西北太平洋热带气旋移动路径的年际变化及其机理研究

利用JTWC的热带气旋资料、NCEP/NCAR再分析的风场资料以及Scripps海洋研究所的海温资料分析了西北太平洋热带气旋(TC)移动路径的年际变化及其机理。结果表明,西北太平洋TC移动路径有明显的年际变化并与西太平洋暖池热状态有很密切的关系。当西太平洋暖池处于暖状态,西北太平洋上空TC移动路径偏西,影响中国的台风个数偏多;相反,当西太平洋暖池处于冷状态,西北太平洋的TC移动路径偏东,影响日本的台风个数偏多,而影响中国的台风个数可能偏少。本研究以西太平洋暖池处于冷状态的2004年与西太平洋暖池处于暖状态的2006年的西北太平洋TC移动路径的差别进一步论证了这一分析结果并从动力理论方面分析了在西太平洋暖池不同热状态下,季风槽对赤道西传天气尺度的Rossby重力混合波转变成热带低压型波动(TD型波动)的影响,以此揭示西太平洋暖池的热状态对西北太平洋TC生成位置与移动路径年际变化的影响机理。分析结果表明,当西北太平洋暖池处于暖状态时,季风槽偏西,使得热带太平洋上空对流层低层Rossby重力混合波转变成TD型波动的位置也偏西,从而造成TC生成平均位置偏西,并易于出现西行路径;相反,当西太平洋暖池处于冷状态时,季风槽偏东,这造成了对流层低层Rossby重力混合波转变成TD型波动的区域,以及TC生成的平均位置都偏东,从而导致TC移动路径以东北转向为主。     

热带季节内振荡与影响广西的热带气旋生成发展的联系

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。     

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。     

西北太平洋与南海热带气旋活动季节变化的差异及可能原因

利用1945~2011年美国联合台风预警中心(JTWC)西北太平洋热带气旋资料,研究了南海(5°N~25°N,110°E~120°E)与西北太平洋(5°N~25°N,120°E~180°)热带气旋生成位置、生成频数、强度和持续时间的季节变化差异及其成因。从热带气旋路径穿越经度带频数的角度,探讨了ENSO对气旋活动年际变化的影响。结果表明,南海热带气旋活动显著地受季风调控。在南海冬季风作用下,1~4月热带气旋生成于10°N以南且频数较少、强度较弱,这主要是低层气旋式相对涡度和弱东风切变区偏南造成的。相反,受夏季风影响,6~9月是热带气旋生成最多、最频繁的季节,大都生成于南海北部17°N附近。在5月(10月)的季节转换期,生成位置大幅度北进(南撤)且生成频数显著增加(减少),取决于风速垂直切变及中层的相对湿度的急剧转变。11、12月两海域热带气旋生成于10°N以南主要归因于其上空中层大气相对湿度较北部偏大。在西北太平洋,热带气旋生成的季节变化没有南海显著,只在7月有一次明显的变化,7~10月是热带气旋活动的"盛期"。在强度上,西北太平洋大部分区域全年均为弱东风切变,因此热带气旋以台风为主且持续时间长;但南海多为热带风暴。ENSO事件使得不同季节热带气旋生成区域和气旋路径地理位置发生显著变化。在El Nio事件期间,穿越南海所在经度带路径频数为负距平,而西北太平洋经度带为正距平;在La Nia事件期间,情况相反。     

