接连三台风对东北地区的影响及决策气象服务分析

2020年8月下旬至9月上旬,东北地区接连遭受三台风"巴威""美莎克"和"海神"的影响,历史罕见。这3个北上台风,生成时间集中,生命史长、强度大,其带来的强风雨天气和灾害叠加效应给东北地区造成较为严重影响,尤其是农业灾情严重。盘点这3个台风及其应对服务,决策气象服务工作有5个方面经验值得借鉴:提早关注台风的动向和可能影响,有序有效开展服务;聚焦对东北地区农业生产的影响和灾害叠加效应;为防灾减灾工作提供充分的气象信息供决策参考;加强与政府决策部门的联动,形成防灾减灾合力;及时开展实地调研和过程回顾总结,为精准服务决策储备技能。并针对北上台风决策气象服务提出三点建议:抓住重要时间节点,有序报送关键台风实况和预报信息;因时因地制宜定制决策气象服务产品;加强台风灾害影响评估技术研究,为更有效的台风决策气象服务提供技术支撑。     

2015年台风预报服务效果评价

2015年在西北太平洋和南海共有27个台风活动,其中有6个在中国沿海登陆.与多年情况相比较,台风登陆时强度偏大,造成的损失偏重,但人员伤亡偏轻.2015年,中央气象台台风综合路径预报误差为近年来最小,其中24h误差为66 km;针对台风灾害的防御,全年共发布台风预警102次,上报决策服务材料近百期,中国气象局先后启动了5次重大气象灾害(台风)防御应急响应,有效地减轻了台风灾害造成的损失.台风导致人员伤亡的原因主要有两个方面:一是由台风暴雨引发的山洪、地质灾害导致的人员伤亡;二是由台风螺旋云带中激发出的龙卷风导致的人员伤亡.因此,为进一步减少灾害损失,建议:深化气象部门和国土资源部门的合作,加强暴雨诱发山洪、地质灾害气象预报预警业务和监测能力,提升山洪、地质灾害气象预警水平;加强与发达国家的科技合作和科研力量的投入,以提高龙卷风等小尺度灾害性天气系统的监测和预警能力,为灾害防御提供时间上的保障.     

关于台风决策气象服务技术的总结与探究

为进一步提高和增强台风决策气象服务技术,科学准确的做好台风防灾减灾工作,本文在收集和整理了多个台风决策气象服务过程的基础上,分别就目前台风影响期间决策气象服务产品的开展情况和内容构建进行总结和分析,随后结合实际业务和未来发展方向,探讨性的提出关于台风决策气象服务产品开展部署和内容构成的细化性改进建议,旨在不断的提高台风的决策气象服务质量,为政府及相关部门应急决策管理提供科学的依据。     

WRF数值模拟超强台风“凡亚比”路径强度及降水特征分析

采用中尺度数值模式WRF对2010年第1 1号台风“凡亚比”的发生发展过程进行数值模拟.通过设计的模式方案较好地模拟再现了“凡亚比”台风的发展、演变以及登陆过程,并利用台风最佳路径集提供的路径、中心气压、地面最大风速等信息资料,NCEP/NCAR分析资料,TRMM降水资料以及卫星云图、降水观测等各种资料与模式模拟结果开展了较细致的对比分析.模式模拟的台风路径与观测路径较为一致,分析出“凡亚比”台风的移动路径、强度、云系和降水分布等方面的特征.结果表明,台风的高低层环流形式、垂直运动场模拟结构也完全匹配,同时很好地把握住了中国沿海地区由台风造成降水的降水中心位置以及降水强度,但是对台风两次登陆时间的模拟均比真实的情况要迟6h,并且登陆位置偏西南.     

我国东部沿海热带气旋演化特征研究

我国是遭受热带气旋灾害最为严重的国家之一.其年际年代际演化特征仍不清晰.采用中国气象局公布的1949?—?2018年的最佳路径数据集、登陆热带气旋名录以及HadlSST数据,探讨近70 a以来我国东部沿海热带气旋的时空演化特征及其与海表温度变化的内在关联.结果表明:(1)70 a间,热带气旋生成个数以及登陆我国东部沿海地区的个数略有波动,但超强热带气旋个数生成以及登陆我国的个数呈现明显增加趋势;登陆我国东部沿海地区的热带气旋大多生成于7、8、9月份,但4月以及11月也存在热带气旋生成并登陆现象.(2)登陆我国东部沿海地区的热带气旋主要生成于西北太平洋海域(432个)、南海海域(199个)和东海海域(28个),且主要在我国广东(220个)、海南(153个)、台湾(146个)、福建(47个)登陆.(3)热带气旋生成及登陆我国气旋与全球海表温度具有高度相关性;与西太平洋海温呈正相关,与东太平洋与印度洋海温呈负相关.     

