陆地下垫面与环境气流对锋面气旋发展过程影响的理想试验

地面摩擦和大尺度流场是影响锋面气旋结构演变的重要因子,本文使用WRF模式并采用湿物理方案,通过理想化试验,综合考虑陆面摩擦、气旋式扰动相对于急流位置和大尺度流场对锋面气旋结构变化的影响.结果表明：当仅考虑单一因子时,气旋式扰动位于急流南侧和辐合流流场有利于气旋形成Shapiro-Keyser（S-K）模型结构.当同时考虑地面摩擦和大尺度辐合时,气旋式扰动位于急流北侧的气旋发展整体向经典的挪威气旋模型转变;扰动位于急流南侧的的气旋发展则整体呈现S-K模型结构,此时辐合流场有利于S-K模型结构出现.当同时考虑地面摩擦和大尺度辐散时,扰动处于急流北侧的气旋呈现挪威气旋模型结构;由于气旋式扰动穿越急流和辐散流场同时有利于暖锋后弯发展以及冷暖锋距离加大和锋消,扰动处于急流南侧的气旋呈现典型S-K气旋模型结构.这个结果解释了在东亚大陆地区辐散场形势下出现的S-K模型结构气旋个例.     

热带气旋Rossby波能量频散问题研究进展

热带气旋是发生在热带洋面上的强烈气旋性涡旋.由于地转涡度梯度的存在,热带气旋在移动过程中不断发生Rossby波能量频散,并在热带气旋运动方向的后部激发出反气旋和气旋交替排列的Rossby波能量频散波列.多热带气旋共存和热带气旋的异常运动是当前国际热带气旋研究领域的热点问题,热带气旋Rossby能量频散被证实与多个热带气...     

台风双眼墙形成及眼墙替换过程的研究进展

台风双眼墙受到大尺度环境场强迫(如垂直风切变和高空槽/急流等)、海气相互作用和涡旋内部热动力过程共同作用,双眼墙的形成及其演变一直是台风研究中的热点和难点.虽然学术界提出了许多双眼墙形成和眼墙替换的可能机制,但一直未达成共识,尤其在平衡和非平衡、对称与非对称过程对双眼墙形成的相对贡献,以及边界层超梯度风的作用等方面还存在许多争议.本文重点梳理过去十余年来,国内外台风双眼墙统计特征、形成机制和演变机理等方面的发展现状及最新研究进展,讨论分析双眼墙研究中有待进一步解决的问题和发展方向,以期为下一步台风双眼墙研究提供有益的借鉴和参考.     

STATISTICAL CLASSIFICATION AND CHARACTERISTICS ANALYSIS OF BINARY TROPICAL CYCLONES OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC OCEAN SUMMER: CONTRASTIVE ANALYSIS FOR ACTIVE AND INACTIVE YEARS OF TROPICAL CYCLONES

Using the 1949-2007 western North Pacific tropical cyclones (TCs) best-track data archived at the Shanghai Typhoon Institute of China Meteorological Administration for the western North Pacific from 1949 to 2007,both the characteristics of binary and multiple TCs and samples of interactions among TCs and multi-TCs are identified and statistically analyzed.According to the various features of individual TC tracks and interacting tracks,seven distinct types are proposed to describe the binary system of TCs and their interaction samples.The mean trajectories of the west and east component of binary TCs in each type are obtained using a new cluster analysis technique.These types are then analyzed in terms of landfall process,occurrence seasonality,coexistent lifetime,especially the large-scale patterns of atmospheric circulation.Finally,typical steering flows and conceptual models of the binary TCs at different phases are established based on six-hourly flow maps of the binary system and the averages are determined of the mean steering flow of ten representative binary TCs.Then,typical steering flows and conceptual models at the beginning,middle and final phase in each type are established to describe the large-scale circulation patterns of the binary system interaction types.     

Development of an integrated vertical-slantwise convective parameterization scheme and its associated numerical experiments

An integrated vertical-slantwise convective parameterization scheme, based on the vertical Kuo-Anthes and the slantwise Nordeng convective parameterization schemes, is introduced into the MM5 model. By employing the MM5 model with the proposed scheme, numerical simulations of a snowstorm event that occurred over southern China on 28-29 January 2008 and of Typhoon Haitang (2005) are conducted. The results indicate that during the snowstorm event, the atmosphere was convectively stable in the vertical directi...     

