南海-西北太平洋季风槽强度的变化特征及其与热带气旋活动的关系

利用1979—2005年NCEP/DOE AMIP-Ⅱ再分析逐日平均资料,根据西北太平洋季风槽的特点,研制了能较好表征季风槽活动的强度指数和位置指数,并分三段描述不同区域季风槽的活动特征及其对生成于南海-西北太平洋季风槽的热带气旋（MTTC）活动的影响,结果表明：（1） 季风槽强度指数和位置指数呈正相关关系,季风槽强度越强,其位置越偏北。（2） 季风槽强度存在明显的年际变化,1994年前以4～5年的变化周期较为显著,1994年后2～3年的周期较明显。（3） 不同区域季风槽强度的影响因子不同。前期海温场的异常将导致大气环流异常,致使不同区域的季风槽强度异常。（4） 季风槽强度与MTTC频数异常密切相关,3个不同区域的季风槽以南海季风槽强度与MTTC频数异常的关系最为密切。MTTC异常偏少年大多出现在季风槽总体偏弱,各区域季风槽也偏弱的年份;MTTC异常偏多年可能出现在季风槽偏强的年份,也可能出现在季风槽总体偏弱但南海季风槽偏强的年份,且后者出现的概率更大一些。（5） 季风槽强度的季节内变化能为TC的生成和发展提供有利条件,季风槽同时处于30～60天振荡和准双周10～20天振荡的活跃期时,有利于MTTC的生成。     

西北太平洋热带气旋强度变化的统计特征

应用 35a的资料 ,分析西北太平洋热带气旋 (TC)强度变化的基本统计特征 ,包括年代际、年际、月际、日变化和区域分布等。主要结果有 :(1)西北太平洋TC平均增强速率为 4.97hPa/6h ,标准差是 4.5 4hPa/6h。平均减弱速率为 5 .15hPa/6h ,标准差是 4.17hPa/6h ;(2 ) 2 0世纪 6 0年代中后期TC强度变幅小 ,进入 2 0世纪 70和 80年代后有所增大 ;(3) 11月TC平均增强速度最快 ,2月最慢 ,8月是TC强度变幅较小的月份 ;(4) 0 8时 (北京时 ,下同 )TC平均增强速度最快 ,14时最慢 ,平均减弱速度无明显日变化特征 ;(5 )TC发展较快的一个主要区域是 12 .5～ 2 0°N ,132 .5～ 15 0°E ,TC平均减弱速率的高值区在岛屿和大陆沿岸。在南海中部活动的TC平均强度变幅不大。依据平均值与标准差的数学涵义 ,给出了TC强度稳定、缓慢变化和迅速变化的标准。在对各级强度变化发生频率的年代际、年际、月际、日变化以及区域分布特征分别进行分析的基础上 ,重点给出了在大陆和岛屿附近迅速增强样本和在远离陆地的洋面上迅速减弱样本的一些统计特征。     

西北太平洋热带气旋强度变化的统计特征

用中国气象局整编的1949-2003年共55年的《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料,依据平均值与标准差的数学涵义,给出了TC突然增强、缓慢增强、强度稳定、缓慢减弱和突然减弱的标准,分析了西北太平洋热带气旋(TC)强度变化的年代际、年际、月际、日变化和区域分布的基本特征。结果表明:(1)1960年代以前,T℃的年平均增强或减弱幅度较小。(2)在TC出现较为频繁的夏秋季节,8月份TC强度变幅较小。TC在14时(北京时,下同)最易发展,20时最易减弱;08时TC增强速度最快,02时最慢;02时TC减弱速度最快, 20时最慢。(3)TC频数和增强TC频数的高值区位于海南岛以东的南海北部中国近海区域和菲律宾以东洋面,减弱类TC频数极值区在吕宋岛及其东部海域、海南岛以西的北部湾、广东沿岸。(4)TC突然增强不出现在30°N以北的中高纬地区和0—5°N的低纬地区。TC突然减弱多出现在125°E以西的中国近海大范围海域,在0～5°N的低纬地区基本不出现。     

