1949—2019 年影响山东的热带气旋时空分布及极端降水和大气环流异常

使用中国气象局热带气旋资料中心的热带气旋最佳路径数据集和NCEP/NCAR再分析资料提供的月平均数据,对北上影响山东的热带气旋（tropical cyclone,TC）及其造成的极端降水进行统计分析,并揭示了有利于 TC北移影响山东的大气环流特征。结果表明：影响山东的 TC主要出现 于 6—9 月,其中盛夏时节（7、8 月）TC对山东影响最大;TC影响山东时,强度主要为台风及以下等 级,或已发生变性;TC会引发山东极端降水事件,TC极端降水多出现在夏秋季（7—9 月）,其中8月的占比最大,9月次之,TC降水在极端降水事件中的占比约为 10%,但年际变化大,有些年份占比达60%以上,特别是1990 年以来 TC对极端降水的贡献显著增强;影响山东的 TC主要生成于西 北太平洋,多为转向型路径;当500 hPa位势高度异常场呈太平洋一日本遥相关型的正位相时,TC更易北上影响山东,此时西北太平洋副热带高压位置偏北,其外围气流会引导TC北上转向,对华东地区造成影响;850 hPa上,南海至西北太平洋存在异常气旋式环流,对流活跃,夏季风环流和季风槽加强,有利于TC的生成和发展,同时,华东、华南上空有异常上升运动,涡度增大,垂直风切变减小,水汽充沛,TC登陆后强度能得到较好的维持。     

1949—2008年热带气旋在中国大陆活动的统计特征及环流背景

利用中国气象局1949—2008年热带气旋年鉴资料,对60年来西北太平洋（包括南海）热带气旋（TC）在中国大陆的登陆活动进行统计分析,包括TC登陆的频率、位置、强度、陆上维持时间、路径、移速及消亡等。结果表明:60年间共有391个TC登陆我国大陆,最高袭击率出现在广东西南部和广西南部,江西和安徽则为袭击率较多的内陆地区。TC在大陆的年均登陆纬度为24.1 °N,长期无明显变化,但1990年代至2006年间有偏北的趋势。登陆后强度衰减主要出现在前6 h,登陆24 h后各强度等级TC的衰减率趋于一致。TC陆上维持时间年均25 h,无明显年际变化,但2004—2008年普遍大于平均值。TC登陆时移速较慢,低于20 km/h,登陆后有所加快。TC平均移速在我国东北部最大,可达45 km/h以上。陆上TC最终34%重新入海,6%移至国外,60%在我国大陆消失（其中65%消失在沿海）。在此基础上,利用NCEP资料,对TC在我国大陆以不同路径活动及不同季节相似路径（北上转向）的环流背景进行合成分析对比。结果表明,西行、西北行、东北转向的TC环流背景的差别主要体现在副高形态和强度、西风槽的影响以及高空流型的差异上,其中东北转向TC与青藏高压以及西风槽的加强活动有密切联系。孟加拉湾低值系统的活动以及TC环流与西南风低空急流联结是三类TC的共同特征,说明季风活动、水汽通道的建立是TC在我国大陆活动的重要条件。不同季节相似路径TC的环流形势相似,但西风槽与TC的相互作用对TC陆上维持有不同影响。      

1949—2015年北上热带气旋特征

利用1949—2015年CMA STI热带气旋(TC：Tropical Cyclone)最佳路径数据集、NCEP25°×25°再分析资料及常规资料,对北上TC特征进行研究。结果表明：1949—2015年进入北上定义区的TC共计91个,占西北太平洋（包含南海）TC总数41%,年平均14个;进入定义区最早5月,最晚9月,最多8月,但7月北上几率最大。依据TC运动形态特征将北上TC路径分为转向北上和直接北上两大类,其中转向北上TC转向之后路径与转向点密切联系,这对北上TC路径预报有重要意义。北上TC生成源地主要在8°~25°N,122°~155°E,不同路径北上TC源地纬度、经度分布有差异,源地偏北的TC未来转向点偏北和直接北上的可能性大。北上TC一般在定义区外20°N左右达到生命史最大强度,进入定义区后强度大多减弱为热带风暴,强度越强减弱速度越快;进入影响区后发生变性的TC明显增加。北上TC路径与西太平洋副热带高压的主体位置、形态和强度有关,副高西端高脊的引导气流决定北上TC未来路径是转向还是北上,西脊点的位置决定北上TC未来转向点的位置。不同路径北上TC暴雨和大风天气区分布存在差异,中纬转向、高纬转向和直接北上路径是造成北方强烈降水和大风的主要路径。     

