（气象学专业论文）华东地区登陆台风降水及路径的初步研究.pdf

摘要 台风是影响华东地区最主要的气象灾害之一。目前对于区域降水的研究已 取得较大进展，然而对区域台风降水的研究仅限于全国和华北地区，受台风影 响较为严重的华东地区的研究还很不足。此外，目前相关的研究都没有将台风 降水和总降水分开；业务单位在制作降水的长期预报时，也没有将台风降水从 总降水中分离出来单独预报。 为此本文首先通过比较主、客观两种方法提取台风“云娜”的降水结果， 并通过调试客观分离法中的参数，对比不同的分离效果。结果表明：客观方法 的分离结果能较为准确地反映台风降水的强度、范围；对于识别较远距离的台 风降水，主观方法较客观方法体现出较强的识别能力，分离结果更为客观、合 理。 其次，在前面工作的基础上，利用客观分离法及改进方案提取了5 1 a 华东 地区登陆台风的降水量，分析了台风降水的气候特点；此外，还对比了华东登 陆台风降水与总降水的时间演变特点。结果表明：华东地区台风降水量空间分 布不均匀，大致呈东南沿海向西北递减的趋势，这种趋势与地形分布有关；华 东台风降水年际、年代际变化显著，年代际变化主要表现为从7 0 年代开始减少， 这种变化比华北地区提前了l o a ；华东总降水与台风降水时间演变特点差异较 大，与非台风降水变化特点比较接近。因此，在制作降水长期预报时，将台风 降水从总降水中提取出来单独预报非常有意义。， 最后，鉴于台风登陆以后的影响范围和风雨分布与登陆后的路径密切相关， 因此利用1 9 4 5 2 0 0 6 年热带气旋路径资料，对中心最大风速1 7 2m s 的登陆 华东的台风移动趋势进行了统计分析，得到了一些气候规律。结果表明不同移动 趋势的登陆台风频数不仅与季节有关，还与登陆地段有关。 关键词：华东，登陆台风，台风降水，台风路径 a b s t r a c t t y p h o o ni so n eo ft h em o s tt y p i c a lm e t e o r o l o g i c a ld i s a s t e r s i ne a s tc h i n a p r e s e n t l ym a n ya c h i e v e m e n t sh a v eb e e ng a i n e di na r e ar a i n f a l l ，b u tr e s e a r c h o na r e a t cp r e c i p i t a t i o nw a sl i m i t e dt on a t i o n w i d ea n dn o r t hc h i n a , a n dn oa c c o r d i n g r e s e a r c hw a sl a u n c h e do ne a s tc h i n a , t h a tw a ss e v e r e l yi n f l u e n c e db yt y p h o o n b e s i d e s ，n om a t t e r r e s e a r c ho rm a k i n gl o n g r a n g ep r e c i p i t a t i o nf o r e c a s t ，t c p r e c i p i t a t i o nw a s n o t p a r t i t i o n e df r o mt o t a lr a i n f a l l f i r s t ，t h ep r e c i p i t a t i o nc a u s e db yt y p h o o n r a n a n i n p a r t i t i o n e db y t h e o b j e c t i v e s y n o p t i ca n a l y s i st e c h n i q u e ( o s a t ) w a sc o m p a r e d w i t ht h a t b y s u b je c t i v ea n a l y s i st e c h n i q u e b e s i d e s ，w ea d j u s t e dt h ep a r a m e t e r si nt h eo s a ta n d c o n t r a s t e dt h ed i f f e r e n tr e s u l t s r e s u l t ss h o wt h a t ，t w oo u t c o m e sa r ec o n s i s t e n t t h e o s t ai sm o r eo b j e c t i v ea n dr e a s o n a b l et h a ns u b j e c t i v e a n a l y s i st e c h n i q u ei n d i s t i n g u i s h i n gp r e c i p i t a t i o nf r o md i s t a n tr a n g et c s s e c o n d l y , t h el a n d f a l l i n gt r o