西北太平洋热带气旋频数变化特征及其与海表温度关系的进一步研究

根据西北太平洋56年(1949—2004年)热带气旋系列资料,分析了不同级别的热带气旋频数多年变化的统计特征及其与太平洋海表温度(SST)的关系。结果表明: 西北太平洋热带气旋频数主要的变化特征是年际和年代际变化,不同等级的热带气旋频数变化特征存在差异,但就变化趋势而言随时间减少,均无明显因全球增暖导致的热带气旋增加的现象。对不同海区分别讨论SST对热带气旋的影响,从存在的超前滞后相关发现赤道东太平洋SST负异常会引起更多的热带气旋频数,而且强度越大的热带气旋受到海温的影响越早;更多的热带气旋频数又会引起西北太平洋的SST负异常,热带气旋强度越大产生负异常的周期越短;北太平洋中部的SST与热带气旋的频数存在较好的正相关关系。这些关系体现了热带气旋强涡旋风场导致局地海洋上层混合作用和太平洋海气耦合经向模态对热带气旋的影响。     

西北太平洋热带气旋频数的年际、年代际变化及预测

利用1950-2009年60 a的热带气旋资料、NOAA海温、NCEP再分析资料及74项环流指数等资料,研究了西北太平洋热带气旋频数的年际、年代际变化特征,结果表明,西北太平洋热带气旋生成频数既有显著的年际变化,同时也存在明显的年代际变化。自1950年以来,西北太平洋热带气旋频数经历了一个先增加再减少的过程,其中转折点在20世纪70年代中后期,与之相对应,热带气旋路径频数也呈现明显年代际变化。在此基础上,通过分析前期春季海温场、大气环流异常及环流指数与夏季(6-10月)热带气旋生成频数的相关关系,选取了影响夏季西北太平洋热带气旋活动频数的预测因子,建立了一个夏季西北太平洋热带气旋生成频数的多元回归预测模型。检验结果表明,该模型能较好地拟合1951-2003年夏季西北太平洋热带气旋生成频数的年际变化,拟合率为0.6。对2004-2009年夏季热带气旋生成频数的独立样本预测试验表明,该模型对夏季西北太平洋热带气旋活动频数具有较好的预测能力,可以为热带气旋业务预报提供一定参考。     

广东热带气旋降水年代际变化特征的分析

采用1951—2005年热带气旋和广东省26个测站降水的观测资料,分析了广东热带气旋及其降水的年代际变化特征。结果表明:广东热带气旋降水存在峰值为25年左右的振荡周期,影响广东的热带气旋个数和西北太平洋上热带气旋的形成个数都存在峰值为23年左右的振荡周期;广东热带气旋降水的年代际变化与影响广东的热带气旋个数和西北太平洋上热带气旋的形成个数存在高度正相关;广东热带气旋降水的年代际变化与西太平洋部分区域的年平均SST的年代际变化和北太平洋中高纬部分地区的年平均500 hPa位势高度的年代际变化存在显著的负相关;广东热带气旋降水偏少时期与降水偏多时期相比,一般赤道中、东太平洋的平均SST相对较高,而北太平洋中纬度地区的平均SST相对较低,北太平洋上的东亚大槽相对较强。     

Contrasting two spring SST predictors for the number of western North Pacific tropical cyclones

文章对比了两种可用于预报西北太平洋热带气旋生成数量的春季海温预报因子(热带北大西洋海表面温度(NTA SST)和西南太平洋与西北太平洋暖池之间海表面温度梯度(SSTG))。研究揭示了这两种春季海温预报因子在年际和年代际时间尺度上的不同变化特征、变异机制以及它们与西北太平洋热带气旋数量之间的不同相关关系。研究结果表明:在80年代末之后,NTA SST和SSTG在中部型厄尔尼诺的共同调控下呈现出共同的年际变化特征,从而增强了两种春季海温预报因子对西北太平洋热带气旋数量的预报能力。     

