北上台风“梅花”(2212)路径强度及降水预报检验评估

为了更好地为北上台风提供准确预报和保障,针对2022年第12号台风“梅花”,采用客观预报法对中国、日本和美国主观预报产品的路径、强度以及多模式数值降水预报误差进行检验评估。结果表明:台风“梅花”进入辽宁地区第四次登陆我国,刷新了辽宁地区多项历史记录,造成了辽宁地区长时间、大范围的风雨影响。在短预报时效内,中国对台风“梅花”的路径预报误差最小;随着预报时效的增加,日本的预报表现优于中国和美国,且其在北上阶段各预报时效内的路径误差大于台风生命史;日本对台风强度的预报准确率最高,预报效果最稳定,中国和美国的强度预报较实况偏强;ECMWF和NCEP数值模式对于强降水的预报形状与实况最相似,但其降水预报强度偏小,CMA_MESO_3KM模式预报的中位数强度与实况最接近,在各预报时效下的TS评分表现较好。在实际业务工作中应关注台风和周围天气系统的相互作用情况,参考多家预报中心对台风路径、强度和降水预报进行综合分析和主观订正,有助于台风预报准确度的提升。

2022年台风“梅花”引起吉林地区暴雨天气过程的诊断分析

研究选择自动气象站资料、NCEP再分析资料等相关观测资料诊断分析2022年台风“梅花”在吉林引发暴雨的天气过程。结果显示:在本次天气出现之前,“梅花”引导气流沿副热带高压后部西南方向急剧向北移动。吉林省大多区域西风带出现小槽波动,在其后方增加了一些冷空气,给“梅花”系统暖湿空气带来较大影响,为本次极端降水天气创造了环流形势。

2022年台风“梅花”影响青岛的特征统计分析

对2022年12号强台风“梅花”影响青岛各雨量站降雨特征和洪水特征进行统计,并与历年台风特征值比较,得出降水量自东向西逐渐递减、降水最大点均发生在崂山区沿海一带等结论,并分析出以上特征形成原因,为今后制定青岛台风预防措施提供了参考依据。

2022年台风“梅花”触发大暴雨天气过程诊断分析

应用常规资料及ERA5再分析资料,对2022年吉林省秋季第12号台风“梅花”结合冷空气造成吉林省大暴雨天气过程进行诊断分析。结果表明:500hPa主要受中纬度浅槽、副热带高压、台风“梅花”和台风“南玛都”共同影响,海上双台风活动,强度均较强,导致副热带高压东退,特别是台风“南玛都”的迅速发展,北上过程中直接导致副热带高压整体东退,有利于台风“梅花”沿着副热带高压后部西南引导气流快速北上;200hPa存在高空急流区,台风处于高空急流入口区右侧,急流给台风环流的高层流出提供了一个高速气流以及一个高层反气旋切变环境,为其发展或维持提供有利环境条件,同时低层东南风急流正好位于高空急流入口区右侧,高低空急流耦合抽吸作用,也为降水产生提供了有利的动力条件;东南急流和偏东风气流在暴雨区形成风速风向辐合,将渤海、黄海、日本海水汽大量向降水区输送;台风北上至中高纬度地区时,弱冷空气入侵,产生斜压不稳定能量,使降水由稳定性降水向对流性降水转变,有利于高效率降水产生。

台风“梅花”(2212)的主要特点和路径预报难点分析

对2022年第12号台风“梅花”的主要特点、路径预报难点问题和路径预报误差特征进行分析,研究主要结论显示:(1)“梅花”登陆次数多、登陆强度强,是首个4次登陆不同省(市)的台风,也是2022年最强登陆台风,造成华东与东北地区长时间、大范围的风雨影响。(2)台风生成初期的中长期时效路径预报是路径预报难点之一,模式对台风主要影响系统的长时效预报存在明显偏差,针对模式的及时检验和订正对预报调整非常重要。(3)双台风或多涡旋情景下,集合预报发散度大,“梅花”陆上路径预报偏西偏慢,其东侧“南玛都”的强度和位置差异对其路径有明显影响。(4)台风变性过程中的移速误差是路径预报极大误差的来源,关注台风是否处于变性过程可作为调整台风移速预报的参考。未来开展多模式交叉实时检验,基于集合预报研发针对转向变性台风路径预报订正技术可为主观预报提供支撑。

