夏季东亚环流年际和年代际变化对登陆中国台风的影响

利用NCEP/NCAR再分析资料,探讨夏季东亚大气环流、大气视热源和视水汽汇的年际及年代际变化与登陆中国台风频数的关系.研究表明:夏季200 hPa风场上南亚高压中心位置偏北(南)其形态表现向东北(东南)伸展,西太平洋热带地区上空(200 hPa)的东风急流加强(减弱),中层(500 hPa)西太平洋副热带高压脊线位置偏北(南),低层(850 hPa)东亚夏季风环流偏强(弱),登陆中国台风数偏多(少).夏季东亚-西太平洋热带大气视热源和视水汽汇为正(负)距平, 即东亚热带大气出现辐射加热(冷却)和变湿(变干),登陆中国台风数偏多(少).20世纪50～60年代登陆中国台风频数处于年代际变化相对偏少期,70～90年代中期登陆中国台风频数处于年代际变化相对偏多期.夏季登陆中国台风频数的年代际变化与西太平洋热带大气视热源、视水汽汇及西太平洋热带海温的年代际变化一致,西太平洋热带大气视热源、视水汽汇及西太平洋热带海温处在年代际变化的低(高)值阶段时,夏季登陆中国台风频数也处在年代际变化的偏少(多)期.     

登陆中国不同强度热带气旋的变化特征

根据《热带气旋等级》国家标准(2006),将热带气旋(TC)划分为热带低压(TD)、热带风暴(TS)、强热带风暴(STS)、台风(TY)、强台风(STY)、超强台风(SSTY)6个等级,利用中国气象局整编的1949—2006年共58年的《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料,分析了登陆中国大陆、海南和台湾不同强度TC变化特征。结果表明：(1) 不同强度登陆TC频数存在年际和年代际变化,在长期趋势上,TD、TS登陆频数呈现显著的线性递减趋势,STY登陆频数呈现显著增加趋势。(2) 登陆TD、TS、STS存在6—8年的周期变化,TY具有准16年的周期变化。(3) 登陆TD、TS主要生成于南海东北部海面,登陆TY、STY、SSTY多生成于巴士海峡东南部海面和菲律宾以东洋面。(4) 在年代际变化上,南海生成的登陆TD、TS频数有减少趋势,TY、STY有增多趋势。     

基于新等级标准中国登陆热带气旋气候及变化特征

利用1949-2006年热带气旋（TC）年鉴资料,根据2006年新制定的TC等级标准,分析了登陆我国TC的气候特征。结果表明：登陆TC中强热带风暴（STS,38．5％）最多,其余依次为台风（TY）、热带风暴（TS）、强台风（STY）和超强台风（SuperTY）。59％的STY和66．7％的SuperTY在台湾省登陆,尽管登陆广东的TC最多,但登陆的STY和SuperTY却很少。7～9月是TC登陆活跃期,而8～9月登陆TC平均强度最强。登陆TC频数具有明显的年际和年代际变化特征,其中登陆TC频数呈弱的减少趋势,而TY及以上级别TC频数则有增加趋势。在全球气候变暖背景下,登陆TC的生成源地有向北移的趋势,然而近年来南落明显。登陆TC的平均强度出现减弱趋势,但进入21世纪以来,平均强度显著增强,尤其是TC逐年强度极值表现更为明显。登陆TC的平均登陆点无明显的南北偏移,但逐年登陆点最北纬度在20世纪70年代中期以后有南落现象,以35°N以南为主。     

南京地区夏季高温日数年际变化的主要模态及其与200 hPa经向风的联系

利用集合经验模态分解（EEMD）方法研究了南京地区夏季高温日数主要的非平稳年际变化周期型。对1946—2000年的南京地区夏季高温日数进行分解,分别得到包含有准2年周期分量和6年周期分量的年际变化型,而且准2年周期分量幅度较大,变化特征与高温日数观测数据变化具有较高的相似性。不同于传统方法,EEMD方法给出了高温日数在不同时间尺度上各自分离的变化特征。另外,这两种时间变化模态的演变对应于同期夏季不同的全球200 hPa经向风波列型,前者主要作用区域在南亚经过南海、西太平洋的副热带地区到日本海附近、北美中纬度地区和南印度洋和南大西洋中高纬度地区,而后者仅位于欧亚中高纬度地区。这两种独立变化时间模态的对应的遥相关空间分布型对于提高南京地区高温日数气候预报精度有重要意义。     

