基于FMM算法的夏秋季登陆中国热带气旋路径分类及特征分析

利用有限混合模型FMM聚类算法,将1951—2012年夏秋季(6—11月)登陆我国的热带气旋(Tropical Cyclone,TC)路径数据集分为三类,并对三类不同路径TC的季节变化、发生频数、环流形势等特征进行对比分析。研究表明,每类TC存在明显的特征差异:1)在夏季,第一、二类TC出现频数高于第三类,但在秋季第三类TC发生频数最高。2)第一类TC生成位置偏北,强度较强,生命史较长,路径略有向北发展的趋势,影响区域最广;第二类TC生命史最短,主要影响我国两广、福建一带;第三类TC生命史最长,路径略向西北方向发展。3)第一类TC在生成和消亡时的辐合程度最强,且副高脊线西伸脊点位置偏北;第二类TC在消亡时低层辐合最弱,且副高脊线西伸脊点位置偏西;第三类TC在生成时纬向风垂直切变最强,且副高脊线西伸脊点位置偏东南。     

澳大利亚冷空气活动对西北太平洋热带气旋生成的影响

利用1980—2012年NCEP/NCAR再分析资料及中国气象局的最佳台风路径资料,研究澳大利亚冷空气活动对西北太平洋热带气旋生成的影响。研究发现,北半球夏季925 h Pa经向风超过6 m/s的频数在澳大利亚东北部海域最高,达40 d/a。为此,确定澳大利亚冷空气侵入南北半球低纬的关键区为澳大利亚东北部所罗门海地区,并用该区域经向风风速定义了一个澳大利亚冷空气活动强度指数。该指数与越赤道气流及赤道西风都有很好的相关关系,还与同期的SOI(Southern Oscillation Index,南方涛动指数)显著相关。当SOI偏低(高)时,关键区经向风风速偏强(弱)。合成分析和相关分析结果表明,澳大利亚冷空气活动强、弱年西北太平洋热带气旋生成的位置的变化与季风槽的变化一致,西北太平洋热带气旋生成总数则无显著差异。澳大利亚冷空气活动强年季风槽偏强偏东,热带气旋生成位置偏东偏南;而弱年季风槽偏弱偏西,热带气旋生成位置偏西偏北。低层涡度场、水汽输送、风垂直切变以及低纬地区对流活动的分布表明,澳大利亚冷空气活动强年有利于热带气旋生成位置偏东、偏南;弱年偏西、偏北。     

东亚地区南北两个风暴源地中风暴的结构和动力学差异

基于欧洲中心中期天气预报再分析资料(ERA-40),使用涡旋追踪和合成技术、多尺度子空间变换以及局地多尺度能量分析方法研究了东亚地区南北两个风暴源地中风暴的差异。结果发现,南、北两个源地风暴在结构上和内部动力过程上均存在着显著不同。南支源地(40°N以南)风暴底层比高层强,与线性斜压模式中的最不稳定模态结构相似;而北支源地(40°N以北)风暴则正好相反,与下游发展理论所描述的斜压波结构相似。并且发现,南支源地风暴的非地转风场比北支源地风暴的强。能量学诊断结果显示,南支源地风暴的能量源除了斜压不稳定外,有很大一部分来自正压不稳定,而北支源地风暴中则是存在弱的动能逆尺度传输。此外,南支源地风暴的浮力转换和非绝热做功均比北支源地风暴的强,其主要原因是南支源地风暴的垂直运动更强,风暴中的水汽更加充足。      

“7·20” 华北和北京大暴雨过程的分析

本文对2016年7月19—21日华北及北京的特大暴雨作了研究和讨论。研究表明,该次暴雨为诸多有利因素所致:前期副热带高压呈带状稳定维持,中旬末东退,后呈"东高西低"分布,华北处于槽前辐合上升区,有利对流发生。高空西来槽停滞加深(并切断)与低层江淮暖性倒槽叠加,快速发生发展成为一深厚的气旋,出现了高低空系统的耦合。有一支暖(湿)输送带自南向北推进至关重要,源地可追踪至南中国海等低纬度地区,水汽通量辐合大值区先后经长江、黄淮至华北,有明显的中低纬度系统的相互作用。2016年的"7·20"暴雨和2012年"7·21"暴雨均存在明显的多尺度特征,但其具体特征有所不同。前者强烈对流活动稍弱于后者,降水趋势平稳,然而由于其大尺度强迫持续时间长,累积降水量仍然较大。本文主要集中于一些事实的分析,对于该次暴雨的机理尚需作进一步研究。     

2018年7月大气环流和天气分析

2018年7月大气环流的主要特征是极涡偏强且呈单极型分布,中高纬环流呈4波型,西太平洋副热带高压强度较常年明显偏强,位置较常年明显偏北。7月全国平均气温22.9℃,较常年同期偏高1.1℃,为1961年以来历史同期第三高;全国平均降水量133.8 mm,比常年同期（120.6 mm）偏多11%,与历史同期相比呈现北多南少的分布特征。月内我国有7次区域性暴雨天气过程,多站出现极端日降水量。7月共有5个热带气旋在西北太平洋和南海活动,并有“玛莉亚”、“山神”、“安比”3个台风登陆,生成和登陆个数均较常年偏多。我国中东部出现持续性高温天气,同时强对流天气频发,影响范围较广。     

