位涡倾向分布与台风Megi(2010)移动的关系及其影响因子

结合数值试验结果对台风Megi(2010)不同半径内的位涡倾向(potential vorticity tendency,PVT)质心位置变化与台风移动的关系进行了探讨,并对PVT方程中不同因子影响PVT质心位置的作用范围进行了研究。结果表明,较小台风半径内的正PVT质心位置变化与台风移动具有较好对应关系,可指示"Megi"转向,较大台风半径内的PVT分布变化虽不直接指示"Megi"转向,但可反映对应区域内大气动力、热力状况发生了有利于"Megi"转向的调整。PVT质心移动受位涡水平平流项的影响较大,受垂直平流项和非绝热加热项的影响相对较小,PVT方程中与台风内部对流活动有关的垂直平流项和非绝热加热项可对"Megi"中心附近PVT分布产生影响,而与台风水平环流有关的水平平流项除可对较小台风半径内PVT分布造成影响外,还可将台风位涡向外输送,是导致不同半径内PVT质心位置差异的主要原因。     

“莫拉克”台风暴雨过程中湿位涡场的演变特征

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,计算了2009年第8号台风“莫拉克”引发浙江沿海地区强降水过程的湿位涡(MPV)和假相当位温(θse),重点分析了正压项(MPV1)和斜压项(MPV2)的正负值变化特征.结果表明,通过判断大气对流不稳定处,θse陡立面密集区,能量锋较强区域,同时结合上升运动,可以作为判断强...     

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     

台风Morakot(2009)暴雨中关键尺度位涡的诊断分析

采用二维小波变换方法对格点分析资料进行多尺度分解,诊断分析台风Morakot(2009)登陆福建省霞浦市过程中位涡的多尺度特征。在此基础上,讨论了多尺度位涡正压项通量散度对位涡正压项局地变化的贡献。研究结果表明,在此次台风登陆过程中位涡主要包含第4、5关键尺度(理论波长范围为96.4~160.67 km)动力扰动和第3、4关键尺度(理论波长范围为64.27~128.54 km)热力扰动的综合信息。由于关键尺度位涡正压项的强度大于斜压项,因而位涡主要体现了第4、5动力尺度垂直涡度与第3、4热力尺度广义位温垂直梯度的耦合作用。第4、5动力尺度西南扰动气流为台风暴雨提供充足的水汽供应,在台风环流西北侧产生低层辐合、中高层辐散,为强对流系统的发生提供有利动力条件。第3、4热力尺度的广义位温扰动一方面增加降水区大气湿斜压性,另一方面在降水区低层形成位势不稳定,为强对流的发展提供潜在不稳定能量。位涡正压项方程强迫项的分析表明,关键尺度位涡正压项通量输送对位涡正压项局地变化有一定贡献,影响位势稳定度的变化。在台风登陆后,关键尺度位涡及位涡正压项通量散度都有所减小,使得垂直涡度和位势稳定度的变化趋缓。     

“碧丽斯”台风暴雨影响广西的湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论，对发生在广西境内由台风减弱的低压引发的大暴雨过程进行诊断。结果表明：暴雨产生在θe面陡峭密集区附近，θe陡立密集区附近易导致湿斜压涡度发展；当对流层低层MPV1〈0，同时MPV2〉0时，暴雨易发生，暴雨产生在高低空正负湿位涡柱的下方；对流层高层高值湿位涡下传，使得对流层低层稳定度降低，导致对流不稳定能量释放，有利于暴雨产生。低层西南暖湿气流加强，不稳定能量在释放的同时不断得到补充，使得暴雨增幅。     

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。     

台风碧利斯的位涡场分析

利用WRF数值模式对2006年7月14-15日由0604号登陆台风碧利斯（Bilis）引发的特大暴雨过程进行了数值模拟，分析了这次暴雨产生的原因。结果表明：台风自身的非对称结构是暴雨维持的机制；位涡倾斜下传致使深对流出现；低层暖湿空气沿湿等熵面的爬升与下沉冷空气交汇，对流强烈发展，产生暴雨。     

不同尺度涡旋相互作用对台风的结构和移动的影响

根据大气运动原始方程组导出一个支配台风中心移动的基本方程，方程中包括了非绝热加热，温度场分布，地形与摩擦等各中能影响台风移动的强迫因子。对非绝热加热与水平温度分布的使用所作分析表明，非轴对称的非绝热引导作用可使台风加速、减速或转向运动；温度场上的准区对台风有吸收作用。     

台风“榴莲”暴雨的湿位涡诊断分析

分析2001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，发现对流层低层的850hPa湿位涡的负值中心、700hPa湿位涡的正值区与强降水中心相对应；急流与层稳定度的变化，影响着湿位涡的变化。     

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.     