环渤海地区下垫面对北上热带气旋强度变化的影响分析

利用统计分析结合数值模拟试验的方法,研究1949—2019年6—9月登陆北上后影响环渤海地区的热带气旋（后统称TC）所经下垫面和强度变化的不同特征,及环渤海地区下垫面对TC强度加强的可能影响。结果表明：71年间共有25例TC影响环渤海地区,按照首次登陆点的不同将其分为山东及山东以北登陆（第一类,11个）,以及山东以南登陆（第二类,14个）两类,第一类TC北上时路径所经下垫面为先海洋后陆地,发生变性的几率较小且北上后无加强,第二类路径所经下垫面为先陆地后海洋,移入环渤海区域后发生变性的几率增大且存在强度加强现象,其中加强的TC共5例;对第二类TC中强度加强的个例“温比亚（2018）”TC进行数值模拟试验表明,增加或降低黄渤海的海温时,TC均表现出加强趋势,将黄渤海修改为草地时,TC不再加强,而海陆分布指数的分析表明无论海温如何变化,TC由陆地移入海洋与强度加强趋势之间关系密切。以上表明TC由陆地移入黄渤海是产生强度增强趋势的主要原因。     

登陆台湾岛热带气旋强度和结构变化的统计分析

利用1949—2008年共60年的《台风年鉴》、《热带气旋年鉴》资料及CMA-STI热带气旋最佳路径数据集,2001—2008年美国联合台风警报中心(JTWC)热带气旋尺度相关资料及日本气象厅(JMA)的TBB资料,统计分析西北太平洋(包括南海)热带气旋(TC)在登陆台湾过程中强度和结构变化的基本特征,主要结论有:(1)TC登陆台湾时强度为台风及以上级别的样本数占总样本数约60%,主要出现在6—9月,东部登陆TC的强度一般比在西部登陆的强;(2)大部分TC在岛上维持6 h左右,登陆时最大风速≤5级和强度为超强台风的TC穿越台湾岛时移动比较缓慢;(3)126个登陆台湾的TC样本过岛后近中心海平面气压平均增加5.61 hPa,近中心最大风速平均减小3.58 m/s,在台湾东部地区登陆TC的衰减率比在西部登陆的大3倍左右;(4)TC在登陆台湾前6 h至离岛后6 h期间其8级和10级风圈半径均明显减小,TC形状略呈长轴为NE-SW向的椭圆状,而其最大风速的半径却逐渐增大;(5)TBB分析结果显示,TC登陆台湾前,其外围对流主要出现在南侧和西侧,结构不对称,登陆以后,TC北部及东部的对流显著发展,外围结构区域对称;但中心附近的强对流则从登陆前6 h开始逐渐减弱消失。表明TC穿越台湾过程中内核结构松散、强度减弱。     

近30a登陆我国的西北太平洋热带气旋活动的时空变化特征

采用1979—2006年美国联合台风预警中心的热带气旋（tropical cyclone,TC）资料,对登陆我国的西北太平洋（Northwest Pacific,NWP）TC强度、路径、登陆地点的气候特征、年际变化及其演变趋势进行了统计分析。结果表明：登陆我国的TC以发源于西北太平洋的西侧以及南海中、北部为主,并且在NWP西南区生成的登陆我国的TC基本以西北移动路径为主,而在NWP西北侧和南海生成的登陆我国的TC多为打转或移动路径转向;登陆我国的TC不仅在强度上具有明显增强的变化规律,而且在登陆位置上存在向东北方向偏移的演变趋势,使得登陆厦门以北区域的TC数量具有增加的趋势,而登陆厦门以南的TC数量存在减少的趋势;登陆我国的NWP TC移动路径存在年代际的演变特征。     