60年来西北太平洋上不同强度热带气旋的变化特征

利用美国海军联合台风警报中心（JTWC）提供的1945-2005年西北太平洋热带气旋（TC）最佳路径资料统计分析了不同强度TC的时空变化特征。南海北部至巴士海峡以东140°E附近、15°-25°N范围内为不同强度TC出现次数最多的区域,其中巴士海峡东部至140°E附近洋面为强台风和超级台风观测次数最多的区域。TC强度在123°E以西表现为减弱和稳定略占多数,而在123°E以东或20°N以南主要以增强和稳定为主,在20°N以北主要以减弱和稳定为主。热带风暴的平均增强率大于减弱率,而强热带风暴、台风、强台风和超级台风的平均减弱率大于增强率。一般而言,TC的强度越强其加强和减弱的速度都越快。在1年当中,同其他月份相比,6-8月弱TC占的比例相对偏多,而9-11月强TC占的比例相对偏多。不同强度TC的观测次数和个数都存在年、年际或年代际的变化,在长期趋势上,热带风暴的观测次数和形成个数都呈现显著的线性递增趋势,而TC平均强度和其他TC个数均未出现显著的线性递增或递减趋势。在El Ni?o年超级台风个数及其比例显著偏多,而热带风暴、强热带风暴、台风和强台风的总个数显著偏少,TC平均强度显著偏强;而在La Ni?a年情况相反。     

热带气旋强度变化研究进展

自20世纪90年代后期以来,热带气旋强度变化研究越来越受到人们的重视,随着研究的不断深入,热带气旋强度变化研究取得了可喜的进展,文中总结近年来热带气旋强度变化的主要研究成果,主要包括(1)热带气旋的发生、发展和最大可能强度的研究;(2)行星涡度梯度、环境均匀流、环境流场垂直切变以及热带气旋外流与环境流的相互作用对热带气旋强度的影响及物理机制;(3)热带气旋结构与强度的变化关系,着重总结环境流场导致的非对称结构变化而引起的热带气旋强度变化以及对涡旋倾斜发展理论验证,分析了涡旋Rossby波的最新研究;(4)海洋热状况变化以及海洋飞沫对热带气旋强度的影响研究成果。分析指出,今后进一步开展用现代化卫星探测资料研究热带气旋强度变化外,还应加强热带气旋外流与环境流场的相互作用,海-气交界面的参数化问题,热带气旋结构变化与TC强度变化关系以及这种关系的物理本质的研究,通过深入研究,认识热带气旋强度变化的物理机制,提高热带气旋强度变化的预报能力。     

热带气旋经过台湾岛强度变化特征

用中国气象局整编的1949-2006年共58年的<台风年鉴>或<热带气旋年鉴>资料,将资料线性插值到1小时,挑选出经过台湾岛的热带气旋(TC),用统计分析的方法,揭示TC经过台湾岛时的强度变化特征.结果表明,TC从东侧登陆台湾岛损失的强度为西侧登陆损失强度的2倍以上;TC登陆时的路径方向与台湾中央山脉长轴的交角越接近垂直,其过岛损失的强度越小,在岛逗留的时间越短;TC登陆台湾岛东侧时强度损耗与TC登陆前其自身的强度呈正相关,而登陆台湾岛西侧则没有明显的统计规律;TC从台湾西侧登陆时不但出现强度不变或者增强的几率更大,而且强度增强也更多.     