超强台风“天鹅”（2015）路径突变过程机理研究

本文采用中国气象局的最佳台风路径数据和美国国家环境预报中心1°×1°每6 h再分析资料作为研究工作的基本场,运用了分部位涡反演方法探讨影响2015年第15号超强台风“天鹅”路径突变的物理机制,得到以下结论:（1）就天气系统而言,“天鹅”整个移动过程中都受到周围环境场及引导气流的影响,主要的影响系统包括西北太平洋副热带高压、季风涡旋、邻近台风“艾莎尼”及台风外围反气旋;（2）定量分析了与各影响系统扰动位涡相关的引导气流矢量,发现整个过程中超强台风“天鹅”的移动始终受西北太平洋副热带高压的影响,其次是来自季风涡旋及台风外围反气旋的贡献,而当“天鹅”有向北转向趋势时,与外围反气旋相关的东北向引导气流导致了台风的路径北折;（3）进一步定量分析了总扰动位涡在不同高度层上相关引导气流的贡献,结果表明在垂直方向上对流层中层系统的引导气流矢量与“天鹅”的移动最为吻合,而形成于低层系统的偏南风气流与“天鹅”向北突然转向有着密切的联系,并在转向后逐渐向中高层发展增强。     

位涡倾向在Muifa台风路径转折中的应用

利用ECMWF资料诊断分析了位涡倾向方程中的水平平流项和非绝热加热项分别在Muifa台风两次路径转折中的作用。结果表明:第一次路径转折过程中,非绝热加热项的量级比水平平流项小一个量级,水平平流项所表征的外部大尺度环流因素是第一次路径转折的主要原因;第二次路径转向过程由水平平流项和非绝热加热项共同控制,其中水平平流项控制台风的移向,非绝热加热项表征的内部非对称结构对台风转向有抑制作用。     

2009年“莫拉克”台风登陆过程阵风特征分析

利用上海台风研究所移动观测车获取的“莫拉克”台风登陆过程中超声风、温等观测资料对地面阵风特性进行了诊断分析.结果表明,在风速时间序列中叠加有周期为3-7 min的阵风扰动,显现出明显的相干结构,即沿顺风方向阵风风速峰期有下沉运动,谷期有上升运动;阵风扰动的各向异性特征明显,沿顺风方向的阵风扰动能量最大,其次是沿侧向和垂直方向的扰动能量;沿顺风方向的阵风垂直动量通量向下传播,而沿侧风方向阵风扰动动量垂直通量总体贡献接近于0.阵风扰动沿顺风方向的积分空间尺度和时间尺度最大,沿侧风方向和垂直方向其次,均明显大于湍流的积分空间和时间尺度.此外,阵风扰动的其他特征还包括:感热垂直通量极小;当平均风速较大时阵风风向变化幅度较小,而风速较小时阵风风向变化幅度则较大;动力学分析表明,阵风扰动主要表现出重力内波的一些特性.     

Formation and Development of a Mountain-induced Secondary Center inside Typhoon Morakot(2009)

The structural evolution of Typhoon Morakot(2009) during its passage across Taiwan was investigated with the WRF model. When Morakot approached eastern Taiwan, the low-level center was gradually filled by the Central Mountain Range(CMR), while the outer wind had flowed around the northern tip of the CMR and met the southwesterly monsoon to result in a strong confluent flow over the southern Taiwan Strait. When the confluent flow was blocked by the southern CMR, a secondary center(SC) without a warm core formed over southwestern Taiwan. During the northward movement of the SC along the west slope of the CMR, the warm air produced within the wake flow over the northwestern CMR was continuously advected into the SC, contributing to the generation of a warm core inside the SC. Consequently, a well-defined SC with a warm core, closed circulation and almost symmetric structure was produced over central western Taiwan, and then it coupled with Morakot's mid-level center after crossing the CMR to reestablish a new and vertically stacked typhoon. Therefore, the SC inside Morakot was initially generated by a dynamic interaction among the TC's cyclonic wind, southwesterly wind and orographic effects of the CMR, while the thermodynamic process associated with the downslope adiabatic warming effect documented by previous studies supported its development to be a well-defined SC. In summary, the evolution of the SC in this study is not in contradiction with previous studies, but just a complement, especially in the initial formation stage.     

台风“莫拉克”(0908)过台湾岛缓慢西行成因分析

0908号台风"莫拉克"（Morakot）在台湾岛引发了24 h超过1000 mm的强烈降水,与其缓慢西行过岛密切相关。本文利用NCEP-GFS实时分析场资料（0.5°×0.5°）、中央气象局台风资料库关于我国台湾地面气压场资料和中尺度数值模式WRF模拟结果,分析了台风Morakot在台湾岛附近缓慢西行成因。结果表明:（1）西太平洋副热带高压减弱东退、与台风"天鹅"（Goni,0907）的"藤原效应"是Morakot在台湾岛附近移速减慢的环境因素,而台风结构变化也是其缓慢过岛西行的一个主要原因;（2）台风过岛过程中,由于地形作用,Morakot环流内诱生低压活跃,先后或同时出现在岛屿东西两侧,使台风环流出现非对称松散结构;（3）在台湾岛西侧诱生低压中心取代东侧原台风中心形成不连续路径过程中,台风经历了低层环流从分裂到重组,正垂直涡度柱从垂直到倾斜再恢复垂直的变化过程,这是Morakot过台湾岛缓慢西行的一个重要原因;（4）Morakot西行登岛过程中环境引导气流主要是偏南气流,而包含诱生低压的扰动引导气流则为偏东气流。扰动引导气流虽是小量,但其纬向分量占环境引导气流纬向分量的比率从7%增至26%,较好地指示了Morakot的西行趋势,也说明地形诱生低压导致的台风结构变化是其过岛西行和缓慢移动的一个重要原因。     