两类登陆热带气旋的大尺度环流特征分析

采用动态合成分析方法,对1970-2006年登陆后北上类TC（tropicalcyclone）和西行类TC各7个样本做动态合成分析和诊断,结果表明：（1）北上类TC在背景场长波槽前北移靠近中纬度斜压锋区,通过吸附运动使TC低压并入西风槽,而西行类TC背景场没有长波槽,离中纬度斜压锋区较远;（2）北上类TC登陆时存在西南低空急流水汽输送带,当其强度减弱后,TC东南侧存在东南暖湿气流作为补充,而西行类TC减弱后逐渐与之分离,且不存在东南暖湿气流作为补充;（3）北上类TC高层辐散区与高空急流边界靠近,因此增强了其向东北方向的辐散,低层由于高层动量下传,加强了低空西风,从而使TC低压环流维持,而西行类TC离高空急流边界较远;（4）北上类TC从中纬度斜压锋区获取斜压能量,其环流垂直切变增强,相对涡度差负值增大,在高空TC中心散度由大变小后又由小变大的过程中,TC发生了变性,而西行类TC没有环境能量补给,逐渐填塞消亡。因此,当一个TC登陆后,其预报移动方向、水汽输送状况、与斜压锋区的关系以及高空辐散气流等特征,可以作为初步判定登陆TC将减弱消亡还是将变性加强的可能原因。     

热带大气季节内振荡与西北太平洋热带气旋活动的季节预测:统计事实研究

应用NOAA气候预测中心提供的热带大气季节内振荡(MJO)客观业务指数及中国气象局上海台风研究所提供的西北太平洋热带气旋(TC)最佳路径资料集,定量统计榆验了MJO对夏季西北太平洋TC活动的调制作用.结果表明:MJO对TC的生成、强度、路径和登陆活动都有显著的调节作用.当高空辐合中心位于120°E～160°E(MJO位相3～5)时,西北太平洋TC生成偏少,且生成位置偏北;而当高空辐合中心位于10°W～70°E(MJO位相8～10)时,西北太平洋TC生成偏多,且生成位置偏南;随着TC强度加强,能达到显著调节作用的MJO位相逐渐减少,当高空辐合辐散中心位于70°E(MJO位相10)时,对TC强度调制最显著.在路径调节方面,MJO位相1～4和10时,TC活跃于菲律宾以东的西北太平洋上,主要路径为西北偏北行,可能登陆华东、华北;而位相5～8时,TC主要活跃在菲律宾附近及以西到南海,以偏西行路径为主,可能登陆华南.MJO对登陆华南TC也有显著影响.该定量统计检验结果可为TC活动季节内预测提供依据.     

近年来台风登陆台湾岛后路径偏折的若干统计特征

利用中央气象台逐小时的台风中心定位资料,对2007—2016年共10 a登陆台湾岛后的台风移动路径特征进行了统计分析。结果表明:1)10a间登陆台湾岛后台风移动路径发生左折最多,比右折和直行之和多25%,右折最少。左折平均偏折37.73°,主要集中在15°～45°,占折角总数的80%。2)一般台风移动缓慢时折角大,移动快时折角小。一般台风强度较弱时折角大,强度较强时折角小。3)登陆台湾岛后台风的突变路径主要分为西折、打转且北折两类,其中西折最多。西折分西北行西折和北上西折,其中西北行西折最多。其余为打转且北折,主要为西北行打转后北折路径。突变折点主要分布在台湾北部,且多为左折突变。4)台湾岛地形诱生偶极涡与台风环流相互作用是台风路径发生偏折的重要原因。     

