Helen台风(9505)异常路径的诊断分析与数值模拟

南海台风西行北翘是小概率事件,预报具有一定的难度.作者应用中尺度模式MM5,对具有南海台风西行北翘路径特征的9505号强热带风暴(Helen)的异常路径进行了诊断分析和数值模拟.研究结果表明:副热带高压出现断裂,副高主体减弱东撤,导致Helen在断裂点处北翘,此异常路径是环境场与Helen本身非线性相互作用的结果.环境场的主要天气系统(如副热带高压、高空冷涡)与Helen之间的相互作用并未影响副热带高压薄弱地带的出现以及Helen在副热带高压断裂点处的北翘,但对Helen北翘后的路径有较为明显的影响.Helen的水平结构(包括风廓线的非对称结构、最大风速、最大风速半径等)变化对其异常路径影响有一定影响,其中风场的非对称结构变化对其异常路径的影响更为明显,当最大风速位于台风环流的东北象限,模拟得到的Helen路径无明显的北翘过程,为持续的西北行;当最大风速位于台风环流的西南象限,Helen路径为显著的西行北翘异常路径.     

9711号台风与0509号台风能量场对比分析

对比分析了9711号台风与0509号台风的环流背景和移动路径,并重点从能量角度分析了θse的时空分布特征,总结了造成两次台风过程降水分布差异的原因。结果表明,二个台风的路径相似,暴雨区分布在台风中心左侧2个经度至右侧4个经度范围内,右前侧暴雨强度更大,范围更广。与9711号台风相比,0509号台风暴雨的强度弱、范围小,对形成强降水不利的条件为:台风路径偏东;在台风北上过程中,西太平洋副高南撤使台风与副高之间的东南气流减弱;台风强度弱,能量衰减快,能量锋区在垂直方向发展不深厚。     

2020年7月西北太平洋和南海“空台”环流特征分析

2020年7月西北太平洋和南海出现了史无前例的“空台”事件。利用NCEP再分析数据集、中国气象局(CMA)台风最佳路径等资料研究了此次“空台”现象的大尺度环流背景及动力和热力学特征。使用台风潜在生成指数(DGPI)分析发现2020年7月大尺度环流背景不利于台风生成,环流系统的异常通过影响对流层垂直风切变和垂直运动限制了台风的活动。2020年7月马斯克林高压较常年明显偏西偏弱,导致索马里急流强度减弱,越赤道气流不活跃,菲律宾以东洋面和南海海域盛行一致的偏东气流,历史同期活跃在该区域的季风槽无法建立,从而不利于热带扰动的生成。北半球极涡主体偏向西半球一侧,影响东半球冷空气势力较弱,副热带高压位置偏西;南亚高压较历史同期偏强且偏东,其东侧强盛的偏东气流将洋中槽截断,在西北太平洋区域出现反气旋性环流,该区域下沉气流增强,导致副热带高压强度增强,对流层中层强烈的下沉气流抑制了台风的生成和发展。此外,受中高层环流系统异常的影响,7月菲律宾吕宋岛以东洋面和南海地区环境垂直风切变较常年偏高2~4 m/s,南海部分海域偏高达4~8 m/s,同时该区域内异常偏强的下沉气流导致对流层低层相对湿度偏低,大气层结处于较为稳定的状态,动力和热力条件均不利于热带扰动的进一步发展。      

