热带气旋强度变化的cliper预报方案

—、前言对于热带气旋强度变化和台风的发生发展,前人已作了大量的分析和研究。但是,对于台风和热带气旋强度变化的客观预报方祛,研究得并不多。在这方面做得较早的有RL·Elsbrry等人,他们建立了预报台风和热带气旋强度的24、48和72小时变化的回归方程。近几年来林有任和笔者分别用统计和动力统计的方法对台风和热带气旋的强度变化的预报作了研究,并得到了客观预报方程。本文将用气候持续性方案对台风和热带气旋的强度变化作一些研究分析。     

1957-2004年影响我国的强热带气旋频数和强度变化

以中国气象局西北太平洋热带气旋资料为基础,分析1957-2004年影响我国并达到台风强度以上的三类热带气旋,即生成热带气旋、影响热带气旋和登陆热带气旋的频数和强度的变化。结果表明：强热带气旋频数在1957-2004年间呈显著减少趋势,强度越强,其减少趋势越明显。近50 a台风以上强度的强热带气旋频次占总频次的比例没有明显的增加或减少趋势,强台风和超强台风比例呈减少趋势。1957-2004年热带气旋的最大强度呈线性减弱趋势,生成热带气旋和影响热带气旋的平均强度亦呈减弱趋势,登陆台风的平均强度也呈减弱趋势。     

西北太平洋热带气旋频数和强度变化趋势初探

利用1951—2006年西北太平洋 (含南海) 热带气旋资料, 研究了不同强度热带气旋的气候变化特征。结果表明:超强台风 (近中心最大风速≥58m/s, 简称超强台风Ⅱ) 频数、强度和初、终旋日期的变化特征都不同于其他级别热带气旋; 西北太平洋热带气旋的总频数有长期减少趋势, 主要由热带低压和超强台风Ⅱ的长期减少趋势引起; 随着热带气旋强度增强, 出现月最大频数的月份逐渐推迟; 超强台风月频数最大值发生在秋季; 超强台风Ⅱ频数的年变化与除了超强台风Ⅰ(近中心最大风速为51~58m/s) 外的其他级别热带气旋反相关; 受超强台风Ⅱ减少影响, 热带气旋年平均最大风速有减小的长期趋势; 热带气旋的初、终旋日期没有显著的长期变化趋势, 但超强台风Ⅱ的初旋日期有推迟趋势, 终旋日期有提前趋势, 发生时间缩短。     

我国热带气旋研究十年进展

90年代初,国内外开展了几次大规模的热带气旋现场试验,取得了许多宝贵的加 密观测资料。利用这些资料,对热带气旋尤其是异常热带气旋开展了一系列的研究。我国科学家在国家科技攻关85-906项目中的“台风科学、业务试验和天气动力学理论的研究”等与热带气旋有关的课题和国际热带气旋研究合作项目“SPECTRUM(SpecialExperimentConcerningTyphoonRecurvatureandUnusualMovement)”中对台风的突变现象和预报技术进行了重点研究。从而在过去10年中,在台风运动突变、结构和强度突变、台风暴雨的突然增幅、热带气旋路径预报方法研究等方面都取得了新的进展。作者将对这些进展作简要综述。     

模糊神经网络方法在热带气旋强度预报中的应用研究

以1960-2007年共48年6月份西行进入南海海域的热带气旋样本为基础, 将热带气旋中心附近最大风速作为台风强度, 以气候持续预报因子作为模型输入, 采用模糊神经网络方法, 进行了热带气旋强度预报模型的预报建模研究。结果表明, 对175个独立预报样本模糊神经网络方法的南海热带气旋强度24 h的预报平均绝对误差为3 m·s-1。另外, 根据相同的热带气旋样本及预报因子, 还进一步将该预报方法与国内外普遍采用的气候持续法热带气旋强度预报方法进行对比分析, 结果表明, 气候持续预报方法的预报误差明显偏大, 独立样本强度预报平均绝对误差为4.54 m·s-1。     

东中国海黑潮影响热带气旋强度的观测分析和数值模拟

采用1982—2008年高分辨率海温资料及日本气象厅热带气旋资料,对6—8月经过东海黑潮海区的热带气旋进行统计,发现经过该关键海区的热带气旋中有30%的热带气旋强度加强,而其中沿黑潮暖舌方向的热带气旋中有90%的个例出现增强趋势。对其中迅速加强的热带气旋进行合成分析,发现黑潮暖舌区的热通量增加对此类热带气旋的强度起到重要的促进作用。选取热带气旋个例Noguri为研究对象,通过中尺度数值模式再现其经过黑潮暖舌区加强的过程,并设计两组试验来进一步探究东海黑潮暖舌对台风强度的影响。模拟研究表明,黑潮暖舌对热带气旋强度的增强作用要强于热带气旋引起的冷水上翻所产生的减弱作用,东海黑潮暖舌主要通过增强海表面热通量来增强台风对流发展从而促使台风加强。     

