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。     

台风“万宜”螺旋带的数值模拟研究

利用数值模式WRF(V3.1.1)对2007年04号台风"万宜"进行了72h(7月10日00时-13日00时,UTC)模拟。结果显示,WRF模式较好地模拟了台风移动的路径以及强度变化,而且成功模拟了螺旋带的时空演变。模拟的多个要素均呈螺旋带波状特征,但螺旋带中的各物理量的空间分布并不相同。在热带气旋发展初期,螺旋带向眼壁靠拢,眼壁组织化后,螺旋带向外传播,此时,靠近眼壁的螺旋带的涡度、垂直速度等物理量大值区伸展到中高层,而局地激发产生的螺旋带则集中在下层,表现为正、负涡度交替出现的波列特征。     

上海徐家汇地区台风“灿鸿”与良态风风速特征

上海徐家汇地区建筑分布密集且高低不一,是典型的具有非均一下垫面特征的城市地貌。本文利用该地区的地理信息研究了粗糙度长度的分布规律,并基于80m高度的风速实测数据,对台风"灿鸿"和良态风作用下的平均风速、湍流强度、阵风因子等参数与粗糙度长度之间的关系进行了分析。结果表明:不同风向角对应的计算扇区内建筑物高度、分布密度的差别导致了粗糙度长度值随风向角发生明显变化,但是变化幅度随着计算扇区的增大而减小;台风"灿鸿"作用下的平均风速最大值大于良态风,两者对应的粗糙度长度变化范围差别甚微,但是台风作用下的粗糙度长度中位数较小且分布相对集中;台风"灿鸿"作用下各向湍流强度均随着平均风速的增加呈明显的减小趋势,但不随粗糙度长度变化;良态风作用下,各向湍流强度不随平均风速变化,而随着粗糙度长度的增加而增加;台风"灿鸿"和良态风作用下,各向阵风因子均随湍流强度的增加而增大,但前者作用下的阵风因子略大于后者。     

台湾地形对海棠台风影响的数值模拟研究

应用美国国家大气研究中心(NCAR)研发的WRF(Weather Research and Forecasting)气象模式,研究海棠台风(2005)接近并登陆台湾岛的过程中的强度、结构的演变,以及地形强迫作用对台风的影响.对模拟结果的评估表明,在整个海棠台风(2005)模拟实验期间,WRF模式很好地抓住了台风海棠强风,低中心气压的高强度特征.对引起台风降水的中尺度系统的分析表明,一方面台风环流与中央山脉地形共同作用激发出垂直次级环流在降水区域产生强烈的上升运动;另一方面,水平风场源源不断给该地区输送暖湿空气,为对流发展提供充足的水汽.分析结果表明中央山脉地形与台风环流场之间的配置形势对台风降水有着重要的影响.     

近67a影响山东台风频数的变化特征及其与若干气候因子的关系

利用1949—2015年台风年鉴资料、NCEP/NCAR再分析资料、NOAA资料等对近67 a影响山东的台风频数特征及其与相关气候因子的关系进行了分析。结果表明:(1)影响山东的6类台风中沿海北上类最多,登陆填塞类最少。8月和8月上旬是主要月份和旬份。台风年代际变化明显,并存在显著的26 a年代际尺度和5 a年际尺度的周期变化。(2)台风频数与同年份的东亚槽位置、亚洲区极涡面积指数分别呈显著的负、正相关关系。Ni1o3. 4区海温对台风频数存在超前的显著负相关,超前影响分别在1、2、3、4月。台风频数与冬季北大西洋涛动(NAO)指数、太平洋年代际振荡(PDO)指数分别存在显著的正、负相关关系。春、夏、秋季和年PDO冷位相时台风频数偏多,PDO暖位相时台风频数偏少,这与西太平洋副热带高压和低层水汽条件关系密切。(3)冷、暖位相年台风频数与太平洋海温分别存在显著的相关区,特别是冬季暖位相时赤道中东太平洋显著负相关区域较大。年PDO冷位相与夏季的显著相关区较相似,暖位相与秋季相似。(4)太平洋海温与台风频数相关性较好的海域主要有3个关键区:赤道中东太平洋、北太平洋中部和西太平洋暖池。其中赤道中东太平洋的的显著性表现在冬季,北太平洋中部的显著性表现在年、春、夏、秋季,西太平洋暖池的显著性表现在夏、秋季。     

Application of ATOVS Radiance-Bias Correction to Typhoon Track Prediction with Ensemble Kalman Filter Data Assimilation

In this paper, firstly, the bias between observed radiances from the Advanced TIROS-N Operational Vertical Sounder (ATOVS) and those simulated from a model first-guess are corrected. After bias correction, the observed minus calculated (O-B) radiances of most channels were reduced closer to zero, with peak values in each channel shifted towards zero, and the distribution of O-B closer to a Gaussian distribution than without bias correction. Secondly, ATOVS radiance data with and without bias correction are assimilated directly with an Ensemble Kalman Filter (EnKF) data assimilation system, which are then adopted as the initial fields in the forecast model T106L19 to simulate Typhoon Prapiroon (2006) during the period 2-4 August 2006. The prediction results show that the assimilation of ATOVS radiance data with bias correction has a significant and positive impact upon the prediction of the typhoon’s track and intensity, although the results are not perfect.     