台风影响期间石家庄秋季典型空气污染过程研究

利用PM2.5污染监测数据、气象资料和WRF模式,研究了2013年10月2日至10日石家庄地区秋季一次典型的空气污染过程,结果表明,PM2.5质量浓度的上升和下降阶段与相继出现的台风"菲特"和"丹娜丝"输送气流及其背景场有关,本次污染过程同时受台风系统背景场、副热带高压系统和大陆高压系统协同控制.石家庄PM2.5质量浓度演变分为上升、下降、再上升和下降4个阶段,浓度曲线呈现双峰特征,分别对应台风"菲特"加强、减弱、台风"丹娜丝"加强和减弱阶段.污染过程中,PM2.5日均质量浓度最高值是425μg·m-3,导致这一现象的原因是由于台风"菲特"和"丹娜丝"系统外围东南暖湿气流进入石家庄地区,高空1000、1800和2600 m处出现逆温层,下沉气流最大风速是0.2 m·s-1,覆盖并影响石家庄地区,形成稳定的大气条件,利于PM2.5污染物持续积累,造成石家庄地区PM2.5浓度达到峰值并出现重污染事件.     

狡猾多变的秋季台风“鲇鱼”

刁钻狡猾的大＂鲇鱼＂在南海虎视眈眈,吞吐巨浪5天后,最终于10月23日中午在福建漳浦沿海登陆,成为1949年以来登陆福建最晚、强度最强的秋季台风。纵观“鲇鱼”的发展历程,无论是路径还是强度都复杂多变,让人揣摩不定。     

广东省夏秋季臭氧污染与台风的关系分析

分析了广东省2015—2021年的臭氧浓度特征,选取2018—2020年台风相对活跃的夏秋季（7—10月）作为研究时段,研究了广东省臭氧污染与台风之间的关系.结果表明,2015—2021年,广东省臭氧浓度经历了先升后降的变化过程,2019年,广东省臭氧第90百分位数浓度达到了有监测数据以来的最高值,但仍未超过国家二级标准限值.广东省在春季与秋季臭氧超标天数较多,且近年来冬春季臭氧超标情况在加剧,秋季臭氧超标情况有所好转.7—10月,广东省约81%的臭氧污染与周边台风活动有关,在受台风影响的污染天中,有约80%发生在台风距离广东2500 km范围内.深圳与汕尾臭氧污染与台风活动关系最密切,夏秋季,超过9成的污染天与台风活动相关;汕头、珠海、中山、茂名、阳江、江门等沿海城市夏秋季臭氧污染天中超过8成与台风活动相关.内陆城市臭氧污染与台风的关联性相对较小,梅州臭氧污染与台风活动关联最小.与在东南亚、我国海南或广东登陆的台风相比,北上的台风更容易导致广东地区出现臭氧污染.在台风外围下沉气流的影响下,珠三角中部等主要大气污染物排放区域及周边容易出现大范围晴热高温天气;水平风速低,水平扩散条件不利...     

中国南方地区台风降水贡献分析——以2013年台风降水为例

台风是影响中国南方降水的重要天气系统。依据中央气象台台风观测资料和国家级气象观测站地面降水资料,将泰森多边形计算方法和ArcGis技术相结合,分析了2013年登陆或严重影响中国的台风降水特征,定量评价了其对中国南方地区降水的贡献,以及降水贡献在时空两方面的演变特点。研究结果表明：（1）2013年南方地区台风降水贡献为16.9％,占常年（1981—2010年）淡水（降雨）资源的17.2％。（2）空间分布上,自西向东,从北至南,台风降水贡献增大,东南沿海最大。（3）月度降水贡献呈双峰型,6—8月台风降水贡献逐渐增强,8月达8.3％;9月台风降水贡献陡降,10—11月继续增强,11月为3.2％。通过台风降水贡献的研究,对于更好利用台风降水和科学预防台风灾害具有重要意义。     

2010年10号台风“莫兰蒂”强度特征雷达分析

利用沿海雷达资料分析2010年10号台风"莫兰蒂"强度变化特征。台风"莫兰蒂"进入台湾海峡后,由开始的结构不对称、强度弱,迅速转为小而强的小型台风,宽广的环流迅速收拢,台风眼墙紧缩而清晰,在整体上有一个增强到维持至最后登陆减弱的过程。利用沿海雷达资料对台风进行定位同时,还要加强分析台风强度变化,而判定强度方法主要基于台风中对流系统强弱变化判断和分析螺带中台风眼墙变化。     