台风“圣帕”登陆后环流维持和路径变化的诊断分析

利用MICAPS提供的实时探测资料及NCEP全球再分析资料,综合分析了环流背景、冷空气活动和下垫面对台风“圣帕”登陆后的路径和强度变化的影响,并对“圣帕”登陆后的物理量特征进行了诊断分析。结果表明：（1）“圣帕”在陆上长久维持过程中,高层高空槽区正涡度平流使其涡度增加,500hPa自外界获得正涡度补充,衰减缓慢并保持一定强度;（2）水汽输送和低空急流的维持支持积云对流发展,积云对流对台风的维持具有正反馈作用;（3）“圣帕”路径发生西折的主要原因是500hPa大陆副高加强向南伸展,表现为台风西侧环境场的北风风速明显增强,引导气流由东南气流转为东北气流;（4）低层冷空气入侵阻挡登陆后的台风低压继续北上,并促使其路径折向西南。     

ANALYSIS OF THE CLIMATIC CHARACTERISTICS OF LANDING TROPICAL CYCLONES IN EAST CHINA

The intensity, landing time, track trend and intensity variation of tropical cyclones (TCs) after landfall are analyzed using the TCs data (of best track from the China Meteorological Administration) between 1949 and 2006 for the western North Pacific and South China Sea. The trend differences of track and intensity between the TCs that directly land in East China and those making the second landfall in East China after landing in Taiwan Island are categorically discussed. The results show that the first kind of landing TCs are more likely to go northward or turn while the second kind of TCs have a larger tendency to keep going northwest. The intensity of the first kind of TCs is more persistent than the second one. There is a higher percentage for the intensity to be weakened significantly if the TCs keep going west to northwest or southwest after landing.     

ENSO事件影响下登陆中国热带气旋年际变化特征的分位数回归分析

热带气旋每年对我国东南沿海地区造成很大的经济损失和人员伤亡。为了解登陆中国热带气旋的强度、位置和生成频率等特征,基于1949—2018年西北太平洋热带气旋数据,采用分位数回归的方法分析了登陆中国热带气旋活动年际变化特征规律。结果发现:登陆中国热带气旋活动年际变化特征受ENSO事件的影响,El Ni?o年、La Ni?a年和正常年登陆中国热带气旋的最大风速、最长生命期和生成位置的年际变化规律存在较大差异,且这种差异程度和热带气旋强度有关;此外,在不同的分位数下登陆中国热带气旋活动特征的年际变化趋势系数并不相同。研究结果可以为我国的东南沿海热带气旋数据分析和趋势预测提供有效的参考。      

利用区域气候模式预估未来登陆中国热带气旋活动

鉴于热带气旋（TC）对我国沿海地区的影响,研究全球变暖背景下未来登陆我国TC活动的变化,对于我国沿海地区的防灾减灾具有重要意义。基于CMIP5中全球气候模式HadGEM2-ES数据,文中利用区域气候模式RegCM4开展了历史时期和3种情景（RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5）下未来东亚区域气候的动力降尺度模拟,检验了模式对历史登陆我国TC活动及其相关大尺度环境场的模拟能力,并预估了3种情景下2030—2039年、2050—2059年和2089—2098年,登陆我国TC的路径、强度和频率的变化特征。结果表明：模式能合理地再现东亚区域历史时期（1986—2005年）大气环流场的空间结构以及登陆我国TC的特征;在3种情景下未来登陆我国TC的平均强度和数量均有不同程度的增加,尤其是台风及以上级别TC的总数明显增加,其中RCP8.5情景最突出,到21世纪末期（2089—2098年）登陆我国TC的平均强度、台风及以上级别TC总数的年平均值较历史时期将分别增加7.56%和1.05个;不同情景下未来登陆我国TC的路径均有不同程度的北移趋势,且全球升温的幅度越大,北移趋势越明显,这可能与未来中国近海显著变暖和垂直风切变减弱有关。未来我国沿海地区尤其是中高纬度很可能将面临日益严峻的TC灾害风险,亟需尽快开展防灾减灾及对策研究。     

