热带季节内振荡与影响广西热带气旋生成发展的联系··············覃卫坚,党国花(1)华南地区对流层顶和边界层顶高度特征分析··················杨坤琳,徐岩(6)

利用1978-2013年美国NOAA逐候MJO指数和中国气象局上海台风研究所热带气旋资料,研究了MJO与影响广西热带气旋发生发展的联系。结果表明,当MJO处于非洲大陆和西印度洋时,热带气旋生成区域上空为异常东风带;而当MJO处于西太平洋时,热带气旋生成区域北侧为东风异常带、南侧为西风异常带,有利于季风槽或气旋性环流加强,导致影响广西热带气旋频数偏多。当MJO处于东印度洋时,南海上空风场存在明显的向南分量,热带气旋生成数少、位置偏南;而当MJO处于东太平洋时,热带西太平洋对流受到抑制,导致影响广西热带气旋偏少。     

影响广西热带气旋与海洋大气低频振荡的关联性分析

使用1951—2020年热带气旋资料、NCEP/NCAR再分析、PDO指数、NOAA OLR、副热带高压指数等资料,从海洋大气低频振荡角度分析影响广西热带气旋气候异常可能原因。结果表明,90年代以来影响广西热带气旋年际变化幅度增大,表现出向极端异常变化的趋势。从印度洋到西太平洋存在明显的MJO向东传播,对流抑制位相较弱、持续时间短,对流增强位相较强,影响广西热带气旋偏多。反之,从印度洋到西太平洋无MJO活动或强度较弱,存在较强的低频对流抑制带向东传播、持续时间长,较强的低频对流带位于东太平洋,影响广西热带气旋偏少。影响广西热带气旋减少趋势与PDO指数增大有密切的联系,可能与在印度洋、太平洋海温增暖背景下副热带高压强度偏强及西伸脊点偏西有关。     

大气季节内振荡对印度洋—西太平洋地区热带低压/气旋生成的影响

文中利用EOF分析大气季节内振荡 (MJO)的时空变化的方法 ,研究了 1996年 9月～ 1997年 6月间的MJO活动对生成在印度洋—西太平洋海域的热带低压 /气旋的影响。结果发现 ,除西北太平洋之外 ,发生在其他区域的热带低压 /气旋有半数以上生成在向东移动的MJO的湿位相中。伴随MJO的向东传播 ,热带低压 /气旋平均生成位置也随之向东移动 ,而生成在西北太平洋的热带低压 /气旋分别受到向东和向西传播的MJO影响     

冬季热带西太平洋MJO活动强弱年的环境场特征

利用1948—2011年NCEP等再分析资料,采用合成分析等方法对比分析了冬季(冬半年)热带西太平洋MJO(Madden-Julian Oscillation)活动强、弱年的环境场特征。结果表明,冬季热带西太平洋MJO的活动具有显著的年际和年代际变化。MJO活动强年,对流层低层在菲律宾以东洋面上空有异常气旋式环流,赤道东太平洋上空为较强的东风距平,赤道印度洋到赤道西太平洋上空是异常西风,西太平洋地区有较强辐合,从而导致热带西太平洋地区积云对流活动显著加强;而MJO活动弱年的环流特征相反。热带MJO以东传为主,有少量西传波动。在MJO活动强年,无论东传还是西传其时空谱值都显著大于MJO活动弱年,其中心频率较MJO活动弱年偏高。MJO活动的异常和海温及东亚冬季风紧密相连,在MJO活动强年,海平面气压和500 hPa位势高度异常场表现为中高纬度的正异常和低纬地区的负异常,东亚冬季风活动偏强,中国大陆中部气温普遍偏低,同时,黄河以南长江以北地区降水偏多,而长江以南地区降水偏少;台湾附近海域受强东亚冬季风影响,海表温度偏低,东太平洋上海温距平呈现La Ni?a型的异常分布,而在MJO活动弱年上述特征基本相反。      