基于CMAQ模式产品的福州市空气质量预报系统

利用CMAQ(Community Multiscale Air Quality Model)模式预报产品和福州市2007年1月至2010年6月大气污染物的观测资料以及常规地面气象观测资料,根据动力-统计相结合的预报方法,通过多元线性逐步回归,建立不同天气系统下CMAQ模式产品和多类预报因子相结合的日污染物浓度预报模型.结果表明,影响福州市的天气系统共分为大陆高压、副热带高压、切变、暖区辐合、高空槽、台风和热带辐合带7类天气型.在暖区辐合、高空槽和大陆高压控制下,福州市的空气质量较差,而副热带高压和台风系统影响时,福州市的空气质量最好.日污染物浓度预报方程置信度均为P=0.000,模型有统计学意义.利用模型对2010年7~12月福州市各污染物浓度进行预报效果回代检验,模型对PM10的污染指数等级预报正确率达到了71.3%,对SO2和NO2的级别预报正确率达到了100%,日预报综合评分平均达88.8分.     

中山市2000~2014年霾天气特征及气象影响因子

利用中山市2000~2014年气象资料及2013~2014年环境监测站资料,分析中山市霾特征及气象影响因子,结果表明,中山市霾日数年际变化明显,最少为11d,出现在2005年;最多为134d,出现在2008年.霾天气主要发生在秋冬季节,霾日数最多的月份是1月,平均为10.5d.霾日PM_2.5的平均浓度是非霾日的2.26倍,PM_2.5是霾天气的重要污染物.中山市霾日典型天气形势有7种:大陆高压型、海上高压型、均压场型、冷锋前部型、台风外围下沉气流型、槽前脊后型、低压槽型.其中以大陆高压型占比例最高,为52.03%,冷锋前部型造成的能见度最低.气流轨迹聚类分析表明,影响中山的气流轨迹有7类,主要来源于东北方向的大陆和偏东方向的沿海;在东北方向气流轨迹影响下,污染物浓度较高;在东部沿海的气流轨迹下,能见度较低,表明中山市的霾天气受区域传输影响显著.     

大气自净能力指数的气候特征与应用研究

为了定量地评估污染气象条件对空气污染的作用并实现对空气污染潜势的预报,本文在城市大气污染数值预报系统（CAPPS）预报原理的基础上,定义了大气自净能力指数,并分别给出了采用气象站观测资料和通过数值模拟计算大气自净能力指数的方法.基于气象站观测资料的全国大气自净能力指数分析计算表明,全国大气自净能力最差的地区分布在四川盆地和新疆塔里木盆地,大气自净能力最强的地区分布在青藏高原、蒙古高原、云贵高原、以及东北平原和三江平原、山东半岛和海南岛;1961~2017年,京津冀、长三角和珠三角地区的大气自净能力指数呈下降的变化趋势,全年低自净能力日数呈上升的变化趋势.采用大气自净能力指数评估2014年北京APEC会议期间大气污染防控效果,表明在11月8~10日极端不利扩散气象条件发生时,减排措施使北京市空气质量AQI平均降低77%,使京津冀平原地区11个城市的空气质量AQI平均降低37%.基于国家气候中心月动力延伸气候预测模式（DERF2.0）的预报产品和中尺度模式（WRF）,建立了可以预测全国未来40d逐日大气自净能力指数的延伸期-月尺度大气污染潜势预测系统,回报实验表明,在大多数情况下可以提前15d预报出大气重污染过程;月尺度的大气重污染过程预报效果更大程度上取决于月动力延伸气候预测模式（DERF2.0）的预报准确率.     

1509号台风“灿鸿”灾情调查与致灾原因分析

针对1509号台风"灿鸿",2015年7月10日至14日,中国气象局组成联合调查组,选取浙江省宁波市区、余姚、象山,舟山市区和朱家尖等地一些典型受灾点,对"灿鸿"的预报服务情况、灾害影响情况等进行了详细的现场调查和致灾原因分析。台风"灿鸿"造成浙江受灾严重的原因主要包括:降雨强度大、大风持续时间长是致灾严重的主要原因;强降雨与前期梅雨偏多的叠加效应加重了洪涝灾害;当地孕灾环境特征和2015年强台风影响相对偏早也是造成浙江受灾的重要原因。     

