登陆海南岛台风季节特征的对比分析

通过对2003年盛夏(8月份)和晚秋(11月份)登陆海南岛的两个台风个例进行了大尺度环流背景、台风暴雨产生的大尺度条件、中尺度特征等方面的对比分析，揭示盛夏和晚秋登陆海南岛台风路径和暴雨的一般特性’并对其成因进行了探讨。     

登陆热带气旋长久维持与迅速消亡的大尺度环流特征

采用动态合成分析方法 ,对登陆后长久维持热带气旋 (LTC)和迅速消亡热带气旋 (STC)的大尺度环流特征进行合成分析和动力诊断。研究表明 :(1)LTC登陆后 ,在一个长波槽前有向偏北移动靠近中纬度斜压锋区的趋势 ,而STC登陆后 ,无长波槽靠近 ,并远离中纬度斜压锋区 ;(2 )LTC登陆后 ,仍与一支低空急流水汽输送通道连结 ,而STC登陆后很快与这支水汽通道分离 ;(3)LTC登陆后逐渐变性 ,获取斜压能量 ,其环境风垂直切变增强 ,Δζ2 0 0 -850负值增大 ,而STC登陆后没有这样的特征 ;(4 )LTC登陆后 ,其高层与中纬度急流靠近 ,增强了其向东北方向的高空流出气流 ,而STC不存在这样一支流出气流 ;(5 )LTC登陆后 ,摩擦使其能量耗损 ,但从中高层环境中获得了能量 ,而STC登陆后 ,有同样的能耗却无明显的环境能量补给。因此 ,当一个热带气旋登陆后 ,从其移动趋势、与水汽通道的连结、与斜压锋区的关系和高空流出气流等特征 ,可以初步判断其是长久维持还是迅速衰减。     

两类登陆热带气旋的大尺度环流特征分析

采用动态合成分析方法,对1970-2006年登陆后北上类TC（tropicalcyclone）和西行类TC各7个样本做动态合成分析和诊断,结果表明：（1）北上类TC在背景场长波槽前北移靠近中纬度斜压锋区,通过吸附运动使TC低压并入西风槽,而西行类TC背景场没有长波槽,离中纬度斜压锋区较远;（2）北上类TC登陆时存在西南低空急流水汽输送带,当其强度减弱后,TC东南侧存在东南暖湿气流作为补充,而西行类TC减弱后逐渐与之分离,且不存在东南暖湿气流作为补充;（3）北上类TC高层辐散区与高空急流边界靠近,因此增强了其向东北方向的辐散,低层由于高层动量下传,加强了低空西风,从而使TC低压环流维持,而西行类TC离高空急流边界较远;（4）北上类TC从中纬度斜压锋区获取斜压能量,其环流垂直切变增强,相对涡度差负值增大,在高空TC中心散度由大变小后又由小变大的过程中,TC发生了变性,而西行类TC没有环境能量补给,逐渐填塞消亡。因此,当一个TC登陆后,其预报移动方向、水汽输送状况、与斜压锋区的关系以及高空辐散气流等特征,可以作为初步判定登陆TC将减弱消亡还是将变性加强的可能原因。     

华南登陆台风降水不对称性及持续性问题

针对登陆华南台风降水及模式预报存在的突出问题,就当前关于登陆台风降水分布的不对称性及台风登陆后期持续性暴雨发生机理的研究状况进行回顾和分析,提出了需要深入研究的相关科学问题及模式预报技术改进的应对措施,为促进登陆华南台风暴雨预报工作和效果的不断改进提供参考。分析指出环境风场垂直切变、低层气团边界(如冷池边界)、干冷空气侵入、中尺度对流系统以及地形等是造成登陆华南台风降水不对称分布的重要影响因素。台风登陆后期华南发生的持续性暴雨往往与季风活动增强相关,活跃的西南季风为强降水中尺度对流系统(MCSs)发展提供有利条件,MCSs通过潜热加热反馈于大尺度环流,可使台风涡旋环流和西南季风得以维持并致使MCSs反复发生发展、暴雨持续。开展相关科学问题的深入研究,有针对性地考察评估目前模式的预报性能并提出有效改进方案,是进一步提高模式预报效果的重要途径。     

