几种台风资料的对比及台风年鉴数据的订正

通过对比分别采用台风年鉴、美国关岛联合台风警报中心(JTWC)和日本气象厅(东京区域专业气象中心)(JMA)的最佳台风路径资料,得到西北太平洋年热带低压强度以上(TC)和热带风暴强度以上(TS)的年频数、观测记录次数、破坏力强度等特征量,发现：⑴ 不同资料数据的差异随台风强度的增加而减小。分别基于CMA_SHI和JTWC资料的1950—1979年西北太平洋TC频数、TC观测次数存在明显差异,而TS差异性小得多,但年TS频数均值仍差异明显;⑵ 年代际分布上,1950年代差异较大,1970年代中期—1980年代差异较小,而1990年代中后期开始差异加大。进一步提出了对台风年鉴数据中风速和频数的订正方法。     

西北太平洋热带气旋生成数在不同资料集上的差异性比较

比较分析中国气象局(CMA)、美国台风联合警报中心(JTWC)和日本RSMC Tokyo台风中心(JMA)台风资料频次的年际、年代际变化和周期变化特征,结果表明,不同资料中心的热带气旋(TC)、台风(TS强度及以上的TC)生成数的气候值存在一定的差异,热带气旋生成数的差异较为明显,台风生成数的差异相对要小,CMA资料中热带气旋、台风生成数相对偏多;CMA与JTWC间热带气旋生成数年际间变化差异显著而难以忽略,其差异主要来自TD生成数的明显不同;三个中心关于台风生成数的一致性比较好,其中JMA台风资料与另外两个中心资料间的一致更好;CMA与JTWC西北太平洋热带气旋生成数的周期变化间无明显差异,但年代际间变化有明显差异,主要表现为1990年代的反位相;台风生成数资料可能在1960年代后期存在非均一性。     

热带气旋强度资料的差异性分析

通过对比西北太平洋3个主要预报中心(中国气象局(CMA)、日本东京台风中心(RSMC Tokyo)和美国联合台风警报中心(JTWC))的16 a数据,分析了不同来源的热带气旋(TC)强度资料的差异性。结果表明:CMA与RSMCTokyo和JTWC的TC强度均值分别相差0.6和1.7 m/s,均通过1%信度的统计检验,即存在显著差异;3个中心对同一TC确定的强度最大差异超过30 m/s;CMA资料的台风数多于RSMC Tokyo和JTWC,年台风频数的均方差也最大,但是3个中心资料的各级TC频数差异均无统计显著性。对比有、无飞机探测时段的资料发现,对TC进行飞机探测可在一定程度上减小各中心在确定TC强度方面的分歧。为了初步了解上述资料问题对TC强度预报的可能影响,采用一个气候持续性预报方法,取不同来源的TC强度资料进行了4 a(2000—2003年)的预报。发现据JTWC资料所得TC强度预报有最大的均方根误差,RSMCTokyo的最小,CMA居中;据CMA和RSMC Tokyo(CMA和JTWC)资料,对相同TC相同时次24 h预报的平均绝对偏差达2.5(4.0)m/s,最大可相差16(21)m/s。可见,西北太平洋TC强度的基本资料问题增加了预报的难度。     

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。     

西北太平洋热带气旋达到不同强度时所处位置的长期趋势研究

本文利用美国联合台风预警中心(JTWC)、中国气象局上海台风研究所(CMA)及日本气象厅东京台风中心(JMA)3套热带气旋(TC)数据集,分别选取TC达到生命史极值强度时、达到台风等级时以及达到热带风暴等级时所在的位置作为研究指标,分析了1980—2013年5—11月西北太平洋TC达到不同强度时所在位置的长期变化趋势。研究得出如下结论:西北太平洋TC在达到生命史极值强度时所处的位置表现为显著向北移动的趋势,3个不同数据集向北移动趋势值分别为90、93、113 km/10a。同时TC在达到台风和热带风暴级别时还存在相对明显的向北和向西移动趋势。本文进一步从环境场出发,分析了垂直风切变、海表温度以及潜在生成指数等影响因子的变化特征,为TC达不同强度时所处位置的长期变化趋势给出可能的物理解释。     

