亚洲内陆及其沿海地区爆发性气旋的统计特征

应用1965－1999年历史资料，对发生在亚洲及其沿海地区的爆发性气旋进行统计研究，得到了其时空分布、强度变化及其爆发时刻等各方面的若干统计特征。结果表明：35年中，爆发性气旋共出现136次，平均每年3.9次，且主要出现在冷季（10－3月）；其年际变化非常明显，最多的1987年出现11次。亚洲及其沿海地区的爆发性气旋的强度普遍较弱，无强爆发性气旋（≥2.0B）发生，且主要出现在沿海地区。平均来说，爆发性气旋在夜间发展强烈。这些结果对更进一步探索爆发性气旋的发展机制具有一定的意义。     

东亚和西太平洋爆发性温带气旋发生的气候学研究

本文利用历史天气图资料,对1973—1988年中国东部和沿海地区的温带气旋及其爆发性发展情况进行了统计,共有1014个温带气旋发生,其中有1/5达到了爆发性发展的强度,构成了西太平洋爆发性海洋气旋的一部分.它占整个西太平洋爆发性气旋总频数(包括不同来源)的51％.进而对这类爆发性气旋的活动规律进行了分析,概括出了它们的气候学特征.比较亚洲大陆、中国近海及西太平洋地区的爆发性温带气旋表明,西太平洋地区不仅频繁而且强烈.而东、西太平洋地区发生海洋爆发性气旋的对比表明,二者存在着明显的差异.同时也指出,东太平洋地区爆发性气旋的发生并不是一种少见的现象.     

春季影响中国北方地区的蒙古气旋及其背景环流

基于1948~2013年NCEP/NCAR逐日再分析资料,采用850 hPa相对涡度场气旋追踪方法,统计了春季蒙古气旋的活动特征,包括其源地、盛期位置、消亡地以及路径的分布。在此基础上,根据蒙古气旋的不同移动路径,界定了蒙古气旋的两种路径,即向东路径和东南路径,并统计了这两类气旋的频数与强度的年际和年代际变化。同时还揭示了这两类蒙古气旋的低频背景环流特征。本文主要结论如下:(1)蒙古气旋主要生成于贝加尔湖南侧和东侧的山脉背风坡,并在蒙古东部地区以及我国东北地区达到盛期,多数气旋消亡于东北亚及其临海区域;(2)两类气旋的生成个数均有显著的年代际变化。向东路径气旋在1950年代的个数偏少,1970年代至1990年代的个数整体偏多,之后有所减少,但进入21世纪后气旋有个数呈现增多的趋势。东南路径气旋在1970年代以前一直处于偏少阶段,1970年代至1980年代中期处于偏多阶段,2005年以后东南路径气旋个数有减少的趋势;(3)向东路径蒙古气旋的背景低频环流由斯堪的纳维亚半岛正异常中心、贝加尔湖及西侧的负异常中心以及环日本海地区的正异常中心所组成的正位相斯堪的纳维亚环流型为主要特征。东南路径蒙古气旋则以俄罗斯西部的负异常中心、拉普捷夫海附近延伸到我国西北地区的正高度异常区以及东北低涡环流为主要特征。     

春季蒙古气旋活动与冬季北大西洋海温异常和欧亚大陆积雪异常的联系

基于1948-2013年NCEP/NCAR逐月逐日冉分析资料、美国国家海洋大气局月平均海表温度资料,1958-2013年日本JRA-55再分析陆地雪深资料,采用850 hPa相对涡度场气旋追踪方法,统计了春季蒙古气旋的年际及年代际变化特征。根据蒙古气旋偏多年与偏少年的高度场环流背景,研究了影响蒙古气旋的主要环流系统。对北大西洋海温、欧亚大陆积雪深度分布对于蒙古气旋生成的影响进行了探讨。主要结论如下:(1)蒙古气旋活动具有明显的年代际变化特征。20世纪80年代初到90年代末期蒙古气旋数量处于下降趋势,2000年以后又处于增多趋势。(2)贝加尔湖西北侧的大气环流异常中心会对蒙古气旋的生成造成明显影响。冬季北大西洋格陵兰岛南部地区海温升高会在欧亚大陆激发遥相关波列,造成乌拉尔山以北地区的冬春季节雪盖深度的减小,雪盖深度减小产生的热力作用异常会造成贝加尔湖西北侧高度场的升高,导致蒙古气旋的减少。(3)乌拉尔山北部地区的冬季积雪深度可以作为预测春季蒙古气旋个数的前兆因子,其与春季蒙古气旋频次为正相关。     

