登陆台风变性发展与消亡的对比分析

本文对0421(海马)和0311(环高)台风登陆后不同的演变过程进行了对比分析。分析表明,虽然两次台风登陆的时间和路径都很相似,但是由于环境场的形势的不同,特别是北方冷空气情况的不同,一个变性发展成为温带气旋,给江苏地区带来了大面积的降水,另一个直接减弱消失,仅在登陆点附近产生了一些降水。通过讨论锋生函数各项的性质和计算其主要项的分布特征,对变性过程进行了研究,发现台风变性初期其锋生函数中变形项起主要作用。锋生结果造成强烈的辐合上升运动,引起台风暴雨的增幅。     

发生在中国大陆的台风变性加强过程分析

通过对登陆台风Winnie(1997)的演变过程分析，发现登陆后的台风经历三个阶段：衰减阶段、变性阶段、重新加强阶段。其变性过程类似于Sekioka等人提出的复合型，变性后逐渐演变为Shapiro—Keyser气旋模型。通过对物理量的诊断分析发现，对流层中高层冷空气的下沉入侵以及对流层低层的暖平流是热带气旋变性的原因。冷空气的入侵使具有暖心结构的热带气旋演变为斜压结构的温带气旋。变性后气旋得到了重新发展，低层维持的较明显暖平流以及与高空急流相对应的散度区和高空涡度平流是导致气旋重新发展的重要物理因子。     

登陆台风变性过程的诊断研究

本文对一个登陆台风(Freda)的衰减阶段和变性阶段进行了涡度及角动量收支的诊断分析,主要结果表明:相对涡度和相对角动量都是反映低压变化的重要指标。衰减阶段,次网格尺度效应及摩擦作用是台风衰减的主要因子,变性阶段,次网格尺度效应对于涡度和角动量在系统内部的重新分布起了重要作用;涡度的侧边界输送和散度制造对于整个过程都是重要的。台风低压是一个角动量汇区,系统角动量主要来源于侧边界平均输送,横向质量环流对于角动量过程起着关键性作用。     

1949—2014年影响山东的变性台风特征分析

利用1949—2014年上海台风研究所整编的热带气旋年鉴资料、常规降水、大风资料以及NCEP日平均（25°×25°）再分析资料,统计这期间所有影响山东的变性台风,并对这些变性台风时空分布的气候特征进行分析。结果表明：1949—2014年,共有80个变性台风影响山东。影响山东的变性台风变性地点主要在中纬度地区。变性台风的个数有明显的年代际变化和年变化,变性台风主要分布在夏季和秋季,春季和冬季比较少。台风变性地点分布与副热带高压分布还有西风槽的位置及等高线梯度有一定的关系。台风变性时存在明显锋区,锋区强,变性台风个数多,锋区弱,变性台风个数少。影响山东的台风变性后加强的有33个。斜压锋区、一定的冷空气、冷空气从中高层倾斜下沉入侵、高空正涡度平流及低层暖平流这些因子都有利于变性台风强度加强。     

台风变性加强过程的数值模拟和试验分析

1997年登陆的Winnie台风经历了变性重新加强的过程,利用中尺度数值模式MM5对该过程进行了数值模拟和分析.等熵位涡分析显示重新加强过程经历了2个阶段:(1)高层扰动加强期,北上的变性气旋在其高层维持了小的位涡区,使上游东移的位涡槽加强;(2)气旋斜压发展期,低层气旋上的斜压带与高层加强的扰动耦合,气旋获得斜压发展.该过程伴随着高层风速的加强并发展为急流,这是动力平衡和低层斜压动能输送的结果.高层扰动和急流演变过程说明了变性气旋自身对其发展的重要性.通过热带气旋分离的方法,利用数值试验对变性气旋以及与气旋相关的物理因子的作用进行分析.结果显示,低层变性的气旋Winnie首先通过潜热过程加强了高层的扰动,然后在其北移过程中和高层的扰动位相锁定而得到斜压发展,演变过程说明了登陆台风自身的重要性.在这个过程中,初始气旋的涡旋环流足最主要的,其次是水汽,而斜压性影响最少.斜压性影响最少是由于在气旋环流和高湿度的环境下,斜压带得到重建,使气旋仍然可以和高层的扰动相互作用而得到斜压发展.所以,斜压性仍是变性气旋再度发展的直接原因.综观台风Winnie的变性以及重新加强过程,气旋中斜压性的产生以及维持都和与降水相关的潜热过程密切相关.     

