台风蒲公英两次登陆过程的强度变化分析

主要通过台风蒲公英来研究台风登陆时的强度变化问题。首先利用雷达回波资料分析了台风蒲公英在台湾和浙江两次登陆过程的结构变化,发现第一次登陆后,结构明显变得松散,第二次登陆后,气旋的结构反而变得更有组织性、更紧密。并用浙江省地面自动气象站资料来分析雨带分布、地面涡度分布的变化情况,进一步证实“蒲公英”在浙江登陆后强度确实有所加强。最后用NCEPT再分析资料对比分析了“蒲公英”在两次登陆时的水汽和斜压能量等条件,发现第二次登陆时环境条件明显要好。因此认为台风蒲公英在浙江登陆后强度维持的原因主要是水汽的输送,北面冷空气的入侵等。     

登陆台风近地层湍流特征观测分析

在对多个登陆台风实地观测的基础上,选取出较有代表性的实验观测个例:“黄蜂”、“杜鹃”和“黑格比”3个登陆台风,分析探讨在登陆台风的中心、靠近中心位置的强烈影响区域和台风外围环流影响地区近地层湍流特征,以期对登陆台风的边界层湍流过程有所认识。观测资料分析显示,在登陆台风的中心及其强烈影响的区域:(1)风速和湍流强度均有强烈的变化;(2)水平湍流积分尺度明显增大,越靠近中心位置,增大越明显,而垂直方向没有明显变化;(3)在湍流谱的低频和高频区,湍能均可增大1~2个量级,其中垂直方向湍能增大的幅度略小于水平方向;(4)湍谱在惯性子区u,v,w3个方向的分布均不满足-5/3次方律,存在较大偏移,而在台风外围环流影响区和无台风影响时,则无上述的4个特征。     

热带气旋登陆前强度变化的统计特征分析

应用53 a(1949-2001年)西北太平洋热带气旋(TC)基本资料,分析登陆我国的TC登陆前强度变化的统计特征,包括TC登陆前48 h内强度变化特征、登陆前强度变化的年际、月际和日变化特征、登陆前强度变化与TC自身强度的关系以及TC登陆前的生命史特征等,还对登陆前迅速增强和减弱的TC分布特征进行了分析.主要结果有:...     

不同观测分辨率强台风云系的遥感特征

静止气象卫星的快速区域扫描是监测不同天气过程的有利手段。以获取的风云静止气象卫星快速区域扫描数据为基础,选取2011年台风梅花(1109)及2012年台风海葵(1211)的观测数据,采用Hovm(o|¨)ller分析图、变异系数等参数,研究不同时空分辨率观测数据对台风云系结构特征参数监测的敏感性影响。分析结果表明:可见光通道10 min观测时间间隔配以1.25 km空间分辨率可以很好地反映云系演变特征,在相同观测时间分辨率条件下,降低空间分辨率会对云系结构特征的提取有较大影响;在相同空间分辨率条件下,观测时间分辨率的降低对云系结构及演变特征的分析影响较小;基于变异系数的分析说明云像元特性在60 min的观测时间间隔下发生了较大变化,如果以60 min为观测时间间隔将会失去较多的云像元变化特征。水汽通道不同观测时间的变异系数差值小于红外通道1,说明云像元在红外通道1的特性演变对观测时间的敏感性高于水汽通道,提高观测频率可获取更多的云像元红外通道1的辐射特性。     

“海葵”登陆前后强度演变及造成浙江省强降水的诊断分析

利用湿位涡、螺旋度和湿矢量对"海葵"登陆前后强度变化及造成浙江省强降水诊断分析,结果表明,广阔的暖海面、高空急流的维持、弱纬向风垂直切变及暖心结构的增强为"海葵"在近海发展提供条件。TC中心附近mpv1负中心的出现及mpv2正值区的抬升,及此后mpv2由正转负的过程,分别对其发展和衰减有12~18 h的提前量。台风先增强后减弱的过程对其大风区内高层水平螺旋度负-正-负的转换存在12 h的响应时间。大气层结不稳定条件下,TC强度发展有利于中心附近能量积累,促使低层气流增强并携带丰富水汽输送至浙东沿海,形成暴雨。台风大风区内高层水平螺旋度的演变通过影响TC强度,促使低空水平螺旋度变化,850 hPa数值增加及减弱为零的过程分别对强降水的形成与减弱有9~12 h左右的预示,且中心阈值一定程度上可表征TC登陆前后降水强度与持续时间上的差异。湿矢量可预示雨带分布,其负值区大小对雨带范围的表征能力较强但负值中心相对降水中心偏北,且无法反映登陆前后降水强度的差异。     