城市效应对登陆热带气旋妮妲降水影响的模拟

运用中尺度数值模式WRF耦合城市冠层模式（urban canopy model,UCM）,对2016年登陆深圳的热带气旋妮妲（1604）（以下简称妮妲）进行数值模拟。高分辨率数值模拟较好地再现了妮妲登陆前后的强度、路径和累积降水。利用城市化过程当中城市冠层对热带气旋降水的敏感性试验结果表明:城市冠层会减弱对流运动和水汽的输送,导致热带气旋登陆后珠江口城市群区域累积降水量略减少。应用最新的土地利用资料进行的城市下垫面敏感性试验结果表明:由于城市下垫面粗糙度增加,造成登陆地面风的减速,强度减弱,潜热通量与2 m高度比湿相应减小;城市下垫面粗糙度增加会加强该区域垂直对流运动以及不稳定能量增加,有利于降水增强,尤其在城市化下垫面处,热带气旋登陆后6 h累积降水增加量最大可超过20 mm。总体而言,对登陆热带气旋降水而言,耦合城市冠层使城市区域热带气旋降水减少,但在数值模拟中城市冠层影响作用不显著。城市化下垫面对登陆热带气旋暴雨的增幅作用明显,在登陆热带气旋降水预报中应重视。     

我国沿海主要省份热带气旋风雨因子危险性分析Ⅰ:基本值

利用热带气旋最佳路径资料、气象站点风雨资料,结合我国县级热带气旋灾害损失数据,初步分析了我国沿海主要省份热带气旋风雨因子的基本值,包括风雨因子评估起点及权重系数。以过程最大日最大风速（MMW）为风因子,过程雨量（AP）和过程最大日雨量（MP）为雨因子,共挑选出1 563个热带气旋样本,经过统计分析,确定MMW、AP、MP基本值分别为9 m/s、70 mm、50 mm。在此基础上进一步分析了1971—2010年沿海主要省份满足风雨因子基本值条件的热带气旋样本数的分布情况,以及仅由风因子主导、雨因子主导和风雨因子共同主导的样本数及所占比例的空间分布。采用基于致灾程度的客观分析方法来获取风雨因子权重系数以及风雨因子各等级区间的权重系数,以此为下一步分析热带气旋风雨因子危险性特征奠定基础。      

一次强冰雹天气成因分析

利用常规观测资料,河南郑州、濮阳和商丘新一代天气雷达产品,加密自动站及邢台探空资料等,对2016年6月13日河南濮阳东部地区的强冰雹天气进行分析。结果表明,这次强冰雹天气是在东北冷涡后部西西北气流携带冷空气东移南压过程中出现的。高空急流和中低层切变线的存在、上干冷下暖湿的不稳定层结及高空冷平流共同作用,产生了这次强对流天气;强冰雹天气出现在暖低压与冷空气交汇的区域,地面辐合线是这次强冰雹天气的触发机制;较大的对流有效位能、中等强度垂直风切变、合适的0 ℃层和－20 ℃层高度等有利于强冰雹天气的发生;强冰雹天气是在对流单体发展为超级单体时发生的。径向速度图上,当监测到中气旋、大风区和辐合系统时,为监测预警强风暴天气提供可靠依据;较大的垂直累积液态水含量出现与维持预示大冰雹出现的潜势,大冰雹落区与垂直累积液态水含量大值区有较好的对应关系;当冰雹发生概率为100％,且可降最大冰雹直径在10 mm以上,并呈增大趋势时,对出现冰雹甚至出现大冰雹有预警意义。     

2016年我国梅雨异常特征及成因分析

利用国家气候中心梅雨监测资料和NCEP再分析资料,对2016年我国梅雨异常特征及其大尺度环流成因进行了分析。结果表明:（1）2016年我国梅雨有明显的区域特征,其中江南区入梅偏早14天,与1995年并列成为1951年以来入梅最早的年份,出梅偏晚11天,梅雨期（量）偏长（多）,但梅雨期日平均降水量偏少;长江区入梅和出梅均偏晚,梅雨期接近常年,但梅雨量偏多一倍以上,梅雨量和梅雨期日平均降水量分别为1951年以来历史同期第三和第二高值;江淮区入梅、出梅及梅雨期接近常年,但梅雨量偏多。（2）对流层高、中、低层环流系统冬夏季节性调整和转变显著提前的共同作用,导致了2016年江南区入梅显著偏早;东亚副热带西风急流、西太平洋副热带高压（副高）和东亚夏季风涌在7月中旬阶段性地南落导致了江南区和长江区出梅偏晚。（3）受到前冬超强厄尔尼诺衰减和春、夏季热带印度洋全区一致海温模态偏暖的影响,梅雨期副高异常偏强,副高西南侧转向的水汽输送异常偏强,并在长江区和江淮区与北方弱冷空气辐合,造成梅雨量异常偏多。     

热带湿地公园游憩者行为偏好研究:以广东九龙山红树林国家湿地公园为例

随着人们对湿地公园价值认识的提升,更多游人参与到湿地公园的游憩活动中,以游人的行为活动以及设施需求为出发点建设湿地公园显得尤为重要。以九龙山红树林国家湿地公园为例,采用行为观测法和问卷调查法对游憩者的结构特点、行为特征、游憩偏好和设施要求等多个方面进行了调查与分析。结果表明:男性学生是公园的主要游憩者,多数利用节假日与朋友结伴而来;公园的吸引半径为100 km以内,主要的交通方式是摩托车及私家车;游人最喜欢的游憩活动是欣赏自然风光以及徒步健身;期望增设垂钓、野营、空中观鸟等游憩项目。建议开发有教育价值或有经济收入的游憩项目,根据游客的需求,丰富设施以及完善现有游憩设施,加大管理、保护与宣传力度。