台风“碧利斯”的雷达反演及改进

利用两步变分反演方法,研究2006年第4号台风“碧利斯”,对照单部雷达资料和两部雷达资料的反演结果。结果表明：利用单部雷达资料不能很好的反演出台风的风场结构特征,而两部雷达资料在第一步反演背景场时,可以看出台风的涡旋特征。通过检验发现,此次台风过程的水平切向风在最大风速半径内部与Rankine模型相近,外部与Chen 3模型接近。为了更有效地利用单部雷达的观测信息准确定位台风的移动路径,故在单部雷达资料第一步反演背景场时加入模型弱约束。反演结果表明,加入模型弱约束后,反演的背景风场就能看出台风的涡旋特征,通过第二步反演后与两部雷达资料结果相近;加模型弱约束的单部雷达反演结果与两部雷达反演结果间u、v分量的相关系数均在0.8或以上,2-7 km高度层u、v分量的均方根误差明显减小。     

登陆台风Winnie(1997)的数值模拟研究Ⅱ:结构演变特征分析

利用“登陆台风Winnie(1997)的数值模拟研究Ⅰ”的数值模拟结果 ,讨论了Winnie(1997)台风在登陆后变性阶段和重新加强阶段的环流、动力和热力结构特征以及演变过程。在结构上 ,变性阶段主要完成了从基本对称的垂直分布到斜压非对称分布的转换。在变性阶段的初期 ,热力和动力以及环流结构上都还留有一些热带气旋的影子 ,但是在强度和空间分布上已经发生了明显的变化 ,同时也反映了台风登陆后由于下垫面的变化 ,使来自海面的暖湿水汽输送呈明显的不对称分布 ,导致热力结构上的不对称分布。到变性阶段的后期 ,无论从环流结构还是动力结构上 ,都形成了和冷暖锋相对应的倾斜分布特征 ,并且和冷空气对应的锋区在低层侵入到气旋中心 ,使热带气旋经过变性阶段最终演变为锋面气旋。在重新发展阶段 ,通过与西风带低槽的结合 ,变性后的气旋获得了重新发展的机会。并且在此过程中得到了一次来自附近洋面的高暖湿能量的输送 ,也为发展提供了有利的条件 ,使变性后的气旋进一步加强为成熟的温带气旋。     

有限区域流函数和速度势的计算及其在台风中应用

在Endlich提出求解旋转风和辐散风基础上,本文给出了直接利用风场迭代计算流函数和速度势的方法,该方法不但能求解流函数和速度势,还可将原始风场直接分解为旋转风和辐散风。此方法在有限区域中,能大大降低边界条件对计算结果的影响,不仅能计算准确的涡度和散度,还能很好的重建原始风场。采用此方法,对"0808"号台风"凤凰"进行了诊断分析,得到了台风不同时期的流函数和速度势、旋转风和辐散风。结果发现在台风的不同时期,流函数与高度场相似,可用其低值中心来分析台风移动路径和强度的变化,速度势存在高值区,其中心与高度场低值中心不吻合;旋转风的涡旋中心也可用来反映台风中心,台风南侧辐散风较大,故可用来反映南方水汽供应对台风发展、成熟、衰退的影响。     

台风"云娜"的热动力结构模拟试验研究

对2004年8月登陆我国的台风"云娜"的热动力结构及其演变进行了数值模拟。试验从大尺度环境场、台风中尺度动力和热力场三维结构、台风云雨特征等多角度,对模拟结果与实际观测进行了对比。结果表明,模式不仅较准确地再现了台风登陆前24h移动和演变的全过程,在移向、移速和登陆时间、地点上与实况十分接近,而且对台风系统中尺度结构、云雨特征的模拟与分析场及卫星观测也有较好的一致性。采用的模拟工具是新开发的双重嵌套AREM模式,该模式是静力模式,但对台风仍有较强的模拟能力。此外,本试验无任何人为台风模型的嵌入是其中的一个特点,从而增加了试验的可信度。     

