西北太平洋台风温带变性的动力学研究

The issue of extratropical transition (ET) of typhoons over the Western North Pacific has not been completely solved either in scientific research or in operational forecast. This project aims to study the specific dynamic transition of tropical cyclone into extratropical cyclone. We will integrate weather analysis, dynamic study and numerical simulation, and in the meantime, the high resolution of 38 years data taken from European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF) are used to make diagnosis of dynamic and thermal effects of such weather systems as westerly trough and ridge, subtropical high, westerly wind jet, front on ET process of typhoon, and effect of underlying surface in ET process based on the frameworks of quasi-geostrophy and semi-geostrophy. According to the relative importance of influence system, the ET process is divided into several types with corresponding conceptual models. We carry out numerical simulations of different types of ET process in order to test and diagnose the interactions between typhoon experiencing extratropical transition and its surroundings, which will provide a new scientific basis for operational forecasts.

西北太平洋台风的温带变性问题（ET）仍然在科研和业务上没有完全解决。本项目拟研究具有热带属性的西北太平洋台风转变为温带气旋的具体动力过程。项目将综合资料的统计诊断分析、动力学理论研究和数值模拟方法，利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的38年高分辨率再分析资料在准地转框架和半地转框架下，动力诊断西风带槽脊、副热带高压以及西风带急流、锋面等天气系统对台风ET过程的动力与热力作用，诊断ET过程中下垫面的作用。根据影响系统的相对重要性，将ET过程分型，并给出每种类型的动力模型。针对各类动力模型进行数值模拟，具体检验验证、动力诊断环境因子与台风变性的相互作用，随着本项目的开展将为业务预报提供新的科学依据。

本项目研究了具有热带属性的西北太平洋台风转变为温带气旋的具体动力过程，即西北太平洋台风的温带变性问题（ET）。对西北太平洋不同纬度下的台风变性气候及其动力学特征进行研究，获得了适合不同纬度ET的典型的动力、热力场性质；给出了对ET过程有利的动力、热力场特征，包括与不同尺度系统的相互作用、涡度转换特征，急流与锋生，以及这些特征与ET 发生的关联。主要的结论有：（1）变性台风频数存在显著的年代际变化特征；大多数ET发在8、9、10月；ET最早发生在3月，向北移动，8月到达最北，随后南撤，台风变性最易发生的纬度带为37.5°N~42.5°N；约68.6％的TC 变性后很快消亡。（2）是否发生ET取决于海温场与Eady 斜压增长率场之间的结构配置；不同纬度下的ET均与西南低空急流相连结，中高纬ET的低空急流强于低纬，水汽供应更充足；中高纬ET过程西南侧有明显的冷锋锋生，低纬的ET锋生不明显；低纬变性TC始终位于急流入口区南侧；中高纬变性TC北侧有显著高空槽活动，且槽前有高空西南风急流配合，急流入口区强辐散场为TC低压环流的维持和发展提供有利的抽吸环境。变性阶段各纬度带TC 一直处于垂直风切变大值区的西南侧，且涡差场负值区与风切变经向梯度大值带有较好的对应关系。（3）登陆我国的变性加强（减弱）类台风上游槽呈西北—东南（东北—西南）走向;加强类高空槽携带的冷空气侵入台风明显，包围暖空气使得暖核被隔离，暖中心再度出现；减弱类高空槽带来的冷空气徘徊在台风的西北一侧，未侵入；湿斜压性的变化导致垂直涡度发生变化；加强类台风变性后台风中心上空的正涡度平流范围和强度大于减弱类，利于低层负变压的产生，有较强的涡度垂直输送，其斜压性的增大对垂直涡度增长的贡献较减弱类台风更显著。项目的实施加强了对西北太平洋台风的温带变性问题的动力学、热力学的特征的认识，对我国北上台风的风雨预报具有理论指导意义。本项目完成了24 篇核心期刊论文，其中SCI（E）论文8篇，培养年轻教师2名，硕士生5名。