南海和西北太平洋热带气旋活动的区域性差异分析

利用近58年(1950～2007年)热带气旋资料,研究了南海(5°N～25°N,110°E～120°E)和西北太平洋(5°N～25°N,120°E～180°)两个区域热带气旋生成频数的年际变化和季节变化特征,结果表明西北太平洋热带气旋生成频数明显多于南海,且两区域的热带气旋活动表现出明显的区域性差异。在年际变化上,两者之间相关系数仅为-0.09,即南海和西北太平洋热带气旋生成频数在变化上相对独立。在季节变化上,西北太平洋热带气旋生成频数主要决定了整个西北太平洋明显的季节变化特征,而南海热带气旋生成频数在活跃期5～11月内季节差异不够明显,8～9月为相对盛期;特别地,从热带气旋频数相对于整个西北太平洋所占比率来看,5～6月南海区域由前期的寂静期骤然上升至31.7%～33.8%,使得5～6月成为全年比率中最突出的2个月份。对上述热带气旋活动区域性差异的可能原因进行了分析,初步显示在年际变化上ENSO对南海热带气旋生成频数的影响是显著的;在季节变化上,5～6月南海出现了较之西北太平洋更加有利于热带气旋生成的动力条件(季风槽)和热力条件(高海温),这可能是南海热带气旋生成频数相对于整个西北太平洋所占比率在5～6月成为全年最突出的两个月份的主要原因。     

影响斗门热带气旋的气候特征

利用1967—2013年影响斗门热带气旋的频数、强度以及海温、西太平洋副热带高压指数等资料,采用M-K法、Yamamoto法、功率谱分析以及相关方法分析了影响斗门热带气旋的气候特征及其与太平洋海温、西太平洋副热带高压的关系。结果表明:(1)影响斗门热带气旋的频数有明显的年代际变化,20世纪80年代初之前为多热带气旋时期,80年代初到2007年期间为少热带气旋时期。(2)4—12月皆有热带气旋影响斗门,其中7—9月最多,影响也最为严重。(3)影响斗门的热带气旋频数存在2~3年左右的显著周期。(4)影响斗门的热带气旋强度存在2~4年左右的显著周期,但长期变化趋势不明显。(5)太平洋海温对热带气旋的频数和强度的影响有不同的关键区;而副热带高压的面积、西伸脊点位置主要影响热带气旋的频数,其脊线位置、588 dagpm线北界位置则影响热带气旋的强度。     

Relationship over southern China between the summer rainfall induced by tropical cyclones and that by monsoon

本文分析华南夏季风降水(P_(SM))与热带气旋降水(P_(TC))在年际和年代际尺度上的物理联系,结果表明:在年际变化上,华南P_(SM)与P_(TC)呈显著负相关。南海-西北太平洋的气旋性涡度和相对湿度增加以及垂直风切变减弱,有利于更多的热带气旋生成,从而使得华南P_(TC)增加。同时异常增暖的赤道中太平洋SST和异常偏冷的北印度洋SST会激发南海-西太平洋异常气旋,加之中国东部-日本异常反气旋的作用,使得华南P_(SM)减少。在年代际尺度上,华南P_(SM)与P_(TC)呈显著正相关,在1990s初华南P_(SM)与P_(TC)明显增加。其中,南海生成的热带气旋对华南P_(TC)年代际增多有重要贡献。前期冬春季西太平洋持续异常偏暖的SST会通过垂直环流的作用引起热带印度洋SST增暖并持续到夏季,之后偏暖的热带印度洋SST又反馈作用于西北太平洋异常反气旋,使得华南P_(SM)增加。1990s初南海夏季风爆发年代际偏早,促使华南上空的大气显热源从5月持续增加至夏季,从而有助于东亚副热带夏季风的增强和华南P_(SM)增加。     

青岛汛期降水量与太平洋年代际振荡的关系

基于太平洋海面温度（SST）、大气环流及青岛降水量资料,分析并发现了青岛汛期（6—9月）降水量与太平洋年代际振荡（PDO）指数存在重要联系。当PDO处于冷位相时,西北太平洋区SST偏高,北美沿岸以及热带中东太平洋区SST偏低,西太平洋副热带高压偏弱偏东,脊线偏北,东亚夏季风偏强,青岛汛期降水量偏多,反之偏少。定义了一个新的太平洋SST距平指数SSTI,该指数包含了西北太平洋与热带中东太平洋SST距平反相变化的协同影响,也包含了PDO与ENSO的协同影响。与PDO指数、西北太平洋及热带中东太平洋SST相比,该指数与青岛汛期降水量相关性更好,通常SSTI正指数对应着汛期西太平洋副热带高压脊线偏北,面积偏小、强度偏弱,东亚夏季风偏强,有利于青岛汛期降水量偏多,反之偏少。SSTI指数可作为青岛汛期降水量预测的指示因子。     