p i c a lc y c l o n ep r e c i p i t a t i o n ( t c p ) i sp a r t i t i o n e di n e a s tc h i n ab yo s a ta n di t si m p r o v e m e n tp r o g r a m s t h ec l i m a t ec h a r a c t e r i s t i co f t c pw a sa n a l y z e d ，a n dw a sc o m p a r e dw i t ha c c o r d i n gc h a r a c t e r i s t i co ft o t a lr a i ni n e a s tc h i n a t h er e s u l t ss h o wt h a t ，t h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no ft c sr a i n f a l li ss e v e r e l y u n e v e ni ne a s tc h i n aa n dt h eh i 曲e s tr a i n f a l lo c c u r si ns o u t h e a s tf u ji a np r o v i n c e w i t had e c r e a s et r e n df r o ms o u t h e a s tt on o r t h w e s t t h i st r e n di sc o n s i s t e n tw i t h t e r r a i na n do t h e rf a c t o r s t h ec h a n g eo fv o l u m eo ft c pi se v i d e n tw i t hi n t e r - a n n u a l a n di n t e r - d e c a d a lo s c i l l a t i o n s ，w i t had e c r e a s eb e f o r et h es e v e n t i e s t h ei n t e r - d e c a d a l d e c r e a s eo ft c pi ne a s tc h i n ah a p p e n e d10y e a r se a r l i e rt h a nt h a ti nn o r t hc h i n a t h ec l i m a t ec h a r a c t e r i s t i co ft o t a lp r e c i p i t a t i o ni sg r e a t l yd i f f e r e n tf r o mt h a to ft e e t h u si tm a k e ss e n s et oe x t r a c tt c pf r o mt o t a lp r e c i p i t a t i o nb e f o r em a k i n gl o n g t i m e p r e c i p i t a t i o np r e d i c t i o n l a s t ，t h ei n f l u e n c e da r e a sa n dt h ed i s t r i b u t i o no fs t r o n gw i n da n dh e a v yr a i n f a l l a r ec l o s e l yr e l a t e dw i t ht ct r a c k sa f t e ri t sl a n d f a l l i n g s ot h em o t i o nt r a c k so f t r o p i c a lc y c l o n e s ( v e l o c i t yi se q u a lt oo ra b o v e17 2 m s ) l a n d i n ga te a s tc h i n aw e r e s t a t i s t i c a l l ya n a l y z e d 、析t hb e s tt r a c kd a t af r o m19 4 5t o2 0 0 6 a n dw eg o ts o m e c l i m a t i cr u l e s r e s u l t ss h o wt h a tm o t i o nt r a c k so ft h el a n d i n gt y p h o o n si sn o to n l y r e l a t e dt os e a s o n s ，b u ta l s ot ol a n d i n gp o s i t i o n s k e yw o r d s ：e a s tc h i n a , l a n d f a l l i n gt c ，t cp r e c i p i t a t i o n ，t ct r a c k 1 1 1 学位论文独创性声明 本人郑重声明： l 、坚持以“求实、创新”的科学精神从事科学研究工作。 