热带印度洋MJO对4—6月长江中下游地区降水的影响

利用站点降水资料、美国气候预测中心(CPC)的MJO指数和NCEP/DOE AMIP-II再分析资料,研究了热带印度洋MJO对4—6月长江中下游地区降水的影响及可能机制。(1) 热带印度洋MJO对长江中下游地区降水有显著影响:热带印度洋MJO偏强(偏弱)时,同期以及滞后1～2候时该地区降水偏多(偏少)。(2) 热带印度洋MJO处在不同位相时,大尺度背景场有明显的差别:热带印度洋MJO偏强(偏弱)时,同期以及滞后1～2候时MJO活跃对流中心位于热带印度洋(西太平洋),西太平洋副热带地区表现为反气旋性(气旋性)环流异常,孟加拉湾为气旋性(反气旋性)环流异常,长江中下游地区出现了异常上升(下沉)运动,水汽辐合增强(减弱);伴随MJO的东传,水汽输送异常来源有所变化。(3) 热带印度洋MJO通过激发Gill型响应和Rossby波列,对长江中下游地区降水产生影响。      

广西冬季降水的低频特征及其与MJO的联系

应用广西壮族自治区国家气象站降水,NCEP/NCAR逐日再分析资料,NOAA逐日向外长波辐射(OLR)等逐日资料,NOAA-CPC热带大气季节内振荡(MJO)指数等,使用经验正交函数分解方法分析了广西冬季降水的气候特征;用功率谱、带通滤波、相关分析和滞后线性回归等方法,以及定义MJO相关降水事件,研究了广西冬季降水异常偏多年的降水低频特征及其与MJO的联系。(1)广西冬季降水特征以全区一致型分布为主;冬季降水异常偏多年份的逐日降水具有14~26 d的低频周期。(2) MJO强对流在赤道印度洋东部发展并东传到西太平洋热带地区时,广西可出现冬季持续强降水。(3)当MJO异常对流在印度洋东部热带地区产生,中南半岛地区到华南地区上空为异常低频偏南和偏西南气流,有利于降水形成;当印度洋东部热带地区为MJO对流抑制区,华南地区上空为异常低频偏东气流控制,不利于降水产生。(4)华南地区上空大气环流的异常是由热带印度洋地区的MJO对流激发的Rossby波列造成。      

MJO对广东前汛期降水的影响

根据澳大利亚气象局MJO指数、国家气象局753站逐日站点资料、NCEP/NCAR全球再分析资料,通过合成分析研究了MJO活动对广东前汛期降水的影响。结果表明:MJO传播至东印度洋时广东降水为正异常,当其移至西太平洋时广东降水为负异常。MJO通过引起大尺度环流异常和大气垂直运动的异常对降水产生影响。当MJO传播至东印度洋时,副热带高压异常增强,广东为干冷偏北风和暖湿偏南风的交汇区且此时广东上空空气上升运动强烈,有利降水产生;当MJO传播至西太平洋时,副热带高压异常减弱,广东被偏北风控制且此时广东上空空气下沉运动强烈,对降水不利。     

广西持续性区域暴雨对热带季节内振荡的响应特征

使用广西90个地面气象观测站逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料等,研究了广西持续性暴雨气候特征及其对热带季节内振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)的响应特征.结果 表明,沿海地区暴雨过程持续天数历史最长、持续性暴雨过程次数最多;前汛期持续性区域暴雨发生前期MJO多处于上游地区,随时间变化向东逐渐增多,暴雨发生时MJO处于印度洋中东部次数最多,此时副热带高压西伸到南海区域,广西处于副热带高压边沿,索马里越赤道气流夹带着水汽穿过印度洋,源源不断给广西送来丰富的水汽;后汛期持续性区域暴雨发生前期MJO位于海洋性大陆次数随时间临近增多,暴雨发生时MJO位于海洋性大陆西部次数偏多,此时副热带高压偏弱,广西上空为气旋性环流,越赤道水汽输送带明显比前汛期第3位相时宽大、偏强,在西南风引导下向广西移动,利于持续性区域暴雨维持.     