1998和1999年西北太平洋热带气旋的异常特征及其大尺度条件

应用联合台风警报中心 (JTWC)的资料 ,研究了 1998和 1999年西北太平洋 (WNP)热带气旋 (TC)的活动 ,发现这两年具有较为相似的异常特征 :台风个数明显偏少 ,台风的生成源地显著偏西。对导致这种异常的大尺度条件场的分析表明 ,1998和 1999年的台风季季风槽、垂直风切变、海平面气压等因子的分布都不利于台风在WNP东部海域的生成 ,因此是导致这两年台风偏少和生成源地异常偏西的重要原因。其中 ,季风槽的异常偏西及在盛夏的异常偏北对TC的异常活动产生了主要影响。对低纬大气环流异常的进一步分析表明 ,WNP地区的环流异常是导致季风槽和垂直风切变场异常的主要原因 ,而 1999年异常环流的出现可能是由于低纬大气对印尼附近异常热源强迫的响应所致。由于该热源的存在 ,在其东侧 (WNP地区 )激发出东传的Kelvin波 ,而相应的异常风场则表现为低层盛行异常东风 ,而高层盛行异常西风 ,因此造成了WNP东部和西部海域垂直切变场的近乎相反的变化。同时 ,由于低层异常强的东风不利于季风西风的向东延伸 ,从而使季风槽明显偏西 ,未到达菲律宾以东的热带气旋频发区的位置。     

西北太平洋夏季风的变化对台风生成的影响

研究了西北太平洋夏季风特征及其季风槽结构对台风生成的影响。当西北太平洋季风槽增强并向东扩展使季风加强时,西北太平洋的风速垂直切变、高低空辐散风、湿度和海温等都对台风的生成产生有利的影响,台风数明显比季风槽弱时多。而且对台风生成的位置也有很大的影响,即季风槽强时,台风的生成位置偏东,季风槽弱时台风的位置偏西。这表明西北太平洋夏季风主要是通过季风槽活动影响台风的生成。而夏季风的强弱对台风也有影响,在西北太平洋夏季风的活跃阶段,西北太平洋夏季风强时,台风生成的比较多,夏季风中断时台风生成的比较少。西北太平洋夏季风通过季风的季节内振荡对西北太平洋台风也有显著的影响。季节内振荡对台风生成的影响主要以30—60 d振荡为主。在这种低频振荡对流活动的湿位相时期台风生成个数明显多,干位相时期台风生成的少。而且低频振荡的西风位相也有利于台风生成,在东风位相时生成的台风少。另外,还研究了多台风期西北太平洋夏季的特征(群发性),发现在这些时期,存在强的季风槽,弱的垂直切变与充足的水汽供应。这表明西北太平洋台风时空的群发性与夏季风活动的异常密切相关。     

2010年西北太平洋与南海热带气旋活动异常的成因分析

利用中国气象局热带气旋（TC）资料、NCEP/NCAR 再分析资料和美国 NOAA 向外长波辐射（OLR）等资料,分析了2010年西北太平洋（WNP）及南海（SCS）热带气旋活动异常的可能成因,讨论了同期大气环流配置和海温外强迫对TC生成和登陆的动力和热力条件的影响。结果表明,2010年生成TC频数明显偏少,生成源地显著偏西,而登陆TC频数与常年持平。导致7～10月TC频数明显偏少的大尺度环境场特征为：副热带高压较常年异常偏强、西伸脊点偏西,季风槽位置异常偏西,弱垂直风切变带位置也较常年偏西且范围偏小,南亚高压异常偏强,贝加尔湖附近对流层低高层均为反气旋距平环流,这些关键环流因子的特征和配置都不利于 TC 在WNP的东部生成。影响TC活动的外强迫场特征为：2010年热带太平洋经历了El Ni?o事件于春末夏初消亡、La Ni?a事件于7月形成的转换;7～10月,WNP海表温度维持正距平,140°E以东为负距平且对流活动受到抑制;暖池次表层海温异常偏暖,对应上空850 hPa为东风距平,有利于季风槽偏西和TC在WNP的西北侧海域生成。WNP海表温度和暖池次表层海温的特征是2010年TC生成频数偏少、生成源地异常偏西的重要外强迫信号。有利于7～10月热带气旋西行和登陆的500 hPa风场特征为：北太平洋为反气旋环流距平,其南侧为东风异常,该东风异常南缘可到25°N,并向西扩展至中国大陆地区;南海和西北太平洋地区15°N以南的低纬也为东风异常;在这样的风场分布型下,TC容易受偏东气流引导西行并登陆我国沿海地区。这是2010年生成TC偏少但登陆TC并不少的重要环流条件。     