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。 3 、本论文除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。 4 、本论文除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰 写过的研究成果。 5 、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。 作者签名：扯叠蜱 日期：垒辽：芏： 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京信息工程大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有 权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版； 有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅； 有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索；有权将学位论文的标题和摘 要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 作者签名：雄磕增 日期： 旦盘：2 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 热带气旋作为一种热带天气系统，在全球三个海区上影响最大，即西北太 平洋、西北大西洋和印度洋。而西北太平洋是地球上热带气旋发生最多的地区， 生成总数约占全球的三分之一【。我国地处西北太平洋西侧，是世界上受热带 气旋登陆最频繁、灾害最严重的国家。登陆热带气旋带来了洪涝、大风、风暴 潮等严重的自然灾害，华东地区每年受其影响造成的损失巨大【卜8 】。如2 0 0 4 年 台风“云娜”强度强，风雨大，正面袭击，横穿浙江，滞留浙江境内时间长达 1 5 小时，影响范围大，破坏力极大，造成直接经济损失达1 5 3 亿元，是1 9 9 6 年 第1 5 号台风登陆广东省吴川一湛江之后登陆我国大陆的最强台风【9 1 。2 0 0 6 年的 超强台风“桑美”登陆浙江时带来了大风和大到暴雨天气，造成了大量人员伤 亡【1 0 】。因此，台风降水的影响一直受到有关部门的重视。研究和掌握热带气旋 的活动规律，有效抵御热带气旋带来的灾害，是当前研究的主要问题。 1 2 热带气旋研究进展 热带气旋的研究基本上包括三个领域：一、结构和强度；二、移动路径；三、 风雨分布及影响对策。 1 2 1 热带气旋的结构和强度的变化 热带气旋结构和结构变化是热带气旋研究最基本的领域。1 3 效应和非线性 平流是影响台风结构的两类本质性因子【“】。热带气旋结构除了受其能量输送、 中尺度强对流活动及其分布的影响外，还受到环境的重要影响，尤其是中纬度 系统对台风变性的巨大影响。此外，台风周围的中小尺度涡旋也会影响台风的 结构。综合考虑线性平流，b 效应以及非线性平流在台风演变过程中的作用， 得到台风非对称结构。 上世纪7 0 年代末至8 0 年代初，曾庆存盼1 3 1 提出了旋转适应理论。证明在一 定条件下，旋转大气中轴对称带状环流上迭加的扰动将被基流吸收，运动趋向 轴对称状态；但在一定条件下，则不可能有完全的适应，甚至走到适应的反面 第一章绪论 扰动强烈发展。同时指出，旋转适应过程理论揭露了旋转流体运动的一种 最基本的性质，有可能用来解释自然界中更广泛的现象。台风环流就是自然界 中旋转流体运动的一种现象，台风环流往往有两部分组成，一是绕台风中心的 轴对称基流，一是基流上叠加的中尺度扰动14 1 。田永祥、罗哲贤【1 5 】研究了大尺 度1 3 涡旋对非对称结构与热带气旋移动的关系。f i o r i n o 和e l s b e r r y t l 6 把热带气旋 的流函数分解为轴对称的分量和非轴对称的分量，发现大尺度1 3 涡旋对热带气 旋的移动密切相关。罗哲贤【1 7 】研究指出边缘区域扰动引起的台风非对称结构及 外区流型的变化，进而能影响到台风的移动路径。陈联寿等【l8 】研究台风外区热 力不稳定非对称结构，提出了台风运动非对称结构不仅表现在台风涡旋动力学结 构特征上，而且还反映在台风外区三维非对称热力结构特点上，由此而导致台 风移动路径的显著差异。吴迪生对台风风场的非对称研究指出，台风的气旋性 切向风速、径向风速和垂直运动速度均不对称【1 9 ，2 0 1 。罗哲贤利用准地转正压模 式，研究了台风轴对称环流和非轴对称环流扰动之间的非线性相互作用，并给 出扰动衰减和扰动发展的两类判据【2 。 热带气旋强度的变化往往由其自身的结构和结构变化引起，研究表明还与 以下物理因子有关。( 1 ) 冷空气：冷空气可以使热带气旋变性而具有温带斜压 性特征。( 2 ) 急流：热带气旋趋近于高空西南急流将加剧热带气旋上空的流出 气流，很多热带气旋在这支吹向东北方向的急流和急流南侧负涡度区的共同作 用下得到迅猛发展。但当热带气旋移入这支急流下方遭遇垂直切变时，热带气 旋往往突然减弱甚至消失。