2014年8月西北太平洋和南海无TC生成之原因分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°的月平均再分析资料、NOAA卫星观测的OLR资料和中国气象局台风年鉴资料,对2014年8月西北太平洋和南海无TC生成的原因进行了诊断分析,结果表明：极地冷空气南侵,造成8月上中旬副热带高压偏东偏南,下旬冷空气减弱,副热带高压偏西偏南,致使副热带高压南侧偏东信风与赤道西风的汇合区位置异常偏南;马斯克林高压偏弱,导致索马里急流和东印度洋越赤道气流也弱,印度半岛中低层季风低压或季风槽极其不活跃。澳大利亚高压路径偏东或偏西和势力偏弱,则南海南部越赤道气流亦弱。8月上中旬台风主要源地的海表温度明显偏低,不能酿成低层高温高湿的大气;月内西北太平洋和南海大气的对流活动很弱,层结较稳定、风速垂直切变大,均不利于TC发生发展。在南海到菲律宾以东洋面低层为弱的正涡度区和负散度区,有辐合上升运动,但垂直速度很小,不能满足TC尺度的环流发生和发展;南亚高压和副高南侧东风扰动造成对流层高层为弱上升区,不能形成高空辐散机制,不利于上升气流维持和加强。故此,8月在异常偏南的ITCZ中生成的4个热带扰动最终均未能发展成台风。     

9422号热带风暴路径北翘分析

着重从环境流场、热力场和偏心作用诊断分析９４２２号南海热带风暴移动路径北翘的原因，结果表明：（１）５００ｈｐａ西风槽底到达华南和副热带高压明显减弱东退；（２）在风暴移向的北方和东北方，７００ｈＰａ出现△Ｔ２４减温较大区或增温较小区，以及△θｓｅ（７００─８５０）场出现不稳定区．是风暴北翘和东北拆的主要原因。（３）应用适合实际的台风移速公式计算结果对业务预报有很好的参考价值。     

台风"麦莎"移动路径和影响山东的降雨分析

利用常规气象资料,对台风“麦莎”的移动路径以及影响山东的降雨进行了分析。结果表明:制约台风移动的大尺度环流系统主要是西太平洋副热带高压;台风造成的暴雨区域主要在台风中心北部和东北部,水汽通量辐合区、涡度场、散度场以及θse场都与暴雨区有较好的对应关系。     

快速西行进入南海台风的统计特征

通过对快速西行进入南海的 1 3个台风快速西行期间西风带环流系统、副热带高压活动和台风环境流场的特征以及这些台风进一步的移向、移速进行统计分析 ,结果表明 ,台风快速西行进南海期间西风带的特点是中纬从中亚到东亚有高压脊或以纬向环流为主 ,西风槽偏北 ;西北太平洋副热带高压一直强大且呈带状分布或不断加强与西伸 ,造成副热带高压南侧与台风之间梯度加大 ,使偏东引导气流加强。研究还发现 ,如果台风南北两侧均为偏东环境流场 ,将使台风西行更快。     

2013年“苏力”台风西行登陆引发闽南大暴雨成因的模拟研究

利用中尺度数值模式对2013 年7 月13~14 日“苏力”台风引发福建南部大暴雨的天气过程进行了数值模拟、诊断分析和敏感性试验。结果发现：台风环流内强的正差动涡度平流和强的低层暖平流叠置是台风对流暴雨形成的有利大尺度强迫环境。台风登陆后移动旋转过程中,其风场、假相当位温场（θ_se）、水汽场、对流有效位能（CAPE）、对流不稳定度的空间结构及其正相对涡度、辐合区随着台风旋转在不断发生变化,台风环流内高θ_se 和高比湿气团的影响、带有CAPE 气流的输入、低层气流汇合或风速辐合、对流不稳定以及局地地形强迫等共同作用是闽南大暴雨发生的主要原因,强降水区主要位于环境风垂直切变的下游和左侧。此西移经台湾北侧的台风个例中,台湾地形可能主要通过改变台风环流内降水及其非绝热加热分布,进而影响台风的结构和移动路径,最终影响台风暴雨的强度和落区。闽南局地地形在台风大暴雨的形成中起到了一定的增幅作用,海陆摩擦差异造成的风速辐合在台风移近到登陆阶段对台风北侧偏东气流内降水具有不可忽视的增幅作用。     