关于西北太平洋季风槽年际和年代际变异及其对热带气旋生成影响和机理的研究

总结和综述近年来中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心,关于西北太平洋季风槽的年际和年代际变异及其对热带气旋和台风(TCs)生成的影响和机理的气候学研究进展,并综述一些有关的国内外研究。给出了夏、秋季西北太平洋季风槽的气候特征以及利于TCs生成的四类季风槽环流型,表明了西北太平洋季风槽强度和位置有明显的年际和年代际变异。特别是揭示了西北太平洋季风槽的年际和年代际变异不仅通过影响西北太平洋上空对流层低层气流的涡度和对流层高层的散度、对流层中、下层的水汽以及对流层上下层风场的垂直切变等利于TCs生成的大尺度环境因子的分布而影响TCs的生成,而且通过对热带对流耦合波动的转化和提供扰动能量而对TCs生成起着重要的动力作用。还指出今后有关西北太平洋季风槽和TCs活动一些亟需进一步研究的气候学问题。     

西北太平洋上层槽及其与台风强度变化的关系

本文利用1976—1985年200hPa热带天气图和台风资料,分析了西北太平洋地区热带对流层上层槽的建立和破坏过程及其与台风强度变化的关系。指出了西北太平洋热带地区上层槽的建立主要与西风槽切断冷涡并入和中太平洋上层槽中的气旋西移有关,而上层槽的破坏主要与赤道高压同副高打通和副热带西风气流向南扩张或热带东风气流向北扩张有关;当台风上空位于上层槽南侧3个纬距以南时,有利于台风加强,而当台风上空位于上层槽南侧3个纬距以北时,有利于台风减弱。     

2006年西北太平洋热带气旋生成频数和源地异常的成因分析

根据西北太平洋编号台风资料、Hadley中心的SST资料和NCAR/NCEP的再分析资料,对2006年西北太平洋热带气旋活动特点进行分析,就台风季热带气旋的活动特征和成因进行研究。(1) 海表温度的异常引起的沃克环流异常造成了2006年热带气旋频数相对于多年平均偏少。(2) 越赤道气流强并且有较好对流匹配的区域易生成热带气旋。较强的对流运动,良好的越赤道气流、环流条件和切变条件的匹配是2006年8月较其它月份生成较多热带气旋的原因。(3) 异常东南风环流有利于引导生成的热带气旋以西北路径西行进入我国沿海并登陆。异常西风环流不利于热带气旋向西运动登陆我国。(4) 垂直风切变异常太大,不利于气旋生成和发展。     

西太平洋暖池6月对流增强的成因及其预测意义

基于1979～2018年观测向外长波辐射资料和其他多种再分析资料,研究了西太平洋暖池6月对流增强的原因。合成分析结果表明,由于La Ni?a影响造成春季暖池海温偏高,为6月暖池对流增强提供了热力基础,而大气内部扰动特别是热带西风增强能从动力上影响到6月对流的发展。此外,6月对流增强通过局地海气相互作用持续影响到7～8月的对流变化,导致暖池对流形成显著的季节内振荡,因此6月对流增强对其后月份对流异常变化有重要的预测意义。1984年6月的个例分析表明,热带西风增强能导致暖池对流发展,二者存在明确的超前滞后关系。与此相反,虽然1989年是一个强La Ni?a年,春季暖池海温也偏高,但由于6月热带西风偏弱,暖池对流难以发展,夏季对流的季节内振荡也不显著。因此,6月暖池对流增强受到前期海温偏高和大气扰动的共同作用。另一方面,暖池对流偏强与偏弱并非一种完全反对称关系,暖池对流偏弱还受到其他因子的影响。     

热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常的影响

本文利用１９７８－１９８９年热带西太平洋暖池的表层与次表?层海温、高云量与降水等观测资料分析了热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常的影响。分析结果表明：热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常起着十分重要的作用。当热带西太平洋暖池增暖时，从菲律宾周围经南海到中印半岛上空的对流活动将增强，西太平洋副热带高压的位置偏北，我国江淮流域夏季降水偏少；反之，则菲律宾周围的对流活动减弱，副热带高压偏南，江淮流域的降水偏多，黄河流域的降水偏少，易发生干旱。观测事实还表明，当热带西太平洋暖池上空的对流增强后，从东南亚、经东亚到北美西海岸上空大气环流的异常呈现出一个遥相关型—东亚太平洋型。     

