马红云, 马镜娴, 罗哲贤[1]2003年在《切向风速水平廓线对台风路径和强度的影响》文中研究表明用一个β平面的准地转模式和一个高分辨率的f平面准地转模式,实施了6组试验,研究了初始台风切向风速水平廓线对台风路径和强度的影响。结果表明:切向风速峰值区狭窄,最大风速半径较小的廓线,与偏西北方向的路径以及强度维持或增强相对应;峰值区宽平,最大风速半径较大的廓线,与北折转向的路径以及强度衰减相对应。
马红云[2]2003年在《切向风速水平廓线对台风路径和强度的影响》文中研究表明长期以来，影响台风路径和强度的主要因子可分为两类。一是环境流场的引导作用；一是外部强迫，包括洋面加热、对流凝结潜热加热、地形强迫等。近来，内部动力学方面的因子日益受到重视。 内部动力学的研究框架是弱环境场条件下无强迫无耗散的系统。其中，台风环流与相邻中尺度涡旋的相互作用是一个受到广泛关注的问题，在已有工作中，台风圆形基流结构与这种相互作用之间的联系缺乏研究。 本文将台风动力学中经常使用的台风圆形基流的结构归纳为叁种类型，即叁类切向水平风速廓线。用一个β平面的准地转模式和一个高分辨率的f平面准地转模式分析研究了不同水平廓线对台风路径和台风强度的影响。结果表明：切向风速廓线上峰值区狭窄，最大风速半径较小时，台风呈西北方向移动的正常路径，强度易于维持；切向风速廓线上峰值区宽平，最大风速半径较大时，台风呈北折转向的异常路径，强度易于衰减。因此，台风切向风速水平廓线是影响台风移动和强度变化的一个重要因子。这个新结果在实际预测中有应用价值。
曾鹏[3]2007年在《不同初始涡廓线对涡旋自组织影响的初步研究及敏感性试验》文中研究指明本文在涡旋自组织动力学的框架内对不同涡廓线的自组织问题进行了初步的研究。首先，用带有地形项的β平面二维准地转模式数值的研究了地形影响双涡自组织的物理机制，然后分析了初始场上不同涡廓线的双涡在自组织成单一的涡旋时的不同特点。结果表明：高斯型、双对数型、双正弦型、抛物线型及压缩型的初始分离的双涡，在地形的作用下，均能够自组织成为一个较大尺度的涡。初始涡廓线的不同，可以影响到涡自组织的过程，包括自组织过程的快慢等，双正弦型和抛物线型涡旋的螺旋带出现较早，合并过程也较快，而压缩型的涡廓线的螺旋带虽然也能很快出现，但却需要较长的时间才能合并成单一的涡旋。初始涡廓线的不同，可以影响到自组织起来的准终态涡的属性，包括准终态涡结构轴对称化的程度和复杂的程度，以及风速廓线的形状等。其次，本文进行了不同强度的涡旋相互作用的试验以及地形的敏感性试验，分析了地形和涡旋强度的变化对双涡自组织的影响。结果表明：对于高斯型的双涡的初始场，地形范围的改变能够明显影响双涡互旋的速度；而地形高度的变化，可以影响到自组织起来的准终态涡的位置。当初始双涡的强度分布不一样时，在与地形上空的负涡度区作用下，其自组织的过程也不相同，对于东强西弱的初始涡度场，弱涡旋最终会合并入强涡旋中，而对于东弱西强分布的初始场，较弱的涡旋不会完全合并入较强的涡旋中，而是移动到地形的北面，形成一个弱的正涡度中心。自组织是典型的非线性行为，体现了自然科学中的复杂性，本文的研究是在自组织动力学的框架内进行的，没有考虑非绝热加热，也没有考虑涡的垂直结构和环境层结的稳定性等，这些都有待继续研究。