热带气旋强度极值变化特征及其分布模型研究

利用1949—2009年西北太平洋生成热带气旋以及登陆广东热带气旋的强度资料,讨论了其极值变化特征,并对比了极值Ⅰ型和广义极值两种概率分布函数的3种拟合方案对西北太平洋生成和登陆广东热带气旋的5个强度极值序列的拟合效果。结果表明:CMA-STI和JTWC的2套资料的西北太平洋生成热带气旋强度极值在1949—2009年都有显著减弱趋势,CMA-STI的极值序列在1988年前后出现突变,而这种突变可能是由于定强手段变化引起的。CMA-STI登陆广东热带气旋强度极值在1988年前后也出现明显变化,但未能通过突变检验。热带气旋登陆广东时的极端最低气压以年际振荡为主,1988年前后没有明显变化。对西北太平洋生成和登陆广东的热带气旋的5个强度极值序列,选用的3种拟合方案都是适用的,并且所得拟合分布结果较为接近,其中以广义极值方案的拟合误差最小,拟合效果最好。      

1949～1995年西太平洋热带气旋活动的气候学特征

利用 1 949～ 1 995年的西太平洋地区热带气旋的有关资料 ,对南海和西北太平洋地区热带气旋年生成个数 ,不同强度的热带气旋登陆次数以及热带气旋出现频数的空间分布进行了气候学分析。结果表明西太平洋地区热带气旋活动与 ENSO现象有一定的联系。     

西北太平洋热带气旋强度变化的若干特征

使用NOAA海表温度资料、ECMWF再分析资料和JTWC台风最佳路径数据,对1984—2013年30年西北太平洋热带区域（100 °E~180 °,0~60 °N）内热带气旋（TC）的强度变化特征及其与环境风垂直切变（VWS）、海表温度（SST）、最大风速半径（RMW）的关系作了统计分析,尤其关注TC强度突变。结果表明:（1）在研究区域内,TC样本中35.2%强度稳定,52.8%强度变化缓慢,仅12.0%强度突变,约92.7%的迅速加强TC样本发生在其台风及以上强度等级;（2）2000年以来,TC强度稳定样本减少,强度迅速变化样本增多。5月和9—10月是TC强度突变的高频期;（3）超过12 m/s的环境VWS下TC迅速加强较少,且只有台风及以上强度TC才能在大于12 m/s的VWS下迅速加强;（4）TC加强和迅速加强主要在28.5~30.0 ℃的SST洋面上发生,在较低SST下仍迅速加强的TC强度等级较高;（5）TC样本的RMW多小于100 km,其中强度突变TC RMW峰值区在20~40 km;（6）加强TC的RMW的24 h变化一般减小,减弱TC的RMW则增大;其中强度突变TC尤其明显,超强台风发生迅速加强时,RMW减小的比率达84.6%,但仍有15.4%比率的RMW增大。      

登陆我国热带气旋频数和强度变化的气候特征

本文利用数理统计方法,对登陆我国的热带气旋频数进行分析。发现热带气旋登陆前24、12、6小时近中心最大风速V_1、V_2、V_3分别与登陆后24小时平均最大风速和它们的差值成线性关系。求得了登陆我国台湾、海南、广东、福建四省的V_1、V_2、V_3与/V_1、/V_2、/V_3的回归方程。另外,对登陆我国热带气旋的频数及强度变化进行了气候分析,指出了一些气候特征。     

西北太平洋热带气旋强度突变的分布特征

用42年（1949～1990）资料在西北太平洋区域统计各小区（5°×5°经纬度）内热带气旋强度突变（12 h内热带气旋近中心最大风速变化#A≥|10| m/s）的频数和频率，给出其分布特征。 其中频率迅速变化地带除与地形有关外， 还与黑潮、常年的副热带西风急流和副热带高压的活动位置有密切关系。     

近海热带气旋迅速加强的气候特征

根据我国近海热带气旋发生、发展的气候特点,规定12小时热带气旋中心附近最大风速增值≥10 m/s为迅速加强。通过1949～1990年近海发生迅速加强的84个热带气旋个例分析,阐述了迅速加强时段的时间分布、地区分布及迅速加强前后气象要素变化的气候特征。     

近年来关于西北太平洋热带气旋和台风活动的气候学研究进展

本文主要综述和回顾了近年来季风系统研究中心关于西北太平洋热带气旋和台风(TCs)活动的气候学研究进展及有关的国内外研究.文中不仅回顾了最近关于夏、秋季西北太平洋利于TCs生成的大尺度环流型及其与涡旋的正压能量交换、西北太平洋TCs活动的年际和年代际及季节内的变化特征、以及今后全球变暖背景下西北太平洋TCs活动的变化趋势的气候学研究进展,而且综述了西北太平洋季风槽及热带对流耦合波动对西北太平洋上TCs生成的动力作用的研究.此外,文中还指出今后有关西北太平洋TCs活动一些亟需进一步研究的气候学问题.     

