台风螺旋结构的分析

通过研究不同发展阶段的台风水平涡管的分布,发现台风里螺旋云带的结构并非都呈现旋转上升的形状.在水平涡矢与垂直速度水平分布满足右手螺旋法则的情况下,当上下切向风差别很大时,水平涡矢与台风的径向风方向相平行,螺旋云带的结构与径向风方向相平行;当台风辐合增强时,水平涡矢与台风的切向风方向相平行,因此螺旋云带的结构也与切向风方向相平行.另一方面,除海表面以外,台风里低层的风速一般大于高层,所以水平涡矢的方向一般背向台风中心.由于台风存在强烈的上升运动,因此方向背向台风中心的水平涡管在垂直速度的抬升下,逐渐转变为气旋性的垂直涡管,使台风的涡度增强,这样能量逐渐由低层传递到高层.     

南海季风低压和南海台风的对比分析

本文用综合方法给出了南海季风低压和南海台风的平均结构,并分别计算了它们的涡度收支.结果表明两者的结构和环境场条件存在明显的差异.台风发生于风速垂直切变零线附近,而低压则远离切变零线.在散度场上,台风比季风低压具有更深厚的辐合层,而在对流层上层低压比台风有更大的正值.在涡度场上,中对流层以下有较大的涡度积累,而上层为涡度亏损,这一特点台风比低压表现更明显,在量值上台风比低压大二倍以上.局地涡度变化主要取决于散度项、水平平流项和垂直输送项,就这些项而言,台风比低压具有更明显的不对称结构.不对称的加热和涡度变化是导致台风移动的一个重要因素.     

现代气象资料在飞机颠簸预报中的应用

飞机颠簸是大气中的湍流引起的。本文分析了空气的湍流运动与飞机颠簸的关系,以及空气的散度、涡度、温度平流的变化带来的垂直运动与飞机颠簸的关系,从理论上推断出利用垂直速度场、散度场,涡度场,温度平流场等现代气象资料预报飞机颠簸的可行性。并结合实际资料,对所得结论进行了验证。     

超强台风“莫兰蒂”强度急剧变化过程的结构特征及其机制

基于ECMWF的ERA-Interim再分析资料和中国气象局热带气旋资料中心最佳路径数据集,对2016年14号台风"莫兰蒂"(mulanti)在形成与移动过程中的内部流场结构特征,以及外部高压演变特征进行分析,并对其急剧增强和急剧减弱时刻的机制进行研究,初步探讨"莫兰蒂"台风在中国近海急剧增强的原因.结果表明:在台风急剧增强时刻,台风中心附近结构变化主要表现为对流层高层辐散增强、对流层中低层正涡度增大和正涡度柱向对流层中上层发展;而在减弱时刻主要表现为对流层中层辐散和正涡度柱的消散.对外部高压演变研究表明:"莫兰蒂"台风在急剧加强和急剧减弱时,均与100 hPa位势高度南亚高压、500 hPa位势高度副热带高压的强度变化呈反向变化关系.对其急剧变化时的机制探究发现:在急剧增强前12 h,对流层高层的辐散作用促使大气上升运动的发展,低空扰动得以加强,为台风的增强提供充足的能量;环流形势的不对称分布,使得正相对涡度的增加,进一步为台风急剧增强提供了动力机制;环境风较低的垂直切变使得积云对流所产生的凝结潜热始终加热一个有限范围内的气柱,有利于暖心结构的维持和发展.此外,"莫兰蒂"台风在急剧增强前具有明显特征.以上分析可为提前预测台风强度急剧变化提供参考.     

垂直涡度方程的比较分析

通过对经典垂直涡度方程、全型垂直涡度方程、新型垂直涡度方程之对比分析,发现由位涡方程出发导出的全型垂直涡度方程存在着不足:(1)在θz=θz=0的中性层结情况下,方程不适用;(2)在一般情况下,全型垂直涡度方程不能准确反映力管项-α×p作用对垂直涡度变化的影响;(3)全型垂直涡度方程高估了倾斜涡度强迫对垂直涡度发展的作用.     