林金凎[4]2013年在《“鲇鱼”台风异常路径的数值模拟分析和地形敏感性试验》文中研究说明本文采用NCEP1°×1°全球再分析资料和CMA-STI热带气旋最佳路径数据集,应用WRF3.2.1模式对201013号超强台风“鲇鱼”进行数值模拟、诊断分析和地形敏感性试验。主要分析大型环流的演变、台风自身动力和热力结构调整以及菲律宾地形等对“鲇鱼”台风异常路径的影响,得出秋季台风的预测需要关注副高的不稳定性和青藏高压的活动以及冷空气的影响和赤道辐合带的进退；台风自身结构的调整将影响台风移动,地形对台风路径的移动有一定影响。主要结论如下：由于青藏高压的增强并向东移动,致使其前部高空槽加深发展,切断了华南高压和副热带高压的联系,并使华南高压南落至中南半岛一带,同时在高空槽作用下使偏北气流引导冷空气从“鲇鱼”台风西北侧侵入,使台风西行受阻。越赤道气流的北涌,使环境基本气流由东北气流逐渐转为西南气流,台风在冷空气和西南气流的共同作用下转向偏北方向移动。400-850hPa深层引导气流或500-700hPa两层的引导气流对台风移动有明显指导意义。台风中心容易偏向200-850hPa垂直风切变低值区移动。超强台风“鲇鱼”出现突然向北转向过程中,强风区中心出现逆时针转移。台风中心附近强风区的分布将影响台风的移动路径,500hPa上风速增强的方向对台风移动有指示意义。台风中心有向低层正涡度中心和高层负涡度中心移动的趋势。有干冷空气进入华南和南海西部是导致“鲇鱼”台风转向北上的原因之一。台风中心容易趋向低层强上升速度区方向移动。菲律宾群岛地形使西行台风的路径偏南,对偏北移动的台风有吸附作用。地形将影响台风的移动速度,西行台风接近菲律宾群岛时加速,远离时减速。地形可加大台风低层风场分布不对称性。地形抬升有使台风靠近高地形时前部水汽辐合加强和台风远离时后部水汽辐合加强的作用。地形作用将一定程度影响台风路径,但“鲇鱼”台风的异常“北翘”路径并非由菲律宾地形造成的。
郑峰[5]2015年在《中国近海台风突然增强和衰亡的研究》文中进行了进一步梳理近海台风强度变化,尤其是强度的突变(突然加强和衰亡)是台风预报的难题。然而,由于缺乏对强度变化机理的足够认识并在现有数值模式中未有足够高的分辨率来表达强度变化精细的物理过程,近年来台风强度业务预报进展缓慢。近海台风突然加强和衰亡是一个小概率事件、突然衰亡的概率更小。统计结果显示,1949-2013年中国近海突然增强台风约占近海台风总数的9.4%,近海突然衰亡台风约占2.2%。强度突变存在年代际变化,突然增强台风在50-70年代出现一个高峰,60年代达最高值,2000年后明显减少；突然衰亡台风在60-70年代出现一个高峰,70年代最多,80-90年代迅速减少,2000年后迅速增多。近海突然增强台风和突然衰亡台风均存在明显的季节变化,突然增强台风发生在4-10月间,以8、9月最多。突然衰亡台风发生在4月和7-12月,盛期在10、11月间。突然增强和突然衰亡台风多数都出现在南海,突然增强台风在东海和黄海也有发生,突然衰亡台风在东海也有发生但在黄海没有出现。对近海台风突然增强和台风突然衰亡的大尺度环流特征作了动态合成分析和动力诊断,合成分析包括高度场、温度场、水汽输送、海温、风垂直切变、内核对流、高空急流和台风的高层流出气流。结果表明,500hPa高度场突然增强台风有副高在台风北侧,台风处于高压脊西南部；突然衰亡台风处于西风槽前,受槽过境侵袭。温度场上突然增强台风被暖脊包围,处于“暖场”之中；突然衰亡台风处于温度槽前,有冷舌侵入。水汽输送上突然增强台风有持续的水汽输入台风环流；突然衰亡台风水汽输送中断。高空急流场上,突然增强台风高空流出气流比突然衰亡台风强；在台风内核,突然增强台风对流爆发比衰亡台风旺盛；海温场上突然增强台风处于高SST海域,突然衰亡台风处于低SST海域。同时,风速垂直切变与台风突然增强和衰亡有关,高(低)风速垂直切变有利于台风突然衰亡(增强)。