2015年12月广东罕见暴雨的成因分析

利用ECMWF的逐日再分析资料,通过环流分析和物理量诊断方法,揭示2015年12月9日广东暴雨的产生机理。结果表明:来自东欧高纬度的干冷空气南下对暴雨的发生起了重要作用;干冷空气流经青藏高原时发生绕流,南支气流绕过青藏高原并在孟加拉湾反气旋环流的挟卷作用下经南支槽抵达华南,形成了干冷空气的主要通道。暴雨发生前,暖湿气流主要来自西太平洋,暴雨发生期间,偏东气流转为偏南气流,使南海成为9日暴雨的主要水汽源地。冷暖空气的汇合使暴雨区上空等θse线陡峭,沿等θse面有强烈的上升运动,但上升运动区不存在深厚的位势不稳定。冷空气的南下激发了暴雨区700 h Pa的锋生,其中水平变形项和水平辐合项对锋生有正贡献。锋生激发了正的次级环流,环流中心也位于700 h Pa,这有利于气流的抬升,故锋生及次级环流是暴雨区上升运动发展的重要机制。     

高空冷涡影响台风Meranti(1010)北翘路径的集合预报分析

路径突变是台风路径预报中的一个难题。2010年第10号台风Meranti（1010）在台湾岛南部海域西移过程中突然北折,而欧洲中期天气预报中心（ECMWF）集合预报对其北翘路径存在较大分歧。选取预报成功与不成功两组集合成员各8例,对比分析台风Meranti路径变化的主要原因。结果表明:（1）一个来自热带对流层上部槽的切断高空冷涡（UTCL）是该台风路径变化的一个重要影响系统。Meranti北翘路径跟它与UTCL的南北向耦合有关;（2）UTCL通过改变台风上层的环境气流影响台风引导气流。在UTCL移至台风北部过程中,台风的偏南风引导气流明显加强,有利于其路径北翘;（3）UTCL对台风Meranti北翘路径的影响还与其自身结构有关。水平环流宽且气旋性涡旋向下垂直伸展更深的UTCL对台风路径变化影响更明显;（4）位涡倾向方程的诊断分析表明,在TC与UTCL南北向耦合过程中,台风北部的正位涡水平平流项输送显著,有利于台风向北运动,且UTCL影响下产生的非对称风场在其中起主要作用。     

超强台风“天鹅”（2015）路径突变过程机理研究

本文采用中国气象局的最佳台风路径数据和美国国家环境预报中心1°×1°每6 h再分析资料作为研究工作的基本场,运用了分部位涡反演方法探讨影响2015年第15号超强台风“天鹅”路径突变的物理机制,得到以下结论:（1）就天气系统而言,“天鹅”整个移动过程中都受到周围环境场及引导气流的影响,主要的影响系统包括西北太平洋副热带高压、季风涡旋、邻近台风“艾莎尼”及台风外围反气旋;（2）定量分析了与各影响系统扰动位涡相关的引导气流矢量,发现整个过程中超强台风“天鹅”的移动始终受西北太平洋副热带高压的影响,其次是来自季风涡旋及台风外围反气旋的贡献,而当“天鹅”有向北转向趋势时,与外围反气旋相关的东北向引导气流导致了台风的路径北折;（3）进一步定量分析了总扰动位涡在不同高度层上相关引导气流的贡献,结果表明在垂直方向上对流层中层系统的引导气流矢量与“天鹅”的移动最为吻合,而形成于低层系统的偏南风气流与“天鹅”向北突然转向有着密切的联系,并在转向后逐渐向中高层发展增强。     

