赤道辐合区中多台风期大尺度和台风尺度的动能收支及其相互作用

本文选了两例西太平洋赤道辐合区中同时有3个台风发生发展的多台风过程,采用滤波法分离出大尺度场和台风尺度场,并建立了完整的包括大尺度平均动能、扰动动能,台风尺度的平均动能、扰动动能收支方程,最后做了各种动能收支计算.结果发现:对于这种条件下台风尺度扰动的发展,大尺度动能转换的贡献不足20％,其发展动能主要是从比台风尺度小的短波尺度中获得.也就是说,在热带短波是台风尺度和大尺度的动能源.     

超强台风“威马逊”与“达维”进入北部湾强度变化对比分析

利用常规气象资料、NCEP 1°×1°再分析资料,采用天气学诊断分析方法,对超强台风＂威马逊＂（1409）和＂达维＂（0518）登陆进入北部湾前后强度变化特征差异进行对比分析,结果表明：（1）500 h Pa副高快速加强,850 h Pa季风急流和越赤道气流汇合卷入到台风环流中,台风移向的下游区域高低空（200—850 h Pa）垂直风切变小,南海北部海温偏高等是＂威马逊＂和＂达维＂登陆海南岛前在近海突然加强的有利条件。（2）从琼州海峡进入北部湾,摩擦消耗小,是＂威马逊＂进入北部湾后,强度下降小,仍维持超强台风级别的主要原因;而从海南岛中部西移进入北部湾,摩擦消耗大,是＂达维＂进入北部湾后,强度下降大,从超强台风降为台风级别的主要原因。（3）动能收支诊断分析显示,地形摩擦对动能的耗散主要集中在边界层内（800 h Pa以下）,＂威马逊＂在超强台风阶段耗散作用最大,进入北部湾之后摩擦耗散减小,而＂达维＂则因横穿海南岛进入北部湾动能的摩擦耗散较大。     

超强台风“威马逊”与“达维”进入北部湾强度变化的对比分析

利用常规气象资料、NCEP 1°×1°再分析资料,采用天气学诊断分析方法,对超强台风“威马逊”(1409)和“达维”(0518) 登陆进入北部湾前后强度变化特征差异进行对比分析,结果表明：(1) 500 hPa 副高快速加强,850 hPa 季风急流和越赤道气流汇合卷入到台风环流中,台风移向的下游区域高低空(200—850 hPa)垂直风切变小,南海北部海温偏高等是“威马逊”和“达维”登陆海南岛前在近海突然加强的有利条件。(2) 从琼州海峡进入北部湾,摩擦消耗小,是“威马逊”进入北部湾后,强度下降小,仍维持超强台风级别的主要原因;而从海南岛中部西移进入北部湾,摩擦消耗大,是“达维”进入北部湾后,强度下降大,从超强台风降为台风级别的主要原因。(3) 动能收支诊断分析显示,地形摩擦对动能的耗散主要集中在边界层内(800 hPa 以下),“威马逊”在超强台风阶段耗散作用最大,进入北部湾之后摩擦耗散减小,而“达维”则因横穿海南岛进入北部湾动能的摩擦耗散较大。     

1409号超强台风"威马逊"对海南橡胶园的风害影响评估

海南是我国主要的天然橡胶产地之一,也是台风频发区。强风直接造成橡胶树叶片破损、落叶、折梢、折枝甚至倾斜、断干、倒伏等机械损伤,台风灾害是海南岛橡胶产业面临的最大自然灾害。以海南橡胶园台风灾害历史数据为基础,选取橡胶园台风灾害评估的静态和动态因子,依据可拓理论建立海南橡胶园台风灾害评估模型。并利用所建立的评估模型对1409号强台风"威马逊"进行了评估,评估结果与实际灾情较一致,说明所建模型是可行和实用的,研究结果可为合理规划海南橡胶园种植、提高防灾减灾决策的时效性提供科学依据。     