合成分析归纳出近海台风突然增强和突然衰亡的影响因子各6个,台风突然增强的影响因子有：水汽输入通道、高海温、弱风速垂直切变、高空急流和强流出气流、双台风作用、低空暖平流流入；台风突然衰亡的影响因子有：强冷空气、冷海温、冷海水上翻、双台风抽吸、强风速垂直切变、水汽输入通道中断。分析表明,造成中国近海台风突然增强,出现次数最多的因子是水汽输入通道和高空急流；造成中国近海台风突然衰亡出现次数最多的因子是强冷空气。事实上台风突然增强和突然衰亡往往是由多个因子共同作用造成的,例如台风突然衰亡通常是由强冷空气、冷海温和强风速垂直切变等因子共同作用造成。以上6个因子中,可用SST代表海洋下垫面的强迫作用,VWS为环境大气动力影响,DCC (density of core convection)表征台风内核热力作用。定义SST<26℃为低海温,26℃≤SST≤28℃为中海温,SST>28℃为高海温。研究的结果表明,高值SST、低值VWS、高值DCC对台风突然增强有利；低值SST、高值VWS、低值DCC常会引起突然减弱或衰亡。影响因子中,海温是基本的,高值SST背景下,高的VWS和低的DCC也会使台风衰减；在中值SST背景下,高的DCC(从暖海面移来的热带气旋会在冷海面上加强)和低的VWS也会对台风的突然增强有利。台风莫兰蒂(Meranti 1010)数值试验,验证了本文统计的近海台风的突然增强往往发生在台风移经高海温区之后36h左右,此时台风已处于中海温区。同时也验证了本文统计的台风在高海温海域,内核对流旺盛,台风处于中等强度的风速垂直切变,强度增强；在低海温海域,即使风速垂直切变小,台风也将衰亡。试验表明,SST高低影响到海洋输入台风的潜热、感热和水汽通量。海温升高,海洋输入“莫兰蒂”台风的潜热、感热、水汽通量均增加,台风强度增强；海温降低,潜热、感热和水汽通量输入均减少,台风减弱；海温降幅越大,上述叁通量输入减少越多,台风衰弱越明显。热带风暴天鹅(Goni 0907)8月在南海衰亡,这在盛夏南海近海台风衰亡中是罕见的。数值试验表明,引起“天鹅”衰亡的原因在于台风莫拉克(Morakot 0908)对“天鹅”的涡度和水汽的“抽吸”作用所致。莫拉克”的“抽吸”对“天鹅”涡量衰减发生重要作用,“天鹅”东边界的水汽持续流出,说明“莫拉克”对“天鹅”存在明显的水汽“抽吸”。观测事实和试验研究说明,近海双台风的“抽吸”作用是近海台风衰亡的机制之一。最后,在上述研究基础上提出中国近海台风突然增强和台风突然衰亡的概念模型,这对实际预报有一定的参考价值。
管靓[6]2017年在《影响西北太平洋台风双眼墙生成的因子分析》文中研究表明目前国际上对热带气旋的强度预报进展缓慢,而具有双眼墙特征的强台风在其眼墙替换过程中的强度变化是其中难点之一。为此,本研究将探究影响热带气旋同心圆眼墙生成的环境要素和内部动力学过程。采用美国威斯康星大学气象卫星研究合作院(CIMSS)提供的集成微波图像(MIMIC)资料,普查2005-2014年西北太平洋地区具有双眼墙结构的强台风个例,并利用联合台风预警中心(JTWC)的最优路径资料筛选出所有强台风样本,对比分析了有、无双眼墙结构的样本和双眼墙生成快、慢样本的环境场和自身初始结构差异,主要观测统计结果总结如下:环境场要素对双眼墙形成与否有重要的调制作用,而双眼墙形成速率与自身结构存在密切的关系。具体来说,环境场相对湿度越大,周围海温越高,初始涡旋尺度越大,双眼墙越容易生成;初始涡旋尺度越大,双眼墙生成越快。初始涡旋结构不仅影响双眼墙形成速度,而且在眼墙替换期间导致台风结构及强度变化存在差异。总的来说,初始涡旋尺度越大,生成的外眼墙位置距离台风中心越远,眼墙替换持续时间越长,眼墙替换前后强度变化越明显。基于上述观测事实,本工作着重探讨双眼墙形成对热带气旋初始风廓线的敏感性。为此,构造具有不同初始涡旋结构尺度的涡旋,验证观测结果。数值试验结果表明,初始涡旋尺度越大,双眼墙越容易生成,生成位置距离台风中心越远。进一步诊断分析表明:边界层非平衡作用和自由大气中平衡动力过程共同导致了外眼墙的生成。理想试验结果验证了观测事实,并揭示了双眼墙形成过程中可能的物理机制,这些可以为将来的台风业务预报提供一定的理论依据。