应用位涡分析1214号台风“天秤”异常路径

1214号台风"天秤"在移动过程中出现异常转向的极端个例,其路径呈近180°逆转向,以及强度的多次变化,使得"天秤"的路径预报十分困难。本文采用NCEP再分析资料,从位涡的观点结合天气学形势分析,以及应用兰金涡的假设对台风"天秤"异常转向路径进行诊断分析研究。结果表明:(1)藤原效应,高空槽的东移,副高位置稳定少动是导致"天秤"接近180°转向的主要原因。(2)"天秤"与1215号台风"布拉万"的逆时针互旋是造成"天秤"异常路径的关键因子,在藤原效应中,"天秤"受到主要影响。(3)"布拉万"向西北方向的移动,影响了副高的西伸。高空槽通过对下游大陆高压的影响,进一步间接影响了"天秤"的运动,这类异常路径的形成是大尺度环境场与藤原效应相互作用的结果。     

消去分析台风方法的对比研究

详细分析了GFDL飓风模式和MM5模式消去分析台风的原理, 通过10个台风个例的对比分析指出, GFDL方案从平均意义上求取分析台风中心位置和半径的方法, 优于MM5方案采用涡度极值来确定分析台风中心以及将分析台风中心半径定为常数的方法。而MM5方案考虑要素场之间的协调, 较GFDL方案更为合理。试验结果表明:通过将两者优点相结合对MM5方案进行修正, 能够更加合理、彻底地消去分析台风。     

成熟台风的“云陀螺”模型及移动路径数值模拟

台风移动的路径特征大多来自于最佳路径集资料的分析,由于其时间间隔多为6h或3h,因此不能体现台风运动的小尺度特征.为了更精细地揭示台风运动过程,将成熟台风最大风速半径内的密蔽云体视作刚体,并将其定义为"云陀螺".台风云陀螺一方面围绕自身的轴线自旋,一面围绕垂直轴作进动,通过引入陀螺运动力学原理,推导出了台风云陀螺的轨迹计算模型.分析发现,台风的运动是一种在引导气流作用下的平移运动上叠加进动运动,在外力矩作用下其轨迹呈现出旋进的固有特征.台风最大风速半径越小,切向风速越大或外力矩越大,都可以使旋进特征越明显.这些结论通过真实台风过程的高时间分辨率数值模拟得到了验证,对加深针对台风运动过程的认识具有积极的意义.     

2013年冬季长江中下游地区一次高架雷暴过程的成因分析

综合应用常规观测资料、再分析资料、多普勒雷达探测资料等多源数据,分析了2013年2月发生在长江中下游地区一次高架雷暴过程的形成机制。结果表明,此类高架雷暴过程发生在冷锋后部对流稳定的环境大气中,其主要形成过程为：首先气块在地形强迫和锋面抬升作用下产生垂直运动,由于对流稳定环境大气的抑制,气块只能到达较低的中性浮力高度并产生与环境大气之间的绝对地转动量差（ΔM）,在ΔM调整机制作用下自低层抬升的气块将产生沿等熵面的惯性加速度从而加强了倾斜运动,当暖湿气流沿锋面爬升至约700进一步加强,并在此过程中产生对称不稳定并通过反馈机制促进倾斜运动的进一步发展。在地形强迫和锋面抬升的基础上,ΔM调整与对称不稳定的共同作用使得冷锋后部锋区上空产生旺盛的倾斜运动,倾斜运动的持续发展使对流得到组织化,产生带状的对流云和降水带,最终形成了雷暴等强对流天气。总之,在对流稳定的环境大气条件下,由于地形强迫和锋面抬升、ΔM调整、辐合切变线和高低空急流耦合以及对称不稳定等机制的联合作用激发了倾斜对流运动的强烈发展,使倾斜对流有效位能大量累积并释放,最终形成了此次冬季高架雷暴天气过程。     

日本大地震福岛核污染物扩散传输区域模拟研究

2011年3月11日日本大地震引发了福岛核电站放射性污染物泄漏事故.根据日本官方公布的污染物释放量,通过核泄漏放射性物质的源项设计,采用CMAQ模式中PM2.5作为核污染物的示踪物,并考虑核污染物扩散和干湿沉降过程等,建立了基于大气模式WRF和空气质量模式Models-3/CMAQ的耦合模式系统.在此基础上,分别采用30和4km模式水平分辨率对放射性污染物中远距离和近距离(局地)扩散传输路径和强度进行了5天数值模拟.中远距离模拟结果表明:福岛核事故发生之后,受西风带影响,放射性污染物大部分时间向太平洋东部方向扩散,5天后到达美洲大陆,但浓度仅相当于福岛核电站附近的10-7左右,模拟的污染物到达美国的时间与加利福尼亚州3月18日的监测结果基本吻合,同时发现,由于高空西风风速大于低层,污染物的分布随高度形成向东倾斜的垂直结构.对近距离(局地)高分辨率模拟结果表明:伴随气旋过程的大风和降水可加快污染物的扩散传输和局地沉降,同时,气旋性环流又可使污染物改变传输路径,甚至对局地造成重复影响.污染物于3月14日18时扩散到日本本州岛东南部,模拟结果与当地观测的吸收剂量率增加时间基本一致.结果表明,福岛核事故放射性污染物主要以向东扩散传输为主,即使在气旋系统的影响下,对日本本土的影响时间较短,因此从大气条件角度看,福岛核电站的选址比较科学,对其他核设施的选址和保护具有借鉴意义.