华南地区热带气旋登陆前强度突变的大尺度环境诊断分析

利用每6小时一次的NCEP再分析资料,对华南地区登陆前突然减弱和突然增强的两类热带气旋（TC）进行大尺度诊断分析,结果表明：（1）突然增强的TC位于副高的西南侧或南侧,低空有明显的西南气流卷入TC内部,而突然减弱的TC基本在副高西侧或西北侧;（2）突然增强TC的低空辐合、高空辐散均较强;（3）充足的水汽输送是TC登陆前突然增强的另一重要原因。     

登陆华南热带气旋强度变化与大尺度环流的关系

应用UK再分析资料,采用合成分析方法,对比分析了登陆华南的登陆前迅速增强的TC（Rapid Intensifying TC,简称RITC）和迅速减弱的TC（Rapid FillingTC,简称RFTC）登陆前24h的大尺度环流背景特征。结果表明：从外流、入流强度和范围上看,RITC的低空入流和高空外流均明显强于RFTC,两类TC高空外流强度的差异比低空入流明显,RITC的次级环流径向范围大;从外流垂直伸展高度上看,RITC的平均外流主要集中在500hPa以上,而RFFC的平均外流比较分散,向下伸展到850hPa;从高空流场配置看,RITC上空除西北象限外均有较强外流,而RVrC仅在东北象限有较强外流,相应的RITC和RVrC的高空辐散在范围和强度上均有明显的差异,其中RITC的高空辐散明显强于RFTC;强烈的西南季风水汽输送是登陆华南的TC登陆前突然加强的先兆条件,RITC的对流活动明显比RFTc活跃;RITC的纬向风垂直切变比RFTC小,有利于RITC的强度增强。     

热带气旋过台湾后再次登陆的路径强度变化统计分析

登陆台湾后再次登陆大陆的热带气旋(TC)由于受复杂下垫面及中低纬天气系统的共同影响,过岛后在海峡内的路径、强度及结构变化复杂,导致登陆大陆的精确化定位、定强及预报难度大。分析了1949—2017年二次登陆的81个热带气旋路径及强度变化特征,并对上海台风所(CMA/STI)、美国联合台风警报中心(JTWC)及东京区域台风中心(RSMC-Tokyo)的热带气旋最佳路径数据中过岛热带气旋的定位定强进行对比分析。结果表明:二次登陆大陆热带气旋强度以减弱为主,少数热带气旋在海峡内增强;过岛后热带气旋路径多数会发生明显偏折,但三家最佳路径资料判断的偏折趋势不一致;由于热带气旋过岛时结构遭到破坏,定位定强难度增大,导致三个业务中心对其定位定强的差异较大,这种不确定性增大了其路径和强度监测预报的难度。     

台风登陆前后异常变化的研究进展

国家重点基础研究发展计划（973计划）项目——“台风登陆前后异常变化及机理研究”经过5年（2009—2013年）的研究完成研究任务。项目系统性地开展了16个台风的外场观测试验,在浅水区的海气拖曳系数、边界层高度变化等方面获得新的观测结果;发展了针对登陆台风的多源资料融合方法,例如台风雷达风场反演和同化技术取得进展;揭示了不同尺度系统活动导致台风路径突变、登陆台风复苏、双眼壁的形成等的物理机制;改进了涡旋初始化和积云对流参数化技术,提出了新的云辐射参数化方案,建立了台风海-陆-气耦合模式,台风数值预报关键技术的研发取得明显进展,文中介绍该项目所取得的代表性成果,对台风登陆前后异常变化的科学问题及研究进展进行综述。     