入侵冷空气强度对台风变性过程的影响

利用WRF中尺度模式对0716号"罗莎"台风的变性过程进行数值试验研究,讨论不同强度的入侵冷空气对台风变性过程的影响,结果表明适当强度冷空气入侵有利于斜压能的积累和释放,是导致台风变性的重要因素,而太强或太弱的冷空气都不利于台风的变性加强。当冷空气减弱时,台风登陆后边界层的热量通量减少,在没有新的能量供给的情况下,台风由于边界层摩擦作用和水汽供应不足而逐渐消散;当入侵冷空气过强时,台风内部会被迅速填塞,暖心变为冷心,从而逐渐消散。     

西北太平洋变性台风时空分布特征

利用中国气象局上海台风研究所整编的1961-2000年共40 a热带气旋年鉴资料,对发生在西北太平洋上的变性台风的时空分布特征进行了诊断分析和研究.研究发现,发生于西北太平洋上的变性台风的年频数呈现出明显的年代际变化特征,主要特征是20世纪60年代偏多,70至80年代显著减少,90年代初又略有回升,至90年代下半期每年发生变性的台风个数均极少;年际变化趋势呈现出逐年减少的特征,与西北太平洋上生成的总台风频数的变化趋势一致;西北太平洋上的变性台风多发生于夏、秋两季,特别集中于夏季与秋季的转换时期(变性比例分别达到40%及46%);秋季较夏季台风发生变性的位置整体偏东;台风变性前移动路径主要集中于朝鲜半岛以南及日本海附近,变性后路径多北上偏东;西北太平洋各月变性台风在变性后6小时内平均强度均减弱,变性后12小时内平均强度仍继续减弱,变性后强度加强的气旋的最低平均气压仅在6、7月份较变性前最明显.进一步通过对NCEP/NCAR月平均再分析资料的500 hPa高度场的EOF分析,发现夏、秋两季,纬向环流指数与台风变性频数呈显著负相关;中高纬度500hPa距平高度场在夏半年为正距平区,对应着高压,宜于冷空气入侵向高纬地区北上的台风,促进台风发生变性.     

Chaba (0417) 台风变性前后热力结构特征

运用美国NOAA-15极轨气象卫星高分辨率的AMSU探测资料, 结合NCEP/NCAR再分析资料和GMS-5气象卫星红外云顶亮温(TBB)资料, 对2004年Chaba(0417)台风(TC)变性前后的热力结构特征进行分析。发现变性前TC暖核结构呈对称分布, 在高空存在一强暖心; 变性后原TC对称暖心结构消失, 存在于温带气旋上空的相对暖区呈现出倾斜的非对称分布, 在高、低层各形成一弱的暖区中心, 锋面的斜压特性显著。通过热力结构对比, 进一步揭示出TC在向高纬度方向移动时, 与中纬度系统相互作用发生变性, 实质上是两个相继过程, 即热带气旋的消亡和温带气旋的生成发展。TC西侧高空干冷空气的入侵下沉, 破坏了其发展所需的水汽条件, 造成TC对称暖核结构的削弱和损毁。与此同时, 在TC残留区域, 由于空气较暖且存在气旋式环流, 暖空气在东侧呈气旋式上升, 与西侧高空入侵下沉的干冷空气形成偶极, TC暖气团与冷空气相交发展形成斜压的结果, 则为温带气旋的生成和发展创造了有利条件。     

Winnie(9711)台风变性加强过程中的降水变化研究

热带气旋变性过程是其结构、强度及其风雨分布发生显著变化的过程,常导致预报失败。基于T106格点分析资料、日本气象厅TBB资料以及MM5V3数值模式结果,对9711号台风Winnie变性加强过程中的降水变化特征及其机理进行研究。结果表明,Winnie台风变性加强过程中降水分布非对称性明显,强降水带首先出现在台风环流北部,之后向南弯曲,其强降水中心绕台风中心从北部顺时针转向东北和东南部。这种降水变化一方面与Winnie与西风带高空槽相互作用过程中环境风垂直切变明显增大,且其指向顺时针旋转有关。此间台风垂直结构发生明显倾斜,变性前期涡旋环流随高度增加先向北倾斜,发展到最强时又趋于垂直,之后又向东南倾斜。强降水区出现在垂直切变的下风方、台风气柱倾斜方向一侧。另一方面还与台风环流内冷、暖平流活动紧密相关,强降水落区与低层暖平流输送位置关系密切。对流涡度矢量垂直分量反映了Winnie台风环流内中尺度锋区与风垂直切变的相互作用,800 hPa上的大值区对其强降水落区有较好的指示意义。     