西北太平洋热带气旋闪电时空尺度和光辐射能

利用1998—2014年热带测雨(Tropical Rainfall Measuring Mission, TRMM)卫星上携带的闪电成像仪(lightning imaging sensor, LIS)数据, 建立西北太平洋热带气旋闪电数据集, 并研究该区域热带气旋闪电属性特征。结果表明: 热带气旋闪电各属性值均呈对数正态分布特征, 热带气旋极大值闪电更倾向于发生在海洋和热带低压强度等级。不同强度等级(热带低压、热带风暴、台风)的热带气旋闪电持续时间无明显差异, 但热带风暴强度等级的闪电空间尺度和光辐射能平均值均低于热带低压和台风。对于热带气旋的不同区域(内核、内雨带、外雨带), 内核闪电的持续时间最大、光辐射能最强, 且持续时间和光辐射能随着闪电与热带气旋中心距离的增加而逐渐减小, 外雨带达到最小值。在海陆差异方面, 热带气旋闪电在海洋上的空间尺度和光辐射能比陆地大, 而闪电持续时间无明显差异。与非热带气旋闪电相比, 热带气旋闪电的延展距离、通道面积和光辐射能均更小, 但闪电平均持续时间更长。     

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。     

Thermodynamic Characteristics of Tropical Cyclones with Rapid Intensity Change over the Coastal Waters of China

In order to investigate the different thermodynamic mechanisms between rapid intensifying (RI) and rapid weakening (RW) tropical cyclones (TCs), the thermodynamic structures of two sets of composite TCs are analyzed based on the complete-form vertical vorticity tendency equation and the NCEP/NCAR reanalysis data. Each composite is composed of five TCs, whose intensities change rapidly over the coastal waters of China. The results show that the maximum apparent heating source Q ₁ exists in both the upper and lower troposphere near the RI TC center, and Q ₁ gets stronger at the lower level during the TC intensification period. But for the RW TC, the maximum Q ₁ exists at the middle level near the TC center, and Q ₁ gets weaker while the TC weakens. The maximum apparent moisture sink Q ₂ lies in the mid troposphere. Q ₂ becomes stronger and its peak-value height rises while TC intensifies, and vice versa. The increase of diabatic heating with height near the TC center in the mid-upper troposphere and the increase of vertical inhomogeneous heating near the TC center in the lower troposphere are both favorable to the TCs’ rapid intensification; otherwise, the intensity of the TC decreases rapidly.     

西北太平洋热带气旋频数和强度变化趋势初探

利用1951—2006年西北太平洋 (含南海) 热带气旋资料, 研究了不同强度热带气旋的气候变化特征。结果表明:超强台风 (近中心最大风速≥58m/s, 简称超强台风Ⅱ) 频数、强度和初、终旋日期的变化特征都不同于其他级别热带气旋; 西北太平洋热带气旋的总频数有长期减少趋势, 主要由热带低压和超强台风Ⅱ的长期减少趋势引起; 随着热带气旋强度增强, 出现月最大频数的月份逐渐推迟; 超强台风月频数最大值发生在秋季; 超强台风Ⅱ频数的年变化与除了超强台风Ⅰ(近中心最大风速为51~58m/s) 外的其他级别热带气旋反相关; 受超强台风Ⅱ减少影响, 热带气旋年平均最大风速有减小的长期趋势; 热带气旋的初、终旋日期没有显著的长期变化趋势, 但超强台风Ⅱ的初旋日期有推迟趋势, 终旋日期有提前趋势, 发生时间缩短。     