台风“梅花”造成东北地区异常强降水的成因分析

利用常规观测资料、台风最佳路径数据集资料、NCEP/NCAR FNL的1°×1°再分析资料、FY-2G卫星逐小时相当黑体亮温资料,对2022年12号台风“梅花”造成东北地区大暴雨的天气过程进行分析。结果表明:台风“梅花”在9月中旬仍能北上在东北地区登陆主要是由于西北太平洋副热带高压脊线位置异常偏北,与大陆高压形成两高对峙形势,台风在两高之间沿着偏南气流北上。台风倒槽和低空急流产生强烈的风向风速辐合,提供了较好的动力触发机制。高空急流的高低空耦合作用加强了低层的动力、热力输送。两条水汽通道将海上水汽向东北地区输送并堆积,使高比湿环境维持时间异常久。短波槽带来的适量冷空气卷入台风使不稳定能量增加,雨强增大。降水在台风倒槽云系影响阶段雨强小,但持续时间长;台风眼壁云系影响阶段,降水效率高且持续时间长;台风变性后降水强度变强,但由于移动迅速,只在吉林和黑龙江造成了暴雨。

上海市应对2212号台风“梅花”措施及建议

2212号台风“梅花”为新中国成立以来登陆上海的最强台风,呈现风力强、潮位高、雨量大、移速快、范围广的特点,给上海带来风、暴、潮“三碰头”影响。介绍了台风“梅花”的防御过程,总结了防御台风过程中的成功经验,有助于加强今后对台风的防范,提升上海防汛防台能力和水平。

“梅花”台风路径与强度的集合预报

以新一代全球/区域多尺度通用同化与数值预报系统-热带气旋路径数值预报系统(global/regional assimilation and prediction system-tropical cyclone model,GRAPES-TCM)为试验模式,采用组合不同的物理参数化方案(MP)方法和随机全倾向扰动(STTP)方法,生成反映模式不确定性的集合成员,在此基础上设计包含6个成员的3种集合方案,方案1和方案3的成员分别用MP方法和STTP方法生成,方案2的成员同时采用MP和STTP方法生成,用3种集合方案对1109台风"梅花"进行了36次72h的集合预报试验。结果显示:对于路径预报,3种集合方案中预报效果最好的是方案3,其次为方案2,最差的是方案1;对于强度预报,方案1和方案2的预报效果差异不大,都远好于方案3。方案2和方案3的路径预报与强度预报都好于控制试验的预报,方案1的路径预报好于大部分成员的预报,强度预报好于所有成员的预报。3种方案的路径离散度都偏小,方案3偏小最多,其次为方案2;方案3的强度离散度也过于偏小,是3种方案中最小的,方案1和方案2的强度离散度在积分前期明显偏小,积分后期则有偏大的趋势,其中方案2的强度离散度大于方案1。与国内外8个业务数值模式的预报结果比较,对于路径预报,方案1优于5个业务模式的预报,方案2和方案3则优于除欧洲数值以外的7个业务模式的预报;对于强度预报,方案1和方案2优于所有8个业务模式的预报,方案3优于6个业务模式的预报。总体而言,3种集合方案的路径和强度预报都表现出优于确定性预报的预报能力,相对于各业务数值模式都表现出一定的预报优势,具有业务应用的价值,其中同时应用STTP和MP方法的方案2对台风的综合预报效果是最优的。

“梅花”台风期间江苏辐射沙洲海域风暴潮增水研究

通过建立的黄海海域天文潮与风暴潮耦合模型,分析在"梅花"(Muifa)台风作用下,江苏辐射沙洲海域流场变化及增水空间分布特征。结果表明,当台风中心位于辐射沙洲中部外海时,南部外海流场不再向弶港辐聚,而向南流;当台风中心到达废黄河口以北时,辐聚点南移至遥望港附近。在辐聚-辐散的流场作用下,最大增水和高潮位最大涨幅均出现在两大潮波汇聚的弶港附近,分别为2.72 m和0.95 m。

台风“梅花”影响下近地风脉动特性研究

由建立在上海东海岸边的40m测风塔对台风'梅花'影响过程中的风速、风向等信息进行了全程记录,获得了10m、20m、30m及40m高度处的实测数据。通过对湍流度、阵风因子、峰值因子等脉动风特性参数的分析表明:当风速较低时,湍流度和阵风因子均随平均风速的增大而减小,但当平均风速超过其临界值时,湍流度和阵风因子基本不随平均风速而变化,两者的临界风速分别约为10m/s和12m/s;纵向和横向阵风因子随相应湍流度的增大而增大,并且通过最小二乘拟合得到了它们之间的经验公式;峰值因子(阵风持续时距t=3s)基本上不随10min平均风速的变化而变化,10m、20m和40m高度的各时段峰值因子的均值分别为2.21、2.12和2.00,峰值因子均值随阵风持续时距的变化关系与Durst研究结果较为吻合。

