台风决策气象服务初探——以“纳沙”台风为例

随着经济增长和社会发展,台风灾害带来的损失越发严重和致命,科学、准确地为政府决策层提供决策服务产品,在保障人民生命财产安全、促进社会经济发展乃至稳定和谐等方面都起着非常重要的作用。立足于台风决策气象服务业务实践,通过完整再现2011年最强台风＂纳沙＂的决策气象服务过程,总结和提炼出目前台风决策气象服务的主要方式和产品编制要求、流程,并挖掘出服务的经验和亮点;同时,分析现实服务中客观存在的一些弊端和问题,思考进一步改进方案,旨在不断提升决策气象服务产品的质量,全力做好台风决策气象服务工作,从而为政府及相关部门应急决策管理提供科学的依据,为台风防灾减灾工作提供决策支持。     

1990—2012年浙江省台风灾害的自然属性与社会属性特征

利用1990—2012年影响浙江省的41个台风统计资料,分析了浙江省台风灾害成因中自然属性和社会属性特征。结果表明,台风导致的灾害程度与其带来的风雨潮密切相关,其中平均降雨量、降雨量极值与直接经济损失的相关系数分别为0.509 6和0.584 1。当台风登陆中心附近最大风速达到30 m/s及以上时,灾害程度会明显加重。准确及时的气象监测预报服务是防御台风最重要的依据。倒塌房屋数量与死亡人数密切相关,相关系数达到了0.862 5。防汛抗台设施的高标准建设有效减轻了台风的灾害损失。2000年以来,浙江省台风灾害导致的直接经济损失占本省国内生产总值比例呈现下降趋势。政府防御指挥水平是减轻灾害的重要保障,其中,转移人口等防灾措施有效减少了人员伤亡。     

台风"麦莎"的天气过程总结

利用全市21个自动气象站的逐时资料，分析了台风“麦莎”对苏州市的风雨影响，并将其与20世纪90年代以来对苏州造成严重影响的9015号和9711号两个台风，分别从登陆时强度、登陆后移动路径、影响苏州市的持续时间和形成的风雨实况等方面进行了对比分析。通过分析比较得出，台风“麦莎”是20世纪90年代以来对苏州影响最严重的一次台风过程。     

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.     

台风中涡旋波1波扰动的形成机制及其变化特征

通常将台风中的螺旋云带看成是一种称为涡旋罗斯贝波的波动,双臂对应的切向波数为2,单臂对应的切向波数为1,目前这种波动发生发展的物理机制仍不很清楚,值得进一步研究.利用柱坐标下的正压流体涡度方程,研究了台风中涡旋罗斯贝波1波扰动的正压不稳定性及发展变化问题.结果表明,当基本流径向涡度梯度小于0时,由于涡度扰动的速度场对于基本涡度场的平流效应,1波(m=1)扰动可从基本流吸取能量而出现不稳定快速增长.但由于扰动旋臂的缠卷作用,径向速度将很快变小,因此,不稳定增长将受到一定的时间限制;波动的发展速度与半径有关,中心附近的波动先发展且向外传播,距中心较远的波动稍后发展.整体上看,波动由中心向外扩展,大尺度台风的螺旋云带比小尺度台风的螺旋云带发展更快.     

超低仰角扫描改进雷达观测台风的探讨

利用长乐雷达超低仰角探测资料,对比分析了台风"海棠"和"蔷薇"的超低仰角和0.5°仰角PPI回波资料的差别。结果表明,在不受或尽量少受地物影响的情况下,雷达合理选用超低仰角探测是可行的,且在低层降水回波探测方面效果较0.5°仰角好,特别在远距离探测能力方面有明显改进,一般在距离>100km后探测能力较0.5°仰角有明显优势。雷达超低仰角反映出的台风云块的分布比较清晰,雷达加入超低仰角探测对台风低层探测和预警有一定程度的改进。降低0.12°后的超低仰角探测可提前台风预警时间和提早约2～6个体扫;提高台风探测范围约1.09倍,其他几次体扫的对比情况也反映出降低仰角,0.31°仰角比0.48°仰角提高台风"蔷薇"探测范围约为2.1%～9.6%。雷达超低仰角提高探测台风云体低层结构的同时,更易受近距离海浪杂波的影响,海浪杂波有时可能干扰对台风结构的判断,应引起注意。在选取多大的超低仰角时,应兼顾二者关系。     

不同垂直分辨率对台风数值模拟影响的敏感性试验

利用新一代数值预报模式ARW(Advance Research WRF),模拟试验了在不同垂直分辨率条件下模式对"罗莎"台风的预报性能。试验结果表明,数值模式的垂直分辨率变化对台风路径预报效果的影响不大,但对台风强度和结构的预报效果有明显影响。但是,对于一定的水平分辨率而言,有一个与之匹配的垂直分辨率,垂直分辨率低于或者高于这个相匹配的阈值,模式的预报性能都会下降。     

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。     

散射计和下投式探空仪资料对台风模拟的影响

为了评估同化QuikSCAT海平面气压场资料和Dropsonde资料对台风"Bilis"和"Kat-rina"模拟的影响,通过WRF-3DVAR变分同化系统将QuikSCAT海平面气压场资料和Dropsonde资料同化到WRF模式中,并以未同化任何资料和同化了QuikSCAT海平面气压场以及同化了Drop-sonde资料的数据为初始场,应用WRF模式进行模拟预报,并对得到的初始分析场和模拟预报得到的结果与台风实况报文进行了对比,得到的结论是:对台风初始时刻海平面气压场分布、初始台风中心定位、台风初始暖心结构的改善、台风路径、海平面最低气压场、海面最大风速和雷达回波的模拟方面,同化QuikSCAT海平面气压场的效果比同化Dropsonde资料明显,其中二者对海平面最低气压场的改进效果比海面最大风速的要好。但是两种资料的同化对初始相对湿度和台风强度细节变化方面都没有产生明显改善作用。同化QuikSCAT海平面气压场试验虽然仅仅同化了单层海平面气压场,但是在三维变分同化系统的动力约束作用下,也可以影响到中高层的各个要素场。     

利用组网雷达资料分析台风“黑格比”结构

基于组网雷达的组网产品组合反射率因子(CR)与回波顶高(ET)资料分析2008年第14号台风"黑格比"登陆期间的结构特征,并比较了CR与ET特征的异同,分析了造成异同的原因。分析结果显示:在登陆过程中,眼区逐渐被填塞,核心区内的对流活动有所增强,之后迅速减弱;各距离圈上的平均CR与平均ET随距"黑格比"中心的距离呈单峰分布的特点,但平均CR与平均ET的单峰分布并不是一一对应,前者峰值较后者更靠近台风眼中心。