夏季北半球地气耦合非定常距平模式中瞬变量与定常量关系的诊断分析

本文用ECMWF的10年资料对北半球夏季（6～8月）地气耦合非定常距平模式中瞬变量与定常量的相关关系进行了诊断分析。并指出J(Φ',^ξ')与J(Φ,^ξ)+J(Φ,^ξ+ξ+f)，J(Φ',^Φ'/p)与J(^/Φ,^Φ/p)+J(Φ,(Φ+Φ)/p以及J(ψs' ,^Ts')与J(ψs,^Ts)+J(ψs,^Ts+Ts)间存在着明显的负相关，相关的空间尺度均比较小，瞬变量是距平模式方程中的大项。计算还表明，瞬变量对定常量的作用不是一种随机过程，而是一种较强的负反馈式的相互作用过程，显著的负相关位于中高纬度，与夏季西风带的位置基本一致。此外，在瞬变量与定常量的相关中，气候基本态以及它与月平均距平态间的相互作用有着十分重要的贡献。在地气耦合非定常距平模式中进行瞬变量的参数化研究，对于提高模式预报准确率是十分有意义的。     

台风莫拉克 (0908) 影响期间近地层风特性

通过对台风莫拉克 (0908) 影响范围内的33座测风塔观测资料的分析可知:台风莫拉克越靠近陆地,风场的非对称性越明显,其行进方向的左侧测风塔风向呈逆时针旋转,右侧测风塔风向顺时针旋转。在远离台风莫拉克的地方风向稳定,湍流强度变化较平稳;在台风莫拉克登陆点附近,风向、风速和湍流强度均会出现突变。台风莫拉克影响期间,湍流强度与风速的关系未出现IEC标准曲线那样随风速增大稳定减小,其I₁₅达B级和A级及以上的平均湍流强度会在风速7~17 m·s-1形成一个峰值;无论南风或北风,风速越大,各层湍流强度差异趋于减小,同等风速、高度的湍流强度偏南大风均大于偏北大风。位于台风莫拉克登陆点北侧测风塔湍流强度随风速的增加先减小后增大,最终各高度全部超过IEC标准A级曲线,而位于南侧测风塔湍流强度随风速的变化比北侧小,并随风速增大趋于标准A级曲线;另外北侧测风塔湍流强度大于南侧,且各高度偏北大风湍流强度之间的差异比南侧相应风向明显,表明北侧垂直方向的扰动更强。台风莫拉克阵风系数为1.2~1.7,其随高度变化与地形有关,一般情况下随高度升高而减小,在复杂地形条件下不符合随高度升高减小的规律。     

“海棠”台风(2005)雨强差异成因分析

通过对暴雨(A1)、大暴雨(A2)及特大暴雨(A3)区中潜热(大尺度潜热加热和对流潜热加热)、改进的湿Q矢量(Q*)以及地形因子(地形抬升和地表摩擦)作用的计算及对比分析,定量探讨了"海棠"台风(2005)雨强差异成因。结果表明,潜热加热在整个台风登陆过程中,基本都有助于A2与A1之间雨强差异形成,且在台风登陆后约1/3时段内对A1、A2及A3之间雨强差异形成有明显贡献。对于Q*矢量强迫作用,台风登陆前,仅有助于A2与A1之间雨强差异形成,在台风登陆后,则对A1、A2及A3之间雨强差异形成贡献明显。地形因子作用在台风登陆前,仅有助于A3与A1、A2之间雨强形成差异,但在台风登陆后,则有利于A1、A2及A3之间雨强差异形成。     

持续性冷涡暖锋暴雨成因及特征分析

利用常规观测资料、自动气象站降水量以及NCEP FNL再分析资料,对2019年8月6—8日一次持续性东北冷涡暴雨过程成因及特征进行诊断分析。结果表明:暖锋稳定维持在同一区域且不断锋生造成持续性暴雨。强降水出现在850 hPa锋区南侧,呈东西带状分布,暴雨与最大锋生区相对应。大气中层为弱对流不稳定,有利于强降水的维持。高层正位涡大值区向下层扩展,促使中低层涡度增加,在暖锋前形成正涡柱结构,在地面锋区上诱发出气旋性环流,有低压新生。锋区低层的强辐合区位于迎风坡,锋面辐合抬升和地形强迫抬升的共同作用,使低层强辐合区持续3 d维持在同一区域。冷涡东移减弱阶段,台风携带大量暖湿空气北上促使锋区北抬,强降水维持。冷涡新生和维持阶段,T_(850-500)≥25℃,K≥35℃,且有一定的对流有效位能,对暴雨的出现有较好的指示意义。暴雨区东边界的水汽输入最为关键,占到整个水汽输入总量的一半,尽管南边界的总水汽输入量不大,但集中出现在第一个暴雨日,是6日暴雨过程主要水汽贡献者。