( 3 ) 西风槽：西风槽的涡度下传，槽前高压对低层 上升运动的激发都会改变热带气旋的结构使其强度发生改变。( 4 ) 中小尺度系 统：相邻中尺度涡旋与台风涡旋的相互作用可使台风加强。( 5 ) 地形作用：陆 地摩擦总的趋势是使热带气旋减弱消亡，但也有短时增强的作用。( 6 ) 海面温 度：海温是影响热带气旋强度变化的重要因素。一个从冷海面移经暖海面的热 带气旋，其强度将显著加强。端义宏【2 2 】等通过对热带气旋强度变化研究的归纳、 总结，将热带气旋突然加强的可能机制归纳如下：热带气旋突然加强主要是由 2 第一章绪论 2 8 以上的高海表温度或热带气旋环流圈及热带气旋眼壁的强对流凝结加热， 造成梯度风的出现和维持，促使热带气旋辐散风动能向旋转风动能的转化增加， 从而使热带气旋突然增强。 台风经过海面的热力状况对其发展状况和能量耗散完全不同。海气关系的 研究越来越受到人们普遍关注和重视，其中，特别是近年来赤道地区海表平均 温度持续增长对台风的影响【2 3 】。大量研究中都提到了在暖环境中全球台风频率 和强度的变化。我们对台风的认识告诉我们台风与海表平均温度之间可能存在 联系。热带气旋经常在低纬地区暖洋面上生成，且都是由热带扰动发展起来的， 但热带扰动并不都能发展成热带气旋。热带气旋的发生发展需要一定的条件， 其中之一为热力条件，一般需要海面水温在2 6 2 7 以上。但是，据统计资料 显示【2 4 】，由于受台风自身强年际变化以及与e 1 n i n o 有关的年际变化的影响，台 风强度与海表温度之间的关系显得错综复杂。除此之外，研究指出【2 5 j 对流层中 层湿度、垂直风切变、纬向风随经度的变化等因子都对台风强度有影响。 1 2 2 热带气旋的路径 环境流场和1 3 效应往往是影响热带气旋路径的基本因子【2 6 1 。通常情况下， 热带气旋外围大尺度环境场的基本气流对热带气旋的引导是主要的作用因子， 但热带气旋的移动又往往与引导气流的方向存在偏差。陈联寿【lj 曾指出：最严 重的热带气旋预报误差往往由于移动路径的突变所引起的，加强对热带气旋运 动突变问题的研究是当务之急。以往的研究主要从热带气旋的内部结构、不同 尺度系统和不同纬度环流的相互作用、以及下垫面地形等方面来考虑对热带气 旋路径的影响。主要影响因子有：( 1 ) 动力和热力非对称结构对热带气旋运动 的影响；( 2 ) 中低纬度系统相互作用；( 3 ) 地形作用。热带气旋移动路径是受 环境气流、地球自转效应、热带气旋环流结构、多涡旋作用、热带气旋内非对 称凝结加热和地形等外强迫的相互作用的结果。 8 0 年代以来，a b e 2 7 1 ，w i l l i a m s 2 8 1 等人用数值试验的途径成功地模拟了台风 向偏西、偏北方向的移动，并复制了蛇行异常路径的运动形态。罗哲贤【2 9 j 还进 3 第一章绪论 一步研究了热带气旋向偏西、偏北方向移动的过程中，移向突然改变，沿逆时 针方向打转，然后再向偏西、偏北方向继续移动的逆时针打转异常路径的可能 原因，指出热带气旋环流非对称性的振荡以及最大风速区环绕热带气旋中心沿 逆时针方向的旋转，可能是形成这种异常路径的重要原因。8 0 年代前期， h o l l a n d 3 0 1 明确提出了环境流引导加b 效应的理论。e l s b e r r y 3 1 1 等提出准均匀流 理论。田永祥等【1 5 】将准均匀流理论从正压范畴扩展到斜压范畴，指出在斜压模 式下两p 涡旋之间的准均匀流仍然与热带气旋的运动相关。 1 3 热带气旋的风雨分布及影响对策 纵观重大灾害台风风雨主要由台风环流、台风外围系统和地形影响造成的。 台风环流暴雨主要是由台风外围的螺旋云带和台风中心附近的眼壁引起 的。出现暴雨的部位每次台风过程都有很大的差异，但一般分为东北侧暴雨、 西南侧暴雨和西侧一西北侧暴雨种类型【3 羽。台风暴雨的落区有很大的随机性， 雨区随着台风的移动向前扩展，暴雨强弱与台风本身的强度密切相关，还与台 风移动的速度有关，必须根据当时的现场实况进行分析，才能作出比较正确的 降水落区和量级的预澳l j 3 2 3 3 1 。 台风暴雨主要发生在台风环流的外围，暴雨落区出现在台风强的气旋性环 流之外或边缘上。暴雨的形成与台风外围云团、台风中有倒槽向北伸展、西风 槽、冷空气南下、台风外围气流与其它系统相互作用等有关。丁治英等【3 4 】研究 对号台风暴雨的模拟研究指出，高空急流造成的动力减压形成的切变风场是台 风倒槽形成的主要原因。钮学新等研列3 5 】也指出，适量冷空气侵入台风倒槽和 外围，可以加剧动力和热力不稳定，使冷空气影响到的附近地区降水量增加一 倍、甚至更大。 地形对台风暴雨的增幅作用主要表现在两个方面：一是风在海岸的摩擦辐 合，二是地形的抬升作用。地形抬升引起降水增幅作用主要取决于两个因素： 一是低层风速，风速越大，增幅越强，二是气流的暖湿程度，气流愈暖愈湿， 地形对降水增幅的作用愈大。在台风登陆过程中，都具备这两个条件，因而地 4 第一章绪论 形抬升对降水的增幅作用极为明显。研究表明【3 6 】，台风登陆不同地形时，暴雨 强度和分布状况极不相同。 鉴于台风降水的成因及其复杂，而台风降水的分布也非常不对称，因而有 关台风降水范围的鉴定直是业务部门的一大难题。