Lei Yang1魏苇Li1 Dongxiao Wang1和永平Li2

热带海洋环境动力学重点实验室,中国南海海洋学研究所,中国科学院,广州,2上海台风研究所,中国气象局,上海,

中国

1。介绍

用再分析和卫星数据集,应用数值模拟和统计方法为研究热带气旋(TC)两个海洋盆地:南中国海(SCS)和孟加拉湾(BOB)。受到亚洲季风的影响,TCs的特性这两个海洋盆地不同于其他开放的海洋。在这一章,一个独特的TC案例通过SCS以及TCs在鲍勃检查轨道特征。第五宾夕法尼亚州立大学和国家大气研究中心的中尺度模式(MM5)是利用研究降水和风速在SCS台风珍珠(2006)。五个模型试验具有不同物理参数化和海表面温度(SST)的分布进行研究。使用卫星观测模拟评估。发现控制实验与Blakadar边界配置方案,Resiner2水分,Betts-Miller积云计划和日常更新SST最合理的降水。磁流变液边界方案模拟干燥边界层和更强的垂直混合,这可以大大减少热带气旋(TC)的强度,导致较小的最大风速,但大范围的介质风速(25 - 30 m / s)。常数海温通过TC从海洋表面周期提供了更多的能量,这可能导致TC显著增加的强度最大,因此导致过高的降雨和最大风速。Longitudinally-uniform海温分布在快速强化可以降低TC强度和热通量,可以部分弥补高估的降水控制实验。 Based on a mixture quadratic regression model and the best track dataset 1980-2008, six distinct clusters of TC tracks in the Bay of Bengal (BOB) were identified. For better capturing the background controlling factors, reclassifying is carried out by treating all westward tracks as one type. Thereafter, three track types are obtained, northeastward (fewest in amount), westward (most in amount), and northward. Seasonal variability indicates that northward track type should be divided by two stages (April-May and October-January). After examining the background circulation of each track type, it is found that except for the northeastward one,反气旋环流位于印度支那半岛以及槽活动在该地区India-Burma调节上起了非常重要的作用当地的风。这些系统辅助转向TC穿过这一地区。此外,TCs发生在4月和5月(pre-summer-monsoon),通常被cross-equatorial-flow容易受到影响,向北移动。

结果将在以下两个部分:“南中国海:风和降水模式在台风珍珠》(2006)——对比中尺度模型和遥感”和“孟加拉湾:聚类分析热带气旋轨迹”。

2。南海:风和降水模式在台风珍珠》(2006)——对比中尺度模型和遥感

2.1介绍

热带气旋(TCs)是一种最致命的自然灾害对沿海地区,造成大量的人员伤亡和财产损失。南中国海(SCS)是最大的半封闭的边缘海(~ 3.5 x106平方公里)在西北太平洋(WNP),该地区最常见的TC在地上形成。大约13.2%的TCs WNP来源于SCS(陈和叮,1979)。一定数量的TCs WNP也进入SCS中生成大型年际和年代际变化(吴作栋和陈,2009)。

然而,TCs在其他海洋盆地相比,有相对较少的研究在文献中TC SCS的形成和发展。TCs的数量进入SCS的WNP被发现在厄尔尼诺事件低于正常,但高于正常在拉尼娜事件(吴作栋和陈,2009)。更复杂的年际和年代际变化TCs SCS的形成。SCS显著大气特性是它经历冬季和夏季季风每年(梁,1991)。夏天的开始季风在SCS通常在5月中旬开始,直到9月维护。发现在夏天(冬天)季风期,TCs主要形成于北(南)SCS的一部分(例如,王et al ., 2007)。SCS TC活动相关的海表面温度(SST)和即将离任的长波辐射(OLR)变异(Lee et al ., 2006)。TCs的形成区域对应的区域相对涡度表面风(RVSW)是正的,即,几乎没有TCs - RVSW中形成区(Lee et al ., 2006;王et al ., 2007)。李et al。(2006)研究了20 TCs在SCS 1972 - 2002(5月- 6月),其中11与弱斜压环境相关联的美玉面前和其他更多barotopic并可能加剧推向一个更强的TC。水蒸气柱状、柱状液体水和总潜热释放源自于特殊传感器微波/成像仪(SSM / I)发现有显著不同的发展中国家和non-developing热带扰动SCS(王et al ., 2008)。