西北太平洋热带气旋活动的纬度分布特征

利用中国气象局整编的1949~1998年的热带气旋年鉴资料, 分析了西北太平洋热带气旋 (TC) 的源地、活跃地、变性和消亡地、北上率、变性率和消亡率及强度和移动等气候特征的纬度分布, 揭示了热带气旋在不同纬度带活动的一些基本事实, 旨在为进一步研究热带气旋与不同纬度带环流系统之间相互作用的物理机制奠定基础。     

ENSO与西北太平洋强TC相关关系年代际变化研究

利用美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC),中国气象局(China Meteorological Administration,CMA)上海台风所,日本气象厅(Japan Meteorological Agency,JMA)的台风最佳路径资料以及美国NCAR/NCEP再分析资料等,深入研究厄尔尼诺—南方涛动(El Ni1o-Southern Oscillation,ENSO)与西北太平洋强热带气旋(Tropical Cyclone,TC),即1 min最大风速大于等于114 kn相关关系的变化。结果表明,ENSO与热带西北太平洋(Western North Pacific,WNP)强TC频数之间的相关关系存在明显年代际变化。在1960—1971年期间(前一阶段),强TC年频数与Ni1o3. 4(11月—次年1月平均)相关性较弱;而在1983—2014年期间(后一阶段)两者的相关性则为强的正相关。并且强TC的年频数、生命史以及生成位置在后一阶段El Ni1o和La Ni1a年之间的差异相比前一阶段都有明显的增大。进一步分析发现:热带太平洋海温异常(Sea Surface Temperature Anomaly,SSTA)的西移是造成后一阶段Ni1o3. 4指数与强TC年频数相关性提高的关键因素。在后一阶段的El Ni1o(La Ni1a)年,SSTA的西移使得WNP东南象限的相对湿度明显增加(减少),从而有利于(不利于) TC在此象限生成。又因为位于东南象限的TC比较容易发展成强TC,因此导致后一阶段的El Ni1o(La Ni1a)年有更多(更少)的强TC在西北太平洋的东南象限生成。     

1999—2003年西北太平洋热带气旋综合预报的误差分析

应用1999—2003年中国中央气象台 (CMO)、日本气象厅 (JMA) 以及美国联合台风警报中心 (JTWC) 发布的西北太平洋热带气旋综合预报资料, 从总误差、逐年误差趋势、不同海区误差、不同路径趋势误差、不同强度趋势误差等5个方面对各预报中心的路径及强度预报结果进行分析, 结果表明:5年总的平均误差以JTWC的路径预报误差最小, 而JMA的强度预报较准确; 在不同海域, 各预报中心的路径预报能力各有优势, 但在热带气旋的强度预报方面, JMA的方法在各海区都较稳定; 对不同路径趋势热带气旋的预报方面, 除了南海转向热带气旋的路径预报比JMA和CMO稍差一些之外, JTWC的路径预报在大多数情况下都是好于或相当于JMA和CMO; 在不同强度变化趋势热带气旋的预报方面, JTWC在大多数情况下都优于其他中心。上述结果帮助业务和科技人员全面了解各预报中心的预报能力优劣, 也为今后改进我国的热带气旋预报提供有益的参考。     