长期以来，有关台风降水 的准确资料很难获取。e n g l e h a r t 3 7 1 等和h a s e g a w a 3 8 3 曾分别将t c p 定义为距离 台风中心5 5 0 k m 和1 0 0 0 k m 半径范围内的降水。由于在热带气旋中常常存在几个 不连续的螺旋形雨带，基本上都是绕台风中心呈不对称状【3 9 1 。因此，简单利用 绕台风中心固定半径或变化半径画圆的方法都不能精确测量台风降水量12 0 0 1 年任福民等【4 0 1 提出了一种识别热带气旋降水的客观分离方法，克服了文献e 3 7 、 3 8 的缺陷。王咏梅等【4 1 1 对此又做了改进，使得结果更为合理。2 0 0 6 年r e n 等 4 2 1 用客观分离方法分析了中国热带气旋降水的气候特征。 1 4 、热带气旋登陆研究内容 近年来，热带气旋登陆问题的研究倍受关注【4 3 1 。热带气旋在海上时，主要 考虑海一气相互作用的物理过程对其变化的影响。热带气旋趋近登陆时，将出现 海陆气三者相互作用的复杂局面。热带气旋登陆是其生命史中一个重要的转折 点。 登陆热带气旋研究内容包括：登陆热带气旋的结构和强度变化，路径突变， 登陆热带气旋的暴雨强度和分布，大风强度和分布，风暴潮强度和范围，登陆热 带气旋在陆上的维持机制，陆地涡旋的路径和入海加强，边界层结构，陆面过程 和能量交换，变性过程等。 1 5 、本文研究的内容与创新 1 5 1 、已有研究的不足 对热带气旋引起的风雨研究是台风研究的一个重要方面，也是目前的国际 前沿课题。而在风雨研究中，如何准确客观地区分热带气旋天气系统的降水和其 它天气系统的降水无疑是台风风雨分布的重要一环。一方面有利于人们客观认 识台风天气系统：另一方面有助于增强人们对台风灾害的客观评估。同时台风系 第一章绪论 统的降水分离问题也是台风业务工作中面临的一个重要难题。 区域台风降水的已有研究存在以下不足。第一，台风降水长期变化的研究 仍然十分匮乏，这与台风降水的气候资料欠缺有一定关系。目前，在业务单位仍 采用上海台风研究所提供的人工主观方法提取的台风降水资料。由于它十分费 时，而且人为参与了判别过程，不利于结果的客观化。第二，以往有关台风降水 的研究和长期预报都没有从总降水中分离出来讨论，或是认为两者变化趋势一 致，或是没有与总降水相联系。在研究和预报台风降水方面，存在着不足。第 三，区域台风降水的气候特征目前只研究了华北地区的情况，受台风影响较大 的华东地区还未研究。 1 5 2 、本文研究的内容和创新点 本文针对上述研究的不足，确定以下研究内容： ( 1 ) 利用全国1 9 5 4 2 0 0 4 年日降水资料，运用任福民的客观分离方法【4 0 1 及 其改进方案4 1 1 提取华东登陆台风的降水量。 ( 2 ) 对比客观分离法和主观方法提取“云娜”台风的降水量结果，验证客 观分离方法的准确性。 ( 3 ) 对华东地区登陆台风频数、降水量和变化趋势的时空演变特征进行了 分析，将台风降水从总降水中分离出来讨论，并比较华东总降水与台风降水的 气候特征。 ( 4 ) 台风登陆以后的影响范围和风雨分布与登陆后的路径密切相关，因而 对华东地区登陆台风的路径进行统计分析。 本文的创新之处在于：利用客观分离法将台风降水从日降水中分离出来， 所得到的台风降水资料更为客观、合理；并且，本研究将台风降水从总降水中 分离出来，通过总降水与台风降水变化的对比，揭示了两者的气候变化规律， 为业务部门预报台风降水的思路提供有益的参考。 本文的主要内容安排如下：第2 章主要用主、客观两种方法提取台风“云 娜”的降水的对比分析，2 2 和2 3 为方法和资料介绍，2 4 为对比分析的主要结 6 第一章绪论 果以及对参数进行调试并对比不同分离效果。第3 章主要分析了华东地区台风 降水的气候背景( 3 3 ) 、登陆台风降水的时间演变特征( 3 4 ) 。第4 章利用热带 气旋路径资料，对登陆华东地区风不同地段登陆台风的月际分布( 4 3 1 ) 和登 陆路径( 4 3 2 ) 进行分类分析，第5 章为总结和讨论。 参考文献： 【1 陈联寿，丁一汇。西太平洋台风概论。北京：科学出版社。1 9 7 9 ，3 9 9 4 1 0 。 【2 】沈树勤。台风前部的龙卷 a 。热带气旋科学讨论会文集 c 。北京：科学出版社。 1 9 9 0 1 0 9 11 1 3 周子康，刘为伦。浙江台风( 热带风暴) 灾害的若干特点 j 。地理研究，1 9 9 5 1 4 ( 2 ) ： 5 6 6 3 【4 】周子康，刘为伦。浙江省太份额为那个灾害的成因与危害分析 j 。科技通报，1 9 9 4 ， 1 0 ( 3 ) ：1 5 6 1 6 0 【5 】王继志，杨元琴。8 8 0 7 号台风中尺度结构的诊断分析 j 。海洋学报，1 9 9 3 1 5 ( 1 ) ：5 3 - 6 1 6 王继志近百年西太平洋台风活动 m 北京：海洋出版社1 9 9 1 2 2 1 2 2 7 ，2 7 0 2 7 3 7 庞茂鑫，斯公望浙江大暴雨的气候分析 j 科技通报，1 9 9 4 ，1 0 ( 6 ) ：3 5 0 3 5 5 8 曾欣欣，钮学新，杜惠良浙江省暴雨的天气气候分析 j 科技通报，2 0 0 4 ，2 0 ( 5 ) ： 3 9 7 4 0 1 9 薛根元，俞善贤，何风翩等。