基于HY-2B散射计的热带气旋定位定强研究

热带气旋灾害是最严重的自然灾害之一,其影响程度主要取决于气旋的中心位置和强度。提高热带气旋中心位置及强度监测水平对于改进热带气旋分析预报精度、减少热带气旋的灾害影响具有重要意义。本文以HY-2B散射计为例,分析了散射计风场散度和旋度的分布特征,发现气旋中心附近风场的散度或旋度具有显著的分布规律,由此提出了一种新的气旋中心定位方法,并与传统的直接定位法进行比较研究。在此基础上,进一步提出了热带气旋风圈大小估计的方法,用于评估气旋的强度。最后,利用台风“范斯高”和“博罗依”的遥感数据对文中的方法进行验证,结果表明,使用新方法定位的气旋中心位置与最佳路径之间的差异小于20 km,散射计17 m/s风圈大小的变化一定程度上反映了气旋的发展规律。     

20世纪50年代以来登陆中国热带气旋的变化特征分析

基于1951—2017年西北太平洋热带气旋路径资料,利用趋势分析、R/S分析以及周期分析等方法对近67年来登陆中国热带气旋的个数、频次、强度以及登陆位置等热带气旋活动特征进行深入分析,结果表明:(1)近67年登陆中国热带气旋的个数和频次均呈下降趋势,下降幅度分别为0.003个/a和0.008次/a,但变化趋势均不显著,未来一段时期热带气旋登陆个数、频次将呈缓慢增加趋势。(2) 6—10月是热带气旋发生和登陆的高频期,其中,8月份热带气旋的发生次数和登陆中国的次数均最多。(3)历年最低中心气压、平均中心气压均呈增加趋势,且最低中心气压通过了M-K显著性检验;热带气旋登陆强度总体呈减弱趋势,且未来一段时期将继续呈减弱趋势,但高强度热带气旋呈显著增加趋势。(4)广东、台湾、海南、福建和浙江是热带气旋的主要登陆地;热带气旋的登陆位置呈向东、向北偏移趋势,且未来时期该偏移趋势仍将持续。利用热带气旋路径数据分析1951—2017年登陆中国热带气旋的数量、强度等变化,旨在深入认识影响中国的热带气旋活动的特征及规律,为热带气旋的预报、预警及防灾减灾工作等提供科学参考。     

热带气旋中期路径的动力相似预测方案

提出一个西北太平洋热带气旋中期路径的动力相似预测方案.方案应用热带气旋初始参数和数值预报产品,构造未来时刻环境要素场的多元客观相似判据.通过定义非线性的相似指数综合评估历史热带气旋样本与预报热带气旋在多元判据下的连续动态相似程度,以此找到相似样本.应用相似样本的历史路径进行坐标变换、相似指数的权重综合和惯性动力修正,得到热带气旋中期预报路径.预报试验表明该方案具有预报技巧.     

基于多致灾因子相似的热带气旋检索方法研究:以风暴潮-海浪灾害预评估为例

热带气旋引起的风暴潮-海浪灾害成灾频率高、致灾强度大,对我国沿海地区造成的人员和经济损失惨重。预评估阶段需要在灾前对研究区可能造成的损失等进行快速的综合判定。从历史热带气旋中检索出与目标热带气旋位置及各种致灾因子强度相似的热带气旋是快速、准确地预评估风暴潮-海浪灾害的重要方法。面向风暴潮-海浪灾害预评估,提出了一种基于多致灾因子的相似热带气旋检索方法。用于相似检索的致灾因子数据包括:从中国气象局西北太平洋热带气旋最佳路径数据集中提取并经处理得到的1949~2013年影响湛江市的112场热带气旋的路径中心点位置、中心气压、最大风速、最大风速半径及移动速度数据,112场热带气旋的模拟风场、风暴潮及海浪数据。首先,利用相似离度方法对热带气旋进行路径相似性检索;其次,利用最优相似系数方法计算中心气压、最大风速半径、最大风速、移动速度、风场、风暴潮及海浪强度指标的相似系数进行一次检索;然后,根据风场、风暴潮及海浪模拟数据的获取情况,分别基于路径-强度及风场-风暴潮-海浪综合相似性指标进行二次检索;最终给出历史热带气旋的综合相似排序。以2013年尤特热带气旋为例,利用上述方法检索了与其最为相似的5场历史热带气旋。该方法综合考虑了热带气旋路径及多种致灾因子的相似,兼顾了检索的速度及质量,是进行快速、准确的风暴潮-海浪灾害预评估的重要基础。     