TCs在SCS的研究,模拟和评估的模型,甚至更少。数值模型模拟可以帮助我们更好地理解TC的动力学过程,因此有助于改善TC预测能力。观测数据,比如测深数据,Argo浮标、卫星数据和其他被广泛用于提高模型模拟(例如Soden et al ., 2001;赵et al ., 2005;周et al ., 2008;朗兰et al ., 2009;拉克什et al ., 2009)。除了将观测仿真提高预测能力,评价或验证模型的模拟也可能通过对比模拟与观测数据(如李et al ., 2008;诺兰et al ., 2009;邹et al ., 2009)。几个仿真研究已经完成在SCS TCs。台风狮子座(1999)成功模拟使用两个嵌套域相对粗分辨率(54公里,18公里)(刘et al ., 2003)。 The Fifth Pennsylvania State University and National Center for Atmospheric Research Mesoscale Model (MM5) was applied to simulate several characteristics of Typhoon Fitow (2001), including land falling, center position, and precipitation (Li et al., 2004). SST effects on the simulation of the genesis of Typhoon Durian (2001) were investigated using the Weather Research and Forecasting (WRF) model (Wang et al., 2010). MM5 incorporating 4D variational data assimilation system with a full-physics adjoint model was found to greatly improve typhoon forecast in track, intensity, and landfall position (Zhao et al., 2005) .

在这项研究中,我们主要讨论模拟降水和风模式在台风的情况下使用MM5珍珠(2006)。先前的研究在SCS台风珍珠(2006)主要集中在分析跟踪和强度使用国家环境预报中心(NCEP / NCAR再分析资料)(罗et al ., 2008)。除了气象因素的影响,海洋的影响如海表面温度(SST) TC的发展也一直在研究(江et al ., 2008)。发现在模型中考虑typhoon-induced冷却仿真可以大大提高仿真技能TC的强度。敏感与不同风场配置研究天气和预测(WRF)研究表明,海温变化可能导致TC强度和轻微的变化影响其跟踪(刘et al ., 2009)。

2.2概述珍珠(2006)

台风珍珠(2006)是第一个热带风暴在2006年,与最大持续风速达到46 m / s时其中心附近快速强化(RI)在2006年5月15日SCS。它是最强烈的台风在香港天文台(HKO) 5月进入SCS记录。菲律宾南海的TC是起源于2006年5月8日,当它被声明为一个热带低气压。后来加强到台风袭击了菲律宾两次。2006年5月13日进入SCS和迅速增强为4级(Saffir-Simpson热带气旋尺度)2006年5月14日。在其通道SCS,它搬到西北第一和急剧转向向虽然做了最后的汕头附近登陆广东省东部,中国。

2.3模型

MM5中尺度,原始方程模型与地形跟踪σ坐标(时et al . 1995年)。模型模拟一个TC的过程可以随多种因素,如模型物理参数、海洋条件,地形等等。总共五个实验来测试执行的上述模型敏感性因素。所有的模型运行启动00 UTC 5月12日当暴风雨即将进入SCS。模型版本有15公里水平分辨率和5公里域域1和2,分别和27个垂直的水平。Blackdar PBL, Resiner2水分和Betts-Miller积云计划用于CTL。其他四个实验称为PBL_MRF(使用MRF PBL), CUM_G(使用时积云方案),SST_C (TC过程中海温分布常数,即。,忽略了TC诱导海洋冷却)和SST_U海温分布在中央(longitudinally-uniform SCS国际扶轮前)。摘要最终分析(新兵)6小时数据用于初始和边界条件。SST每天实时更新全球海温(RTG_SST) NCEP /海洋开发的

建模和分析分支(MMAB)代表storm-induced SST变化在台风的生命周期。数据的空间分辨率为0.5°。尽管它更需要使用耦合海洋模型代表storm-induced海温变化与高分辨率,我们模拟应该海温错误比规模较小的耦合模型由于技术问题。常规探空和天气观测被用于提炼NCEP新兵在模拟开始分析数据。风插入虚假的更好的结果初始涡(邹和徐2000)。相应的风和位置得到联合台风警报中心(JTWC)的美国