西北太平洋热带气旋达到不同强度时所处位置的变化趋势研究

本文利用美国联合台风预警中心（JTWC)、中国气象局上海台风研究所（CMA）及日本气象厅东京台风中心（JMA）3 套热带气旋（TC）数据集,分别选取TC 达到生命史极值强度时、达到台风等级时以及达到热带风暴等级时所在的位置作为研究指标,分析了1980—2013 年5—11 月西北太平洋TC 达到不同强度时所在位置的长期变化趋势。研究得出如下结论：西北太平洋TC 在达到生命史极值强度时所处的位置表现为显著向北移动的趋势,3 个不同数据集向北移动趋势值分别为90、93、113 km/10a。同时TC 在达到台风和热带风暴级别时还存在相对明显的向北和向西移动趋势。本文进一步从环境场出发,分析了垂直风切变、海表温度以及潜在生成指数等影响因子的变化特征,为TC达不同强度时所处位置的长期变化趋势给出可能的物理解释。     

西北太平洋热带气旋强度资料的对比

在获取关岛联合台风警报中心(JTWC)以及中国气象局《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》自1949—2004年西北太平洋热带气旋强度(近中心最大风力)资料的基础上,着重比较了两者在时间变化上的差异,结果显示:热带风暴以上近56 a所有样本的平均风速前者小于后者0.81 m.s-1,而这一差异主要的贡献是强台风以上样本。两资料集最显著的特征是热带风暴以上年平均风速随时间变化的差异上,自1970s中期到1990s中期,两者的走势趋向呈相反的态势,前者呈上升趋势,后者呈下降趋势,特别是强台风以上样本表现更为突出。利用资料相对稳定性原则,对JTWC和《台风年鉴》资料进行校正,1990s以来JTWC估计的热带气旋强度可能偏大,1970s之前《台风年鉴》估计的数值也可能偏大。     

DIFFERENCES AMONG DIFFERENT DATABASES IN THE NUMBER OF TROPICAL CYCLONES FORMING OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC

As shown in comparisons of the characteristics of inter-annual and inter-decadal variability and periodical changes in the number of tropical cyclones forming over the western North Pacific by three major forecast centers, i.e. China Meteorological Administration (CMA), Regional Specialized Meteorological Center of Tokyo (JMA) and Joint Typhoon Warning Center (JTWC) of Guam, there are the following important points. (1) Climatology of tropical cyclone (TC) or typhoon (TC on the intensity of TS or stronger) shows some difference in tropical cyclone frequency among the centers, which is more notable with TC than with typhoon. Both of them are more at the database of CMA than at those of the other two centers. (2) The difference is too significant to ignore in the inter-annual variability of tropical cyclone frequency between CMA and JTWC, which mainly results from the obvious difference in the inter-annual variability of the number of generated tropical depression (TD) between the two databases. The difference is small in the inter-annual variability of TS formations among all the three databases, and consistence is good between JMA and CMA or JTWC. (3) Though differences are not significant in the periodical variation of TC formations between CMA and JTWC, they are markedly apart in the inter-decadal variability, which is mainly shown by an anti-phase during the 1990s. (4) Non-homogeneity may exist around the late stage of the 1960s in the data of tropical cyclone frequency.     

西北太平洋热带气旋快速加强过程中的水汽特征分析

利用NCEP的1°(纬度)×1°(经度)全球最终分析资料和JTWC(Joint Typhoon Warning Center)最佳路径资料,对2002~2011年西北太平洋热带气旋(TC)非减弱阶段快速加强(Rapid Intensification,RI)和缓慢加强及强度稳定(Non-RI)过程中,TC环境场及其内部各区域水汽分布和输送特征进行统计分析,揭示水汽因子对TC随后24 h强度变化的影响,为TC强度突变的趋势预报提供依据。结果表明:对流层低层900 h Pa层半径3~10纬距区域平均相对湿度(RH_3-10)能明显区分RI与Non-RI过程,说明西北太平洋TC强度变化对水汽的敏感高度较大西洋更接近洋面;RI初始时刻的RH_3-10显著大于Non-RI,而水平水汽通量(F_all)则弱于Non-RI,说明RI开始时刻TC环境表现为高水汽含量和较小的水汽输送,而随着RI过程TC内强对流发展对水汽的消耗,水汽含量明显减小故水汽通量则出现增强;RI和Non-RI过程水汽因子的分布和输送在TC内核区和外雨带差异明显,初始时刻RI过程净水汽获得区域大于Non-RI。相关性分析同样表明,适宜的相对湿度和水汽通量是非减弱阶段RI的有效潜势预报因子。     

