用SSM/I微波遥感图像分析海上台风的螺旋云带

文中介绍了美国国防气象卫星专用微波成像仪 (SSM /I)上各通道的特性 ,分析了大气中各种粒子 (尤其是云滴和降水滴 )对各通道辐射的吸收和散射效应。通过对SSM /I图像上台风单通道剖面、双通道散点图的分析 ,揭示了台风在微波图像上表现形式的内在物理原因。在此基础上 ,设计了一个降水指数 ,方法是 :将 85 .5GHz的吸收段对称拉伸到散射段的延长线上 ,然后求归一化后的 19.35 ,37.0GHz和经拉伸处理的 85 .5GHz图像 3者的平均值。 3个通道合成降水指数克服了 37.0GHz对大雨滴不敏感 ,和 85 .5GHz对中等大小雨滴不敏感的缺点 ,比原始单通道微波图像更清楚地显示了台风的螺旋云带结构     

登陆过程中热带风暴"黄蜂"螺旋云带的分析

分析了热带风暴"黄蜂"在登陆过程中逐小时高分辨红外云图上的螺旋云带及其强对流云团的变化规律.从强对流云团发展为主螺旋云带的演变过程中,螺旋云带主要表现为其前端的对流逐渐加强,其余部分逐渐减弱,以及前端的强对流云团总体表现为旋入运动且维持时间较长,而其余部分的云团总体表现为远离中心等的特征.初步探讨了螺旋云带结构变化与风暴强度之间的关系和"黄蜂"在登陆后迅速减弱的可能原因.     

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.     

Unstable Dynamical Properties of Spiral Cloud Bands in Tropical Cyclones

A nondivergent barotropic model （Model 1） and a barotropic primitive equation vortex model （Model 2） are linearized respectively in this paper. Then their perturbation wave spectrums are computed with a normal mode approach to study the instability problem on an appointed tropical cyclone （TC）-like vortex, thereby, the dynamic instability properties of spiral cloud bands of TCs are discussed. The results show that the unstable mode of both models exhibits a spiral band-like structure that propagates away from the vortex outside the radius of maximum winds. The discrete modal instability of the pure vortex Rossby wave can account for the generation of the eyewall and the inner spiral band. The unstable mode in Model 2 has three parts, i.e., eyewall, inner and outer spiral bands. This mode can be interpreted as a mixed vortex Rossby-inertia gravitational wave. The unbalanced property of the wave outside the stagnation radius of the vortex Rossby wave is one of the important reasons for the formation of the outer spiral band in TCs. Accordingly, the outer spiral band can be identified to possess properties of an inertial-gravitational wave. When the formation of unstable inner and outer spiral bands is studied, a barotropic vortex model shall be used. In this model, the most unstable perturbation bears the attributes of either the vortex Rossby wave or the inertial-gravitational wave, depending on the vortex radius. So such perturbations shall be viewed as an unbalanced and unstable mixed wave of these two kinds of waves.     

台风“梅花”路径转折期间的结构特征分析与模拟

利用多种资料对2011年第9号热带气旋“梅花”的两次路径转折过程进行诊断分析和数值模拟,结果表明:副热带高压、中纬度槽和越赤道气流等外部大环境场的变化对路径转向有影响,第一次路径转折期间,眼墙和螺旋云带分布变化不大;第二次路径转折前后,台风眼墙从双眼墙结构演变成明显的非对称结构,台风眼区发生了眼墙置换与合并,以及螺旋云带与眼墙合并过程。机制的定量分析表明:第一次转向期间,环境风场的纬向和经向分量对引导气流的贡献在83%以上,表明外部环境风场对其路径转向的影响较大,内部的风暴尺度风场对其路径转折的影响程度较小;第二次转向期间,风暴尺度场的纬向分量对引导引流贡献的百分比从23%上升到36%,经向分量对引导引流贡献的百分比介于35%~47%之间,表明内部非对称结构与外部大尺度环境流场对第二次路径转折都有影响。     

“2007.7.6”飞机颠簸事件数值模拟与成因分析

利用WRF模式模拟了2007年7月6日发生在菲律宾南部海域上空的一次民航飞机颠簸事件.结果表明,综合分析WRF模式计算得到的Ri和EI等预报指数,能够确定飞机颠簸发生的区域、高度和强度.飞机遭遇颠簸的区域是位于涡旋云系外围的螺旋云带的上空,飞机在飞越由重力波形成的螺旋云带时,在强烈的垂直上升和下沉气流的转换区域产生了急速的上抛和下降运动.     