云南2次西行台风暴雨过程数值模拟和诊断分析

利用NCEP再分析资料和中尺度数值预报模式(WRF模式),采用三重嵌套网格对2014年7月20日08:00—21日08:00与9月17日08:00—18日08:00的2次西行台风影响云南暴雨过程进行数值模拟试验,并对试验结果进行诊断对比分析.结果表明:WRF模式客观地模拟出了西行台风暴雨过程的强降水落区、强度和基本特征,但当高空无冷空气影响热带低压时暴雨中心与低压中心吻合,冷空气入侵热带低压外围时暴雨中心偏离热带低压中心.同时,较好地模拟出西行台风影响系统的移动方向和影响区域,由于没有考虑地形作用,模拟的影响系统和降水落区比实况位置稍偏西偏北和强度偏弱,但总体上高空高度场、温度场和流场分布也与实况基本一致.另外,WRF模式对相对湿度、涡度、垂直速度的模拟能很好地指示强降水发生的深厚高湿环境条件、正涡管效应和强烈深厚上升运动条件,模拟结果对强降水落区和发生时间有非常好的指示性.     

华南西部登陆台风的大尺度条件对比分析

利用每6 h一次的NCEP/NCAR再分析格点资料对9615号和0103号两个典型台风的大尺度环境场特征进行对比分析.结果表明,在中高层出现"北槽南涡"的环流形势场有利于登陆台风的维持; 源于南海南部和孟加拉湾的热带低空急流汇成的台风南侧的西南风急流是台风登陆后得以维持和引发暴雨增幅的重要系统.进一步分析表明,主要影响系统的差异导致了两个台风在垂直风切变和涡度的垂直分布上存在极大的差异, 较弱的垂直风切变及较强的涡旋环流是0103台风比9615号台风在登陆后维持得更长的最直接原因.     

双层体系的临界应力

本文根据“双层弹性体系在圆形均布水平荷载作用下的应力与位移”的研究成果分别研究了双层弹性体系在圆形均布垂直、水平及其综合荷载作用下,应力的分布规律及临界应力问题。大量的计算发现:1.在单圆情况下;①最大拉应力一般出现在垂直荷载作用下,上层底面荷载中心处,但当上层厚度较薄时,则出现在距荷载面中心若干距离处;②最大剪应力通常出现在综合荷载作用下,上层表面荷载边缘处。2.在双圆荷载作用下:①最大拉虚力一般出现在垂直荷载作用下,上层底面一个圆的荷载中心处,但当厚度较大或厚度较小而下层与上层的模量比 (E_2)/(E_1)≥0.2 时,则发生在距一个圆的荷载中心若干距离处;水平荷载对最大拉应力的影响很小,可忽略不计;②最大剪应力发生在综合荷载作用下,上层表面荷载边缘处。对于三层体系或多轮荷载,本文所叙述的计算方法也可采用。为便于实际应用,提供了计算用图.     

台风"温比亚"在河南的转向路径和暴雨特征分析

利用常规、非常规、再分析资料,对2018年8月台风"温比亚"在河南的转向路径和暴雨特征进行了诊断分析.结果表明:"温比亚"在河南经历了西北行逐渐减速、停滞转向、东北行逐渐加速的过程;大范围暴雨主要集中于台风进入河南西北行逐渐减速的过程中.中纬度西风槽携带的冷空气从低空侵入台风环流,在非纬向高空急流形成的强辐散场与台风低空辐合场耦合的情况下,触发对流和暴雨增幅.西风槽东移有利于台风西北行减速停滞并转向.非纬向高空急流向平直西风急流演变并增强南扩,急流轴右侧的强辐散中心东北移,从高层牵引台风转向;台风东侧副热带高压及高空反气旋环流加强并向西南伸展,台风环境风场转入增强的西南气流中,是台风转向并加速东北移的重要动力因素.台风停滞转向之后,台风上部垂直涡度、散度、垂直速度场与下部错位,台风强度减弱,水汽通量值下降,降水也随之减弱.低空水汽通量大值中心、水汽通量散度负值中心和高空辐散中心对预报台风移动方向和降水强弱趋势具有指示意义.     