台风“梅花”近地风剖面变化

基于10、20、30和40m高度处台风"梅花"影响下的上海浦东地区近地风现场实测数据,主要研究了平均风速、湍流度和阵风因子随高度的变化规律.结果表明,通过公式计算得到的边界层高度随平均风速的增大而增大,平均值为2 063m,远远大于我国规范(GB50009—2001,2002)规定的B类地貌下的边界层高度(350m).当平均风速较大时,大气稳定度参数z/L随平均风速变化较小,基本在区间[-0.1,0.1]内波动,此时大气近似趋于中性.指数率、对数率和Deaves-Harris模型与平均风速实测剖面均吻合较好.参考ASCE7-10中湍流度剖面的表达形式,通过拟合得到了纵向、横向和竖向湍流度随高度变化的经验表达式.另外,对实测阵风因子随高度的变化进行了拟合,拟合结果可以为今后工程设计提供参考.

基于台风“梅花”的近地层湍流积分尺度实测分析

基于10,20和40m高度处台风"梅花"影响下的上海浦东地区近地风现场实测数据,分析了湍流积分尺度随平均风速、观测高度及平均时距的变化规律.结果表明:湍流积分尺度Lux,Lvx和Lxw会随平均风速和实测高度的增大而增大;10,20和40m高度处,湍流积分尺度均值Lux∶Lvx∶Lxw分别为1∶0.54∶0.07、1∶0.65∶0.11和1∶0.73∶0.1;相同高度处,Lux和Lvx随平均时距的增大而增大,而Lxw受平均时距的影响较小;湍流积分尺度Lxw在不同高度之间的相关系数整体上较Lux和Lvx偏小.

超强台风梅花(1109)强度异常减弱成因分析

文章应用中央气象台日常业务中台风强度分析和预报资料、ECMWF再分析资料和NOAA海表热容量反演资料诊断分析了2011年第9号超强台风梅花的强度变化。结果表明,虽然黑潮区域海表面温度较高,海洋热力条件以及相应感热和替热通量的增加确实为"梅花"增强创造了可能,但是这些有利条件并没有使得"梅花"像预计的那样加强,其主要原因是:"梅花"东北侧高层有强冷空气下沉贯通整层,冷平流在低层侵入台风中心,破坏了台风结构,阻碍了热量向上输送;另一方面环境风垂直切变较大,使得热量不能集中以维持暖心结构。因为环境场中冷平流和垂直风切变的变化,不利于能量输送和集中,是"梅花"强度减弱的主要原因。

基于台风“梅花”的近地层脉动风速功率谱及相干性研究

基于10m、20m和40m高度处台风"梅花"影响下的上海浦东地区近地风实测数据,分析了脉动风速自功率谱、互功率谱及相干特性,并基于Kaimal互功率谱提出了纵向与竖向以及纵向与横向分量之间脉动风速互功率谱模型。结果表明:纵向脉动风速功率谱与Von Karman经验谱吻合较好,而横向和竖向脉动风速功率谱与Von Karman经验谱在高频段有所偏差;实测脉动风速互功率谱与本文提出的Kaimal修正谱符合较好;纵向、横向和竖向风速脉动分量相干函数的指数衰减系数均值分别为10.71、7.43和8.63,并且发现实测两点的脉动风速空间相干系数符合Davenport经验公式的计算结果。

台风“梅花”路径转折期间的结构特征分析与模拟

利用多种资料对2011年第9号热带气旋"梅花"的两次路径转折过程进行诊断分析和数值模拟,结果表明:副热带高压、中纬度槽和越赤道气流等外部大环境场的变化对路径转向有影响,第一次路径转折期间,眼墙和螺旋云带分布变化不大;第二次路径转折前后,台风眼墙从双眼墙结构演变成明显的非对称结构,台风眼区发生了眼墙置换与合并,以及螺旋云带与眼墙合并过程。机制的定量分析表明:第一次转向期间,环境风场的纬向和经向分量对引导气流的贡献在83%以上,表明外部环境风场对其路径转向的影响较大,内部的风暴尺度风场对其路径转折的影响程度较小;第二次转向期间,风暴尺度场的纬向分量对引导引流贡献的百分比从23%上升到36%,经向分量对引导引流贡献的百分比介于35%~47%之间,表明内部非对称结构与外部大尺度环境流场对第二次路径转折都有影响。