中尺度对流系统对台风“风神”移动路径影响的研究

通过卫星资料分析台风“风神”路径预报之所以出现较大的偏差,可能是由于“风神”西侧中尺度对流系统引起的.为了更好地研究中尺度对流系统对台风的影响,利用中尺度非静力数值模式WRF对“风神”的移动过程开展了高分辨率数值模拟,模拟采用双重嵌套,最高分辨率6 km,共积分78 h.利用模拟资料,采用PV-ω分部位涡反演方法定量分析了台风外围中尺度对流系统对台风运动的影响,认为P V-ω分部位涡反演方法能够很好地分离出台风外围中尺度对流系统,其对台风引导气流的贡献可达到20％左右.为验证中尺度对流系统的影响,用模式积分的方法,通过3组模拟实验,发现中尺度对流系统使台风路径偏左或偏右可能随着环境引导气流方向而改变,而在此个例中的中尺度对流系统会使得台风向西和向极移动得更远.对比研究了不同中尺度对流系统对台风的影响,发现在“风神”移动过程中,中尺度对流系统之所以引起较大影响是因为中尺度对流系统与台风相对位置变化不大所致.     

Effects of surface flux parameterization on the numerically simulated intensity and structure of Typhoon Morakot (2009)

The effects of surface flux parameterizations on tropical cyclone(TC) intensity and structure are investigated using the Advanced Research Weather Research and Forecasting(WRF-ARW) modeling system with high-resolution simulations of Typhoon Morakot(2009).Numerical experiments are designed to simulate Typhoon Morakot(2009) with different formulations of surface exchange coefficients for enthalpy(C_K) and momentum(C_D) transfers,including those from recent observational studies based on in situ aircraft data collected in Atlantic hurricanes.The results show that the simulated intensity and structure are sensitive to C_K and C_D,but the simulated track is not.Consistent with previous studies,the simulated storm intensity is found to be more sensitive to the ratio of C_K/C_D than to C_K or C_D alone.The pressure-wind relationship is also found to be influenced by the exchange coefficients,consistent with recent numerical studies.This paper emphasizes the importance of C_D and C_K on TC structure simulations.The results suggest that C_D and C_K have a large impact on surface wind and flux distributions,boundary layer heights,the warm core,and precipitation.Compared to available observations,the experiment with observed C_D and C_K generally simulated better intensity and structure than the other experiments,especially over the ocean.The reasons for the structural differences among the experiments with different C_D and C_K setups are discussed in the context of TC dynamics and thermodynamics.     

台风莫拉克 (0908) 影响期间近地层风特性

通过对台风莫拉克 (0908) 影响范围内的33座测风塔观测资料的分析可知:台风莫拉克越靠近陆地,风场的非对称性越明显,其行进方向的左侧测风塔风向呈逆时针旋转,右侧测风塔风向顺时针旋转。在远离台风莫拉克的地方风向稳定,湍流强度变化较平稳;在台风莫拉克登陆点附近,风向、风速和湍流强度均会出现突变。台风莫拉克影响期间,湍流强度与风速的关系未出现IEC标准曲线那样随风速增大稳定减小,其I₁₅达B级和A级及以上的平均湍流强度会在风速7~17 m·s-1形成一个峰值;无论南风或北风,风速越大,各层湍流强度差异趋于减小,同等风速、高度的湍流强度偏南大风均大于偏北大风。位于台风莫拉克登陆点北侧测风塔湍流强度随风速的增加先减小后增大,最终各高度全部超过IEC标准A级曲线,而位于南侧测风塔湍流强度随风速的变化比北侧小,并随风速增大趋于标准A级曲线;另外北侧测风塔湍流强度大于南侧,且各高度偏北大风湍流强度之间的差异比南侧相应风向明显,表明北侧垂直方向的扰动更强。台风莫拉克阵风系数为1.2~1.7,其随高度变化与地形有关,一般情况下随高度升高而减小,在复杂地形条件下不符合随高度升高减小的规律。     

Q矢量和湿位涡在梅雨期区域性暴雨中的诊断分析

利用常规地面观测资料、区域自动站降水资料和NCEP再分析资料,根据Q矢量与湿位涡理论对2010年6月19-21日长江中下游暴雨过程进行诊断分析。结果表明：此次暴雨是由低层切变缓慢东移南压而造成;Q矢量绝对值大值区和Q矢量锋生函数大值区与强降水带相对应,值的变化也能反映出降水的增强与减弱,但Q矢量锋生函数中心与降水中心对应有时并不一致;Q矢量散度变化与雨带中心的加强减弱对应较好;强降水带处于正负值交界的等值线密集区,且其梯度的增大对应降水增强,梯度减小对应降水减弱。