2.4数据

2.4.1 TRMM

合并三个小时降雨率的热带降雨测量任务(TRMM)卫星降水雷达(PR)用于本研究评估模拟。公关是一个三维太空降水雷达,天底点,有水平和垂直分辨率4.3 4.3公里和250 m,分别。公关检索反射率13.8 GHz的频率从表面到20公里以上地球椭球体。它有一个215公里宽度最小可检测信号接近17 dbz。3小时降雨数据的水平分辨率为0.25°了0.25°,并从1998年1月至2006年6月延伸。然后使用3小时降雨率计算24-houlyr累计降雨在这项研究。

2.4.2 QuikSCAT

的SeaWinds QuikSCAT散射仪是一个微波雷达和由美国推出国家航空和宇宙航行局(NASA)从1999年7月到2009年11月。QuikSCAT措施后散射辐射的ku波段(~ 13.402 GHz)。返回信号功率在海洋表面应力成正比,和相关的信号可以表面风矢量在10米高度假设中性分层。除了风矢量数据,测量的时间(UTC)分钟。数据由0.25°regridded到0.25°(纬度,经度)地图升序和降序。为了更好的比较,我们选择最接近的模型小时卫星将SCS的时候。

2.5比较模型模拟和过TRMM-derived降雨

24-hour-accumulated降水的空间模式显示了三天:14日,15日,2006年5月17日,代表之前,期间和之后国际扶轮。图1显示了24-hour-accumulated降水期间三天模拟CTL和来自TRMM测量。比TRMM CTL模拟整体较大降雨,特别是在该地区周围的风暴中心。主要降雨区域的差异显然是由于模拟CTL,翻译速度越快。,更向北比TRMM CTL。此外,降雨模式模拟的CTL具有更紧凑的结构和清晰的螺旋雨带。的最大累积降雨量CTL显然大于TRMM测量,国际扶轮期间最大的区别。大型模型模拟降雨区域主要位于中心之前和之后的国际扶轮(未显示),但在西方国际扶轮期间或西北降水的区域(图2)。国际扶轮之后,TC走近了海岸;最大降水的形成应该coastal-enhanced相关机制,在模型中似乎更强

图1所示。24-hour-accumulated降水比较来自细胞毒性t淋巴细胞(上)和TRMM公关(底部)三天。

图2所示。24-hour-accumulated降水比较来自TRMM公关和5模型模拟2006年5月15日(国际扶轮的时期)。

图3所示。模拟24-hour-accumulated降水差异在三天:敏感运行- CTL。

模拟。TRMM给更大范围的降雨,但较弱的力量。之间的差异大的降雨区域位置的敏感和CTL可以清楚地看到在图3中,在降雨模拟的四个敏感运行而CTL。之间的差异四个敏感性和CTL运行三天见图3。虽然有烘干机PBL, PBL_MRF会模拟一个更深层次的PBL由于过度眼墙外的垂直混合(1996年洪教授和锅),这可能导致整个沉重的降水PBL_MRF运行(图3)。CUM_G允许更多grid-resolved降水(时1995)。SST_C模拟最大降水(特别是在国际扶轮,图3),相比CTL PBL_MRF和CUM_G更倾向于模拟降水外眼墙,尤其是在国际扶轮中心的西南地区。SST_C模拟整体较高的沉淀。国际扶轮之后,大的降水区域移动到中心的东部和东南部CUM_G SST_C,虽然它仍然显示了大降水在PBL_MRF西方。SST_U与CTL最小的区别。

2.6比较模型模拟和QuikSCAT-derived风能领域

QuickSCAT-derived和模型模拟风场中三天(阶段)给出了无花果。4和5,分别。QuikSCAT经过SCS的一天两次(下行和上行通过),不同空间SCS的报道。我们选择通过当QuikSCAT最好的报道那天的TC过程的模拟和比较亲密的小时。图4清楚地显示了TC在SCS的进化。风来自QuikSCAT比这更强的内在核心模拟的模型,特别是国际扶轮之前和期间。国际扶轮前,风的模式从五个实验相似,最大风速的细微差别。在国际扶轮,PBL_MRF模拟相对较小的最大风速比其他模型运行,但大范围的中等风速(20 - 25米/秒)。SST_U最弱风,包括最大和媒介风速。国际扶轮后,最大风速在SST_C显著增加。相比PBL_MRF CUM_G, CTL的三个实验,SST_C, SST_U模拟在国际扶轮风暴结构更紧凑。

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