云娜台风灾害特点与浙江省台风灾害初步研究 j 自然 灾害学报，2 0 0 6 ，1 5 ( 4 ) ：3 9 4 7 1 0 吕校华，谭德权，冉祥辉等。超强台风“桑美”的特点及其成因分析 j 气象研究与 应用，2 0 0 7 ，2 8 ( 增刊i t ) ：7 0 7 3 【1 1 陈联寿。我国热带气旋研究十年进展。大气科学，2 0 0 1 ，2 5 ( 3 ) ：4 3 0 - 4 3 2 。 1 2 】曾庆存。旋转大气中运动的非线性相互作用和旋转适应过程，中国科学，1 9 7 9 ( 1 0 ) ： 7 第一章绪论 9 8 6 9 9 5 【13 】z e n gq i n g c u n o nt h ee v o l u t i o nn a di n t e r a c t i o no fd i s t u r b a n c e sa n dz o n a lf l o wi nr o t a t i n g b a r o t r o p i ca t m o s p h e r e ，jm e t e r o r o ls o cj a p a n , 1 9 8 2 ，6 0 ：2 4 31 【1 4 】罗哲贤。中国西北干旱动力学引论。气象出版社。2 0 0 5 ，5 9 1 5 1 田永祥，罗哲贤。1 3 涡旋的垂直结构及其对热带气旋移动的影响，南京气象学院学报， 1 9 9 4 ，1 7 ( 3 ) ：2 9 1 2 9 6 【16 】f i o r i n om ，e l s b e r r yrl s o m ea s p e c t so fv o r t e xs t r u c t u r er e l a t e dt ot r o p i c a lc y c l o n em o t i o n ja m o ss c i ，1 9 8 9 ，4 6 ( 7 ) ：9 7 5 - 9 9 0 【1 7 】罗哲贤。边缘区域扰动演变对台风结构的影响，大气科学，1 9 9 4 ，1 8 ( 5 ) ：5 1 3 - 5 1 9 1 8 1 陈联寿，徐祥德，解以扬等。台风一场运动及其外区热力不稳定非对称结构的影响效 应，大气科学，1 9 9 7 ，2 1 ( 1 ) ：8 3 9 0 【1 9 】吴迪生。8 6 1 6 号台风风场非对称研究，大气科学，1 9 9 1 ，1 5 ( 5 ) ：9 8 1 0 5 2 0 1 吴迪生、闫敬华、王贝贝等。2 0 0 2 年2 0 号热带风暴风场非对称研究，海洋通报，2 0 0 6 ， 2 5 ( 2 ) ：8 1 8 6 2 1 】罗哲贤。台风轴对称环流和非轴对称环扰动非线性相互作用的研究，中国科学( d 辑) ， 2 0 0 3 ，3 3 ( 7 ) ：6 8 6 6 9 4 2 2 1 端义宏。我国热带气旋强度变化研究的新进展。全国热带气旋科学讨论会议文集。北 京：气象出版社，2 0 0 1 ，2 5 3 0 。 2 3 】p j w e b s t e r , g j h o l l a n d ，c h a n g e si nt r o p i c a lc y c l o n en u m b e r , d u r a t i o n ，a n di n t e n s i t yi na w a r m i n ge n v i r o n m e n t ，s c i e n c e ，3 0 9 ( 2 0 0 5 ) 2 4 】j c l c h a n ，k s l i u ，j c l i m 17 ，4 5 9 0 ( 2 0 0 4 ) 【2 5 】c d h o y o s ，p j w e b s t e r , d e c o n v o l u t i o no ft h ef a c t o r sc o n t r i b u t i n gt ot h ei n c r e a s ei ng l o b a l h u r r i c a n ei n t e n s i t y , s c i e n c e ，312 ( 2 0 0 6 ) 【2 6 】h o l l a n dgj t r o p i c a lc y c l o n em o t i o n ：e n v i r o n m e n t a li n t e r a c t i o np l u sa b e t ae f f e c t ja t m o s s c i ，1 9 8 3 ，4 0 ( 2 ) ：3 2 8 - 3 4 2 【2 7 】a b e s t h el o o p i n gm o t i o na n da s y m m e t r yo ft r o p i c a lc y c l o n e jm e t e o rs o c 8 第一章绪论 j a p a n ，19 8 7 ，6 5 ( 2 ) ：2 4 7 2 5 8 2 8 】c h a njc la n dw i l l i a m sr t a n a l y t i c a la n dn u m e r i c a ls t u d i e so ft h eb e t a - e f f e c ti nt r o p i c a l c y c l o n em o t i o n ja t o m o ss c i ，1 9 8 7 ，4 4 ( 9 ) ：1 2 5 7 - 1 2 6 5 【2 9 】罗哲贤。