一次东北冷涡中对流云带的宏微物理结构探测研究

利用2003年7月8日的东北冷涡中对流云带的飞机穿云观测资料,结合雷达、卫星云图及天气图等资料,详细分析了此次冷涡对流云带的宏观特征、微物理结构,并对降水形成机制进行初步探讨。此次东北冷涡对流云系具有明显的带状水平回波结构,中等强度,垂直尺度小（小于6 km）,云过冷液态水含量丰富,最大可达3.3 g/m3,云的上部过冷水含量也达到2.0 g/m3。对流云带的上部存在冰粒子高浓度区,最大值为1062 L-1,出现在5242 m（-6.8℃） 处,这些冰粒子在高过冷水含量区的快速长大对降水产生起到重要作用。云滴直径与云滴浓度在0℃层附近呈现负相关性;通过分析解释了上升气流强的区域有更小的云滴粒子和冰晶粒子的原因,上升气流的作用造成了0℃层以下粒子浓度的积累。在弱上升气流区,2-DC观测的粒子浓度,高浓度区对应小粒子多,低浓度区对应大粒子多。并初步探讨了冷涡对流云带可能存在冰晶繁生过程。     

2007年7月皖苏北部龙卷风初步分析

2007年7月3日0840-1000(UTC)先后在安徽天长-江苏高邮和江苏兴化等局部地区发生了多个龙卷风,成为本年度的极端天气事件之一.利用高频次的FY-2C、2D等静止气象卫星资料、南京站多普勒天气雷达资料和常规天气资料对这次龙卷风天气系统的活动与演变进行了分析,得到以下认识:叠加在梅雨锋切变线上的高空短波槽线,及槽后强干冷空气平流与低空暖湿平流在垂直方向迭合,并与200hPa青藏高压东西向脊线北侧的辐散场重合,为强对流天气系统的发展提供了动力和热力条件;0400(UTC)之后,在鄂豫皖苏交界区形成了两条中尺度对流云带.一条是与梅雨锋切变线相对应的弱对流云带,另一条是位于其南面的在上述干冷空气前沿迅速发展的飑线云带.切变线弱对流云带整体缓慢向南移动,构成云带的对流云块沿着云带缓慢向东移动.强对流飑线云带则由西北西向东南东方向移动,构成飑线云带的强对流云团则沿着云带由西南西向东北东方向移动.龙卷风就发生在上述两条中尺度对流云带的云团相交合并处.     

快速移动的0510号热带风暴"珊瑚"路径及对深圳降水影响的分析

从天气形势、雷达回波和卫星云图特征对2005年第10号热带风暴“珊瑚”的移动路径和对深圳降水的影响进行了详细的分析．结果表明：副热带高压的演变，对热带气旋的移动路径尤其是路径的转向影响很大，副高的增强、减弱是热带气旋发生转向的重要条件；螺旋云带的变化通常能表明热带气旋未来的移动及其强度变化，眉状云带是热带气旋北上的重要特征云系；“珊瑚”在登陆前后西侧云系迅速减弱，以及登陆后加速北上，深圳没有转吹南风，是导致深圳没有出现暴雨的主要原因．     

台风生成的卫星云图特征

本文对1993～1999年近100个台风过程作了卫星云图特征分析,并计算了10个过程的云顶黑体温度(TBB),结合旬平均海表面温度分布,以研究台风生成前期的特征条件,得出结论为具有涡旋状结构的热带云团,如果出现一条或几条长达500～1000km以上的长云带卷入低压内部,云团中心部分的云顶黑体温度(TBB)降低到-70℃以下,而且TBB=-60℃的范围扩大到3×4个纬距以卜,则低压根可能在24h以内发展成为热带风暴——台风。另外海表面温度SST≥29℃则很可能是台风生成的最重要的环境条件。这些结论不仅加深了对台风生成前期条件的认识,还提供了若干台风生成的量化条件,可应用于实际台风生成的预报。