超强台风“梅花”(1109号)的转向原因与预报分析

使用高空探测资料、FY-2C卫星云图、CIMSS气象卫星云图分析资料、历年台风路径、NCEP再分析资料,以及欧洲气象中心全球模式(EC)、日本气象厅全球模式(JMA)、国家气象中心全球模式(T639)、上海台风模式(SHTM)等预报资料,基于对2011年第9号台风"梅花"路径以及台风相似路径的预报等,分析影响台风"梅花"移动路径的环境系统演变,从中找出影响台风"梅花"移动转向的关键系统,分析和检验各数值模式对台风路径预报的结果;同时,研究台风路径相似预报方法。结果表明,位于日本的副热带高压南伸并与"梅花"东南侧的弱反气旋打通,引导气流中偏南风分量逐渐加大是"梅花"路径转向以致不在我国登陆的关键点;对数值模式预报的路径,应根据实况天气形势演变订正其预报误差;根据前期路径选多个关键区找台风相似路径更具参考性。

台风梅花在吉林省降水异常偏少的物理因子分析

本文利用吉林省境内50个常规观测站的日降水量资料以及NCEP/NCAR再分析资料,运用天气学分析等方法对台风梅花在吉林省降水异常偏少进行分析,结果表明:除台风自身因素以及冷空气滞后的影响外,台风自身蕴含的水汽条件有限,且缺少水汽条件的持续供应导致了水汽条件的不足;全省境内的热力条件较弱,不足以产生大范围的降水;动力抬升条件仅在吉林省中南部有持续的维持,且高空正涡度与高低空辐合辐散条件较弱,垂直涡度条件不利;另外850hPa负MPV1区和正MPV2区耦合情况不佳。水汽条件、热力条件、动力抬升条件不足是此次降水范围偏小强度偏弱的主要原因。

1109号超强台风“梅花”预报误差分析及思考

针对2011年第9号超强台风"梅花"的预报服务,中央气象台在其路径、强度和降雨预报方面均出现了一定偏差,在一定程度上造成了预报服务的被动。本文利用常规及非常规气象资料、业务数值预报模式、NCEP再分析资料(1°×1°)以及国家气象中心海气耦合模式对"梅花"的预报偏差进行了初步分析,结果发现:(1)"梅花"路径预报偏差的主要原因是乐观地估计了日本附近副热带高压向黄海的西进,而西风槽和双台风对"梅花"北上具有重要影响,"梅花"东侧的1110号台风"苗柏"东北行则对副热带高压南落具有一定指示意义;(2)当数值预报存在较大分歧时,如何更好地发挥集合/集成预报的作用,是进一步提高台风路径预报准确率的关键;(3)"梅花"强度预报偏差的主要原因是仅片面考虑了海温的影响,而忽视了干空气卷入和环境风垂直切变对台风强度变化的影响;(4)"梅花"降雨预报的偏差除了受"梅花"路径和强度预报的偏差影响外,还与业务预报中对"梅花"干台风特征的估计不足以及中低纬系统相互作用弱有关。

2011年“梅花”台风过程波浪模拟研究

利用具有实测气象资料同化功能的WRF模型和MCT实时耦合SWAN-FVCOM模式,对"梅花"台风过程的风、浪、流进行数值模拟,计算结果与实测结果对比表明,数模结果能较好描述台风路径、台风风场以及波浪场。将台风期间大连损毁海岸工程附近海域波浪特征与50年一遇设计波浪进行了对比,建议在我国东部沿海受台风影响的沿岸设计波浪要素的确定中进一步加强对较长周期波浪的研究。

台风“梅花”对大连机场产生暴雨的过程分析及气象保障

2011年入夏以来大连地区先后经历两次台风影响,一次是6月26日台风"米雷",一次是8月8日台风"梅花"。台风带来的强降水和大风严重影响飞行安全,造成飞行不正常。本文以台风"梅花"为例浅析影响台风路径和降水强度预报因子,以及台风天气下的气象保障服务。