肖艳姣[7]2007年在《新一代天气雷达叁维组网技术及其应用研究》文中研究表明为了充分发挥新一代天气雷达网的作用,本文在雷达资料质量控制的基础上研究了新一代天气雷达网叁维拼图技术,得到高分辨率的叁维反射率拼图格点(经度、纬度和高度坐标)数据,并对雷达叁维反射率数据进行了初步应用研究。本论文工作的开展为新一代天气雷达网资料的深度和广度应用(如强天气监测与临近预警报、雷达网资料的同化、在水文和航空中的应用等)提供了强有力的平台。论文的主要研究内容和初步结果如下:1)采用高度约束的反射率垂直梯度和水平纹理检查相结合的方法对非气象杂波进行了抑制,通过用来自不同雷达和不同大气条件下的多个个例进行检验,结果表明该方法能合理地识别非气象杂波。2)利用高分辨DEM(digital elevation model)数据计算了雷达波束阻挡率,得到了混合扫描仰角。通过与实测的反射率PPI进行比较,发现计算出来的波束阻挡率和雷达实测的波束阻挡情况具有很好的定性一致性和很强的定量相关性。根据各雷达的混合扫描仰角,绘制了区域雷达网的等射束高度拼图,以便分析雷达网的覆盖能力。3)研究了多种把极坐标雷达资料插到笛卡尔坐标系下的插值方法,并用反射率场的空间连续性以及插值前后强降水的中心位置和分级总雨量差作为衡量标准,评估了各种方法插值结果的好坏,结果发现,用斜距和方位的最近邻居与垂直线性内插相结合的插值方法得到的反射率场不仅具有空间连续性而且保留了体扫资料中原有的反射率结构特征。把用dBZ值和Z值插值的结果与实际观测值进行了对比分析,发现用dBZ插值的结果总体上更加接近观测值。4)在尽量排除非气象杂波、波束阻挡、距离衰减和波束展宽等因素的影响下,对3个区域雷达网同步观测进行了对比分析,以便检查各雷达之间的系统观测差。结果发现宜昌雷达和其周围的雷达相比观测的回波强度偏强,而武汉雷达和其周围的雷达相比观测的回波强度偏弱;常德雷达(CINRAD-SB型)与其周围雷达(CINRAD-SA型)同步观测相比,回波垂直高度偏低;其它雷达对的观测差异较小。5)研究了多种拼图方法(最近邻居法、最大值法、距离指数权重平均法和Cressman权重平均法)处理多雷达重迭覆盖区的数据,结果发现距离指数权重平均法对多雷达资料合成拼图特别有用,它既保留了原始雷达资料中近距离处的高分辨特征,同时确保了雷达能影响到它所覆盖的整个区域。雷达网叁维拼图减轻了由雷达波束几何学引起的各种问题,如一定程度上填补了单雷达观测引起的静锥区、最低仰角以下的资料空白区、因波束阻挡以及高仰角间隙等原因引起的资料空白区。6)基于叁维反射率拼图数据开发了一些雷达网产品,并把它与单站雷达产品拼图进行比较,证明了在雷达网3D拼图反射率数据上生成的各种产品是合理的。研究了层状云和对流云回波的6个特征参数的分布特征,在此基础上提出用模糊逻辑法进行层状云和对流云的识别。经叁个个例的试验,证明模糊逻辑法得到的识别结果是合理的。