THE EFFECT OF WARM POOL THERMAL STATES ON TROPICAL CYCLONES IN THE WESTERN NORTH PACIFIC

The influence of thermal states in the warm pool on tropical cyclones (TCs) in the western North Pacific (WNP) is investigated. There are fewer typhoons during warm years of the warm pool in which tropical storms tend to form in the northwest quadrant and move westward. Inversely, typhoons tend to recurve northeastward to the southeast of Japan and increase in number in the southeast quadrant during cold years. Based on composite analyses, circulation-induced dynamic factors rather than thermal factors are identified as being responsible for TCs activities. During the warm state, the monsoon trough retreats westwards, which leads to anomalous vorticity in low-level and divergence in high-level in the western part of west Pacific. Above-normal TCs activity is found in this area. Furthermore, wind anomalies at 500 hPa determine the main track types. On the contrary, when the warm pool is in cold state, the atmospheric circulation is responsible for the formation of more TCs in the southeast quadrant and recurving track.     

A DIAGNOSTIC STUDY OF THE TELECONNECTION ASSOCIATED WITH THE WARM POOL OF THE WESTERN PACIFIC AND ASIAN MONSOON DURING EL NINO AND NON-EL NINO YEARS

Based on the monthly mean OLR, geopotential height and wind data from the NCEP/NCAR reanalyzed data sets for 1982-1996, the atmospheric teleconnection associated with the warm pool of the tropical western Pacific and Asian monsoon region during E1 Nino and non-El Niño years are studied diagnostically in this paper. It is found that, the teleconnection pattern caused by the activity of the Asian summer monsoon (ASM) emanates from the Asian monsoon region to the tropical eastern Pacific via the Aleutians in summer of the El Niño years. In the non-El Niño years, however, the ASM-related teleconnection pattern stretches northward and westward from the Asian monsoon region, exerting its influences mainly on the circulation over middle and high latitude rather than that over the tropical eastern Pacific. Evidences also show that the anomalous convection over the tropical western Pacific warm pool leads to the East Asia/Pacific(EAP) teleconnection pattern during the non-El Niño years. It is interesting to note that the teleconnection in the 500 height field associated with the warm pool convection disappears in the El Niño years. The differences of the teleconnection pattern between the El Niño years and the non-El Niño years suggest that the activities of the ASM and the convection over the warm pool of the tropical western Pacific, the most energetic weather events in boreal summer, are intertwined and interactive with other global-scale circulation in different ways under different climate backgrounds.     

西太平洋暖池对流三类显著月际变化及其成因

基于1979～2018年观测的向外长波辐射（outgoing longwave radiation, OLR）资料和其他多种再分析资料,发现西太平洋暖池对流存在3类显著的月际变化。第一类为OLR在6月和8月为负异常而7月为正异常;第二类与第一类完全相反;第三类为OLR在6～7月为正异常,8月为负异常。3类月际变化与ENSO循环的背景有关,前两类发生在较弱的La Ni?a年和El Ni?o发展年,与春季暖池海温异常有关。当前一个月海温偏高时,后一个月对流偏强,造成局地海温降低,偏低的海温又反过来抑制了后一个月的对流发展,因此暖池地区局地海气相互作用在这两类月际变化中起到关键作用。与前两类不同的是,第三类月际变化发生在El Ni?o衰减年,与春季热带印度洋海温偏高有关。热带印度洋海温偏高造成印度附近对流在6～7月间增强,通过东传Kelvin波抑制了暖池对流发展。同时,印度附近对流偏强造成8月印度洋海温降低和对流减弱,对暖池对流的影响因而减弱。另一方面,6～7月暖池对流偏弱造成8月暖池海温升高,结果造成暖池对流增强。因此,第三类月际变化受到热带印度洋强迫以及暖池地区局地海气相互作用的共同影响。     

Recent and future sea surface temperature trends in tropical pacific warm pool and cold tongue regions

