不同季节北大西洋上爆发性气旋云微物理特性的分析与比较

本文利用CloudSat卫星产品、MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)可见光云图和欧洲中期天气预报中心提供的ERA5再分析资料,对不同季节北大西洋上四个爆发性气旋个例的云微物理特性的垂直结构进行了分析,结果表明,爆发性气旋所伴随的云系以雨层云、深对流云和高层云为主,云系最大高度可达12km以上;深对流云和雨层云中常出现雷达反射率大值区,存在较强的对流运动;云中冰粒子沿0℃等温线开始出现,冰粒子尺度随高度的增加而减小,秋季个例和冬季个例的冰粒子有效半径最大值大于春季个例和夏季个例;在深对流云和雨层云内部,冰粒子数浓度随高度的增加而增大,大尺度冰粒子更为集中,出现冰水含量大值区,冰粒子数浓度最大值和冰水含量最大值以秋季个例的数值最大,冬季和春季个例次之,夏季个例最小。     

大西洋上四个爆发性气旋的云微物理参量垂直分布特征分析

利用CloudSat卫星数据处理中心(CloudSat Data Processing Center,CloudSat DPC)提供的CloudSat卫星数据、欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)提供的ERA5再分析资料和美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)提供的Aqua卫星可见光云图,对冬春季发生在大西洋上四个爆发性气旋个例的云微物理参量垂直分布特征进行了分析。结果表明:爆发性气旋中心云系多为层积云或积云,中心外围云系以雨层云为主,雨层云外部往往伴随着相似高度的高层云,气旋冷锋云带内以雨层云、高层云和高积云为主,冰粒子出现的最低高度与0℃等温线高度几乎重合;冰粒子有效半径随高度的增加而减小,而冰粒子数浓度随高度增加而增大;冰水含量大值区主要位于雨层云中部;液态水主要分布在高层云和层积云底部,冬季爆发性气旋个例内的液态水含量大于春季。     

3套资料中西北太平洋热带气旋活动特征的比较分析

本文使用中国气象局、美国联合台风预警中心和日本气象厅的3套热带气旋最佳路径资料(CMA资料、JTWC资料和RSMC资料)分析了1951—2016年西北太平洋热带气旋活动特征。3套资料反映的结果如下:热带气旋主要发生在10°N—25°N范围内,且1980年前其位置点在纬度上有南移的变化趋势,1980年后则相反;移速主要分布在2~6 m/s区间,在25°N左右移速明显加快,1980年前移速呈显著减小趋势;最大持续风速主要分布在10~15 m/s区间,1980年前最大持续风速有减小趋势;在风速较大的区域热带气旋最大风速半径较小,2001—2016年热带气旋和台风最大风速半径每年分别减小0.46 km和0.54 km。CMA和RSMC资料的结果高度一致,而JTWC资料结果与它们都存在一定的差异。热带气旋位置点频数和强度的变化受资料间差异的影响较大,而其位置及移速的变化则受影响较小。     

9403号强热带风暴水汽通量非对称研究

用实测资料对9403号南海强热带风暴(简称TC,以下同)登陆前后的物理结构变化作了分析,对其水汽通量、动力学等特征量进行了计算。研究结果表明：TC的水汽通量分布不对称,辐合主要在边界层中,辐合最大值出现在TC登陆前南半圆边界层附近：风速分布不对称,气旋性切向风大值区位于TC东半圆;风速垂直切变随TC加强而减弱。强流入位于TC南半圆400hPa以下,流入大值区在850hPa附近;高层反气旋流出在150-100hPa层附近,流出主要位于TC北半圆。TC垂直运动分布不对称,上升最大值出现在南半网。TC整个生命期均具有暖心结构,300hPa附近增暖最明显。     