Community Climate Model 3气候模式在东亚季风区产生虚假降水的一种可能原因

通过分析NCAR CCM3气候模式的15年积分结果,从形成降水的垂直运动和水汽供应条件的角度,试图揭示该模式在东亚季风区产生不合理虚假强降水的可能原因.与观测的降水分布相比,CCM3模拟的东亚季风区降水中心位置偏西,雨量偏强,其中对流降水占虚假降水中心总降水量的82%左右.进一步分析发现,对流层上层200 hPa副热带急流南侧的散度季节变化与110°E以西的虚假降水季节变化具有较好的对应关系,急流入口区附近的直接垂直环流上升支位于青藏高原东北部,同时由于急流南侧对流层上层辐散引起的抽吸作用,加强低层的垂直运动,从而为虚假的强对流降水形成提供上升运动条件.分析对流层低层的水汽(比湿)分布和水汽输送表明,模拟的青藏高原地区大气的水汽含量比NCEP/NCAR再分析的水汽含量高,经过高原从孟加拉湾输送到虚假降水中心地区的水汽偏强,从而为虚假的强对流降水形成提供了充足的水汽条件.因此,在改进气候模式对东亚季风区虚假降水的模拟性能时,除了对模式物理过程做改进外,在青藏高原附近地区的水汽分布和水汽输送以及对流层上层西风急流位置和强度模拟的合理性方面也需要引起足够的重视.     

0505号台风"海棠"灾害的初步诊断研究

0505号台风“海棠”(Haitang)是一个范围广、强度大、路径复杂的台风,在其生命史的各个阶段表现出不同的特征。该台风具有很强的破坏力,使我国许多地区遭受严重灾害。在对台风灾害和环流背景分析的基础上,利用Q矢量和螺旋度等诊断方法,对该台风在浙闽地区造成强降雨的成因作了初步的研究。研究表明,台风外围螺旋云带、台风密蔽云造成台湾省和大陆东南部地区强降雨,其外围东南急流中的云团也引发了强降雨,而台风减弱后的残留低压与西风带系统相互作用在华北区产生了强对流天气和强降雨。通过对该台风登陆前后Q矢量辐合辐散情况的诊断可用来判断当时的垂直运动分布,而对螺旋度的分析,发现该台风的螺旋雨带在低层相对螺旋度场上反映为正的大值中心。     

天气图上的涡旋动力学

天气图上有许多种涡旋型式。本文说明了天气图上的流场可以分解为旋转场和变形场：地转无摩擦的气旋、反气旋的涡旋型式是围绕中心点的闭合环流;考虑摩擦的气旋、反气旋的流型是围绕焦点的螺旋型式;鞍型场有4个涡旋中心点（2个气旋和2个反气旋）与1个鞍点;阻塞高压和切断低压由1个涡旋中心点与1个鞍点组成。从以上结果可以清楚地了解实际大气涡旋形态的动力和形成机制。     

天气图上的涡旋动力学

天气图上有许多种涡旋型式。本文说明了天气图上的流场可以分解为旋转场和变形场:地转无摩擦的气旋、反气旋的涡旋型式是围绕中心点的闭合环流流;考虑摩擦的气旋、反气旋的流型是围绕焦点的螺旋型式;鞍型场有4个涡旋中心点(2个气旋和2个反气旋)与1个鞍点;阻塞高压和切断低压由1个涡旋中心点与1个鞍点组成。从以上结果可以清楚地了解实际大气涡旋形态的动力和形成机制。     