环境风垂直切变与登陆台风强度变化关系的统计分析

为了了解环境风垂直切变在登陆台风强度突变下所起的作用,利用1990-2004年登陆中国的111个台风的强度、登陆位置以及NCEP/NCAR每日4次等压面风场等资料,分析了风速垂直切变对台风登陆过程中强度变化的影响.结果表明,与海盆中相比,环境风垂直切变与登陆台风强度的线性相关性减小,滞后的时间长度减短;环境风垂直切变与滞后6～18 h的台风强度有不可忽视的相关性,与滞后6 h的台风强度相关最佳,相关系数为0.215;对于显著增强的登陆台风,其所处的环境风垂直切变不太大,平均在9 m·s-1以下,反之当环境风垂直切变在9 m·s-1以上时,登陆台风的强度也有可能显著减弱;与在华南登陆的台风相比,在华东登陆的台风其减弱型样本相对更多,其强度受风速垂直切变影响衰减得更快.     

热带气旋经过台湾岛强度变化特征

用中国气象局整编的1949-2006年共58年的<台风年鉴>或<热带气旋年鉴>资料,将资料线性插值到1小时,挑选出经过台湾岛的热带气旋(TC),用统计分析的方法,揭示TC经过台湾岛时的强度变化特征.结果表明,TC从东侧登陆台湾岛损失的强度为西侧登陆损失强度的2倍以上;TC登陆时的路径方向与台湾中央山脉长轴的交角越接近垂直,其过岛损失的强度越小,在岛逗留的时间越短;TC登陆台湾岛东侧时强度损耗与TC登陆前其自身的强度呈正相关,而登陆台湾岛西侧则没有明显的统计规律;TC从台湾西侧登陆时不但出现强度不变或者增强的几率更大,而且强度增强也更多.     

地形对台风“海葵”降水增幅影响的研究

使用NCEP GFS资料和WRF V3.4模式对2012年第11号台风"海葵"(1211)引发的安徽强降水过程进行数值模拟,通过改变模式中安徽省大别山区和皖南山区的地形高度,设计一组敏感性试验,对"海葵"降水的地形增幅效应进行研究。结果表明:(1)WRF模式对台风"海葵"降水过程有较好的模拟能力。(2)大别山区和皖南山区地形对"海葵"移动路径、强度以及降水分布、强度均有不同程度的影响;不同地形高度下模拟的台风路径及降水分布差异较大,且降水中心强度与地形高度相关性较好,地形对暴雨增幅作用明显。(3)山区地形有利于中尺度辐合线和低涡生成、发展,并有强水汽辐合中心与之相对应;有地形时对流层低层上升运动比无地形时明显加强,对安徽中南部强降水增幅作用显著。     

登陆华南台风强度的前兆信号分析及预测

自20世纪90年代中期后,登陆华南台风频数减少、强度转弱,这一方面受台风和大尺度环流系统自身的年际和年代际变化共同影响,另一方面,可能受太平洋年代尺度振荡(PDO)调制。进一步选用年际增量法剔除年代际变化得到,若前冬呈现东部型拉尼娜(中部型厄尔尼诺)状态,随后的后汛期120°~130°E越赤道气流偏强(弱),继而是强(弱)辐合带、季风槽偏强偏北(偏弱偏南),有(不)利于台风在华南地区活跃,则对应累计气旋能量指数(ACE)年指数更强(弱),体现了台风、海温、大气环流的年际变化影响。最后,采用基于年际增量法的主成分回归方法对ACE指数进行建模,结果得到近30年回报相关系数高达0.80,2014和2015年的预报效果与实况较为一致。     