东亚地区北方气旋和南方气旋活动频数的时空特征

利用1953-2007年NCEP／NCAR再分析逐日海平面气压场资料,统计分析东亚地区北方气旋和南方气旋的时间和地域分布特征。结果表明：南、北气旋活动频数存在明显的年际和年代际变化,伴随着一次全球性的年代际气候跃变,20世纪80年代初期北方气旋活动频数出现了显著的突变。从月际分布可知,5月北方气旋频数最多,8月南方气旋频数最多;春季北方气旋活动频繁,存在着明显的两个高值中心,分另Ij位于蒙古国中部和中国东北地区北部;夏季南方气旋活动频繁,主要集中在中国东部沿海及日本南部海面。南北气旋活动频数的季节变化与大气环流的变化密切相关。相关统计结果可增加对东亚温带气旋活动规律的认识和了解,并为预测和预报提供参考。     

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。     

西北太平洋爆发性气旋的诊断分析

本文对一年中26个西北太平洋爆发性气旋形成的大尺度条件做了统计研究。结果表明:海洋上空大气层结的不稳定、高空急流出口区北侧的动力辐散,冬季副高位置偏北时其西侧的强暖平流以及中低层的强斜压区等都是气旋急剧发展的有利因素。 另外,本文利用完全的ω-方程和Sawyer-Eliassen次级环流方程对1983年1月6—9日发生在西北太平洋上的一次爆发性气旋做了诊断分析,得到:(1)大尺度加热是使气旋强烈发展的主要物理因子;积云对流加热也是重要的物理因子。(2)温度平流是使前两者起作用的先决因子,它对气旋的初期发展起了某种启动作用。     

陆面热力异常与东亚夏季中纬度气旋年代际变化的联系

基于欧洲中期预报中心的再分析数据ERA-interim,利用统计学方法分析了1979—2013年期间东亚中纬度地区气旋生成频率和陆面热力异常的年代际变化及两者的可能联系。结果表明,东亚中纬度地区存在气旋活动频繁的气旋源地,该地区的温带气旋生成频率具有明显的年代际变化,1990年之前气旋生成频率偏多,1990s至今偏少,而且东亚中纬度地区陆面热力异常的变化有明显的年代际增暖信号;进一步的分析发现,东亚夏季中纬度气旋活动的年代际变化与陆面异常异常之间存在密切的联系,东亚中纬度地区陆面年代际增暖,是引起温度气旋活动年代际减弱的一个重要原因。由于陆面增暖的非均匀性,在50°N以北存在一个影响中纬度气旋生成频率的关键区,关键区陆面的年代际异常增暖,导致气旋源地温度经向梯度减弱,大气斜压性随之减弱,从而使得气旋生成频率年代际减少。     

夏季进入北极温带气旋的活动特征及其影响因素北大核心

进入北极地区的气旋在移动过程中往往伴有大风、强降水等特征,对北极气候变化有深刻的影响。基于NCEP2再分析资料,识别并跟踪了北半球夏季(6—8月)从中纬度进入北极的温带气旋,考察了其年际变化特征和影响因素。结果表明:1979—2019年夏季进入北极的温带气旋共867个,其中消失在北极边缘区域和中心区域的数量分别为688个和161个,且后者平均强度更大、平均持续时间更长。分区域研究发现,夏季从陆地进入极区的气旋个数较多,而从海洋进入极区的气旋强度更大,活动更为剧烈。对进入北极的气旋年际时间序列进行分析发现,夏季进入北极的气旋个数和强度均存在年际变率,其中气旋个数的年际变率尤为显著。气旋个数年际变率主要周期为5 a,强度的主要周期约为2.7 a。进一步分析发现,引导气流是影响气旋向北移动的重要因素。此外,夏季北大西洋气旋强度与同期北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)指数存在较好相关。研究还表明,进入极区气旋活动的年际变化受大气斜压不稳定性的影响,在北太平洋地区区域平均的Eady增长率与气旋个数和强度的相关性均最强,相关系数分别为0.4和0.5。     