More intensive summer tropical cyclone near 30°N of East Asia

The present study revealed that a climate regime shift occurred during the 1988–1991 period involving changes in tropical cyclone (TC) intensity (central pressure, maximum sustained wind speed) during the summer near 30°N in East Asia. Climatologically, TC intensity at 110°–125°E near 30°N (over Mainland China) is the weakest at that latitude while the strongest is found at 125°–130°E (over Korea). The TC intensity during the 1991–2015 (91–15) period had strengthened significantly compared to that of the 1965–1988 (65–88) period. The strengthening was due to a significantly lower frequency of TCs that passed through Mainland China during the 91–15 period. This lower frequency of was due to anomalous northeasterlies blown from the anomalous anticyclonic circulation located over continental East Asia and that had strengthened along the coast. Instead, TCs mainly followed a path from eastern regions in the subtropical western North Pacific to Korea and Japan via the East China Sea due to anomalous cyclonic circulations that had strengthened in the western North Pacific. In addition, low vertical wind shear had formed along the mid-latitude region in East Asia and along the main TC track in the 91–15 period, and most regions in the western North Pacific experienced a higher sea surface temperature state during the 91–15 period than in the previous period, indicating that a favorable environment had formed to maintain strong intensities of TCs at the mid–latitudes. The characteristics of TCs at the lower latitudes caused a strong TC intensity at the time of landfall in Korea and a gradual shifting trend of landing location from the western to southern coast in recent years.     

登陆热带气旋路径和强度预报的效益评估初步研究

近年来有关热带气旋(TC)灾情的评估指标和方法的研究取得明显进展,但较少涉及TC预报对减少灾害损失的贡献(即效益)分析。基于中央气象台的TC实时路径和强度预报,针对登陆中国大陆的TC,初步分析了TC的路径和强度预报误差与其造成的直接经济损失之间的可能关系,并在此基础上建立了包含TC路径和强度预报误差的TC直接经济损失的预估模型。TC登陆前后24 h的路径和强度预报误差与TC所致直接经济损失均呈正相关关系;对于单个登陆TC而言,若24 h TC路径预报误差每减小1 km可减少因灾直接经济损失约0.97亿元,若强度预报每减小1 m/s可减少因灾直接经济损失约3.8亿元(以2014年为基准年)。可见,提高TC路径和强度预报精度对于减灾的效益巨大,且当前尤以提高强度预报能力的效益为佳。      

浙江热带气旋气候特征及其与环境场的关系

根据1950～2006年共57年的热带气旋(TC)年鉴资料对影响浙江热带气旋的气候特征进行了统计,结果表明,在影响我国和登陆我国热带气旋频数呈减少趋势的背景下,影响浙江和登陆浙江的热带气旋频数呈增加趋势,20世纪90年代以来,这种相反态势尤为明显。影响和登陆浙江TC频数均存在准15年和准25年的长周期,短周期则分别为准5年和准8年。影响浙江TC平均源地较影响我国TC平均源地偏北和偏东,90年代以来,影响浙江TC平均源地偏西、偏北。通过对热带气旋集中活动期(7～9月)的东亚环流形势进行分析发现,影响浙江TC偏多和偏少年,东亚高、中、低各层环流场特征几乎相反。     

登陆中国热带气旋入海强度变化的统计特征

利用1949—2006年热带气旋资料分析登陆中国又入海的热带气旋(LSTC)的强度变化,重点给出明显加强的LSTC(RLSTC)发生频率、时空分布、路径及强度演变特征。主要结论:(1)LSTC入海有24%加强,主要在我国海域,也有少部分进入朝鲜海峡、日本海和鄂霍次克海加强;登陆大陆入海加强的比率明显高于登陆台湾或登陆海南的比率。(2)RLSTC年平均有0.7个,逐年代减少,8月最多。(3)中心最低气压和最大风速加强最强的月份分别在8月和10月、加强最强的海域分别在南海和东黄海。(4)登陆时强度为强热带风暴的最多;其路径除了移向稳定者外,在南海和北部湾还有迂回盘转式。(5)明显加强主要发生在入海时刻,很少持续明显加强。进入东黄海的RLSTC以最大风速先于中心气压变化或仅有风速加强的情况居多,进入南海、北部湾入海后的风速、气压基本同步加强,迂回路径可在入海后72～132小时还会加强。     