台风Matsa(2005)和Wipha(2007)变性过程对比分析

利用日本气象厅热带气旋年鉴资料和JRA-25再分析资料,对0509号台风Matsa和0712号台风Wipha变性过程进行了对比分析。结果表明,台风Matsa和Wipha均是在我国登陆后转向东北方向运动过程中发生变性,但Matsa嵌入中纬度高空锋区,变性为温带气旋后有再加强过程,而Wipha仅外围环流与锋区接触,变性为温带气旋后无再加强过程。通过等熵面位涡分析进一步表明,Matsa变性加强表现为高层正位涡与低层暖平流的耦合,以及高层正位涡下传至中低层;Wipha的变性过程中,高层正位涡并未与低层暖平流耦合,高层正位涡无明显的下传。     

一次变性台风再增强过程的敏感性试验

采用位涡反演技术与数值模拟相结合的方法,通过初值敏感性试验和物理量场的诊断分析,对台风变性后再度增强的影响因子和物理机制进行了深入的分析和研究。结果表明:台风低压由变性减弱转为发展增强主要是由于台风低压环流与西风带斜压锋区之间的相互作用所造成的,随着高空冷涡低槽的加深南下和台风低压的继续北上,两个系统之间的距离逐渐减小,西风带高空槽与台风低压之间相互作用的正反馈机制逐步成为台风变性后强烈加深发展的主要原因。     

冷空气入侵对0509号台风“麦莎”变性的作用

利用地面和高空的实况观测资料、NCEP／NCAR再分析资料以及FY-2C卫星云图资料,并通过中尺度Barnes滤波和物理量诊断分析,对台风“麦莎”变性过程进行研究。采用非静力平衡的中尺度模式MM5（V3．7）对“麦莎”北上变性,影响京津地区降水的全过程进行了60h模拟。结果表明：“麦莎”登陆北上过程中,西北侧冷空气先随着“麦莎”环流由北向南旋转,尔后冷空气又从台风低压中心的偏南侧向北侵入,逐步侵入“麦莎”暖心结构;在垂直方向上,对流层中高层不断有系统性的冷空气倾斜向下补充,冷空气从对流层低层侵入台风环流,最终使“麦莎”变性。在接近华北地区时,“麦莎”云系发生分裂,偏西侧云系的出现和发展与低层850hPa流场上中尺度辐合线的产生密切相关,其中冷空气的作用显著。     

一种基于位涡反演的变性台风初始化方案

针对变性台风的结构特征和Bogus 方案的局限性,提出了一种新的基于位涡反演技术的台风初始化方案。实际应用效果表明,该变性台风初始化方案既能使初始场中的台风中心位置和强度与观测相吻合,又能维持变性台风的结构特征(斜压性和不对称性),同时能保证初始场中各要素场之间的协调一致性。数值试验结果表明,采用该方案后,在数值模拟的前24 小时对台风中心强度和移动路径的模拟效果有较明显改进。      

"海棠"台风对褐飞虱灾变性迁入影响的个例研究

通过对1991-2005年中国褐飞虱灯诱资料和登陆台风数据的调研,分析了台风对褐飞虱灾变性迁入的影响.研究发现:这15 a中共有52个台风登陆我国东部稻区,其中16个台风对褐飞虱的迁入带来了重大影响.台风对褐飞虱迁入影响最大的是2005年,其次是1991年和1997年.在2005年登陆我国的9个台风中有6个台风对我国褐飞虱迁入产生了重大影响,其中对夏季迁飞影响最大的是海棠台风.本文选取海棠台风作为研究个例,将这一个例的虫情数据导入GIS中进行降落特征的空间分析,再结合相关气象资料对台风登陆期间的大气动力背景进行了客观分析,通过分析初步揭示了风场、垂直流场和降水在褐飞虱降落过程中的作用.     