热带气旋逆时针打转异常路径的可能原因。中国科学( b 辑) ，1 9 9 1 ，2 1 ( 2 ) ： 7 6 9 7 7 5 。 3 0 g j h o l l a n d ，a u s t m e t e o r 0 1 m a g 2 9 ，1 6 9 ( 1 9 8 1 ) 【31 】f i o r i n ima n drle l s b e r r y s o m ea s p e c t so fv o r t e xs t r u c t u r er e l a t e dt ot r o p i c a lc y c l o n e m o t i o n ja t m o ss c i ，19 8 9 ，4 6 ( 7 ) ：9 7 5 - 9 9 0 【3 2 】陈瑞闪。台风，福建：福建科学技术出版社，2 0 0 2 【3 3 】章淹，张义民，白建强台风暴雨自然灾害学报，1 9 9 5 ，4 ( 3 ) ：1 5 2 2 【3 4 】丁治英，张兴强，何金海等非纬向高空急流与远距离台风中尺度暴雨的研究热带气象 学报，2 0 0 1 ，1 7 ( 2 ) ：1 4 4 1 5 4 【3 5 】钮学新，董加斌，杜惠良华东地区台风降水及造成异常降水机制的分析。第十三届热 带气旋科学讨论会论文集。 【3 6 】陈联寿，徐祥德，罗哲贤等。热带气旋动力学引论。北京：气象出版社，2 0 0 2 ：3 0 3 3 0 4 【3 7 】e n g l e h a r tpj ，a n dd o u g l a savt h er o l eo fe a s t e r nn o r t hp a c i f i ct r o p i c a ls t o r m si nt h e r a i n f a l lc l i m a t o l o g yo f w e s t e r nm e x i c o ，i n tjc l i m ，2 0 0 1 ，2 1 ( 1 1 ) ：1 3 5 7 1 3 7 0 【38 】h a s e g a w aa t r o p i c a lc y c l o n ea n dh e a v yp r e c i p i t a t i o no v e rt h ew e s t e r nn o r t hp a c i f i ci n p r e s e n ta n dd o u b l e dc 0 2c l i m a t e ss i l m u l a t e db yt h ec c s r n i e s f r c g ct 1 0 6a g c m ，p a p e r p r e s e n t e da t2 n di n t e r n a t i o n a lw o r k s h o po nt h ek y o s e ip r o j e c t ，c e n t f o rc l i m s y s t ，r e s ，k o n a , h a w a i i ，2 0 0 5 ，2 4 - 2 6f e b 【3 9 】e l s b e r r yrl ，f r a n kwm ，h o l l a n dgj ，e ta 1 ag l o b a lv i e wo ft r o p i c a lc y c l o n e s m c h i c a g o ，u n i v e r s i t yo fc h i c a g op r e s s ：19 8 7 【4 0 】任福民一种识别热带气旋降水的数值方法 j 】热带气象学报，2 0 0 1 ，1 7 ( 3 ) ：3 0 8 - 3 1 3 【4 1 】王咏梅，任福民，王小玲等。中国台风降水分离客观方法的改进研究 j 】气象，2 0 0 6 ， 9 第一章绪论 3 2 ( 3 ) ：6 1 0 【4 2 】r e nfg ，w uwd o n g ，x ，e ta 1 c h a n g e si nt r o p i c a lc y c l o n ep r e c i p i t a t i o no v e rc h i n a j g e o p h y sr e s l e t t ，2 0 0 6 ，3 3 l 2 0 7 0 2 ，d o i ：1 0 1 0 2 9 2 0 0 6 g l 0 2 7 9 5 1 【4 3 p a g u d e l o ，j a c u r r y , g e o p h y s r e s l e t t ，31 , a r t ，n o l 2 2 2 0 7 ( 2 0 0 4 ) 1 0 第二章对o s a t 法分离台风降水结果的对比分析 第二章对o s a t 法分离台风降水结果的对比分析 2 1 引言 i p c c 指出对台风( 飓风) 研究降水的研究是一个重要的方面，尤其是关于如 何从观测资料中分离出台风降水以及台风降水的气候变化问题n 1 。