影响广东省的热带气旋特征分析及灾害损失研究

本文基于1990~2015年影响广东省的热带气旋（Tropical cyclone,TC）数据,分析了影响广东省TC的时空特征、灾情年际变化以及灾害强度特征等。并利用灾害指标核算出灾害损失的经济价值,改进综合灾情指数模型。主要得出以下结论:26年来登陆广东省的TC共93个（占登陆我国TC总数的29.6%）,其中有67个对广东省造成了人员伤亡或者经济损失;影响广东省TC频次整体随时间变化不大,强度低的TC频次随年际呈现较为明显地减少变化趋势,而强度高的TC频次呈现较为明显的逐年上升趋势;粤西与珠江三角洲地区受TC侵袭频次明显高于粤东和粤北地区;热带气旋各项灾情指标造成的经济损失（以2015年为可比价）均在1997年出现转折,经济损失急速下滑;各项损失相对值与TC强度之间存在较好的指数正相关关系,低强度等级的热带气旋造成的综合灾情指数呈现较为明显的年际减小趋势,而高强度等级的热带气旋变化趋势不显著。     

2018年西北太平洋台风活动特征和预报难点分析

利用1949—2018年中国气象局台风最佳路径、2018年中央气象台的台风路径强度实时预报、ECMWF数值预报以及NCEP逐日高分辨率海温RTG_SST(0.083°×0.083°)等资料,对2018年西北太平洋台风活动的主要特征和预报难点进行了分析。结果表明:2018年台风生成频数偏多,生成源地偏东,南海台风活跃;生成时间集中,盛夏台风异常偏多,台风群发性强,双台风或多台风共存活动频次偏多;台风生命史长,累积气旋能量偏高,超强台风偏多,但整体强度偏弱,较弱台风异常偏多;台风登陆频数和频次偏多,登陆地段偏北,且登陆台风强度明显偏弱。中央气象台24~120 h台风路径预报误差分别为72、124、179、262和388 km,各时效误差较2017年均有减少,特别是长时效路径预报误差明显减少;24~120 h台风强度预报误差分别为3.7、5.1、5.5、6.6和7.1 m·s^-1。由于双台风或多台风之间的相互作用、“鞍型场”等造成路径预报难度大以及多台风之间复杂水汽输送、近海台风强度变化不确定性大等原因,造成强度预报难度大。若采用更多观测资料、进行更深入的台风机理研究以及研发更有效的台风客观预报技术将是突破这些难点的有效途径。     

1957-2004年影响我国的强热带气旋频数和强度变化

Based on tropical cyclone track dataset in the western North Pacific from China Meteorological Administration(CMA),variations in frequency and intensity of tropical cyclones(TCs)in the western North Pacific,affecting-China TCs(ACTCs)and landfall TCs(LTCs)achieving a typhoon intensity during 1957-2004 were studied.Frequencies of strong tropical cyclones showed significant decreasing trends from 1957 to 2004 and the linear trend was much greater when the intensity was stronger.There was no linear trend in the portion of strong tropical cyclones achieving a typhoon(TY)intensity,while those reaching a strong typhoon(STY)and a super typhoon(SuperTY)intensity showed decreasing trends during 1957-2004.The maximum intensities of TCs,ACTCs and LTCs all decreased during the period of 1957-2004.The mean intensities of TCs and ACTCs displayed decreasing trends and the mean intensity of LTCs achieving a TY intensity also showed a decreasing trend.