热带气旋莫兰蒂(1010)强度的观测研究和增强条件的诊断分析

热带气旋莫兰蒂(1010)进入台湾海峡后显著加强。本文普查了历史上在台湾海峡与"莫兰蒂"有相似路径的热带气旋,其中几乎没有增强的热带气旋个例;总结了"莫兰蒂"在台湾海峡活动时的强度变化,指出在实时业务中国内外台风预报中心对于"莫兰蒂"强度的判定存在明显偏弱的现象。运用天气学和动力诊断方法,分析了"莫兰蒂"在台湾海峡活动时热带气旋发展的基本条件,结果发现:台湾海峡区域有较高的海表温度、丰富的中低层水汽净流入、强烈的低层辐合和高层辐散、低层涡度净流入,为"莫兰蒂"的发展提供了有利的动力和热力条件,弱的环境风垂直切变又使其强度增长没有受到大的抑制作用。研究结果可为热带气旋强度或强度变化预报提供有意义的参考。     

登陆孟加拉湾风暴结构个例分析与数值模拟

采用NCEP-NCAR再分析资料,分析了2006年4月29日登陆缅甸并造成云南省强降水过程的孟加拉湾风暴结构。并且利用美周新一代中尺度WRF（weather Researchand Forecast）模式对2006年4月28～30日云南强降水过程进行了数值模拟研究。结果表明：孟加拉湾风暴登陆前后结构具有明显变化,从基本对称结构演变为非对称结构,WRF模式较好地模拟出盂加拉湾风暴登陆前后环流场特征和风暴移动路径以及造成云南强降水雨带的分布特征。     

1323号强台风菲特登陆后迅速衰亡的原因分析

利用中国气象局上海台风研究所最佳路径资料和NECP-FNL 1°×1°格点资料,分析了1323号强台风菲特(Fitow)登陆过程中环境条件、水汽和动能收支及其结构变化特征,研究其登陆后迅速消亡的原因。结果表明,"菲特"的消亡过程涉及与中纬度高空槽及另一台风的相互作用。登陆前,"菲特"从中纬度高空槽的相互作用中获得斜压位能,并从与另一台风丹娜丝(Danas)之间的偏东风低空急流中获得水汽输送,同时,高、低空急流的有利配置及较小的环境风垂直切变为其维持和发展提供有利条件。"菲特"登陆后,一方面与台风丹娜丝之间的水汽通道断裂失去潜热能的供应,另一方面冷空气侵入到台风中心,台风动能转化为斜压位能,同时高、低空风场配置加大其环境风的垂直切变,台风失去其结构特征而迅速消亡。     

地形对登陆热带气旋"黄蜂"(2002)强度影响的模拟研究

以"目标登陆台风外场试验研究"(CLATEX)项目的目标热带气旋"黄蜂"为对象,在用高分辨数值模式模拟其近海加强和登陆减弱过程的基础上,通过5组对比数值试验,从定量和时间演化角度细致地分析了热带气旋周边海陆和地形分布对热带气旋强度的影响及其机理.分析表明,华南西部地理因子(地形、粗糙度、海陆分布等)对热带气旋强度变化具有重要影响.华南西部地形的存在,有利于低层弱冷空气向南侵袭,从而激发对流发展,使气旋迅速加强,是"黄蜂"近海加强的关键原因;登陆后冷空气切入造成的稳定层结抑制了对流发展,阻断了对流潜热能源,是"黄蜂"登陆后迅速减弱的重要原因;华南西部真实地形下的地表摩擦效应是"黄蜂"登陆后迅速减弱的重要原因之一;南海热带气旋区的地表热交换以潜热输送(蒸发)为主,其量值一般是感热输送的5～10倍;洋面热交换与气旋强度间存在正反馈关系,符合热带气旋发展的"WISHE"(风引起的表面热交换)机制观点,即"WISHE"可能是南海热带气旋发展的一种重要机制.     

回波强度测量的误差因素分析及解决方法

回波强度测量误差主要由雷达本身的参数(如发射功率、波束宽度、天线增益、系统损耗等)、气象因子(如折射指数、衰减系数、充塞系数等)、信号处理方法等误差引起.通过对相关雷达参数的相对误差和回波强度绝对误差曲线分析得出,雷达参数天线增益优于0.1 dB、发射峰值功率优于10%、发射频率优于0.1%、脉冲宽度优于1%、波束宽度优于0.01°时,反射率因子测量误差将＜0.8 dBz,可满足新一代天气雷达反射率因子测量误差范围在±1 dB内的技术要求.