江西持续性强降雨的气候特征及其大尺度环流背景

利用常规气象站每6 h一次的降水资料和National Centers for Environmental Prediction (NCEP) Final operational analysis (FNL)资料,运用局地经向环流诊断方程对2010年6月17—20日江西的罕见持续性暴雨的两阶段降雨过程作了定量诊断分析,结果表明：潜热加热是造成两阶段暴雨最为重要的原因,且在第二阶段激发的上升运动明显强于第一阶段;经向温度平流、经向西风动量平流和边界条件对两阶段暴雨过程都有一定的正贡献;平均温度垂直输送和纬向西风动量平流在第一阶段为负贡献,在第二阶段转为正贡献。结合对应天气形势分析发现：500 hPa青藏高原东南侧浅槽的生成、东移、加深,与减弱东南移的切断低涡合并形成东北西南走向的深厚低压槽（暴雨区位于槽前）是第二阶段潜热加热激发的上升运动较第一阶段强的主要原因;高空西风急流出口区（入口）反气旋切变侧的辐合下沉（辐散抽吸）是平均西风动量纬向平流在第一（二）阶段中为（负）正贡献的主要原因;平均温度由低层向高层（高层向低层）输送是造成平均温度垂直输送在第一（二）阶段中为负（正）贡献的主要原因;中低层暖平流激发的上升运动是平均温度平流在两阶段降雨过程中起正贡献的主要原因。

     

超强台风“威马逊”的地闪活动及大气电场特征

利用海南省气象局在海南岛内布设的地闪定位网、海口地区组网大气平均电场仪及雷达对超强台风"威马逊"过程的监测资料,分析了该过程在海南岛过境(2014年18日12时至19日12时)时陆地及附近海域的地闪活动的时空分布特征。闪电监测结果显示,18日18时起,发生的地闪数目开始增多,至18日22时达到顶峰,至19日8时以前仍保持较强的频数。地电主要发生在东方市境内及近海,最大密度值出现于洋面,达到了4.7次/km2(海面),陆地最大地闪密度为1.6次/km2。通过对地面电场的演变特征分析来看,嵌于台风外围雨带里的对流云具有三极性电荷结构特征,这与大部分常规夏季雷暴云具有一致性。     

台风“威马逊”近海加强及引发广西异常暴雨分析

利用MICAPS常规资料、中尺度自动站资料以及NCEP、ECMWF等数值预报产品资料,采用天气学诊断分析方法,对1409号超强台风"威马逊"近海加强、造成广西异常暴雨的成因进行分析。结果表明:1"威马逊"经过的海域温度异常偏高,西南季风急流增强,以及垂直风切变小,有利于"威马逊"近海加强;2"威马逊"与季风急流在海南文昌近海相遇,促使台风中心附近潜热能持续增大,暖心结构更趋于完整,是"威马逊"强度突然加强的重要原因;3充沛的水汽输送和水汽辐合、强烈的上升运动是造成"威马逊"异常暴雨的重要原因。     

超级台风‘玛莉亚’的对流爆发特征及与快速加强的关系

利用数值模拟结果,该研究探讨了超级台风‘玛莉亚’的对流爆发(CBs)特征及与快速加强(RI)的关系。发现,(1)切变相对象限的内核CBs表现为由顺切变到逆切变的气旋式旋转,这有利于台风快速加强;(2)CBs的突然增长为即将到来的RI提供了预示性特征信号,同时,台风玛莉亚的RI过程引发剧烈的深对流;(3)自对流层底向上的对流增长角度分析,发现对流爆发与边界层高对流有效位能,次级环流的向上深层发展,增强的动量通量辐合等有关。     