福建土楼夯土墙风驱雨侵蚀损伤预测研究

世界文化遗产福建土楼地处中国东南沿海,年降雨高达1 600 mm,频繁遭受台风和极端天气袭击,每当台风登陆时,狂风挟着暴雨常常侵蚀危害着土楼建筑,风驱雨冲击侵蚀土楼夯土墙已成为土楼建筑的主要损坏形式。论文通过分析风驱雨作用下雨滴的运动形式及降雨特征,采用CFD数值模拟及风洞试验的方法完成数值风洞准确性模拟,以数值风场为基础加入降雨模型,考虑多种雨强和风速相互组合,分析风驱雨对土楼夯土墙的风雨侵蚀影响,揭示了夯土墙风雨侵蚀的内在规律。并通过当地一份气象统计资料作为算例,预测土楼年平均侵蚀损伤量在0.4~2.6 mm之间,所得结果为土楼的维护加固和开发利用提供了科学依据,也为其他生土建筑研究提供借鉴和参考。     

天津静稳指数建立及在环境气象预报和评估中的应用

基于2014—2015年NCEP再分析资料及天津地区PM_2.5质量浓度数据,构建天津地区静稳指数以期反映大气综合扩散能力,为天津霾、空气质量预报和大气环境气象条件评估提供支撑.研究结果表明：本文构建的静稳指数可作为评估天津地区细颗粒物大气扩散能力的重要指标参数,其建模产品与天津地区PM_2.5质量浓度相关系数为0.62,在评测期间（2016年6月1日—2018年5月31日）,基于EC模式的静稳指数24 h预报产品与天津地区PM_2.5质量浓度相关系数为0.67,1~7 d预报产品与PM_2.5质量浓度相关系数超过0.53,8~10 d预报产品随着时效增加指示能力有所下降,相关系数为0.4左右,但通过显著性检验.对比同期基于GFS资料和WRF/Chem构建的天津中长期环境气象数值模式,其相关系数接近,趋势预报效果相当.同时,由于静稳指数综合了水平风速、混合层高度、相对湿度等多项指标,可以综合反映一个地区大气扩散能力,在大气环境气象条件评估中可发挥积极作用,以同排放源不同气象条件的数值模拟为基准定义细颗粒物大气扩散条件,2013—2018年逐月大气扩散条件同比上年改善的占总样本41%,同比转差的占总样本59%,利用静稳指数对大气扩散条件月同比变化趋势进行判断,识别准确率可达80%.     

西北太平洋柔鱼渔场台风时空变化及其对柔鱼产量的影响分析

随着渔业资源与渔场学研究的深入和西北太平洋柔鱼资源开发利用及渔场环境监测的需要,开展台风等极端天气下柔鱼资源与环境关系的研究,对西北太平洋柔鱼资源评估与渔场预报工作可起有益的补充作用。根据2001~2014年中国气象局热带气旋最佳路径资料和西北太平洋柔鱼渔场渔获数据,分析了14 a间影响西北太平洋柔鱼渔场台风活动特征及其对柔鱼产量的影响,得到以下结果:共记录了83次台风,热带风暴33次、强热带风暴40次和台风10次。年均台风数量为5.93±1.73次,台风高发月份为8~10月。台风生命期越长,对单位捕捞努力量渔获量（catch per unit effort,CPUE）的影响越大,生命期大于48 h的台风消亡后2~7 d CPUE呈大幅增长。TY（typhoon）级别强度台风对CPUE的影响最大,随TY临近渔场,CPUE迅速减少,TY消亡后2~7 d CPUE呈大幅增长。研究结果对西北太平洋渔业生产安全的预报及柔鱼资源的有效利用将产生有益的影响。     

斜剖面图的设计及在PM2.5中期潜势预报中的应用

本文将强降水潜势预报的“配料法”原理引入到环境预报中,选取ECMWF数值预报产品中的700hPa相对湿度、1000hPa风向风速和850hPa温度作为气象要素“配料”,沿占比最多的冷空气输送路径穿过华北重污染区和上海,设计制作了未来10d气象要素“配料”时空斜剖面图,并具体定义了业务中常见的典型污染过程（冷空气输送、干静稳和湿静稳累积）和清洁过程（冷空气清洁、湿沉降清洁）共5种图形的识别特征.该斜剖面图由于融合了单站时序图和单时次空间面图的优点,无需一张张翻阅天气形势图,显著缩短了看图分析时间;斜剖面图还建立了气象要素图形特征、污染气象条件和PM_2.5污染潜势三者的对应关系,通过图形特征可以快速掌握区域内天气形势演变情况,识别出上述典型污染和清洁过程,最终得出PM_2.5中期污染潜势,便于在业务中应用和推广.一次典型污染个例应用显示,斜剖面图和污染实况的图形型态特征非常相似,斜剖面图中静稳累积和冷空气输送过程图形特征辨识度高,区域和单站提前5d的预报结论和实况较为一致;进一步评估显示,2018年冬季期间预报时效5d以内的TS评分维持在0.32~0.50区间,未来10d的预报准确率维持在74.4%~86.7%区间.