影响登陆台风降水量的主要因素分析

利用1952—2000年气象资料,采用气候统计分析与数值模拟相结合的方法,研究影响热带气旋降水的因素。分析结果表明:热带气旋强度是影响台风降水中心强度的主要因素之一;地形作用使迎风坡及降水中心雨量增加,背风坡雨量减少,从而使降水分布更不对称、更不均匀;冷空气入侵热带气旋外围可大幅度增加热带气旋外围及倒槽的降水量,但入侵到热带气旋中心附近的冷空气使热带气旋强度减弱,造成中心附近降水明显减少;大陆及其近海湿度场对热带气旋降水起到较大影响作用;台风及其倒槽影响时间长短直接影响总降水量。     

三个路径相似降雨特征不同的热带气旋分析

比照路径相似台风的降雨制作台风降雨预报是台风业务预报的常规方法之一。但台风飞燕、桃芝及一次热带低庄路径虽极为相似，它们的降雨强度和降雨分布则差异很大。通过对台风飞燕、桃芝及一次热带低压的大气环流形势特征、物理量场诊断结果和卫星云图的对比分析，发现热带气旋影响地的前期环境场、热带气旋影响期间西风带低槽和副热带高压的强弱及其相互配置以及它们与热带气旋的相互作用是造成路径相似的三个热带气旋出现降雨差异的主要原因。该分析结果对台风降雨的业务预报有实际意义。     

热带气旋台风阶段强度突变的角动量收支

本文利用探空和热带网格资料的合成方法,对西北太平洋热带气旋台风阶段的强度突然变化各时段进行了角动量收支分析。主要结论是:角动量输送可以作为热带气旋台风阶段强度变化的诊断工具;台风中层850—300hPa大的角动量输送对台风强度变化起着重大作用;台风的海面摩擦耗散非常巨大,以致于流入层的角动量输送不足以抵消摩擦汇项,台风的突然增强需要中层大的角动量输送补尝,以及中高层之间明显的反气旋性风切变加速。      

0216号台风降水及其影响降水机制的数值模拟试验

文中用MM5模式对 0 2 16号台风 (森拉克 )降水进行了数值模拟 ,取得了较好的效果。模拟得到的台风降水中心强度和位置以及降水的分布与实况基本相符。文中还对影响热带气旋降水的机制进行数值模拟试验。结果表明 :冷空气入侵热带气旋外围可以大幅度增加热带气旋外围及倒槽的降水 ,但入侵到热带气旋中心附近的冷空气使热带气旋强度减弱 ,造成中心附近降水明显减少 ,但其外围与倒槽的降水明显加大 ;地形作用使迎风坡及降水中心增加雨量 ,背风坡雨量减少 ,从而使降水分布更不对称、更不均匀 ;大陆及其近海的湿度场对热带气旋降水有较大的影响。     

热带气旋强度变化研究进展

自20世纪90年代后期以来,热带气旋强度变化研究越来越受到人们的重视,随着研究的不断深入,热带气旋强度变化研究取得了可喜的进展,文中总结近年来热带气旋强度变化的主要研究成果,主要包括(1)热带气旋的发生、发展和最大可能强度的研究;(2)行星涡度梯度、环境均匀流、环境流场垂直切变以及热带气旋外流与环境流的相互作用对热带气旋强度的影响及物理机制;(3)热带气旋结构与强度的变化关系,着重总结环境流场导致的非对称结构变化而引起的热带气旋强度变化以及对涡旋倾斜发展理论验证,分析了涡旋Rossby波的最新研究;(4)海洋热状况变化以及海洋飞沫对热带气旋强度的影响研究成果。分析指出,今后进一步开展用现代化卫星探测资料研究热带气旋强度变化外,还应加强热带气旋外流与环境流场的相互作用,海-气交界面的参数化问题,热带气旋结构变化与TC强度变化关系以及这种关系的物理本质的研究,通过深入研究,认识热带气旋强度变化的物理机制,提高热带气旋强度变化的预报能力。     

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.     

STOCHASTIC SIMULATION OF TROPICAL CYCLONE TRACKS IN THE NORTHWEST PACIFIC REGION WITH CLASSIFICATION MODEL

Accurate simulation of tropical cyclone tracks is a prerequisite for tropical cyclone risk assessment. Against the spatial characteristics of tropical cyclone tracks in the Northwest Pacific region, stochastic simulation method based on classification model is used to simulate tropical cyclone tracks in this region. Such simulation includes the classification method, the genesis model, the traveling model, and the lysis model. Tropical cyclone tracks in the Northwest Pacific region are classified into five categories on the basis of its movement characteristics and steering positions. In the genesis model, Gaussian kernel probability density functions with the biased cross validation method are used to simulate the annual occurrence number and genesis positions. The traveling model is established on the basis of the mean and mean square error of the historical 6 h latitude and longitude displacements. The termination probability is used as the discrimination standard in the lysis model. Then, this stochastic simulation method of tropical cyclone tracks is applied and qualitatively evaluated with different diagnostics. Results show that the tropical cyclone tracks in Northwest Pacific can be satisfactorily simulated with this classification model.     

