transport.