我国台风路径业务预报误差及成因分析

利用2005 2009年中国气象局(CMA)提供的西北太平洋(包括南海)台风路径业务预报资料,比较了各类型台风路径、台风登陆位置及登陆时间的预报误差,登陆台风不同阶段以及华东登陆和华南登陆台风的路径预报误差。结果表明:CMA在2005 2009年的路径预报水平与1999 2003年的相比有了显著提高。平均南海台风预报误差大于西北太平洋。异常路径台风主要出现于南海,三个预报时效(24、48和72 h)异常路径的预报误差平均都小于正常路径。将登陆台风分为远海、登陆期间和登陆后三个阶段,显示登陆期间台风预报误差最大,同一阶段华南登陆台风的预报误差大于华东登陆台风。台风登陆位置在24、48和72 h预报时效的平均预报误差分别为71.1、122.6和210.6 km,48和72 h台风实际登陆时间有70%早于预报时间,平均分别提早8和12 h。比较大尺度引导气流与台风移动的偏差及24 h路径预报误差,得到南海三种典型登陆台风路径的大尺度引导气流与台风移动的偏差及其与路径预报误差的关系不一样,即误差成因不同。南海倒抛物线型的大尺度引导气流与台风移动的偏差最大,其预报误差最小;西一西北型的大尺度引导气流与台风移动的偏差最小,其预报误差最大,可能与大尺度环流预报准确性差有关。登陆华东的预报误差小于登陆华南台风的预报误差,这与台风登陆华南时其大尺度引导气流和台风移动的偏差大于登陆华东的台风有关。     

南海台风"韦帕"生成环境条件及移动转向成因分析

利用华南区域常规观测站资料、静止卫星红外云图及NCEP格点再分析资料,对2019年第7号台风"韦帕"生成环境条件、移动转向的成因进行了分析.结果 表明,台风"韦帕"生成于热带辐合带弱垂直风切变中心附近,高海温是其生成及发展的基础条件,强度维持与西南季风及越赤道气流卷入密切相关.感热通量和潜热通量变化显示,"韦帕"所获取的海表面热通量较少,这是其强度增强有限的主要原因;台风移动路径与引导气流密切相关,其不同阶段受不同层次引导气流影响,且引导气流弱,台风移动速度也较慢;台风"韦帕"发生停滞及转向,主要由于大尺度环境场发生明显改变,西太平洋副热带高压、南亚高压及东风波都起重要的影响;低层台风中心附近风速变化影响台风环流结构内力的方向大小,也会造成台风路径移向的变化,高层辐散区对台风中心移动有"引导"作用.     

回顾超强台风“布拉万”及其异常路径分析

2012年8月下旬,超强台风"布拉万"对东北地区造成极大影响。该台风路径属于北折异常路径,本文对该台风路径异常原因试做分析,结果表明:主要影响系统依然是西太平洋副热带高压的引导气流的作用,前期大陆低压槽的东移对西太平洋副热带高压有挤压作用,导致台风布拉万的主要影响气流转为偏西方向;大陆低压槽后期与西太平洋副热带高压的对峙时间较长,有较强的偏南气流,再加上台风"天秤"的双台风互旋作用,使台风"布拉万"被北抬,因此维持较长时间的向北方向移动。950-250 h Pa的深层次引导气流,与700 h Pa的引导气流与台风的移动速度也较一致。因此,注意大型环流场与引导气流的变化对台风的预报,依然具有非常重要的指导意义。     

关于台风涡旋的内力

在日常台风路径预报讨论和一些研究台风移动的文章中,常常谈到台风的内力。由于台风内力的方向总是指向北方,因此有不少人把台风内力的作用理解为使台风向北移动,或者把台风偏离引导气流向北移动的现象解释为台风内力的作用。甚至,有人把台风的内力理解为决定台风移动的内因。但也有人指出,台风受到向北的内力并不等于产生向北的速度。由此     

台风珍珠和鲇鱼北折路径对比分析

“珍珠”（0601,Chanchu）和“鲇鱼”（1013,Megi）都是发生北折路径的台风,通过分析发现导致台风珍珠和鲇鱼路径北折的天气形势变化有一些相同点：都发生在环境场的调整中,有西风槽影响华南的副热带高压,使之减弱东退、台风移速减慢,然后副热带高压加强并从台风南部向西南伸展、与赤道高压打通,其西侧的偏南气流与越赤道气流会合引导台风向北移动;同时有弱冷空气南侵。上述环境场的突然变化导致引导气流方向发生突然变化,是这两个台风西行北折的重要原因。引导气流分析还发现,秋台风鲇鱼最佳引导气流所在高度低于初夏台风珍珠。另外,不同的路径预报方法、不同的模式和超级集合预报提供了各种台风路径预报信息,在应用这些信息时要密切结合实况天气形势的变化,进行路径预报订正。     