西北太平洋风速垂直切变异常对热带气旋活动年际变化的影响

应用中国《台风年鉴》资料、欧洲中心40年月平均再分析资料和NOAA的逐月海温资料,研究了西北太平洋(5°—30°N,110°E—180°)风速垂直切变异常对热带气旋(TC)活动年际变化的影响。研究发现,西北太平洋所有TC、风暴以上级别的TC(TSTY,即达到热带风暴级别及以上的所有TC)和所有台风(WTY,包括台风、强台风和超强台风)年频数与西北太平洋风速垂直切变都显著负相关。西北太平洋风速垂直切变大小对生成源地在南海(5°—30°N,110°—120°E)TC和西北太平洋西部海域(5°—30°N,120°—150°E)TC的影响较小,而对西北太平洋东部海域(5°—30°N,150°E—180°)生成的TC影响最大:即西北太平洋风速垂直切变负异常年,有利于西北太平洋东部海域TC生成发展,使得负异常年较正异常年TC频数偏多和源地平均位置偏东;并且风速垂直切变的变化对TC频数和生成源地影响的显著性,随着TC强度的增加而增加。对TSTY生成环境场的进一步分析表明,西北太平洋风速垂直切变偏小年,季风槽偏强位置偏东,它的东端位于宽阔的太平洋洋面,与弱风速垂直切变区相配合,暖的海温加上低层强烈的正涡度和强烈辐合,且相应的高层有强的气流辐散区,这些环境场都有利于TSTY在主要源地尤其是西北太平洋东部海域生成,这是风速垂直切变偏小年TSTY偏多和生成源地偏东的重要原因。     

INTENSITY CHANGE CHARACTERISTICS OF TROPICAL CYCLONES IN THE WESTERN NORTH PACIFIC AS REVEALED BY THREE DIFFERENT DATASETS

Analyzed in this paper are the 20-yr(1991-2010)tropical cyclone(TC)intensity from three forecast centers in the Western North Pacific,i.e.China Meteorological Administration(CMA),Japan Meteorological Agency(JMA),and Joint Typhoon Warning Center(JTWC)of the United States.Results show that there is more or less discrepancy in the intensity change of a TC among different datasets.The maximum discrepancy reaches 22 hPa/6h(42 hPa/6h,33 hPa/6h)between CMA and JMA(CMA and JTWC,JMA and JTWC).Special attention is paid to the records for abrupt intensity change,which is currently a difficult issue for forecasters globally.It is found that an abrupt intensity change process recorded by one dataset can have,in some extreme cases,intensity change in another dataset varying from 0 to≥10 hPa/6h with the same sign or the opposite sign.In a total of 2511 cases experiencing rapid intensity change,only 14%have consensus among all the three datasets and 25%have agreement between two of the three datasets.In spite of such a significant uncertainty,the three datasets agree on the general statistical characteristics of abrupt intensity change,including regional and seasonal distribution,the relationship with initial intensity and TC moving speed,and persistence features.Notable disagreement is on very strong systems(SuperTY)and TCs moving very fast.     