1951—2016年沈阳气温和降水的多尺度分析

应用集合经验模态分解(EEMD)方法,对1951—2016年沈阳年平均气温和年降水量序列进行多尺度分析,并结合功率谱分析了两要素主要本征模态函数(IMF)分量的周期变化特征。在此基础上,进行了序列重建与对比。结果表明:近66 a来,沈阳年平均气温的变化主要由第1、第2高频分量和趋势项的振荡造成,分别反映了准5 a和准7 a的周期变化以及长期的缓慢增温过程;准14 a的年代际振荡第3分量对沈阳年平均气温变化的作用也不可忽视,而反映更长时间尺度的第4和第5分量在1980年代后与趋势项的变化特征基本一致,表明1980年代后沈阳明显增暖。年降水量的变化主要由第1、第2分量的年际振荡造成,振荡周期分别为准3 a和准5 a,而趋势项则呈现出准64 a的周期变化,总体反映出年降水量在1980年代前后呈现先减后增的变化趋势。与年平均气温序列相比,年降水序列的年代际尺度变化和长期趋势变化的贡献明显偏小。     

广东大尺度大气水汽汇的年际及年代际变化特征

用1958～2004年实测降雨量和NCEP／NCAR再分析资料，分析了广东地区大尺度水汽汇的年际和年代际变化特征及其与水汽通量变化的关系。结果表明，气候平均而言，广东春夏季大气向地面输送较多水资源，秋季地气间相互交换的水分相当，冬季由地面向大气输送较多的水资源。四季和年水汽汇的年际分量方差贡献均占主导地位，秋、冬季水汽汇的年际分量有约3年的显著周期。除了显著的年际分量外，冬、春季和年水汽汇的年代际分量方差贡献也较显著，占总方差的40％以上，以30多年的长周期变化为主，目前正处于由正位相向负位相转变的过渡期，预示今后广东有偏旱趋势。广东冬春季水汽汇的异常有显著的同相关系。另外，夏、秋季水汽汇的年代际分量有10～15年的显著周期。广东各季大气水汽汇偏强（弱）是由于从热带低纬输送到南海北部至华南地区的水汽增强（减弱），并伴随着水汽通量的辐合的增强（减弱）造成，但各季水汽通量异常分布型是有差别的。     

我国冬季极端低温指数的年代际变化特征

前人在研究极端气温时,大多关注其长期变化趋势,而对其年代际变化的研究较少。本文利用1961～2016年全国839个台站的逐日最高气温、最低气温和日平均气温资料,重点分析了我国冬季极端低温指数的年代际变化特征。本文采用谐波分解提取了每个台站冬季极端低温指数前四波分量,将其作为年代际变化分量,并将其累计方差贡献大于25%的台站认为发生了明显的年代际变化的台站。结果表明:呈明显年代际变化的台站主要位于长江以北地区、新疆北部以及青藏高原东部地区。其中,长江以北地区及新疆北部地区的年代际变化在1979年后较为一致,据此可将1979年之后的时段大致划分为前冷期（1979～1986年）、暖期（1987～2007年）和后冷期（2008～2016年）三个时期。上述两个地区的冬季极端低温指数的年代际变化与东大西洋/西俄罗斯遥相关型联系在一起,该遥相关型的年代际变化对应着乌拉尔山阻塞型环流频次和东亚大槽强度的年代际变化。     

1921～2010年天津气温和降水量序列的多尺度分析

基于集成经验模态分解(EEMD)方法,对1921~2010年天津年平均气温和降水量序列进行了多尺度分析。并结合功率谱对年平均气温和年降水量及其本征模态函数(IMF)分量进行周期分析。结果表明:天津年平均气温的变化主要是由第1、第2本征模态分量和趋势项构成,即准5 a和2~3 a的振荡与"先降后升"的长期趋势变化起主要作用。而第4、第5本征模态分量则反映出天津近90年来气温年代际尺度的冷暖变化,它们对1920年代至1940年代的暖期以及1950年代至1970年代的冷期有重要贡献。降水量的变化主要由第1、第2本征模态分量构成,即4.5 a、准9 a和2~3 a的振荡起主要作用。与气温序列相比,降水序列中年代际尺度的变化和长期趋势的贡献明显要小得多,但也反映了1980年代以后降水减少的趋势。     

近58年来登陆中国热带气旋气候变化特征

利用1949-2006年<台风年鉴>和<热带气旋年鉴>资料,主要分析了1949-2006年登陆中国热带气旋的频数、登陆位置、登陆季节延续期和登陆强度等要素及其概率分布的年际和年代际变化特征.结果表明:近58年来,登陆中国热带气旋年频数有减少趋势,但登陆时达台风强度的年频数变化不明显;按登陆地点分区统计发现,登陆华南地区的热带低压及(强)热带风暴年频数以减少为主,而登陆东部地区的热带气旋年频数变化不明显.登陆点历年最北位置(最南位置)有南移(弱的北移)趋势,导致登陆点历年南北最大纬度差逐渐减小,这表明热带气旋登陆区域更为集中,在23°-35°N增多,而在35°N以北和23°N以南以减少为主.登陆中国热带气旋季节延续期缩短了近1个月.热带气旋年平均登陆强度及其概率分布偏度有增加趋势,表明登陆的强台风有增加;登陆中国华南和东部地区的台风强度都有增强趋势,前者比后者趋势更明显.另外,热带气旋年最大登陆强度差长期呈现减小的趋势.     