7-9月登陆华南台风气候变化特征及大尺度环流系统分析

采用1949-2015年上海台风所提供的热带气旋资料、NCEP/NCAR全球再分析格点资料、国家气候中心提供的74项大气环流指数以及青藏高原积雪等资料,对7-9月登陆华南的热带气旋TC(不含热带低压)和台风TY(含台风及台风以上的热带气旋)的气候变化特征以及大尺度环流特征进行了分析,结果发现:7-9月登陆华南TC及TY频数均有微弱的上升趋势,且年际变化显著,但TC和TY年际变化和准十年波动变化并不总是一致,尤其是近10a来登陆华南的强台风有明显增加的趋势。7-9月登陆华南的TC占登陆中国的一半以上,并且有约3/4是来自西北太平洋生成的台风。从登陆华南TC的区间分布特征来看,以中路最多,西路次之,东路最少。亚洲季风偏弱、西太平洋副高偏西,登陆华南TY偏多,反之亦然。TC偏多(少)年,西太平洋副高偏强偏西(偏强偏东)。TC偏多年110oE以东引导气流出现的反气旋式和气旋式环流对较TC偏少年偏西,反气旋环流南部的东风异常一直延伸到华南地区东部,这样的东风引导气流异常有利于引导热带气旋登陆华南。另外,青藏高原东部和西部积雪偏多、华南气温偏高及西北太平洋海温异常偏暖的情况下也均有利于台风登陆华南。     

超强台风“威马逊”（1409）强度和降水特征及其近海急剧加强原因

利用常规观测资料以及海南省中尺度自动站资料、海口多普勒雷达产品、FY系列卫星云图和NECP 1°×1°再分析资料,分析了2014年第9号超强台风＂威马逊＂（1409）在海南岛登陆前后其强度和降水特征及其近海急剧加强的原因。结果表明：＂威马逊＂登陆海南省文昌市翁田镇时强度维持或略有减弱,登陆前其中心附近极大风速超过74 m·s-1,最低海平面气压899.2 h Pa,为1949年建国以来登陆我国大陆最强台风;＂威马逊＂从7月18日10时到当日15时登陆文昌前的5 h内,其中心附近最大风速增大了5 m·s-1,最低气压下降了20 h Pa,其超强台风量级从18日11时开始维持时间达17 h;＂威马逊＂眼壁回波造成的海南北部地区强降水具有降水效率高、对流发展不够强盛的混合性降水特征,而其螺旋雨带＂列车效应＂造成的海南西部地区极值降水则具有典型的对流性降水特征;西太平洋副热带高压、低空急流、西风槽和南亚高压是＂威马逊＂近海持续加强的主要影响系统;低层辐合与高层辐散、弱的环境风垂直切变和适宜的海面温度、深厚的暖涡是＂威马逊＂近海急剧加强的原因。     

Kinetic Energy Budgets during the Rapid Intensification of Typhoon Rammasun (2014)

In this study, Typhoon Rammasun(2014) was simulated using the Weather Research and Forecasting model to examine the kinetic energy during rapid intensification(RI). Budget analyses revealed that in the inner area of the typhoon,the conversion from symmetric divergent kinetic energy associated with the collocation of strong cyclonic circulation and inward flow led to an increase in the symmetric rotational kinetic energy in the lower troposphere. The increase in the symmetric rotational kinetic e...     

Analysis of an Ensemble of High-Resolution WRF Simulations for the Rapid Intensification of Super Typhoon Rammasun(2014)

Diagnostics are presented from an ensemble of high-resolution forecasts that differed markedly in their predictions of the rapid intensification(RI) of Typhoon Rammasun. We show that the basic difference stems from subtle differences in initializations of(a) 500-850-h Pa environmental winds, and(b) midlevel moisture and ventilation. We then describe how these differences impact on the evolving convective organization, storm structure, and the timing of RI. As expected,ascent, diabatic heating an...     

关于超强台风“桑美”强度突变研究的几点思考

超强台风"桑美"在浙江省温州市苍南县登陆,登陆时中心附近最大风力达17级,中心气压920hPa,是近50年来登陆我国大陆最强的台风。为了认识超强台风"桑美"强度突然增强的机制机理,气象工作者做了许多有意义的工作,如"桑美"的观测分析、数值模拟、强度突增原因探究等。文章对以往研究成果进行了简述,指出了目前在此方面研究存在的问题,如数值模拟台风强度突增的量值偏小,强度突增的机理没有新的明显突破,以及气候变暖对台风强度突增如何影响涉及较少等。     

