对流参数化影响热带气旋的模拟研究

利用GRAPES-TCM模式对2008年登陆我国的9个热带气旋(TC)进行了44次试验,分析了积云对流参数化方案Kain-Fritsch(KF)方案与Betts-Miller-Janjic(BMJ)方案对TC预报的影响。结果表明,KF方案预报TC的总体效果要好于BMJ方案,BMJ方案的优势主要体现在对强TC强度的预报。不同的对流参数化方案对TC路径的影响没有明显差异,但对TC强度和降水的影响与TC初始强度有关;不同的对流参数化方案预报的TC强度和降水强度各不相同,但不同方案预报TC强度的差异与TC降水强度的差异基本一致。采用不同的对流参数化方案预报TC强度和降水随着TC初始强度的不同而表现出不同的特点。

影响热带气旋路径的敏感性试验与研究

针对热带气旋观测中的敏感区域问题,用数值模拟的方法,以GRAPES-TCM为试验模式,对登陆中国的2个热带气旋"派比安"与"圣帕"进行了敏感性试验,并通过模拟其他4个热带气旋路径对试验结果进行了验证。结果显示,初始场的不确定性导致了热带气旋路径的不确定性,但初始场中涡旋场的变化对路径几乎没有影响,环境场中位于涡旋外、距热带气旋中心约500km以内的环区是影响路径的敏感区域,该区域初始场不确定性的大小决定了路径不确定性的大小;环区中不同区域的扰动在模拟过程中的发展存在差异,使不同区域的变化对路径的影响存在差异,这种差异与热带气旋所处的环境场形势有关;不同高度对路径的影响也存在差异,高层与低层的变化对路径的影响很小,环境引导气流所在中层的变化对路径的影响很大。这些结果可以为中国开展热带气旋观测提供一些依据。

夏季梅雨期一次强江淮气旋位涡反演分析

在位涡框架下,利用位涡反演方法对2003年夏季梅雨期间沿梅雨锋东移的一次强江淮气旋发展过程进行了诊断分析。结果表明:高层强迫对低层气旋环流强度的贡献主要是通过增强中低层气旋上游的北风和下游的南风,促使气旋上下游高压脊发展,为气旋发展提供了一种有利的背景场,并在低层气旋达到成熟阶段以后增强其气旋性涡度。中低层的扰动自始至终都对低层气旋环流的发展起着十分重要的作用,它主要是通过先增强低层气旋中心东侧的南风促使气旋发展,并对高层气旋形成也起了一定的作用。底层热力异常对低层气旋环流的发展一直起反作用,阻碍其增强。进一步分析干湿空气的作用表明,不论是对低层气旋中心的位势高度降低或地面气压减压还是对低层气旋环流强度的增强,都是中低层饱和湿空气起主要作用。

2003年夏季梅雨期强弱江淮气旋成因对比分析

在位涡框架下,利用位涡反演方法,对2003年夏季梅雨期间沿梅雨锋东移的一次弱江淮气旋的形成和维持过程进行了分析,并与强气旋的结果进行了对比。结果表明:对流层中高层的扰动在低层气旋中心位势高度降低或地面低压减压中起主要作用,而中低层的扰动起反作用,低层热力异常呈现一个弱的周期性作用。但在强江淮气旋的形成和发展过程中,中高层强迫对低层气旋发展期间的加深或地面低压的减压几乎没有贡献,中低层的非绝热加热是低层气旋加深或地面低压下降的主要贡献者。

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:(1)随着TC逐渐移向陆地,其强度由增强逐渐转为减弱,转折点大致在登陆前第12 h;(2)TC登陆前平均增强速率为4.0(m/s)/(12 h),标准差为2.9(m/s)/(12 h)。平均减弱速率为-6.2(m/s)/(12 h),标准差为4.8(m/s)/(12 h);(3)TC登陆前的强度变化有明显的年际变化特征,登陆前强度减弱幅度有逐渐减小的趋势;(4)8月TC登陆前强度减弱幅度最小,其次是7月和9月;(5)从日变化看,07时登陆的TC强度变化最明显(-7.2(m/s)/(12 h)),02时最小(-1.5(m/s)/(12 h)),较差达-5.7(m/s)/(12 h);(6)台风登陆前衰减最明显,热带低压减弱幅度最小;(7)登陆前增强TC均在登陆前48 h内持续增强,而且增强速率有逐渐增大的趋势,在登陆前6 h增强幅度显著减小;(8)登陆前增强TC中,登陆华南沿海附近地区(HN)最多,登陆华东沿海及以北地区(HD)最少,登陆台湾岛(TW)的居中;(9)登陆前增强的TC多处在初生不久的发展阶段,而登陆前减弱的TC则多处在维持或衰亡阶段;(10)根据标准差的数学涵义,给出了TC迅速增强和迅速减弱的标准,并对强度突变TC登陆前强度变化与TC强度的关系、登陆前维持时间和区域分布分别进行了简单的分析,给出了一些统计特征。

边界层参数化影响“梅花”台风的敏感性试验

以GRAPES-TCM为试验模式,对1109台风"梅花"进行了36次72 h的预报试验,通过试验分析了2种边界层参数化方案——MRF方案与YSU方案在不同情况下对台风预报的影响。结果显示:"梅花"路径与强度对边界层方案的变化都表现出一定的敏感性,敏感性大小与对流参数化方案、台风的初始强度等因素有关,强度的敏感性比路径更明显;对弱台风的路径与强度,YSU方案的总体预报效果优于MRF方案,对于强台风,2种边界层方案中MRF方案的路径预报效果更好,哪种方案的强度预报效果更好与对流参数化方案有关;无论何种情况,YSU方案预报的"梅花"强度都明显强于MRF方案,YSU方案预报的降水及感热通量与潜热通量总体上大于MRF方案;YSU方案时更多的感热通量和潜热通量与该方案时边界层更强的湍流混合有关,更多的潜热通量导致更多的降水,从而释放更多的潜热,更多的潜热释放以及更多的感热通量导致台风强度更强。

登陆华东热带气旋的气候特征分析

利用1949—2006年西北太平洋及南海的热带气旋(TC)资料,分析了登陆我国的TC强度、登陆时间、登陆后路径趋向及强度变化等气候特征,并重点讨论了直接登陆华东和登陆台湾后再次登陆华东的TC路径和强度趋势差异。结果表明,直接登陆华东的TC比登陆台湾后再次登陆华东(以下简称为间接登陆)的TC更易北上或北上转向,而间接登陆的TC更易维持西偏北行;另外直接登陆华东的TC登陆后的强度更易维持,其登陆后路径趋向在西北偏西和西南方位的强度明显减弱的百分比率比其它方位的大。