近年来厄尔尼诺期间北赤道流输运的年际变化

为了研究近年来厄尔尼诺期间北赤道流输运的年际变化,本文利用海洋客观分析数据MOAA GPV(Grid Point Value of the Monthly Objective Analysis)以及P-vector方法计算了北太平洋绝对地转流,探讨了2001~2013年期间厄尔尼诺与北赤道流输运之间的关系。在此期间发生的4次厄尔尼诺事件中,北赤道流输运在2002~2003、2006~2007、2009~2010年的厄尔尼诺成熟期都出现了明显的增强,但是在2004~2005年的厄尔尼诺成熟期并没有明显的增强。进一步分析发现,在2002~2003年、2006~2007年、2009~2010年的厄尔尼诺成熟期,10°N以南的热带西北太平洋区域出现了负的海面高度异常和气旋式环流异常,这主要是由热带环流区域出现的西风异常和正的Ekman抽吸通过Rossby波西传到热带西太平洋区域所致;但是在2004~2005年厄尔尼诺成熟期,海面温度异常的分布明显不同,西风异常和正的Ekman抽吸异常明显北移,导致负的海面高度异常和气旋式环流异常出现在了10°N以北的西北太平洋区域,使得北赤道流输运在2004~2005年的厄尔尼诺成熟期没有明显的增强。     

盛夏南海台风的结构分析

本文通过对南海台风的结构分析,得到如下几点结果: 1.在低压、台风时期,对流层中上层均具有明显的暖心结构,温度距平值发展期达最大,暖心核高度,后者高于前者。湿度中心位于700hPa。 2.台风范围内对流层的高层和低层分别存在东北风和西南风大值区,东风和南风气流对台风的发生发展起重要作用。 3.南海台风各物理量的水平分布不对称,散度具有10~(-5)S~(-1)的相同量级。涡度随气旋的发展而增强,扰动阶段比强盛阶段中心附近的涡度值约小一个量级。 4.垂直运动随着台风的加深,量级逐渐增大,极值高度升高,在强盛期达到最大值,而且它位于300hPa,垂直运动极值及其所在高度的这种变化在很大程度上反映了积云对流活动的强弱。 5.通过与西太平洋台风的比较,认为对流层高、低层的涡度差和散度差与南海台风发生发展的关系密切。     

2006年8月青岛国际帆船赛期间海陆风特征及三维结构分析

利用2006年青岛国际帆船赛期间(2006年8月9~31日)的观测资料,对赛场附近的海陆风特征进行了分析,并根据激光雷达和多普勒雷达资料分析了海风的三维结构,结果发现:(1)青岛国际帆船赛期间海陆风发生的频率非常高;陆风时间一般在03:00~09:00时;在副高控制下,赛场全天风速较弱,一般在2.5 m.s-1以下,风向也不集中,陆风多为东北北方向,海风的方向则以东-东南风为主。海风形成的时间较迟,而副高边缘的海陆风较明显,海风形成时间相对较早。海风形成后,风速一般在3~4 m.s-1,为一天中风速最大的时段;风向也较集中,陆风以北-西北北风向为主,海风以东南风为主;(2)海陆风消亡时,风速往往迅速减小,海陆风越强,风速减小得越厉害。(3)海陆温差不是决定海风强弱的唯一因子。(4)海风在垂直方向一般比较浅薄,多在300 m以下。发展强盛的海风垂直高度可达1.5 km左右,向内陆推进100 km左右。多普勒雷达风廓线产品却可以较好地反映赛场附近海风风向的转变和垂直结构。     