台风“巨爵”近海急剧加强的特征及成因分析

源自东风波动的0915号台风"巨爵"在自东向西靠近广东沿海时出现了近海急剧加强的异常现象。利用热带气旋定位资料、NCEP全球同化分析资料、卫星云图以及海上平台自动站探测资料等对"巨爵"近海加强特征和成因进行了诊断分析。结果表明:"巨爵"形成源自于西太副高南侧的东风波动,副高演变及引起的"北高南低"和"东高西低"的形势与"巨爵"环流增强发展密切相关;弱的垂直风切变、高空明显的辐散出流以及台风中心正涡度增大并向对流层中上层拓展有利于"巨爵"强度增强;低层弱冷空气南下,一方面从增加气压梯度和温度梯度来加强台风环流和暖心结构,另一方面通过触发外围对流云团发展并往台风中心输送进而对"巨爵"近海加强产生重要的触发作用;孟加拉湾西南季风气流、105°~110°E附近越赤道气流和西太副高西侧东南气流3支气流汇合为"巨爵"近海加强提供了充沛水汽条件。     

超强台风“威马逊”近海加强与低频水汽输送的关系及前期信号

利用NCEP/NCAR再分析资料以及中国气象局上海台风研究所（简称上海台风所）整编的《热带气旋年鉴》,分析了超强台风“威马逊”在南海加强过程中水汽输送的变化特征,着重探讨台风强度变化与10~30 d低频水汽输送的关系,并从低频场出发寻找台风强度变化的前期信号。研究结果表明:（1）“威马逊”有两条主要的水汽通道,分别为孟加拉湾通道和南海通道,孟加拉湾通道的水汽输送强度大于南海通道;（2）“威马逊”近海加强与10~30 d低频水汽输送有紧密的联系。在热带低频系统作用下,孟加拉湾通道的低频偏西水汽和南海通道的低频偏南水汽在南海汇聚,为“威马逊”的增强提供了有利条件;（3）对于在海南岛东部登陆的台风,其登陆强度与超前5~7 d孟加拉湾通道的低频偏西水汽输送呈现显著的负相关,与南海通道的低频偏南水汽输送有较弱的负相关。若前期从两个通道截面流入的低频水汽输送通量位于低频振荡的谷值时,则有利于其后5~7 d台风在南海加强,反之减弱。      

超强台风“威马逊”近海急剧加强特征及诊断分析

利用NCEP/NCAR提供的全球客观分析资料对1409号超强台风“威马逊”近海急剧加强的特征进行了诊断分析。结果表明：南海较高的海表温度、中低层丰富的水汽净流入为“威马逊”增强提供了有利的能量条件;维持近22 h对流层深层、高层及低层介于0~4 m/s弱环境风垂直切变是“威马逊”两次以超强台风登陆的必要条件;台风中心附近对流层高层强烈辐散、中低层正涡度值的增大和正涡度柱向对流层上层的伸展导致“威马逊”急剧增强;“威马逊”台风急剧增强具有一定前兆性,急剧增强与环境风垂直切变及对流层中低层涡度值的响应时间分别为12 h和9 h。     

0601号登陆台风及暴雨减弱消亡过程中的动能收支分析

利用高分辨率（10km）数值模拟的结果,以登陆华南并引发特大暴雨的0601号台风为例,对台风中田尺度动能收支平衡进行了诊断分析。结果表明,中-β尺度系统动能收支水平项（水平通量散度项和水平产生项）很小,垂直项（垂直通量散度项和垂直产生项）是动能收支方程的主要部分;动能垂直通量散度在对流层低层是动能的汇,在对流层中高层为动能的源;动能垂直产生项在对流层各层都是动能的汇;浮力产生项在300hPa以下是动能的源,在对流层高层是动能的汇;平均动能的局地变化项,在对流层各层均小于零,暴雨期间对流层动能支大于收,且动能变化在对流层中低层最明显。就整个对流层的垂直总量而言,浮力产生项是主要的动能源,而垂直产生项是主要的动能汇。较强冷空气首先从对流层中层入侵台风环流系统,抑制动能制造和传输,是中田尺度对流系统不能维持、发展的主要原因,也是台风系统及其暴雨不能长久维持的关键。     