多尺度天气分析理论和应用Ⅱ:锋面和气旋的形成机制

利用多尺度天气分析理论,研究了锋面和气旋的形成机制.结果表明,冷、暖气团是由不同性质的亚微团在环境力的作用下向不同方向运动而形成的,而它们的交界面就是锋面.急流附近强动能梯度力能促进微团的分离,因此锋面与急流有很好的对应关系.另外,低空急流附近存在上干冷下暖湿的稳定气流,原因在于急流之上的能量梯度力与重力的方向相反,导致该区域微团所受到的作用力为零,形成稳定的结构.但当微团运动到急流出口处时,这种平衡不再存在,暖湿微团向上运动而干冷微团向下运动,形成剧烈的天气变化.地球自转所形成的离心力使得轻微团产生向北、向上的运动分量,导致极锋向北倾斜.气旋的形成同样是由亚微刚的分离而产生的.当轻微团离开微团,在绝对环境涡度场的作用下将发生旋转,旋转的方向与初始涡度的方向一致,在北半球地转涡度的垂直分量向上,为逆时针旋转,南半球为顺时针旋转.在气旋的形成过程中,轻亚微团在气压梯度力场和绝对涡度力的作用下呈现螺旋运动,是气旋系统普遍存在螺旋云带和雨带的原因.水汽是气旋在形成和加强过程中的基本能源,由于发生地的不同,温带气旋和台风在水汽输送方式上亦有差别:温带气旋主要依靠低空暖输送带进行水汽输送;台风因为发生在热带海洋,水汽充沛,各个层次都有水汽供应.气旋运动主要受三个力的制约:环境气压梯度场力、绝对涡度场力和环境涡度力,这三个力的作用导致台风在沿副热带高压边缘运动的同时,还存在蛇形路径和打转运动.     

“圣帕”与“桑美”台风成功决策服务对比分析

从台风影响长沙前的气候背景、预报服务背景、预报依据结论、决策服务及效果等方面分析了"圣帕""桑美"影响期间的决策服务情况.结论表明:两个台风影响前气候背景不同,但预报服务背景相似;对长沙造成的影响、决策气象服务的重点不同;把握好当前的气候背景与预报服务背景,做好做准台风预报,是台风决策服务的关键.     

基于CNOP方法的台风目标观测中三种敏感区 确定方案的比较研究

在目标观测中,敏感区的确定是个关键性的问题。本文详细研究了如何用条件非线性最优扰动（CNOP）方法确定敏感区。提出了三种确定敏感区的方案:水平投影方案、单点能量投影方案以及垂直积分能量方案。比较了三种方案确定的敏感区的差异,分析了它们所阐释的物理意义,讨论了它们的优缺点,并通过理想回报试验考查了不同方案确定的敏感区的有效性。对六个台风个例的应用结果显示,单点能量投影方案与垂直积分能量方案下识别的敏感区较为相似,二者与水平投影方案确定的敏感区则有较大的区别。两种能量方案确定的敏感区更多地反映了环境场对台风的影响,而水平投影方案则反映了台风自身对流不对称性结构对台风发展变化的影响。理想回报试验结果表明,由两种能量方案确定的敏感区对预报误差能量的减小程度以及路径预报的改善程度都要大于水平投影方案确定的敏感区的效果,且垂直积分能量方案确定的敏感区的有效性最高。而在强度预报方面,三种方案对预报效果的改善程度相当。因此,总的说在台风目标观测研究中,利用CNOP方法确定敏感区时,垂直积分能量方案是较佳的方案。     

厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件与西北太平洋台风活动

用统计相关和典型年合成方法分析了厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件与西北太平洋台风活动的关系，指出厄尔尼诺年台风活动减少，反厄尔尼诺年台风活动增加，而且台风活动与厄尔尼诺、反厄尔尼诺事件起始和终止时间、强度、台风生成区域有关。利用厄尔尼诺和反厄尔尼诺年台风活动频数的统计特征，及台风频数与海温等要素的时滞相关关系，为台风频数的预测提供了有益的信息。还应用奇异值分解方法，分析了高度场和海温场的相关关系。结果表明，厄尔尼诺年海气耦合作用将造成不利于台风发展的环流条件，因此台风偏少，反厄尔尼诺年则出现相反的情况。     

成熟台风边界层作用的数值研究

利用ＴＬ６模式，在对一次台风过程成熟阶段进行成功模拟的基础上，通过各种对比试验，研究了成熟台风边界层的作用。结果表明：在２４小时内，台风边界层内各种通量的垂直输送对其路径影响很小而对成熟台风的维持却有非常重要的作用。其中，潜热输送成为成熟台风的主要能源，其影响最为重要。感热输送对成熟台风几乎无影响。边界层的动量垂直输送具有双重作用，摩擦辐合使上升运动增大，但明显对下层涡旋有削弱作用，这近似于在台风     

"龙王"(LONGWANG)台风过程湿位涡的诊断分析

本文应用MM5V3中尺度数值模式对0519号台风“龙王”过程进行了数值模拟,利用模拟结果计算了台风过程湿位涡(Moist Potential Vorticity,MPV)的演变,从湿位涡的角度研究了台风过程大暴雨的产生机制。结果表明:倾斜涡度发展是“龙王”台风在福建沿海产生大暴雨的重要机制之一,湿位涡能够对暴雨落区的预报有较强的指示性作用,暴雨产生在θse线陡立的对流层中低层MPV1等值线密集带中零线附近,对流层中高层的MPV2负值区可以作为暖湿气流或涡旋活动的示踪;另外,对流层中高层中高纬度冷空气扩散南下与台风的东南暖湿空气在福建沿海交汇,加剧了气旋性涡度发展,对暴雨的发生发展也有巨大的作用。