1822号台风"山竹"的涡旋Rossby波特征分析

采用WRF中尺度模式对2018年22号台风"山竹"进行高分辨率的数值模拟,在此基础上,分析台风的精细动力结构和雨带特征。分析结果发现,台风"山竹"的眼墙处具有低层辐合流入、高层辐散流出的动力配置;台风眼墙附近存在切向风速的高值区和明显的垂直上升区,并且随着高度逐渐向外侧倾斜,同时该处的雷达回波也较强,对流系统较为深厚。然后利用尺度分离方法得到涡旋罗斯贝(Rossby)波的扰动场,进一步分析了台风"山竹"内部的涡旋Rossby波特征。研究发现:1) 1波和2波会同时沿着切向和径向方向传播,2波的振幅明显小于1波; 1波和2波的正涡度扰动大值区基本覆盖强的雷达回波区域,同时伴有较强的对流活动。2)垂直方向上,降水区的涡度扰动呈现出上层为正、下层为负的动力配置时,同时散度扰动的垂直方向也有类似配置时,则会加强对流系统的发展,有利于降水的增强。由此可见,1波和2波扰动的上层辐散下层辐合的动力配置会促使对流系统的加强,同时也会对台风降水的强度和分布有一定的作用。     

日照一次EF2级龙卷的环境场及雷达特征

利用常规观测资料、区域自动气象观测站加密观测资料、多普勒雷达资料和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对2019年8月16日发生在日照一次龙卷天气过程的天气形势、环境物理量和涡旋特征进行了分析。结果表明:地面β中尺度辐合线和高空冷涡是此次龙卷发生的主要影响系统,较湿的近地面层、较低的抬升凝结高度为龙卷的发生提供了有利的环境条件。地面辐合线上的γ中尺度涡旋在显著深厚湿对流潜势下触发了对流,较大的对流有效位能(convective available potential energy,CAPE)和较强的0~3 km垂直风切变有利于初生对流的发展、合并,形成超级单体风暴。龙卷发生时,超级单体风暴低层右前侧出现钩状回波、入流缺口。较强的风暴单体、深厚持久的中气旋、中气旋强中心和底部迅速下降并重合、气旋性涡旋加强、最大风切变跃增、多个时次体扫出现龙卷涡旋特征(tornadic vortex signature,TVS)是地面龙卷发生的主要特征。对龙卷风暴单体移动起主导作用的因子在不同时段有所不同,前期主要受平流的影响;风暴单体合并的过程中,风暴移动受传播和平流的共同影响;风暴单体完全合并后,引导气流对风暴的移动又起主要作用。     

台湾岛西南部一个暖涡的跨海盆粒子输运

台湾岛西南部是暖涡产生的源地之一, 以往的研究集中于讨论暖涡本身的运动特征和规律, 如暖涡的半径、产生位置、寿命、移动路径等, 暖涡生成机制也引发了深入的研究和探讨, 但关于该地区暖涡导致的物质输运, 仅有少量的观测且结果较为离散。文章通过AVISO(Archiving Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic Data)卫星高度计的地转流场、海表高度异常数据以及区域海洋环流模式(ROMS)结果, 得到一个暖涡从2003年秋季至2004年春季的生消过程, 并在涡旋内10m、50m、100m层各放入10000个示踪粒子, 追踪它们的运动轨迹, 从而讨论暖涡的跨海盆粒子输运特征。该暖涡的寿命为121d, 平均半径50.4km, 移动路程1437.5km, 平均移动速度 13.5cm·s^-1。研究表明, 该暖涡具有较好的物质保守性, 可以将大部分的粒子裹挟在涡旋内部并携带着沿1000~2000m等深线向西南方向运动, 在该暖涡的消亡阶段, 由于地形的阻隔以及与流的相互作用, 涡的不稳定性和形变增加, 大量的粒子被甩出涡旋, 最后仅有18.6%~35.6%粒子随暖涡运动至海南岛南部。尽管这个比例并不大, 但涡致输运的积累作用不容小觑。示踪粒子的数目与位涡具有较好的相关性, 相关系数为0.63, 暖涡内的物质被位涡线裹挟着前行。示踪粒子在暖涡内呈螺旋状下沉, 大部分粒子在释放后的5d内基本在起始的深度上下浮沉, 仅有3.9%的粒子沉降至15m以下。在10m、50m和100m层释放的粒子平均深度最大值分别为48.7m、88.7m和130.6m。