一次台风变性并入东北冷涡过程的动力诊断分析

台风北移变性并入东北冷涡是造成东北地区夏季大范围暴雨的主要形式之一, 但其中的热动力结构变化特征及其物理机制尚不清晰。本文利用美国国家环境预报中心(NCEP)的再分析资料对一次台风变性并入东北冷涡过程进行动力诊断分析, 分析结果显示:冷涡冷空气的不断侵入以及台风移动形成的相对冷平流使得台风暖心结构消亡, 其低层低压辐合和高层高压辐散结构消失, 变性并入东北冷涡后气旋整层偏冷, 低层出现冷中心。台风变性并入东北冷涡过程中, 冷涡中心附近高空急流南侧的反气旋切变抑制气旋直接往高空发展, 而急流轴左侧的热动力分布特征有利于垂直涡度的发展, 变性后的气旋环流向冷涡的移近有利于急流轴维持倾斜, 从而促进气旋向高空冷涡倾斜发展。同时, 冷空气在气旋低层附近堆积导致等假相当位温线发生倾斜, 造成垂直涡度在气旋中层倾斜发展。台风变性并入东北冷涡后, 高空冷涡槽底的正垂直涡度平流促进气旋由中层直接向高层发展, 而高空冷涡槽底急流促进正垂直涡度平流的维持。气旋高空环流的发展反过来削弱了东北冷涡的高层环流, 导致高空冷涡中心出现北撤。     

环境场大尺度锋面系统与变性台风结构特征及其暴雨的形成

本文将登陆台风环境大尺度锋面系统动力、热力结构作为台风变性发展的关键影响因子。本文的分析研究揭示了变性台风半冷半暖的热力非对称结构,及其演变过程气压谷型、动能峰型、降水增幅特征形成的环境场影响因子。本文的数值试验表明,台风环境场斜压结构（锋面特征）可以显著地影响台风变性过程,并可导致台风中心气压呈“谷型”、动能“锋型”以及热力非对称结构特征。引起台风变性涡旋加强及其暴雨增幅现象或台风衰减、消亡。本文的数值试验证实了登陆台风变性发展的某些成因,某种程度揭示了中低纬度系统的相互作用的机理问题。     

一次台风变性过程的锋生位涡反演诊断

采用锋生位涡反演诊断方法,对一次发生在西太平洋上的台风变性过程进行了诊断分析和机制研究。主要从锋生演变的角度,定量诊断了西风带高空冷涡低槽的动力强迫作用、中纬斜压锋区扰动、台风环流本身以及非平衡风场在台风变性过程的不同阶段所起的作用和影响,并对以上各物理过程的相互作用、造成台风变性以及变性后再度增强的演变发展机制进行了分析讨论。结果表明,台风变性过程具有显著的非平衡特征,在台风变性过程的不同阶段具有明显不同的发展演变机制。     

变形场锋生对0108登陆台风温带变性和暴雨形成作用的诊断分析

文中利用MM5模式对0108(桃芝)台风温带变性特征及暴雨的发生发展机制进行了诊断分析。分析表明0108(桃芝)台风登陆后其大风区向外扩展,中心区以外的气压仍有下降。由于锋面的斜压作用其温度场结构发生了明显变化,由对称的暖心结构演变为半暖半冷的温带气旋非对称结构,相对应的高度场、流场特征亦表现出非对称结构。通过计算变形向量、锋生函数及非地转风的分布,发现在锋生函数中变形项所起作用比散度项和倾斜项要早、要大,对台风温带变性有重要的作用。而锋生结果加强了风场的非地转性并强迫出锋面垂直次级环流,造成强烈的辐合上升运动,引起台风暴雨的增幅。     

变性台风Winnie(9711)环流中的锋生现象

基于T106一日四次1.125°×1.125°格点资料, 采用非地转湿Ｑ矢量对登陆台风Winnie(9711)变性加强过程中环流内的锋生现象进行诊断分析。结果表明, Winnie变性加强与其环流内的中尺度锋生过程密切相关, 其低层环流中可发现包围台风中心的环状锋生现象。其中, 北侧锋带与西侧锋带在结构、性质上有所不同, 北侧锋具有暖锋特征, 而西侧锋具有冷锋特点。台风残余低压环流中心位于两条锋带的交汇处, 其变性加强过程类似于一个温带气旋在地面锋上的发展过程。Winnie变性加强过程中, 北侧暖锋锋生强, 锋面次级环流明显, 降水区主要出现在该锋带附近。西侧冷锋锋生弱, 无明显锋面次级环流, 降水不明显。强锋生区首先在台风上空高层产生, 随后增强下传, 加强了低层锋生过程。中低层锋生强度以及锋上垂直运动与凝结潜热作用有密切关系。