1953～2012年间影响浙江的热带气旋大风的气候特征及其影响因素分析

利用1953 ～2012年热带气旋资料、浙江大风实况资料和地面高空图资料,对60a来影响浙江的热带气旋大风进行统计分析;将热带气旋移动路径分为7种类型进行讨论,分析各种路径的热带气旋所产生极大风速的分布特征和强度特征.结果表明:1953 ～ 2012年60 a中影响浙江的热带气旋共有279个,平均每年影响浙江的热带气旋有4.7个,产生8级以上和12级以上大风分别有4.3个和1.9个,造成浙江大风的热带气旋主要发生在7～9月,占80％;登陆热带气旋产生的极大风速与近中心最大风速正相关,且产生的极大风速常比其近中心最大风速大;12级以上大风出现概率较大的依次是登陆浙江沿海、在浙闽边界到厦门之间沿海登陆、近海北上转向、在浙沪边界到鲁辽边界之间沿海登陆的热带气旋.对热带气旋产生大风时的高低空环流形势进行分析,发现副热带高压、大陆高压、地面冷高压常对浙江热带气旋大风有增幅作用.因此,热带气旋大风的预报,除考虑热带气旋自身因素外,也要考虑多系统之间的相互作用.     

西北太平洋热带气旋的闪电特征及其与强度关系的初步分析

使用TRMM卫星搭载的闪电成像传感器测得的1998-2005年间的闪电信息,结合热带气旋的活动特征,提出了一种识别热带气旋闪电的方法,进而分离了1998-2005年西北太平洋热带气旋的闪电信息,并在此基础上,对西北太平洋的热带气旋闪电特征进行了初步分析.结果表明:西北太平洋热带气旋的眼壁附近(距热带气旋中心约30~50km)、内雨带(热带气旋中心外约60~100km)和外雨带(热带气旋中心外约130~610km)内普遍存在闪电现象,而且各月均有发生,并以7-8月较频;我国东南沿海地区,特别是台湾岛-台湾海峡-福建沿海地区、珠江三角洲的近海海域,是最易发生热带气旋闪电的两个区域,而日本岛东南方向广阔的西北太平洋洋面上的热带气旋,则较少有闪电发生.此外,闪电与热带气旋的强度及其变化有一定的关系,利用发生在热带气旋不同区域的闪电信息可对热带气旋的强度进行估算,估算的误差与目前的业务定强误差接近.     

南印度洋热带气旋快速增强事件气候特征及其年际变率

利用美国联合台风预警中心的热带气旋最佳路径数据集、美国国家海洋和大气管理局的扩展重构海表温度数据、全球海洋数据同化系统的温度、盐度数据及美国国家环境预报中心/国家大气研究中心的再分析资料, 分析了1981—2019年南印度洋热带气旋快速增强事件的气候特征和年际变率。结果表明, 南印度洋热带气旋快速增强事件产生频率呈现单峰分布, 主要产生在每年的12月至次年4月。南印度洋热带气旋增强事件的产生位置呈带状分布, 其中3个高值中心分别位于马达加斯加岛东北海域、南印度洋中部海域和澳大利亚西北海域, 这主要是由于热带气旋热潜和垂直风切变两个大尺度环境变量决定的。年际变率方面, 厄尔尼诺-南方涛动对南印度洋热带气旋增强事件产生频率的调制作用是不对称的, 厄尔尼诺年与拉尼娜年南印度洋热带气旋快速增强事件均减少, 但使其减少的物理机制不同。厄尔尼诺年, 热带气旋快速增强事件减少主要是较高的垂直风切变造成的; 拉尼娜年, 热带气旋快速增强事件减少主要是由于热带气旋热潜的降低, 而海表温度、垂直风切变和相对湿度也存在一定贡献。     