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。     

登陆台风降水的大尺度环流诊断分析

强度相似的登陆台风造成的强降水可能差异很大.为研究大尺度环流对登陆台风降水的影响,利用热带气旋年鉴和NCEP/NCAR再分析资料,运用动态合成分析方法,对比分析了登陆后48小时内降水特征迥异而强度、路径相似的两组登陆台风的大尺度环流特征.合成分析结果表明,西南气流的水汽输送对台风降水至关重要,造成大范围强降水的台风往往在登陆后仍与深厚西南急流相连并持续很长时间.高空强辐散场是登陆台风造成大范围强降水的一个基本动力特征.造成强降水的登陆台风其环境场的上升气流不仅强,其气旋性环流的伸展高度高且能长时间维持.登陆台风造成降水的范围和强度与登陆前台风下游大陆环境大气的稳定度有关.下游高温高湿的大气有利于能量尤其是潜热能的大量补充,对强降水增强和维持都十分有利.因此,大尺度环流对登陆台风降水有明显影响.其中,与台风相连的西南急流强度和深厚程度是最重要的因子,高低空辐散辐合强度、台风及环境风场结构以及台风下游大陆上空大气湿热状态等都是需要加以考虑的.     

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。     

三个台风登陆我国 江南华南出现高温(2005年9月)

9月份,全国平均降水量比常年同期偏少.山东、陕西、江苏等地发生局地暴雨洪涝或地质灾害;西北东部旱情缓解,但东北及内蒙古的部分地区干旱持续,湖南、贵州、广西等地旱情有所发展.全国平均气温比常年同期偏高,为1951年以来历史同期最高值.9月中旬,江南、华南等地出现明显“秋老虎”天气.本月,有3个台风在我国登陆,给浙江、福建、海南、安徽、江西等地造成严重影响.     

登陆华南台风特异—特弱或特强降水发生的环境条件

本文采用1979～1988年登陆华南台风逐日雨区各站日雨量资料、台风中心附近的探空资料和雨区附近的地形资料，用对比度分析方法研究了登陆台风过程的特弱降水和特强降水发生的环境条件，结果发现这两种特异降水发生的环境条件是迥然不同的，文中还对一些重要结果作了讨论。     

大尺度环流的年代际变化对初夏华南持续性暴雨的影响

利用1961-2010年中国逐日降水数据和NCEP/NCAR逐日再分析资料集,研究了大尺度环流的年代际变化对不同频发年代华南持续性暴雨的影响。结果表明,虽然过去50年里华南持续性暴雨的发生存在两个频发时段(20世纪60年代中期到70年代中期、20世纪90年代初到2010年),其典型环流配置都表现为中高纬度冷空气和低纬度充沛水汽的配合,但不同频发时段的大尺度环流配置明显不同,这种配置使得两个频发时段的暴雨发生特点有所不同,最近20年的暴雨发生次数更多,强度更强,持续时间更长。在频发的1964-1976年,高纬度的冷空气主要来自西西伯利亚上空深厚的低槽前部,而此时南亚高压偏弱,西太平洋副热带高压偏弱、偏东,低纬度的水汽主要来自孟加拉湾印缅低压槽前,可降水量偏小,但垂直速度较大,水汽辐合较旺盛,华南上空大气环流较不稳定;在频发的1991-2010年,鄂霍次克海上空附近的高压脊活跃,高纬度冷空气主要来自高压后部,低纬度西太平洋副热带高压偏强,位置偏西,其西北侧的水汽源源不断输送到华南上空,故可降水量增多,伴随着强大的南亚高压提供的良好的高层辐散条件,华南上空垂直速度增大,水汽辐合明显,强有利的环流配置导致1991-2010年华南持续性暴雨强度更大、范围更广。因此,大气环流的年代际转型使得华南持续性暴雨发生了巨大改变,故在未来做预测时应充分考虑不同年代际环流背景场对华南持续性暴雨的重要影响。     