由于多种原因 使得准确测量台风降水量非常困难乜1 。e n g l e h a r t 1 等和h a s e g a w a n 3 曾分别将t c p 定义为距离台风中, 心5 5 0 k m 和1 0 0 0 k m 半径范围内的降水。由于在热带气旋中常常 存在几个不连续的螺旋形雨带，基本上都是绕台风中心呈不对称状瞄1 。因此，简 单利用绕台风中心固定半径或变化半径画圆的方法都不能精确测量台风降水 量。目前，我国台风降水分离方法主要为上海台风研究所使用的天气图人工判别 方法来识别台风降水。在实际业务应用中，人工判别方法尽管目前还在使用，但 由于它十分费时，而且由于人参与了判别过程，不利于结果的客观化。2 0 0 1 年任 福民等哺1 提出了一种识别热带气旋降水的新方法一客观分离方法( o s a t ) ， 2 0 0 6 年王咏梅等口1 对此又做了改进，使得结果更为合理。台站数的多寡对分离效 果有很大影响，因而随着台站资料的日益丰富，客观方法显示出其快捷、方便 的优点，并正试图取代人工判别方法随1 。由于用计算机分离台风降水还是第一次 尝试，且客观方法与目前已经较成熟的人工判别法相比，究竟孰优孰劣还未知， 因而有必要将两者进行对比分析。 2 0 0 4 年8 月1 2 日，“云娜”台风在浙江温岭登陆，在周围地区造成暴雨大 风天气。本章将客观分离方法( o b j e c t i v es y n o p t i c a n a l y s i st e c h n i q u e ：o s a t ) 及其改进方案分离得到的台风降水与主观分析得到的此次台风降水资料进行对 比分析。此外，还对o s a t 中的参数进行调试，对比不同的分离效果。 2 2 客观方法及其改进方案简介 客观方法畸3 的基本思想是由计算机按照预报员识别台风降水的思路来进行 台风降水识别。主要步骤如下：首先，进行自然雨带分离，从降水场的结构分析入 手，将降水场划分为多个独立的雨带以及一些零星降水台站：第二步是进行台风 雨带识别，根据这些雨带与台风中心之间以及各降水台站与台风中心之间的距 第二章对o s a t 法分离台风降水结果的对比分析 离关系来确定台风降水。需要说明的是其中的两个重要参数：d o 为绝对台风降水 控制距离，所有与台风中心距离小于此值的降水均被定义为台风降水：d 1 为可能 台风降水控制距离，对于台风与中纬度系统相互作用产生的可能台风雨带中的 降水，只有当它与台风中心距离小于此值，才被定义为台风降水。d 0 一般取 5 0 0 k m ，d 1 取台风外围流系半径的上限值约11 0 0 k m 。方法详见参考文献 3 和附 录 1 。 客观方法的改进方案口1 在原客观方法的基础上确定了将原客观方法中两个 重要的参数( d o 和d 1 ) 由固定参数调整为可变参数的方案思路，并最终确定了 最佳改进方案。方法详见参考文献 4 和附录 2 。 2 3 资料简介 台风“云娜于2 0 0 4 年8 月8 日2 0 时在吕宋岛以东洋面生成，1 0 日晨加强为 强热带风暴，1 1 日晨发展成台风，1 2 日2 0 时在温岭市石塘镇登陆。登陆后以约 2 0 k m h 的速度向偏西方向移动，1 3 日晨减弱为强热带风暴，上午继续减弱为热带 风暴，1 1 时进入江西省，1 4 日上午移入湖北并减弱为低压，1 5 日消亡在湖南境 内。台风“云娜”登陆时为强台风，台风中心位于1 2 1 3 0 e ，2 8 3 0 n ，登陆时最 大风速达4 5 m s ，中心气压为9 5 0 r o b 。本文选取2 0 0 4 年8 月1 2 日“云娜”台风来进 行台风降水的分离，从而检验客观方法的分离效果。挑选“云娜”是因为它的 雨区范围广、强度强、雨量大。另外，本文还对“云娜”台风2 0 0 4 年8 月1 1 日登 陆前的降水情况进行了同样的分离，以对比台风中心距离较远时降水的分离效 果。 所用的资料为：( 1 ) 来自上海台风研究所西太平洋台风强度路径资料。( 2 ) 供客观方法使用的日降水资料来源于国家信息中心全国7 4 0 个台站的逐日降水 资料，日资料时段为前一天2 0 时至当日2 0 时，精度为0 1 m m 。( 3 ) 由上海台风 所人工整编的台风降水资料，日资料时段为前一日2 0 时至当日2 0 时：资料涉及 1 4 7 4 个台站。 2 4 对比分析 1 2 第二章对o s a t 法分离台风降水结果的对比分析 2 4 1 主、客观方法的分离情况对比 图2 1 为主、客观两种方法得到的2 0 0 4 年8 月1 2 日“云娜”台风降水量 的分布图。当天台风刚刚登陆，造成的降水主要分布在3 3 0 n 以南，1 1 4 0 e 以东 的华东地区。两种方法分离结果均反映当天“云娜”台风在3 3 。n 以北的地区没 有降水台站，图中3 3 0 n 以北的等值线主要是由于插值造成的。由图1 可以看出： 图2 1 a 中反映的台风降水形势与图2 1 b 大体一致。降水主要影响范围在江苏南 部、安徽南部、浙江、福建、江西东部地区。对比天气图人工方法得到的台风 降水，客观分离方法基本上能反映出台风降水的分布情况，并反映了皖、浙、 闽、赣四省交界附近的降水也是由台风“云娜”造成的。强度上，客观分离法 得到的降水区域略小