台风桑美的路径、强度分析

 2006年8月10日,超强台风“桑美”在浙江温州登陆,成为50年来登陆中国大陆最强的台风,具有近海突然增强、中心气压低、风速大、降雨集中、发展迅速、移动快等特点。台风登陆后深入内陆,减弱缓慢,给浙江、福建、江西、湖南等省造成严重损失。本文对“桑美”的路径和强度特点进行分析研究,为中国台风成因分析与预测预报提供一些参考资料,为以后应对此类自然灾害提供参考。     

台风“莫兰蒂”（1010）近海加强原因分析

本文应用NOAA热带风暴风场分析资料和NCEP资料分析＂莫兰蒂＂台风近海加强的原因,结果表明：中心附近环境风垂直切变小、高的暖核高度、越赤道气流输送的暖湿水汽、弱冷空气从西北面渗漏至气旋中心外围等因素引发＂莫兰蒂＂近海加强,弱的环境风垂直风切和高的暖核高度是最主要的因素。     

台风对大跨度钢桁拱桥抗风性能的影响

采用Monte-Carlo台风随机模拟算法的结果和风荷载规范良态气象风环境参数建议取值,在大气边界层风洞中利用被动紊流发生装置再现了良态和台风2类气象条件下的风环境特征.以地处珠江流域台风多发区的广州新光大桥为例,采用全桥气弹模型风洞试验和基于主梁及肋拱测力试验的3维静风稳定性数值计算等手段,详细分析了中承式大跨度连续刚桁拱桥在2类风环境中平均风位移、风致抖振响应和3维稳定性的差异,分析过程比较了2类气象条件下重现期设计风速、平均风和紊流度剖面等因素对于拱桥抗风性能的影响.     

基于MC算法的螺旋CT扫描数据的三维重建

在Marching Cubes(MC)算法的基础上，针对螺旋CT扫描数据的特点，提出一种改进的三维表面的快速绘制方法。通过使用体元描述表，并且对体元数据进行二值化处理，简化了数据，在绘制过程中，根据形体拓扑结构，优化了体元内部的等值面形成算法，提高了三维重建的速度和质量。     

相似路径台风风暴潮过程对比

基于MIKE 21模型和Holland台风风场模型,构建了1909号利奇马和0509号麦莎2次相似路径台风期间的风场和气压场,并模拟了相应的风暴潮过程。结果表明：台风中心附近增水变化显著,浙江东北部海域在台风登陆期间的增水更大;受台风强度影响,台风利奇马期间增水高值区更大,部分海域2次台风期间最大增水差值接近1.0 m;潮致欧拉余流速度较大值主要分布在100 m水深以浅的海域,量值超过20 cm/s,江苏沿海、台湾东北部海域存在欧拉余环流;台风利奇马期间近海斯托克斯余流值普遍小于麦莎期间;斯托克斯余流项对台风期间长江口、浙闽等近海浅水区短期物质输运过程起一定主导作用。用EMD方法和Hillbert变换分析了典型站点风暴潮位的特征,发现站点IMF1模态和天文潮位较吻合;水深和IMF3模态的最大功率谱密度呈现出较高的相关性,并且随着水深的增加,IMF3模态的最大功率谱密度逐步变大。     

9615号台风特点及其原因分析

通过对现有资料的分析及与历史相似个例的比较,对９６１５号台风的特点及其原因进行了分析．结果表明,该台风具有路径稳定、移动快、近海发展迅速、登陆强度大、灾情重等特点;西太平洋副热带高压强大而稳定、对流层中层存在暖区是该台风路径稳定、移动迅速的主要原因;副高强大而稳定、对流层中层相对湿度大、低层水汽辐合、高层为辐散场等为该台风在近海发展提供了有利条件．     

南海台风LEO 1999的加强机制研究

利用高分辨率数值模拟方法,探讨了南海台风LEO(1999)由热带风暴发展成台风的物理机制结果表明：对流的突然爆发是LEO加强的原因,对流在高层的加热作用使暖心和气旋式流场在对流层高层迅速建立;而中小尺度涡漩合并(或向热带风暴中心的注入)可能是对流突然爆发的触发机制。