近海热带气旋强度突变的垂直结构特征分析

应用1949～2003年共55年的《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料以及NCEP/NCAR再分析资料, 给出热带气旋强度突变标准, 对中国近海突然增强和突然减弱的两组热带气旋进行合成分析和对比分析。结果表明, 近海热带气旋强度变化与南亚高压、 副热带高压的强度变化呈反相变化关系; 环境风垂直切变小于5 m/s是南海近海热带气旋突然增强的必要条件, 热带气旋强度突变对环境风垂直切变变化的响应时间为18～36 h; 热带气旋中心附近存在数值在 -6～6 m/s之间纬向分布的环境风垂直切变密集带, 在热带气旋突然增强时刻, 中心附近环境风垂直切变经向梯度最大; 风垂直切变在热带气旋突然增强过程中逐渐减弱, 而在热带气旋突然减弱过程中逐渐增强; 热带气旋中心附近是高低层相对涡度垂直切变的强负值区, 在热带气旋突然增强过程中相对涡度垂直切变逐渐减小, 在突然增强时刻最小。     

Reexamination of the Relationship between Tropical Cyclone Size and Intensity over the Western North Pacific

This study reexamines the correlation between the size and intensity of tropical cyclones (TCs) over the western North Pacific from the perspective of individual TCs, rather than the previous large-sample framework mixing up all TC records. Statistics show that the positive size-intensity correlation based on individual TCs is relatively high. However, this correlation is obscured by mixing large samples. The weakened correlation based on all TC records is primarily due to the diversity in the size change relative to the same intensity change among TCs, which can be quantitatively measured by the linear regression coefficient (RC) of size against intensity. To further explore the factors that cause the variability in RCs that weakens the size-intensity correlation when considering all TC records, the TCs from 2001 to 2020 are classified into two groups according to their RC magnitudes, within which the high-RC TCs have a larger size expansion than the low-RC TCs given the same intensity change. Two key mechanisms responsible for the RC differences are proposed. First, the high-RC TCs are generally located at higher latitudes than the low-RC TCs, resulting in higher planetary vorticity and thus higher planetary angular momentum import at low levels. Second, the high-RC TCs are susceptible to stronger environmental vertical wind shear, leading to more prolific outer convection than the low-RC TCs. The positive feedback between outer diabatic heating and boundary layer inflow favors the inward import of absolute angular momentum in the outer region, thereby contributing to a larger size expansion in the high-RC TCs.     

Spatial and Temporal Variations of Tropical Cyclones at Different Intensity Scales over the Western North Pacific from 1945 to 2005

The tropical cyclone （TC） track data provided by the Joint Typhoon Warning Center （JTWC） of the U.S. Navy over the western North Pacific （including the South China Sea） from 1945 to 2005 are employed to analyze the temporal and spatial variations of TCs of different intensity scales. Most of the TCs occurred between 15° and 25°N, from the northern part of the South China Sea to the eastern part of the Bashi Channel until near 140°E. Most of the severe and super typhoons occurred over waters from the eastern part of the Bashi Channel to about 140°E. The TCs in a weakening or steady state take up a weak majority in the area west of 123°E and north of 20°N; those in an intensifying or steady state are mostly found in the area east of 123°E and south of 20°N. For severe tropical storms, typhoons, severe typhoons, and super typhoons, their average decaying rates are all greater than the respective average growing rates; for tropical storms, however, the average decaying rate is smaller than the average growing rate. Generally speaking, the stronger the TC, the faster the intensification （weakening） is. The percentage of weak TCs is higher in June to August while that of strong TCs is higher in September to November. There are annual, interannual, and interdecadal variations in the observed number （every 6 h） and frequency of TCs at different intensity scales. As far as the long-term trend is concerned, the frequency and observed number of tropical storms have a significant linear increase, but the averaged intensity and number of TCs of other intensity categories do not exhibit such a significant linear trend. In E1 Nifio years, the number and percentage of super typhoons are significantly higher, while the total number of tropical storms, severe tropical storms, typhoons, and severe typhoons is significantly lower, and the mean intensity of TCs is prominently stronger; in La Nifia years, however, the opposite comes true.