南海台风模式对台风利奇马快速增强预报能力研究

针对台风利奇马（1909）,分析中国气象局南海台风模式（CMA-TRAMS）和欧洲中期天气预报中心高分辨率模式（HRES）对台风快速增强的业务预报情况,并基于CMA-TRAMS,从水平分辨率、初始场和边界条件、物理参数化方案等角度设计并开展数值敏感性试验。CMA-TRAMS和HRES对“利奇马”增强具有一定预报能力,但对快速增强的速度预报明显低于实况,均不能满足24h和12h快速增强标准,可达到6h快速增强标准。CMA-TRAMS采用3km分辨率对“利奇马”移动路径和强度变化的预报效果优于9km分辨率,但未改进快速增强预报效果;采用3km嵌套9km的方案,模式对台风快速增强的预报效果明显提升。采用MRF边界层参数化方案对台风路径、强度、快速增强的预报效果总体优于YSU方案。海温参数化结合32层垂直分辨率的初始场和边界条件的方案明显提高了快速增强预报效果,预报快速增强的频次、增强的最大速度更接近实况。分析表明,海温参数化方案使海气温差增大,在短时间内对大气、海洋之间的热量输送和交换有明显影响,海洋向大气输送的感热通量和台风内核区的潜热通量加强使内核更暖湿、气压负倾向增大,是预报效果改进的主要原因。     

Circulation Features Associated with the Record-breaking Typhoon Silence in August 2014

Climatologically, August is the month with the most tropical cyclone(TC) formation over the western North Pacific(WNP) during the typhoon season. In this study, the reason for abnormal TC activity during August is discussed—especially August 2014, when no TCs formed. The large-scale background of August 2014 is presented, with low-level large-scale easterly anomalies and anticyclonic anomalies dominating over the main TC genesis region, a weak monsoon trough system,and a strong WNP subtropical high(WPSH), leading to significantly reduced low-level convergence, upper-level divergence,and mid-level upward motion. These unfavorable large-scale conditions suppressed convection and cyclogenesis. In August2014, equatorial waves were inactive within the negative phase of the Madden–Julian Oscillation(MJO), with fewer tropical disturbances. Although the low-level vorticity and convection of those disturbances were partly promoted by the convective envelopes of equatorial waves, the integral evolution of disturbances, as well as the equatorial waves, were suppressed when propagating into the negative MJO phase. Moreover, the upper-level potential vorticity(PV) streamers associated with anticyclonic Rossby wave breaking events imported extratropical cold and dry air into the tropics. The peripheral tropospheric dryness and enhanced vertical wind shear by PV streamer intrusion combined with the negative MJO phase were responsible for the absence of TC formation over the WNP in August 2014.     

Formation and Replacement Mechanism of the Concentric Eyewall of Super Typhoon Muifa (1109)

Based on high-fidelity numerical simulation by using the Weather Research and Forecast (WRF) model, we analyzed the formation and replacement mechanism of the concentric eyewall of Super Typhoon Muifa (1109) from the aspects of the potential vorticity (PV), dynamic/ thermodynamic structure change, sea surface flux, and water vapor content. Observational data and sensitivity tests were also adopted to verify the results. We found that: (1) The abnormal increase of the PV in the rain zone is mainly due to the condensation latent heat. Sufficient water vapor conditions are beneficial to the formation of the outer eyewall structure, and when the environmental water vapor content is larger, the intensity of the outer eyewall becomes greater. (2) After the formation of the typhoon’s outer eyewall, in the area where the outer eyewall is located, the increase of inertial stability contributes to the decrease of the intensity of the inner eyewall. When the intensity of the outer eyewall is larger, the divergence and subsidence motion in the upper layer of the outer eyewall has a greater weakening effect on the intensity of the inner eyewall. (3) The increase of potential temperature of the outer eyewall is mainly due to the condensation latent heat release and the warming of dry air subsidence motion in the moat area. (4) The increase of sea surface heat flux can prolong the concentric eyewall replacement process.