何光鑫[8]2012年在《中国新一代多普勒天气雷达速度退模糊研究》文中指出多普勒天气雷达资料在中尺度数值天气预报中正发挥越来越重要的作用。中国新一代多普勒天气雷达监测网(CINRAD)拥有大量的S波段和C波段雷达,能进行实时定量降水测量以及雷暴、台风和暴雨的观测预警。雷达基数据使用之前,首先需要高效、稳定、自动化的质量控制方案对其进行预处理。去除噪声和退速度模糊是多普勒雷达径向速度资料预处理的两个主要问题。在国内外众多的退速度模糊算法中,美国NEXRAD退模糊方案是应用比较广泛的算法之一。目前业务上对CINRAD雷达资料进行退速度模糊时也是直接采用此方案。但是当径向速度资料中存在噪声点、孤立回波和较强的水平和垂直风切变时,现有的NEXRAD退速度模糊算法经常会出现错误的退模糊结果。本文在现有NEXRAD退速度模糊算法的基础上进行改进,分别发展了适合CINRAD S波段和C波段雷达资料的退速度模糊算法。雷达低仰角观测容易受地物杂波、二次回波、旁瓣回波和外界电波等污染而产生噪声点,在退速度模糊前必须将噪声点剔除。本文研究的CINRAD S波段退速度模糊算法首先根据反射率和谱宽阈值来剔除噪声点,然后在零速度线附近寻找一根初始参考径向,分别进行顺时针和逆时针方向180°范围内的连续径向退速度模糊。在某一方向退模糊时,对邻近范围内没有参考点的速度点,先不做处理并做上标记,再反向对其进行退速度模糊。最后在将退模糊后的速度值替代原始观测值之前,以邻近四根径向上、往雷达方向七个距离库内有效点的速度平均值为参考值,对退速度模糊结果进行误差检验。S波段退速度模糊算法对包括台风、飑线和强暴雨在内的14个体扫描资料进行速度退模糊检验。结果表明,与手动退速度模糊的“真值”相比,99%的模糊速度点能被正确退除。台风和强暴雨个例的退速度模糊结果要略好于飑线个例。对于相同的脉冲重复频率,C波段雷达的最大不模糊速度大约只有S波段雷达的一半左右。因此C波段雷达在观测时更容易出现速度模糊的现象,甚至出现二次、多次模糊的现象,使得退速度模糊相对于S波段而言更加困难。本文研究的CINRAD C波段退速度模糊算法在CINRAD S波段算法上继续改进,在零速度点附近选择两根相距大约180°的径向作为初始参考进行,分别进行顺时针和逆时针方向90°范围内的连续径向退速度模糊。根据雷达回波在径向方向和方位角方向的特性,对所有仰角在径向和切向方向分别采用线性和非线性最小二乘误差检验。当对C波段台风个例资料进行退速度模糊时,在高仰角(>6.0°)的径向方向再次采用非线性最小二乘误差检验。对C波段雷达实际观测的四个强对流个例和四个模拟的C波段台风个例进行退速度模糊检验。结果表明,96%左右的模糊速度点能被正确退除,C波段雷达资料的退速度模糊结果优于当前业务上的NEXRAD和CINRAD S波段退速度模糊算法。
参考文献：
[1]. 切向风速水平廓线对台风路径和强度的影响[J]. 马红云, 马镜娴, 罗哲贤. 南京气象学院学报. 2003
[2]. 切向风速水平廓线对台风路径和强度的影响[D]. 马红云. 南京气象学院. 2003
[3]. 不同初始涡廓线对涡旋自组织影响的初步研究及敏感性试验[D]. 曾鹏. 南京信息工程大学. 2007
[4]. “鲇鱼”台风异常路径的数值模拟分析和地形敏感性试验[D]. 林金凎. 南京信息工程大学. 2013
[5]. 中国近海台风突然增强和衰亡的研究[D]. 郑峰. 南京信息工程大学. 2015
[6]. 影响西北太平洋台风双眼墙生成的因子分析[D]. 管靓. 南京信息工程大学. 2017
[7]. 新一代天气雷达叁维组网技术及其应用研究[D]. 肖艳姣. 南京信息工程大学. 2007
[8]. 中国新一代多普勒天气雷达速度退模糊研究[D]. 何光鑫. 南京信息工程大学. 2012
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