热带气旋路径资料的差异性分析

通过对比西北太平洋3个主要资料中心(中国气象局(CMA-STI)、日本东京台风中心(JMA RSMC Tokyo)和美国联合台风警报中心(JTWC))的56a数据,分析了不同来源的热带气旋(TC)路径资料的差异,结果表明,在我国近海以及热带气旋生成和进入西风带后的阶段定位差异较大.     

路经南海热带气旋迅速加强的年代际变化

本文利用中国气象局热带气旋资料中心最佳路径数据集、美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心大气再分析数据集和国家海洋信息中心的海洋再分析数据集,研究了路经南海热带气旋迅速加强(Rapid Intensification, RI)的年代际变化。在1951–2017年期间,路经南海的热带气旋主要发生在6–12月,其中发生RI的热带气旋集中在7–12月,且RI呈现年代际变化,这种变化和太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation, PDO)显著相关。在正PDO年,RI频数较少且主要分布在菲律宾群岛东部和南海北部;而在负PDO年,RI频数较多且分布在菲律宾群岛东部的大范围区域。路经南海热带气旋RI的年代际变化与PDO对大尺度海洋大气变量的调制有关。回归分析显示热带气旋潜热对路经南海热带气旋RI频数的年代际变化影响最大,而相对湿度的影响相对较小,垂直风切变的影响很小。     

第二届WMO热带气旋国际会议(IWTC-Ⅱ)

由WMO负责组织的第一届热带气旋国际会议(The Second WMO InternatienalWorkshop on Tropical Cyclcnes)于1989年11月27日到12年8日在菲律宾马尼拉召开。39个国家和地区的110多名代表参加了会议。会议包括9个专题: (1)第一届会议以来热带气旋数值换代的发展; (2)热带气旋运动; (3)热带气旋的形式; (4)热带气旋结构和它的变化; (5)热带气旋的热面状况; (6)低频振荡和季节变化; (7)观测系统的技术发展; (8)预报业务的技术发展; (9)对热带气旋警报系统的评价和改进。     

广西沿海热带气旋暴雨分析

本文利用１９５４～１９９８年的资料,以统计分析的方法,对广西沿海热带气旋暴雨与热气旋生成地区、路径和天气形势的相互关系进行初步探讨,归纳出几点有价值的结论,这些结论将对广西沿海热带气旋暴雨预报有较大的帮助。     

基于人工神经网络的台风浪高快速计算方法

采用2010—2017年南海5个浮标波高观测资料和中国气象局热带气旋最佳路径集中的热带气旋参数, 基于前馈型误差反向传播(Forward Feedback Back Propagation, FFBP)神经网络(Artificial Neural Network, ANN)方法, 分别建立了各浮标站的台风浪高快速计算模型。研究显示, 基于热带气旋中心坐标、中心最低气压、近中心最大风速、热带气旋中心与浮标之间的距离和方位4个参数建立的神经网络模型经反复训练后, 模型输出结果可以很好地拟合观测数据, 各浮标有效波高计算值与观测值的均方根误差小于0.3m, 平均相对误差为5.78%~7.23%, 相关系数大于0.9, 属高度相关。独立测试结果显示, “山竹”( 国际编号: 1822)影响期间有效波高最大值的神经网络模型预报结果与观测值基本吻合, 相对误差为-31.06%~0.98%, 但计算的最大值出现时间和观测情况不完全一致。该计算方法可应用于热带气旋影响期间的有效波高最大值计算, 因而在海洋工程领域和海洋预报领域具有应用前景。     

两类热带气旋在南海的移动速度

统计分析最近23a资料，得出热带气旋在南海的移动速度平均为3．3纬度，日，其中西太平洋热带气旋较快，达3．9纬度，日，南海热带气旋较慢，仅2．8纬度，日。两类热带气旋都是在7月最快。过去一天移动速度快于平均值，未来一天容易减慢，反之容易加快。西太平洋热带气旋以减慢为主，南海热带气旋以加快为主。天气系统对热带气旋移动速度影响较大。     