卑尔根气候模式中亚洲—太平洋涛动和影响西北太平洋热带气旋频数的环流背景的关系

利用挪威卑尔根的全球大气-海洋-海冰耦合模式的300年气候态数值积分结果,结合观测资料,分析了夏季亚洲-太平洋涛动(APO)的年际变化对与西北太平洋热带气旋生成频数相关联的大尺度环流背景的影响。模式结果表明,当夏季APO异常偏强(弱)时,西太平洋副热带高压位置偏东(西)偏北(南),南亚高压位置偏北(南),西北太平洋低层大气异常辐合(辐散),高层大气异常辐散(辐合),对流活动加强(减弱)。这种环流背景条件有(不)利于西北太平洋热带气旋的发生发展,西北太平洋热带气旋频数因而偏多(少)。     

IPRC区域气候模式对西北太平洋热带气旋潜在预测能力的初步检验

利用夏威夷大学IPRC高分辨率区域气候模式,对西北太平洋热带主要气旋活动季节(6—10月)热带气旋活动的特征及其大尺度环境场进行了17年的模拟试验,检验了模式对西北太平洋热带气旋的潜在季节预测能力。试验结果表明,该模式对西北太平洋热带气旋大尺度环境场具有较好的刻画能力,模拟的热带气旋年生成频数与实况的相关系数为0.77,季节内各月生成频数相关系数为0.82,显示出良好的潜在预测能力;生成源地分布与实况较一致;总能量(PDI)的年际变化趋势模拟也较为理想。但模拟的路径频数在南海地区明显偏多,北上热带气旋偏少,最大风速的峰值区间模拟效果较差。     

赤道中东太平洋表层水温异常与热带气旋活动的统计关系

利用1950-2005年西北太平洋热带气旋(TC)和赤道中东太平洋表层水温(SST)资料,统计分析了赤道中东太平洋表层水温异常与TC频数、强度、源地和路径等的关系.结果表明,赤道中东太平洋暖异常年:(1)TC发生频数偏少,较常年平均偏少2～3个,但强度偏强,强台风和超强台风发生数偏多,较常年平均偏多1个左右,且随着暖异常强度的增强,TC发生频数偏少,强度增强愈加明显;(2)TC生成位置偏东偏南,145°E以东海区TC生成频数较冷异常年和La Nina年增加明显;(3)TC路径偏东,转向路径出现频次增加,西向路径出现频次减少,从而导致日本东部海区TC通过频数增加,而我国南海和华东沿海TC通过频数减少;(4)在我国登陆的TC频数偏少,较常年平均偏少1～2个.赤道中东太平洋冷异常年,情况基本与上相反.上述影响主要是由于赤道中东太平洋SST异常导致大气环流发生异常造成的.     

太平洋年代际振荡与严重影响海南岛强台风事件的关联性

利用1949—2018年热带气旋资料、NCEP/NCAR再分析格点资料、太平洋年代际振荡（PDO）指数资料等分析了严重影响海南岛的强台风事件变化特征,并在此基础上开展了PDO对强台风事件的影响研究。结果表明：严重影响海南岛的强台风事件频数存在明显的年际变化特征,具有连续性和群发性,在1960—1990年间存在显著的8～10年的周期规律;强台风事件与PDO冷位相期存在较好的对应,更容易发生在冷位相年;PDO冷（暖）位相,菲律宾以东低纬度西太平洋海域海表温度与强台风事件频数呈现显著的负（正）相关关系;副热带高压强度偏弱（强）,位置整体偏东（西）偏北（南）,低层辐合带呈现西北东南走向（东西带状分布）,辐合区域较为宽广（窄长）,有利于PDO冷（暖）位相年时强台风事件的发生。PDO通过对副热带高压、低层环流场等气候因子的调制作用进而影响强台风的生成和发展。     

Subseasonal Reversal of East Asian Surface Temperature Variability in Winter 2014/15