热带气旋在OLR场中的规则

热带气旋偏多月及偏少月的合成图显示,热带气旋活跃期,对流活动明显,反应在OLR上为低值、负距平;相反,热带气旋惰怠期,对流活动不明显,反应在OLR上为高值、正距平.对1989～2000年5～10月共129个热带气旋的研究显示,86.7%的热带气旋是在正、负距平中心间的梯交带或OLR负距平区中生成,而80%的热带气旋的最终登陆点是OLR正距平区.通过大量的可行性论证,提出了正距平中心对热带气旋有强大吸引力、负距平中心对热带气旋有推拒力,热带气旋正是在吸引力、推拒力及大气的引导气流三个矢量的合成力作用下移动的新理论.     

South-coast cyclone in Japan during El Niño-caused warm winters

La Niña conditions during boreal winter sometimes brings excessive snowfall in Japan, especially on the East Sea/Sea of Japan coastal and mountain areas through intensified northwesterly cold winds caused by La-Niña related atmospheric teleconnection. Meanwhile, snowfall events also increase in the Pacific coast area of Japan during the El Niño state due to extratropical cyclones passing along the south coast of Japan (hereafter referred to as South-coast cyclone). In the present study, we investigated year-to-year snowfall/rainfall variations based on meteorological station data and cyclone tracks identified by using the Japanese 55-year Reanalysis. The result clearly indicates increase of the South-coast cyclone during El Niño-developing winters, which is consistent with excessive snow-fall in the northern part of the Pacific coast. Strong subtropical jet hampers cyclogenesis due to less vertical interaction through the trapping of upper-level eddies. During El Niño-developing winters, the subtropical jet is weakened over East Asia, indicating dynamic linkage to increased cyclone frequency. In addition to this, both the deepening of the upper-tropospheric trough over East Asia and anomalous low-tropospheric northwest anticyclones extending from the Philippines toward Japan are also consistent with the enhancement of cyclogenesis over the East China Sea as well as warm winter in Japan.     

Climatology of deep cyclones over Asia and the Northwest Pacific

Summary A frequency analysis of deep cyclones with central pressure less than or equal to 990 hPa over Asia and the Northwest Pacific in the period 1958–1989 is presented. The most active areas of deep cyclones are: 1) Western Siberia, east of the Ural Mountains; 2) Northeastern China, east of the Mongolia Plateau and, 3) South-west of the Kamchatka Peninsula. The first most active area is related to European cyclones (Schinke, 1993) and starts in the lee of the Ural Mountains; the second is related to cyclones in the lee of Altai-Sayan and the third to East Asian coastal cyclones. After zonal averaging, two frequency maxima of deep cyclones emerged, one between 62.5–67.5° N and the other between 47.5–52.55° N. This is different from the European and North Atlantic regions where only one maximum occurs. The seasonal frequency deep cyclones in Northeastern China reaches maximum in spring and summer while in western Siberia and the Northwest Pacific deep cyclones are more frequent in winter. The annual trend of deep cyclones over the Northwest Pacific shows an increase from the sixties to the eighties while deep cyclones over East Asia decreased during this period. In the 1980's, more deep cyclones occurred over the Northwest Pacific and less deep cyclones over main land Asia which may be associated with the northern hemisphere warming. The monthly number of oceanic deep cyclones in December and January appeared to be positively correlated with the August and September sea surface temperatures over the East Pacific (El Nino regions 1 + 2).With 7 Figures     

Variations in extratropical cyclone activity in northern East Asia

Based on an improved objective cyclone detection and tracking algorithm, decadal variations in extratropical cyclones in northern East Asia are studied by using the ECMWF 40 Year Reanalysis (ERA-40) sea-level pressure data during 1958-2001. The results reveal that extratropical cyclone activity has displayed clear seasonal, interannual, and decadal variability in northern East Asia. Spring is the season when cyclones occur most frequently. The spatial distribution of extratropical cyclones shows that cyclon...     