Using coral data, sea surface temperature (SST) reanalysis data, and Climate Model Intercomparison Project III (CMIP3) data, we analyze 20th-century and future warm pool and cold tongue SST trends. For the last 100?years, a broad La Nina-like SST trend, in which the warming trend of the warm pool SST is greater than that of the cold tongue SST, has appeared in reanalysis SST data sets, 20C scenario experiments of the CMIP3 data and less significantly in coral records. However, most Coupled General Circulation Models subjected to scenarios of future high greenhouse gas concentrations produce larger SST warming trends in cold tongues than in warm pools, resembling El Nino-like SST patterns. In other words, warmer tropical climate conditions correspond to stronger El Nino-like response. Heat budget analyses further verify that warmer tropical climates diminish the role of the ocean’s dynamic thermostat, which currently regulates cold tongue temperatures. Therefore, the thermodynamic thermostat, whose efficiency depends on the mean temperature, becomes the main regulator (particularly via evaporative cooling) of both warm pool and cold tongue temperatures in future warm climate conditions. Thus, the warming tendency of the cold tongue SST may lead that of the warm pool SST in near future.     

热带海温异常影响华北夏季降水的机制研究

利用正压涡度方程模式对赤道东太平洋和赤道西太平洋暖池区海温异常影响华北夏季降水的机制进行了研究,结果表明:(1)赤道东太平洋海温升高,西太平洋副高会前期加强,位置异常偏北,后期位置偏东;华东25°N以南多低槽活动,华北上空低槽活动少;华北东部盛行南风,长江中下游盛行北风扰动,不利于水汽向华北输送。这些形势都不利于华北降水。(2)西太平洋暖池区海温降低,副高减弱,不利于华北降水;华北上空多低槽活动,是有利于降水的形势;渤海、朝鲜半岛盛行北风,而贝加尔湖及其东南方向为强南风,冷暖空气不易交汇,华北降水稀少。(3)西太平洋暖池海温降低对华北降水的影响不象赤道东太平洋海温异常那样显著。(4)极涡变化和热带海温异常之间的对应关系不确定。     

STUDY OF ANOMALOUS SST FIELD IN TROPICAL PACIFIC IN PRECEDING YEARS OF TWO PATTERNS OF ENSO EVENTS

Analyzing the anomalous field of SST over the tropical Pacific for two kinds of ENSO events after 1956. we find that in the preceding year before the eastern pattern of El Nino event there is the La Nina event and large negative anomalies of SST in the tropical central and eastern Pacific; the preceding year before the eastern pattern of La Nina event witnesses the prevalence of the El Nino event and large positive anomalies of SST in the same waters: the preceding year before the central patterns of the El Nino (La Nina) events are generally marked by significant positive (negative) SST anomalies in central/western (eastern) tropical Pacific. The fields are just the opposite for two patterns of ENSO events. For waters in the warm pool in the western tropical Pacific, the central (eastern) pattern of El Nino event is with a warm (cool) preceding year of the pool. The warmer conditions in the western Pacific warm pool are a necessity for the occurrence of the central pattern of El Nino event.     

Western pacific warm pool and ENSO asymmetry in CMIP3 models

Theoretical and empirical studies have suggested that an underestimate of the ENSO asymmetry may be accompanied by a climatologically smaller and warmer western Pacific warm pool. In light of this suggestion, simulations of the tropical Pacific climate by 19 Coupled Model Intercomparison Project Phase 3 (CMIP3) climate models that do not use flux adjustment were evaluated. Our evaluation revealed systematic biases in both the mean state and ENSO statistics. The mean state in most of the models had a smaller and warmer warm pool. This common bias in the mean state was accompanied by a common bias in the simulated ENSO statistics: a significantly weak asymmetry between the two phases of ENSO. Moreover, despite the generally weak ENSO asymmetry simulated by all models, a positive correlation between the magnitude of the bias in the simulated warm-pool size and the magnitude of the bias in the simulated ENSO asymmetry was found. These findings support the suggested link between ENSO asymmetry and the tropical mean state-the climatological size and temperature of the warm pool in particular. Together with previous studies, these findings light up a path to improve the simulation of the tropical Pacific mean state by climate models: enhancing the asymmetry of ENSO in the climate models.