0707号强热带风暴"帕布"强度减弱与路径异常的关系

利用卫星云图和常规气象资料,分析影响0707号强热带风暴"帕布"进入南海后不是正常登陆,而是沿着广东海岸近海移动的各种因素,认为"帕布"靠岸后移动路径异常是发生在整个副热带高压偏东偏北,环境场引导气流比较弱的环流背景下出现的。通过综合分析在弱环境场下影响"帕布"移动的一些因素,包括靠岸前的强度以及平均移速变化、入射角、双台风、热带辐合带和地形等作用,发现"帕布"近海岸移动过程中其高低层环流中心垂直方向上存在着明显的倾斜特征,给整个路径预报带来一定的困难。     

2012年初浙江连阴雨天气的环流特征及其异常成因

利用浙江省常规气象站雨量资料、NCEP再分析资料、海温资料、射出长波辐射（OLR）日平均场资料,对2012年初浙江省出现的罕见阴雨寡照天气的环流特征和水汽、动力条件进行了诊断分析,并与历史同期对比,探讨海温异常对乌拉尔山阻塞高压和南海、孟加拉湾偏南风异常的影响。结果表明：1）乌拉尔山阻塞高压前西北气流为连阴雨产生提供了冷空气条件,南海至我国东南沿海西南暖湿气流较常年明显偏强,两者在浙江构成切变线,造成水汽辐合上升,偏强的西风急流造成高层辐散增强,辐散区高度及位置对雨势大小起主导作用。2）热带OLR低值区在连阴雨雨势加大前的北传现象具有一定预报意义。垂直方向上连阴雨区上升运动与北侧下沉气流形成＂上暖下冷＂配置,冷空气的＂冷垫＂作用迫使暖湿气流抬升凝结。3）赤道中东太平洋冷海温异常和印尼附近暖海温异常使沃克环流加强,其上升气流向北输送构成连阴雨西南气流的一部分。另外,北太平洋海区海温正异常和中东太平洋海区海温负异常可能是乌拉尔山阻塞高压形成和维持的外强迫因素。     

超强台风鲇鱼路径北翘预报分析

利用常规气象观测资料、实时业务数值预报模式、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）ERA Interim全球再分析资料（1.5°×1.5°）以及NCEP全球再分析资料（1°×1°）,对1013号超强台风鲇鱼移入南海后路径突然北翘的原因进行了初步分析,并对业务数值预报模式及中日美三家综合业务预报的台风路径预报进行了检验。结果发现：南半球越赤道气流向北涌进致使赤道缓冲带北进与＂鲇鱼＂东侧的副热带高压脊合并是＂鲇鱼＂在南海路径发生突然北翘的主要原因;当业务数值预报模式出现较大分歧时,台风路径多模式集成预报或超级集合预报是解决数值预报较大分歧的有效途径,为此有必要加强台风路径多模式集成预报或超级集合预报综合应用平台的研发,并在此基础上进一步完善现有台风业务预报流程。     

广东后汛期季风槽暴雨天气形势特征分析

对1981-2002年广东后汛期季风槽暴雨期间的环流形势和天气系统进行了统计分析，结果发现，广东后汛期的季风槽暴雨多数发生在西太平洋副高位置偏东或偏南的情况下，并与中纬西风槽或ITCZ有直接联系；季风槽多数位于华南地区上空或华南沿岸海面；高层辐散覆盖广东全部或大部，中心在华南近海。西南季风向北推进源于西南和华南地区低压槽发展，或由于热带气旋登陆后北上而牵动西南季风深入华南陆地，也有些过程是副高西端的偏南气流引导南海季风北进。对流活动有从南海北部或北部湾附近向华南移动的趋势，并有昼夜变化。