ERA40再分析资料揭示的北半球和东亚地区温带气旋生成频率变化

本文利用欧洲中心再分析数据ERA40的6小时间隔海平面气压场和一种改进的客观判定和追踪方法研究19582001年北半球和东亚地区温带气旋生成频率的气候态、年代际变化及可能原因。结果表明:(1)北半球温带气旋的源地主要位于北美东部(落基山下游地区)、西北大西洋地区、格陵兰至欧洲北部地区、蒙古地区和日本至西北太平洋地区。大洋的西岸和陡峭地形的背风坡有利于大气斜压性的增强和正涡度的发展,从而有利于地面气旋的形成。(2)年、冬季和春季30°～60°N气旋生成数目呈现减少的变化趋势,60°～90°N地区的气旋生成数呈增加的变化趋势。这在一定程度上支持了北半球风暴路径北移的观点。60°N以南和以北的温带气旋数目同北极涛动指数(AO)分别呈现负相关和正相关,这种相关性在年、春季和秋季最为显著。(3)1 958—2001年东亚地区的年气旋数目呈现明显的年代际变化。20世纪60年代至80年代中期40°～60°N、80°～140°E地区气旋数目呈增加趋势,而80年代中期之后温带气旋数目则锐减,主要原因是80年代以后该地区大气斜压性减弱,更高纬度地区的大气斜压性增强,从而导致了气旋源地的北移。在较低纬带的20°～40°N、110°～160°E地区气旋数目线性增加,这主要是由于位于40°～55°N的北太平洋风暴轴有向低纬度偏移的变化趋势造成的。     

东半球500hPa闭合低压系统的统计分析

通过分析５００ｈＰａ东半球闭合低压系统，研究其气候规律。低压活动次数有年际、月际、季际变化。低压活动于中高纬度带，主要集中于两大地区，第一区是西太平洋及大陆东岸，第二区是东欧地区。第一区中心夏季向西移到大陆上，强度增大，对中国气候有重要作用。低压中心高度值的频数分布是双峰型。低压生命期比阻塞高压还长些。强低压主要出现在大陆高纬地带和西太平洋。强发展的低压多数出现在西太平洋。亚洲低压移动路径有两条，一条从西西伯利亚北部到库页岛，一条从咸海东移到库页岛     

PATTERNS OF CYCLONE ACTIVITY INFLUENCING CHANGJIANG RIVER-HUAIHE RIVER VALLEYS IN SPRING REVEALED USING THE CYCLONE AREA ALGORITHM

Due to the topography and local nonuniform distribution of heating, extratropical cyclones in the lower troposphere usually have complex shapes and structures, and there remain some uncertainties in identifying them. Using a modified cyclone area automatic objective recognition algorithm for cyclones, we investigated the patterns of spring cyclone activities affecting Changjiang River-Huaihe River valleys (CHV) of China during the previous 37 years. The results indicated that the algorithm performs well in reproducing the cyclogenesis, movement, and cyclolysis of cyclones in CHV. Three new perspectives were noted. (1) Most influential cyclones have relatively short travel distances and lifetimes, they are typically excluded when conducting synoptic-scale cyclone tracking. (2) The cyclogenesis location of influential cyclones in spring displays multi-source characteristics. In particular, the influential cyclones originated in northern China account for 43% with more marked mobility compared to the locally generated cyclones, although most of their centers do not enter CHV. (3) Multi-center cyclones appear mainly in Da Hinggan Mountains which is on the east side of the Mongolian Plateau and over the East China Sea. These cyclones are relatively large in horizontal scale and have relatively long lifetimes.     

DYNAMIC INFLUENCE OF QINGHAI-XIZANG PLATEAU AND ROCKY MOUNTAINS ON THE LEE CYCLONES

Using the operational model(B model)of Beijing Meteorological Center,we do some of numerical experi-ments of crossing and rounding mountains in all velocity adjustment scheme,and study dynamic effect ofQinghai-Xizang Plateau and Rocky Mountains on lee cyclones.The results show that due to air flow roundthe Qinghai-Xizang Plateau,divergence is distributed in the shape of confluence which matches cyclogenesisarea and cyclonic track in East Asia.In the downstream of the Qinghai-Xizang Plateau,convergence inthe upper troposphere restrains cyclone development in the east of China mainland.In North America,air flow primarily crosses over Rocky Mountains.Air is adiabatically cooled when it flows upward in thewest flank of Rocky Mountains,while air is warmed when it flows downward in the lee side.The fact isimportant for the lee cyclogenesis and the lee frontogenesis of Rocky Mountains.Air flow crossing over RockyMountains is also the main cause for forming dryline in the mid-west of United States.