登陆华东热带气旋的气候特征分析

利用1949—2006年西北太平洋及南海的热带气旋（TC）资料,分析了登陆我国的TC强度、登陆时间、登陆后路径趋向及强度变化等气候特征,并重点讨论了直接登陆华东和登陆台湾后再次登陆华东的TC路径和强度趋势差异。结果表明,直接登陆华东的TC比登陆台湾后再次登陆华东（以下简称为间接登陆）的TC更易北上或北上转向,而间接登陆的TC更易维持西偏北行;另外直接登陆华东的TC登陆后的强度更易维持,其登陆后路径趋向在西北偏西和西南方位的强度明显减弱的百分比率比其它方位的大。      

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。     

基于GIS的西北太平洋热带气旋活动的空间特征分析

利用1949—2003年近55 a的西北太平洋热带气旋(WNPTC)移动路径6 h中心经纬度矢量资料,矢量栅格化到1°×1°网格,统计WNPTC出现的次数、不同移动方向的次数及走向率,结果表明:(1)西北太平洋热带气旋空间分布具有积聚性,从生成源区向外递减。WNPTC消亡区在陆地比较集中,而洋面上相对离散;(2)WNPTC季节变化明显,冬季大值中心纬度最低,春季次之,夏季达到最高,秋季较夏季向南偏移1～3个纬度;(3)在El Nino次年热带气旋增多的区域,而La Nina次年热带气旋减少,15°N附近为分界线,反之亦然;(4)西北太平洋热带气旋移动方向和走向率除具有明显的纬向分布特点,在经向方向上也有差异;各个移动方向区域与其相对应的走向率区域基本相同,但是最大值中心并不重合。     

基于改进的累积气旋能量指数评估西北太平洋TC活动与ENSO的关系

采用1977—2008年日本气象厅(JMA)TC最佳路径集资料和美国气候预测中心(CPC)的ENSO资料,设计了一个考虑热带气旋(TC)尺度信息的累积气旋能量指数(SACE),据此分析了西北太平洋TC活动与ENSO之间的关系。结果表明:相比于不考虑尺度效应的ACE,引入TC尺度信息的SACE增加了较大强度、较大尺度TC活动水平的权重,能够更加准确地刻画TC强度及其影响,其与Ni1o指数的相关性进一步增强。SACE能够更好地表征西北太平洋TC活动与ENSO年际变化的关系,其对ENSO位相的依赖性相对于ACE更为敏感,是一个能更好预测ENSO状态的因子。TC强度、生命史、频数以及尺度均对SACE有一定的贡献,但生命史的贡献最大,这一方面说明ENSO主要通过调制TC生命史来影响SACE,另一方面也说明相对于强度、频数和尺度而言,TC生命史更能影响SACE中的ENSO信号。     

基于ECMWF海平面气压场的热带气旋路径预报效果检验

将三次样条插值方法应用到欧洲中心(ECMWF)海平面气压场(24～120 h)进行热带气旋(TC)中心定位定强和误差计算,并与同期美国联合台风警报中心(JTWC)、日本气象厅(JMA)和中国中央气象台(CMO)综合预报进行路径误差对比分析。结果表明:72 h以内预报以JTWC表现最好,其次是JMA的综合预报,ECMWF客观预报最差,但ECMWF对于96 h和120 h的热带气旋(TC)中期路径趋势比JTWC综合预报有更好的参考价值。ECMWF对24～120 h TC中心定强偏高15～20 hPa。分别统计08时和20时TC路径预报误差发现,24 h和48 h二者没有差异,而72～120 h 20时预报水平好于08时。     

2007年西北太平洋热带气旋活动综述

利用热带气旋年鉴、海温和大气环流再分析资料,分析2007年西北太平洋(包括南海)的风暴级以上热带气旋(简称TC)活动状况及海-气条件.结果表明,相对于气候平均值,2007年西北太平洋TC活动的季节峰期推后了约2个月,源地明显偏北,生成点纬度发生了2次明显跃变,年度TC的总体活动较弱,但个体的强度较强,路径以西北行为主,登陆比例偏大.影响上述TC活动特征的一个重要原因是年内ENSO循环的位相使得上半年的大气环流不利因素居多,而下半年大尺度上升运动、热带辐合带均较强,副高偏北、局地垂直风切变较小和对流层低层较强的扰动活动等条件,也十分有利热带气旋活动.