NUMERICAL EXPERIMENT OF THE EFFECT OF ENVIRONMENTAL FLOWS ON TROPICAL CYCLONE MOTION

A barotropic prirnitive equation model is used to simulate the tropical cyclone motion.Tropical cyclonemovements under different environmental flow backgrounds were examined and sensitivity of tropical cyclonetracks were discussed.Conclusions of practical significance have been obtained in this paper.     

夏季季节内振荡对西北太平洋台风活动的影响

利用夏季季节内振荡(Boreal Summer Intraseasonal Oscillation, BSISO)指数和台风密集度分析了夏季季节内振荡和西北太平洋台风活动的关系。台风密集度定义为一天内500 km范围内台风出现的概率,与台风经纬度位置相比,台风密集度可更灵活地表达台风生成及移动特征。结果表明夏季季节内振荡对台风活动有明显的调制作用。当夏季季节内振荡指数1(BSISO1)处于第1、5、6、7、8位相时,南海及菲律宾以东海域台风活动明显增强;当夏季季节内振荡指数2(BSISO2)处于第2、3、4位相时,西北太平洋台风活动也明显增强。当夏季季节内振荡处于这些位相时,台风活动增强与南海及菲律宾以东海域环流气旋式异常、对流活动正异常相一致。      

热带气旋大风圈的预报

导出了热带气旋范围内中心气压与风场，环境气压扬之间的关系式，该关系式与热带气旋中心强度预报方法结合，用数值解的方法可以预报热带气旋中各级风圈半径。也可以结合热带气旋中心的路径预报，作沿海局地各时次的风力预报，业务试用表明，本方法具有较好的使用价值。     

台风移动准地转正压模式计算方案精度检验的一种方法

本文根据台风能量频散生成系统的对称性质，提出了一种台风移动数值模式计算方案精度检验的方法，并给出了计算的实例。     

登陆热带气旋长久维持与迅速消亡的大尺度环流特征

采用动态合成分析方法 ,对登陆后长久维持热带气旋 (LTC)和迅速消亡热带气旋 (STC)的大尺度环流特征进行合成分析和动力诊断。研究表明 :(1)LTC登陆后 ,在一个长波槽前有向偏北移动靠近中纬度斜压锋区的趋势 ,而STC登陆后 ,无长波槽靠近 ,并远离中纬度斜压锋区 ;(2 )LTC登陆后 ,仍与一支低空急流水汽输送通道连结 ,而STC登陆后很快与这支水汽通道分离 ;(3)LTC登陆后逐渐变性 ,获取斜压能量 ,其环境风垂直切变增强 ,Δζ2 0 0 -850负值增大 ,而STC登陆后没有这样的特征 ;(4 )LTC登陆后 ,其高层与中纬度急流靠近 ,增强了其向东北方向的高空流出气流 ,而STC不存在这样一支流出气流 ;(5 )LTC登陆后 ,摩擦使其能量耗损 ,但从中高层环境中获得了能量 ,而STC登陆后 ,有同样的能耗却无明显的环境能量补给。因此 ,当一个热带气旋登陆后 ,从其移动趋势、与水汽通道的连结、与斜压锋区的关系和高空流出气流等特征 ,可以初步判断其是长久维持还是迅速衰减。     

热带气旋登陆华东的客观预报方案

热带所旋登陆华东属小概率事件。构造适当划分区间的阶梯函数能较好地反映登陆事件条件概率的非线性分布。应用阶梯函数变换的因子对登陆事件概率的预报性能优于线性相关的标准化因子。预报方案应用阶梯函数变换因子，通过非线性相关比筛选和REEP分析构造热带气旋登陆华东的预报模式。应用初始场资料与数值预报产品分别构造了统计－天气学、统计－气候学和统计－动力学的分类预报模式。应用分类预报模式的预报结果进行综合的预报集成提高了预报技巧。预报检验与试验表明本方案对热带气旋登陆华东具有一定的预报能力。     

台风的螺旋结构

本文从描写台风运动的动力方程组出发,讨论了台风的螺旋结构,给出了这种螺旋结构的图样,指出:(1)台风螺旋结构的形成是台风中重力惯性内波,特别是重力内波的作用所致,(2)台风螺旋结构的形式与波位相速紧密相关,北半球的曳式螺旋结构要求螺旋图样环绕台风眼逆时针且由中心向外运动,其向外运动的速度近于重力内波的传播速度,(3)台风的曳式螺旋倾角一般小于45°,而在台风边缘,倾角约为10°,螺旋臂间距在二旋臂结构中平均为220公里,而在四旋臂结构中平均为110公里,(4)台风螺旋波也有频散作用,在曳式螺旋中c_(gr)与c_r皆为正,且c_(gr)相似文献