Although there has been a considerable amount of research conducted on the East Asian winter-mean climate, subseasonal surface air temperature(SAT) variability reversals in the early and late winter remain poorly understood. In this study,we focused on the recent winter of 2014/15, in which warmer anomalies dominated in January and February but colder conditions prevailed in December. Moreover, Arctic sea-ice cover(ASIC) in September–October 2014 was lower than normal,and warmer sea surface temperature(SST) anomalies occurred in the Ni ?no4 region in winter, together with a positive Pacific Decadal Oscillation(PDO|+) phase. Using observational data and CMIP5 historical simulations, we investigated the PDO|+ phase modulation upon the winter warm Ni ?no4 phase(autumn ASIC reduction) influence on the subseasonal SAT variability of East Asian winter. The results show that, under a PDO|+ phase modulation, warm Ni ?no4 SST anomalies are associated with a subseasonal delay of tropical surface heating and subsequent Hadley cell and Ferrel cell intensification in January–February, linking the tropical and midlatitude regions. Consistently, the East Asian jet stream(EAJS) is significantly decelerated in January–February and hence promotes the warm anomalies over East Asia. Under the PDO|+ phase,the decrease in ASIC is related to cold SST anomalies in the western North Pacific, which increase the meridional temperature gradient and generate an accelerated and westward-shifted EAJS in December. The westward extension of the EAJS is responsible for the eastward-propagating Rossby waves triggered by declining ASIC and thereby favors the connection between ASIC and cold conditions over East Asia.     

Influence of PDO on South Asian summer monsoon and monsoon–ENSO relation

This study has investigated the possible relation between the Indian summer monsoon and the Pacific Decadal Oscillation (PDO) observed in the sea surface temperature (SST) of the North Pacific Ocean. Using long records of observations and coupled model (NCAR CCSM4) simulation, this study has found that the warm (cold) phase of the PDO is associated with deficit (excess) rainfall over India. The PDO extends its influence to the tropical Pacific and modifies the relation between the monsoon rainfall and El Niño-Southern Oscillation (ENSO). During the warm PDO period, the impact of El Niño (La Niña) on the monsoon rainfall is enhanced (reduced). A hypothesis put forward for the mechanism by which PDO affects the monsoon starts with the seasonal footprinting of SST from the North Pacific to the subtropical Pacific. This condition affects the trade winds, and either strengthens or weakens the Walker circulation over the Pacific and Indian Oceans depending on the phase of the PDO. The associated Hadley circulation in the monsoon region determines the impact of PDO on the monsoon rainfall. We suggest that knowing the phase of PDO may lead to better long-term prediction of the seasonal monsoon rainfall and the impact of ENSO on monsoon.     

近67a影响山东台风频数的变化特征及其与若干气候因子的关系

利用1949—2015年台风年鉴资料、NCEP/NCAR再分析资料、NOAA资料等对近67 a影响山东的台风频数特征及其与相关气候因子的关系进行了分析。结果表明:(1)影响山东的6类台风中沿海北上类最多,登陆填塞类最少。8月和8月上旬是主要月份和旬份。台风年代际变化明显,并存在显著的26 a年代际尺度和5 a年际尺度的周期变化。(2)台风频数与同年份的东亚槽位置、亚洲区极涡面积指数分别呈显著的负、正相关关系。Ni1o3. 4区海温对台风频数存在超前的显著负相关,超前影响分别在1、2、3、4月。台风频数与冬季北大西洋涛动(NAO)指数、太平洋年代际振荡(PDO)指数分别存在显著的正、负相关关系。春、夏、秋季和年PDO冷位相时台风频数偏多,PDO暖位相时台风频数偏少,这与西太平洋副热带高压和低层水汽条件关系密切。(3)冷、暖位相年台风频数与太平洋海温分别存在显著的相关区,特别是冬季暖位相时赤道中东太平洋显著负相关区域较大。年PDO冷位相与夏季的显著相关区较相似,暖位相与秋季相似。(4)太平洋海温与台风频数相关性较好的海域主要有3个关键区:赤道中东太平洋、北太平洋中部和西太平洋暖池。其中赤道中东太平洋的的显著性表现在冬季,北太平洋中部的显著性表现在年、春、夏、秋季,西太平洋暖池的显著性表现在夏、秋季。     

加利福尼亚附近的海温强迫及其与北太平洋年代际振荡的可能联系

本文利用1958～2018年期间海表面温度（SST）异常和湍流热通量异常变化的关系,探讨了其与北太平洋年代际振荡（PDO）相关的年际和年代际时间尺度上在不同海域的海气相互作用特征。结果表明:在年际尺度上,黑潮—亲潮延伸区（KOE）表现为显著大气强迫海洋,赤道中东太平洋表现为显著海洋强迫大气;在年代际尺度上,PDO北中心表现为大气强迫海洋,加利福尼亚附近则表现为显著海洋强迫大气。进一步分析表明:加利福尼亚附近区域是北太平洋准12年振荡的关键区域之一,与PDO准十年的周期类似,加利福尼亚附近的冷（暖）海温对应其上有反气旋（气旋）型环流,赤道中太平洋海水上翻和北太平洋东部副热带区域经向风应力的变化是北太平洋准12年振荡的另外两个重要环节。     

What Drives the Decadal Variability of Global Tropical Storm Days from 1965 to 2019?