近58年来登陆中国热带气旋气候变化特征

利用1949-2006年<台风年鉴>和<热带气旋年鉴>资料,主要分析了1949-2006年登陆中国热带气旋的频数、登陆位置、登陆季节延续期和登陆强度等要素及其概率分布的年际和年代际变化特征.结果表明:近58年来,登陆中国热带气旋年频数有减少趋势,但登陆时达台风强度的年频数变化不明显;按登陆地点分区统计发现,登陆华南地区的热带低压及(强)热带风暴年频数以减少为主,而登陆东部地区的热带气旋年频数变化不明显.登陆点历年最北位置(最南位置)有南移(弱的北移)趋势,导致登陆点历年南北最大纬度差逐渐减小,这表明热带气旋登陆区域更为集中,在23°-35°N增多,而在35°N以北和23°N以南以减少为主.登陆中国热带气旋季节延续期缩短了近1个月.热带气旋年平均登陆强度及其概率分布偏度有增加趋势,表明登陆的强台风有增加;登陆中国华南和东部地区的台风强度都有增强趋势,前者比后者趋势更明显.另外,热带气旋年最大登陆强度差长期呈现减小的趋势.     

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。     

华南前汛期持续暴雨环流分型初步研究

采用1961—2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料和台站观测降水量资料,按一定标准选取了华南前汛期24个持续暴雨过程;并且按基本判据确定逐年华南夏季风降水开始日期。然后依据南亚高压环流型和相对于该年夏季风降水开始的早晚,将这些暴雨过程划分为夏季风降水前、后南亚高压东部型,夏季风降水后南亚高压带状、西部型共4个类型;其中,夏季风后南亚高压西部型次数最多、平均持续时间最长。所有类型持续暴雨的相同点是:广东东北部附近均为暴雨频率和雨量高值区;暴雨期间华南150 h Pa位势高度增加、500 h Pa位势高度减少;华南处在150 h Pa偏西风急流南侧辐散区中;850 h Pa华南沿海有明显的西南气流,低层辐合在华南东北部最明显;两广沿海为可降水量大值区;华南的整层水汽输送主要呈现西南向。不同点是:夏季风后南亚高压西部型平均雨量较小,夏季风后南亚高压带状型与西部型在印度洋上存在明显的偏东风高空急流;夏季风后南亚高压类型在两广沿海的可降水量数值较大。     

华南前汛期开始日期异常与大气环流和海温变化的关系

利用1961—2012年美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)的再分析资料、NOAA海温资料,CMAP降水资料和华南261个测站降水观测资料,首先分析华南前汛期开始日期(以下简称华南开汛)异常的气候特征,然后采用相关分析、合成分析的方法研究华南开汛异常与3—4月大气环流以及海温变化的关系。结果表明,近52 a来华南开汛具有显著的年际变化特征,但变化趋势不明显。开汛最早出现在1983年3月1日,最晚出现在1963年6月1日,1961—2012年华南平均开汛日期是4月6日。华南开汛主要出现在3—4月,占92.3%。华南开汛与3—4月华南降水相关最显著,开汛偏早(晚),对应华南3—4月降水偏多(少)。华南开汛偏早年,在3—4月,对流层高层副热带西风急流偏强,中层西太平洋副热带高压偏强偏西、低层南支槽偏强,华南上空西南气流偏强;华南开汛偏晚年则相反。华南开汛与3—4月中国南海及周边地区海温显著相关,海温偏低(高)对应华南开汛偏晚(早)。华南开汛偏晚年的海温和大气环流异常比早年显著。     

2022年华南极端“龙舟水”与大气环流及海温异常的关系

利用华南192个国家气象观测站逐日降水资料,NCEP/NCAR大气环流再分析资料,NOAA月平均海表温度资料(ERSST V5)及向外长波辐射(OLR)资料,采用相关、合成分析的方法研究了2022年华南“龙舟水”异常与大气环流及海温异常的关系。结果表明,2022年“龙舟水”期间,东亚大槽、东北冷涡偏强,南下冷空气偏强,同时西太平洋副热带高压和南支槽均偏强,在华南存在明显的水汽辐合。2022年发生的拉尼娜事件,大气环流对其有明显响应,Walker环流增强,华南对流明显加强,菲律宾以东存在异常反气旋环流,副高加强导致其西北侧的西南风加强,向华南水汽输送显著增强,同时华南存在显著的上升运动。大气环流和海温的异常导致2022年华南极端“龙舟水”。     