热带太平洋-印度洋海温异常综合模对南亚高压的影响

从综合考虑热带太平洋和印度洋海温异常特征出发,研究了热带太平洋-印度洋海温异常综合模对南亚高压的影响.当热带太平洋-印度洋海温异常综合模为正位相(西印度洋和东太平洋海温距平为正,东印度洋-西太平洋海温距平为负),南亚高压偏弱,位置偏东偏南;当热带太平洋-印度洋海温异常综合模为负位相(西印度洋和东太平洋海温距平为负,东印度洋-西太平洋海温距平为正),南亚高压偏强,位置偏西偏北.热带太平洋-印度洋海温异常综合模影响南亚高压主要通过三种机制:一是通过影响亚洲季风从而影响了降水潜热形成的大气加热场分布,在正(负)位相年,青藏高原大气热源为负(正)异常,因此青藏高原上空空气上升减弱(加强),南亚高压偏弱(偏强);南海季风和热带辐合带加强(减弱),菲律宾附近的大气热源加强(减弱),有利于上空青藏高原东南侧反气旋(气旋)式的距平环流,因此南亚高压偏东偏南(偏西偏北).二是热带太平洋-印度洋海温的纬向热力对比引起赤道纬向垂直(Walker)环流异常,必将引起高空纬向风异常,在正(负)位相年,南亚高压南部的印度洋高空会出现西(东)风异常,导致南亚高压偏弱(偏强).三是综合模的正(负)异常加强(减小)西印度洋经度范围的区域Hadley环流,其北侧伊朗高原上的异常下沉(上升)支,造成南亚高压偏弱(偏强),位置偏东偏南(偏西偏北).     

南亚高压季节内变化与热带季节内振荡之间的关系

采用观测分析和数值试验等方法,分析夏季南亚高压与热带季节内振荡（ISO）之间的关系,并对两者之间的相互作用进行量化诊断,探讨其物理过程。主要结果表明:南亚高压ISO与热带ISO活动关系密切,当热带ISO处于印度洋位相（第1、2、3位相）,则南亚高压东脊点位置偏西,当ISO处于太平洋位相（第5、6、7位相）,则南亚高压东脊点位置偏东。与热带ISO关系最密切的是南亚高压东部附近区域,即东亚—西太平洋地区（15°～25°N,110°～140°E）,该关键区也是南亚高压ISO最显著区域。在热带ISO的调制下,关键区对流层大气垂直结构产生斜压性异常变化,导致高层南亚高压东脊点的东伸（西退）对应中低层西太平洋副热带高压西脊点的东退（西伸）。在南亚高压与热带ISO之间关系中,主要是热带ISO对南亚高压的影响,南亚高压东部关键区ISO强度40%来源于热带ISO的贡献,而南亚高压对热带ISO平均强度的影响很弱。热带ISO影响南亚高压的物理过程如下,热带ISO从印度洋向东传播至西太平洋时,强对流产生分支,部分由于东亚—西太平洋的有利夏季风背景转为向北传播,ISO向北传播过程中对流强度进一度加强,这就相当于存在一个赤道非对称热源。在热源的作用下,大气产生异常响应,在热源的西北侧,即东亚—西太平洋地区,对流层低层为气旋性环流异常、位势高度负异常,对流层高层为反气旋性环流异常、位势高度正异常,从而导致南亚高压东脊点偏东。而当热带ISO处于印度洋位相时,大气异常响应与上述相反,南亚高压东部位势高度降低,南亚高压东脊点西撤。     

1977-2008年北印度洋热带气旋统计特征分析

采用美国联合台风警报中心（JTWC）提供的北印度洋1977-2008年热带气旋资料、NOAA提供的1982-2008年高分辨率合成资料和NCEP提供的1982-2008年全球再分析资料,对北印度洋上167个热带气旋个例进行了统计分析,结果表明：1）北印度洋热带气旋通常发生在阿拉伯海东部和孟加拉湾中部,阿拉伯海上活动的热...     

2017年春季海洋天气评述

2017年春季（3—5月）大气环流特征为：北半球极涡呈单极型分布,主体位于北冰洋上空,中高纬西风带呈5波型分布。3月,地面冷高压偏强,冷空气活动频繁。4月,环流由纬向型向经向型逐渐调整,冷空气势力减弱。5月,东北气旋明显加强,冷暖势力相当,入海气旋增多。春季,我国近海海域主要有16次8级以上大风过程,其中冷空气大风过程有7次,冷空气和温带气旋共同影响的大风过程有1次,入海温带气旋过程有4次,东北冷涡影响大风过程有3次,强对流导致雷暴大风过程1次;且有8次明显的浪高在2 m以上的大浪过程。春季共有6次比较明显的海雾过程,分别为3月1次、4月2次、5月3次。西北太平洋和南海共生成1个台风“梅花”和1个热带低压,其他各大洋共有热带气旋15个,分别为大西洋1个、东太平洋1个、南太平洋5个、南印度洋6个、北印度洋2个。     