The tropical storm day(TSD)is a combined measure of genesis and lifespan.It reflects tropical cyclone(TC)overall activity,yet its variability has rarely been studied,especially globally.Here we show that the global total TSDs exhibit pronounced interannual(3-6 years)and decadal(10 years)variations over the past five-to-six decades without a significant trend.The leading modes of the interannual and decadal variability of global TSD feature similar patterns in the western Pacific and Atlantic,but different patterns in the Eastern Pacific and the Southern Indian Ocean.The interannual and decadal leading modes are primarily linked to El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO)and Pacific Decadal Oscillation(PDO),respectively.The TSDs-ENSO relationship has been steady during the entire 55-year period,but the TSDs-PDO relationship has experienced a breakdown in the 1980 s.We find that the decadal variation of TSD in the Pacific is associated with the PDO sea surface temperature(SST)anomalies in the tropical eastern Pacific(PDO-E),while that in the Atlantic and the Indian Ocean is associated with the PDO SST anomalies in the western Pacific(PDO-W).However,the PDO-E and PDO-W SST anomalies are poorly coupled in the 1980 s,and this"destructive PDO"pattern results in a breakdown of the TSDs-PDO relationship.The results here have an important implication for seasonal to decadal predictions of global TSD.     

太平洋年代际振荡对冬季北半球两大洋风暴轴协同变化的可能影响

利用NCEP/NCAR提供的再分析资料和NOAA提供的海温资料分析太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)不同位相的年代际背景下北半球海气耦合关系的异常与风暴轴协同变化的联系,主要结果如下:1)冬季太平洋年代际振荡与北半球两大洋风暴轴协同变化之间存在显著的相关关系,当PDO暖位相时,对应两大洋风暴轴南北位置反向的异常变化,其中北太平洋风暴轴偏南且中东部减弱,北大西洋风暴轴偏北且中东部增强,PDO冷位相时相反。2)PDO为暖位相时,对应El Niňo型海温异常,北大西洋海温呈三极型,平均槽脊加强,经向环流增强,极涡收缩,北太平洋风暴轴南压,大西洋风暴轴则北抬,此时欧亚大陆北部和北美大陆大部分地区温度异常升高,亚洲南部、非洲北部及巴伦支海以北的高纬温度异常降低,北美西南部和格陵兰岛附近温度也为异常降低,PDO冷位相时相反。     

Negative relationship between Korea landfalling tropical cyclone activity and Pacific Decadal Oscillation

The present study discovered a strong negative correlation between Korea-landfalling tropical cyclone (TC) frequency and Pacific Decadal Oscillation (PDO) in the summer. Thus, the present study selected years that had the highest PDO index (positive PDO years) and years that had the lowest PDO index (negative PDO years) to analyze a mean difference between the two phases in order to determine the reason for the strong negative correlation between the two variables. In the positive PDO years, TCs were mainly generated in the southeastern part of the western North Pacific, and lower TC passage frequency was found in most regions in the mid-latitude in East Asia. Moreover, a slightly weaker TC intensity than that in the negative PDO years was revealed. In order to determine the cause of the TC activity revealed in the positive PDO years, 850 hPa and 500 hPa stream flows were analyzed first. In the mid-latitude region in East Asia, anomalous huge cyclonic circulations were strengthened, while anomalous anticyclonic circulations were strengthened in the low-latitude region. Accordingly, Korea was being influenced by anomalous northwesterlies, which played a role in blocking TCs from moving northward to Korea. The results of analysis on 850 hPa air temperature, precipitation, 600 hPa relative humidity, and sea surface temperature (SST) showed that negative anomalies were strengthened in the northwest region in the western North Pacific while positive anomalies were strengthened in the southeast region. The atmospheric and oceanic environments were related to frequent occurrences of TCs in the southeast region in the western North Pacific during the positive PDO years. All factors of air temperature, precipitation, 600 hPa relative humidity, and SST revealed negative (positive for vertical wind shear) anomalies near Korea, so that atmospheric and oceanic environments were formed that could rapidly weaken TC intensity, even if the TCs moved northward to Korea in the positive PDO years.