热带气旋风场的一种数值计算模式

利用动力学方程组，并对其中垂直梯度项和垂直扩散项进行了参数化处理。利用每日４次的地面天气图资料和台风年鉴中台风中心位置资料，采用数值计算方法对热带气旋及其环境场进行数值计算模拟。计算结果表明，用本模式得到的热带气旋风场及其周围的环境风场比利用公式法得到的风场更为合理。     

1949-2006年西北太平洋热带气旋活动的气候分析

应用1949～2006年的《台风年鉴》资料对出现在西北太平洋的热带气旋(TC)的活动规律进行了气候再分析,按照新的TC分类方法探讨了近58a来西北太平洋TC的时空分布特征。分析结果表明,西北太平洋TC的时空分布差异显著,其发生源地可划分为4个,发生时间和位置的季节性变化明显,每年登陆我国TC的个数与西北太平洋TC数量的增减保持一致,TC全年集中发生在7～10月期间,TC的年代际变化表现为上世纪80～90年代发生的频数比60～70年代显著减小。小波分析显示TC活动3～6 a与12～14a的变化周期显著。     

热带气旋在东海的活动及其灾害分析

本文根据1949～1989年热带气旋历史资料,对影响东海的热带气旋进行了统计分析,结果表明,热带气旋在东海的活动相当频繁,特别是7、8、9三个月;热带气旋逐年出现个数有明显的年际波动和季节性变化;进入东海的热带气旋大致分为七类路径,不同路径的热带气旋对东海沿岸地区造成不同程度的危害,其灾情以具体实例作了阐述。     

梅雨与热带气旋活动的关系

本文利用1957～1998年的资料,以统计分析的方法,对长江中下游梅雨及热带气旋活动的对应关系进行了初步分析,归纳出几点有参考价值的结论以求对热带气旋活动的长期预报有所裨益。     

西北太平洋热带气旋发生的时空变化特征

利用中国气象局整编的1949-1988年的《台风年鉴》和1989-2000年的《热带气旋年鉴》资料，统计分析了西北太平洋热带气旋的主要发生源地、各强度等级热带气旋发生的经纬度变化特征、各强度等级热带气旋发生源地和发生频率的季节变化特征。结果表明：西北太平洋有三个热带气旋的主要发生地，分别是南海中北部偏东洋面、菲律宾以东至加罗林群岛之间的洋面、加罗林群岛一带洋面；热带气旋强度越强，发生位置越偏南、偏东；热带气旋平均发生源地存在明显的季节变化特征，冬季平均发生源地偏南偏东，以后逐渐向北向西偏移，夏季以后又向南向东偏移；各强度等级热带气旋2月平均发生频率最小，8月平均发生频率最大，全年TC较集中地发生在7～10月期间。     

热带气旋气压场和风场的后报模式

根据热带气旋影响范围内实测气压与风速资料，求解一组方程得到热带气旋气压场和风场计算的关键性参数。使热带气旋影响范围内实测气压和风速值与模式的计算值有很好的拟合。同时考虑了摩擦效应，构造了一个移动热带气旋气压场与风场的后报模式。     

Derivation of Parametric Tropical Cyclone Models for Storm Surge Modeling

In this paper, the parametric tropical cyclone models for storm surge modeling are further developed. Instead of tangential wind speed via cyclostrophic balance and radial wind speed using a simple formulation of defection angle, the analytical expressions of tangential and radial wind speed distribution are derived from the governing momentum equations based on the general symmetric pressure distribution of Holland and Fujita. The radius of the maximum wind is estimated by tropical cyclone wind structure which is characterized by the radial extent of special wind speed. The shape parameter in the pressure model is estimated by the data of several tropical cyclones that occurred in the East China Sea. Finally, the Fred cyclone (typhoon 199417) is calculated, and comparisons of the measured and calculated air pressures and wind speed are presented.