The influence of Madden–Julian Oscillation in the genesis of North Indian Ocean tropical cyclones

Cyclonic storms having maximum winds of 34 knots and above that had genesis in north Indian Ocean have been studied with respect to the eastward passage of Madden–Julian Oscillation (MJO). In the three decades (1979–2008), there were a total of 118 cyclones reported in which 96 formed in the region chosen (0–15^oN, 60^oE–100^oE) for the study. Although the percentage of MJO days inducing cyclogenesis is small, it is found that tropical cyclone genesis preferentially occurred during the convective phase of MJO. This accounted for 44 cyclones of the total 54 cyclones (i.e., 81.5%) formed under MJO amplitude 1 and above. The study has shown that, when the enhanced convection of MJO is over the maritime continent and the adjoining eastern Indian Ocean, it creates the highest favorable environment for cyclogenesis in the Bay of Bengal. During this phase, westerlies at 850 hPa are strong in the equatorial region south of Bay of Bengal creating strong cyclonic vorticity in the lower troposphere along with the low vertical wind shear.     

热带大气季节内振荡对西南地区东部夏季降水的影响及其可能机制

利用1979~2013年6~8月的西南地区东部20个台站日降水量资料、逐日MJO(Madden-Julian Oscillation)指数、全球OLR(Outgoing Longwave Radiation)逐日格点资料以及NCEP/NCAR再分析日资料,采用合成分析和线性回归等方法,对夏季MJO不同位相活动影响西南地区东部夏季降水的原因及其可能机制进行了初步分析。研究表明,MJO与西南地区东部夏季降水之间存在着显著的关系,当MJO处于第4(第6)位相时,由于西太平洋副高位置偏南(偏北)、向西南地区东部的水汽输送偏多(偏少),在异常上升(下沉)气流影响下,西南地区东部夏季降水偏多(偏少)。MJO影响西南地区东部夏季降水的可能原因是:当MJO处于第4位相时,赤道东印度洋地区上空大气释放凝结潜热,其激发东北向传播的异常波动,进而影响东亚环流,使得西南地区东部出现夏季降水偏多的环流形势,西南地区东部夏季降水增多;但在第6位相时,西太平洋地区上空对流释放的凝结潜热,其激发PJ(太平洋-日本)型Rossby波列,出现不利于西南地区东部夏季降水的环流形势,西南地区东部夏季降水偏少。     

THE INFLUENCE OF PERSISTENT ANOMALY OF MJO ON ENSO

In this study, two possible persistent anomalies of the Madden-Julian Oscillation mode (MJO) are found in the summer season (persistently Pacific active and Indian Ocean active), and an index is set to define the intensity of the two modes. They are proved to have high statistical correlations to the later ENSO events in the autumn and winter seasons: When persistent anomaly of MJO happens in the Pacific Ocean in summer, El Ni?o events are often induced during the autumn and winter seasons of that year. However, during the other MJO mode when the summer persistent anomaly of MJO occurs in the Indian Ocean, La Ni?a events often follow instead. The analysis of the atmospheric circulation field indicates that persistent anomaly of MJO can probably affect the entire Equatorial Pacific circulation, and results in wind stress anomalies. The wind stress anomalies could excite warm or cold water masses which propagate eastwards at the subsurface ocean. The accumulation of warm or cold subsurface water in the Equatorial Eastern Pacific Ocean may eventually lead to the formation of an ENSO.     

2014年8月西北太平洋和南海无TC生成之原因分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°的月平均再分析资料、NOAA卫星观测的OLR资料和中国气象局台风年鉴资料,对2014年8月西北太平洋和南海无TC生成的原因进行了诊断分析,结果表明：极地冷空气南侵,造成8月上中旬副热带高压偏东偏南,下旬冷空气减弱,副热带高压偏西偏南,致使副热带高压南侧偏东信风与赤道西风的汇合区位置异常偏南;马斯克林高压偏弱,导致索马里急流和东印度洋越赤道气流也弱,印度半岛中低层季风低压或季风槽极其不活跃。澳大利亚高压路径偏东或偏西和势力偏弱,则南海南部越赤道气流亦弱。8月上中旬台风主要源地的海表温度明显偏低,不能酿成低层高温高湿的大气;月内西北太平洋和南海大气的对流活动很弱,层结较稳定、风速垂直切变大,均不利于TC发生发展。在南海到菲律宾以东洋面低层为弱的正涡度区和负散度区,有辐合上升运动,但垂直速度很小,不能满足TC尺度的环流发生和发展;南亚高压和副高南侧东风扰动造成对流层高层为弱上升区,不能形成高空辐散机制,不利于上升气流维持和加强。故此,8月在异常偏南的ITCZ中生成的4个热带扰动最终均未能发展成台风。     