春夏东亚大气环流年代际转折的影响及其可能机理

本文通过多变量联合经验正交分解(MV-EOF)方法揭示了近30年(1979~2010年) 春季和夏季东亚大气环流所发生的年代际转折及其与中国南方降水年代际季节反相变化的内在联系,探讨了局地性大气热源年代际变化影响东亚大气环流年代际转折的可能机理.结果表明:(1)东亚大气环流春季第一模态和夏季第二模态在90年代中期都发生了明显的年代际转折;(2)与春季大气环流第一模态和夏季大气环流第二模态年代际转折相对应的是中国南方降水明显的年代际季节反相变化,即春季降水年代际减少,夏季降水年代际增多;(3)春季青藏高原和夏季贝加尔湖地区大气热源年代际变化对东亚大气环流年代际转折有一定贡献,是造成中国南方降水年代际季节反相变化的直接原因;(4)春季青藏高原大气热源的年代际减弱,使得高原东南侧的西南风减弱,导致中国南方上空水汽输送不足,春季降水减少.夏季贝加尔湖大气热源偶极型分布由“南负北正”转变为“南正北负”,由此在贝湖上空激发高压异常,使得夏季雨带北进受阻而停滞南方,造成中国南方夏季降水增多.     

Large-scale Circulation Anomalies Associated with Interannual Variation in Monthly Rainfall over South China from May to August简

Interannual variation in summer rainfall over South China （SC） was investigated on the monthly timescale.It was found that monthly rainfall from May to August exhibits different features of variation,and the amounts are basically independent of each other.There is a significant negative correlation,however,between May and July SC rainfall,which is partially related to the developing phases of ENSO events.It was also found that stronger （weaker） lower-tropospheric winds over SC and the upstream parts are responsible for more （less） SC rainfall in every month from May to August.Despite this monthly consistent enhancement of horizontal winds,the wind anomalies exhibit distinct differences between May-June and July-August,due to the remarkable change in climatological winds between these two periods.More SC rainfall is associated with a lower-tropospheric anticyclonic anomaly over the SCS and the Philippine Sea in May and June,but with a cyclonic anomaly centered over SC in July and August.     

Sensitivity study of the seasonal mean circulation in the northern South China Sea

A study of the circulation in the northern South China Sea （SCS） is carried out with the aid of a three-dimensional, high-resolution regional ocean model. One control and two sensitivity experiments are performed to qualitatively investigate the effects of surface wind forcing, Kuroshio intrusion, and bottom topographic influence on the circulation in the northern SCS. The model results show that a branch of the Kuroshio in the upper layer can intrude into the SCS and have direct influence on the circulation over the continental shelf break in the northern SCS. There are strong southward pressure gradients along a zonal belt largely seaward of the continental slope. The pressure gradients are opposite in the southern and northern parts of the Luzon Strait, indicating inflow and outflow through the strait, respectively. The sensitivity experiments suggest that the Kuroshio intrusion is responsible for generating the imposed pressure head along the shelf break and has no obvious seasonal variations. The lateral forcing through the Luzon Strait and Taiwan Strait can induce the southwestward slope current and the northeastward SCS Warm Current in the northern SCS. Without the lateral forcing, there is the continental slope. The wind forcing mainly causes the The wind-induced water pile-up results in the southward no high-pressure-gradient zonal belt seaward of seasonal variation of the circulation in the SCS. high pressure gradient along the northwestern boundary of the basin. Without the blocking of the plateau around Dongsha Islands, the intruded Kuroshio tends to extend northwest and the SCS branch of the Kuroshio becomes wider and stronger. The analyses presented here are qualitative in nature but should lead to a better understanding of the oceanic responses in the northern SCS to these external influence factors.