夏季北印度洋海温异常对西北太平洋低层反气旋异常的影响

采用1957—2002年850 hPa风场的ERA-40再分析资料,分析得知西北太平洋低层环流存在着明显的年际变化。这种年际变化表征了西北太平洋夏季风的年际变化,并且会影响东亚夏季风的变化。用Hadley海表面气压以及海表温度资料诊断得到,这种夏季西北太平洋反气旋异常（WPAC,northwest Pacific anomalous anticyclone）的年际变化与北印度洋同期海表温度变化存在很好的相关。用偏相关方法消除N ino3.4信号的同期线性影响,这种同期相关更加显著,而西南热带印度洋的同期海温与WPAC的相关并不显著。数值试验结果表明,北印度洋存在正海温异常时,北印度洋降水偏多,同时伴随着西北太平洋反气旋异常。当只有西南热带印度洋有正海温异常时,北印度洋会出现东风异常且降水减少,而西北太平洋有弱的气旋异常。数值模式结果与观测数据的诊断结果相吻合,说明当夏季北印度洋海表温度为正异常时,可能会产生西北太平洋反气旋异常。     

Intraseasonal modulation of tropical cyclogenesis in the western North Pacific: a case study

The temporal clustering of the western North Pacific tropical cyclogenesis and its modulation by the Madden–Julian oscillation (MJO) during the 1991 summer were examined based on the tropical cyclone best track, outgoing longwave radiation, and NCEP/NCAR reanalysis datasets. The wavelet analysis shows that convective activities around the monsoon trough in the western North Pacific possessed a distinct MJO with a period of 20–60 days. Two or more tropical cyclones were observed to form successively during each active phase of the MJO, and tropical cyclones tended to generate around the southeastern part of the maximum vorticity of the low-frequency cyclonic circulation during the developing and peak stages of the active MJO phase. But tropical cyclogenesis scarcely occurred during inactive MJO phases. Thus the MJO was a major agent in modulating repeated development of tropical cyclones in the western North Pacific during the 1991 summer. The MJO in circulation was characterized by a huge anomalous cyclone (anticyclone) in the lower troposphere existing alternately over the western North Pacific, leading to an enhanced (weakened) monsoon trough. An examination of the meridional gradient of absolute vorticity associated with the zonal flow indicates that the zonal flow in the monsoon trough region satisfied the necessary conditions for barotropic instability, with both zonal flow and the meridional gradient of absolute vorticity varying on the similar MJO timescale. The intraseasonal oscillation of such an unstable zonal flow might thus be an important mechanism for temporal clustering of tropical cyclogenesis in the western North Pacific. The barotropic conversion could provide a major energy source for the formation and growth of tropical cyclones in the western North Pacific during active MJO phases, with the eddy kinetic energy generation being dominated by both terms of eddies interacting with zonal and meridional gradients of the basic zonal flow.     

NUIST地球系统模式模拟热带气旋活动的气候特征分析

采用恒定的现代外部强迫驱动第一版NUIST地球系统模式,进行了40年全球热带气旋活动模拟,分析了热带气旋活动的气候特征,并与1977—2016年观测资料对比分析。结果表明：该模式能够模拟出与热带气旋类似的结构特征,在热带气旋活动活跃的海区,模拟热带气旋生成的空间分布和影响范围与观测基本一致,但是各个海区热带气旋的生成频数与观测还存在差异。除了北印度洋海区,各个海区热带气旋生成频数的季节变化与观测相似。模式在西北太平洋海区模拟结果最好,能模拟出热带气旋的生成范围和盛行路径;在北印度洋地区模拟结果较差,北印度洋海区的相对涡度模拟与观测存在较大差异,这是模式未能模拟出北印度洋热带气旋双峰特征的主要原因。