影响中国的热带气旋极端事件年代际变化

利用1949—2009年影响中国的热带气旋风雨资料以及登陆信息,研究影响热带气旋极端事件的年代际变化特征。结果表明：热带气旋登陆极端偏早或偏晚事件在1970和2000年代发生较少。热带气旋登陆强度（中心附近最大风力和最低气压）极端事件在2000年代发生频数最高。热带气旋降水影响时间极端事件在1970年代频数最多,大风影响时间极端事件在1980年代频数最多。日降水量和过程降水量的极值站数在1960年代最多,日最大风速极值站数在1980年代最多。     

TROPICAL CYCLONE DAMAGES IN CHINA UNDER GLOBAL WARMING

Over the past 25 years, an annual average of 6 to 7 tropical cyclones (TCs) made landfall on China mainland and Hainan Island with an average intensity of 29.9 m/s at landfall and maintained at least tropical storm intensity for 15.6 hours over land, leading to 505 deaths and 37 billion yuan in direct economic loss, which accounted for 0.4% of the annual GDP of China. Although there was little change in the overall landfall frequency, intensity at landfall and overland duration, the annual total direct economic loss increased significantly due to the rapid economic development over the past 25 years. Under global warming, the intensity of TCs that made landfall on Hainan decreased but the overland duration and frequency of TCs that made landfall on Fujian and Zhejiang increased. At the national and provincial levels, the ratio of the direct economic loss to GDP and casualties caused by landfall tropical cyclones decreased, suggesting the effectiveness of disaster prevention and reduction in China.     

大气季节内振荡的活动与El Nino

用广东省４７个测站１９５４－１９９０年各月的平均气温、降水、日照时数的标准化资料分别作按时间点分解的主分量分析,取其前６个主分量作为各测站的气候特征量,用相关系数－重心法作聚类分析,作出各月、全年综合要素的气候分区。结果表明：（１）将广东各月分为有较显著差异的５个区,则冬半年（１０－翌年４月）各月的分区形式较类似且规律性明显,夏半年（５－９月）各月的分区逐月变化明显,且分区形式差别较大。（２）若用６个自然季节的平均气温、降水、日照时数标准化资料分别作主分量分析,各取前３个主分量作为全年气候分区的特征量,则广东全年的气候区可分为东南沿海、西南沿海、西北内陆３个区。     

Interannual and Decadal Variability of Landfalling Tropical Cyclones in the Southeast Coastal States of the United States

The interannual variability of the Atlantic tropical cyclone(TC)frequency is well known.Separately,recent studies have also suggested that a much longer,multidecadal(40-60 year)trend might be emerging from the recent increase in Atlantic TC activity.However,the overall structure of the intrinsic frequencies(or temporal modes)of Atlantic TC activity is not yet known.The focus of this study is to systematically analyze the intrinsic frequencies of Atlantic TC activity using hurricane and tropical storm landfall data collected along the southeast coast(SEC)of the United States.Based on an Empirical Mode Decomposition (EMD) analysis of the frequency of landfall TCs along the SEC from 188701999,we have found that Atlantic TC activity has four primary,temporal modes.The interannual and multidecadal modes reported in the published literature are two such modes.After identifying all primary modes,the relative importance of each mode and its physical cause can be analyzed.For example,the most energetic mode is the interannual mode(2-7 year period).This mode is known to be associated with the 2-7 year El Nino/La Nino cycle.The average number of annual landfalling TCs along the SEC decreased by 24% during El Nino years,but did not show significant increase during weak and moderate La Nina years.However,intense La Nina years were generally associated with more than average landfalling TCs along the SEC.The effects of El Nino and La Nina also became more significant when only hurricanes were considered.The significance of the effects of El Nino and La Nina on landfalling TCs and hurricanes in different US southeast coastal states showed significant differences.     

Impacts of Soil Moisture on the Numerical Simulation of a Post-Landfall Storm

Surface heat and moisture fluxes are important to the evolution of a tropical storm after its landfall. Soil moisture is one of the essential components that influence surface heating and moisture fluxes. In this study, the impact of soil moisture on a pre-landfall numerical simulation of Tropical Storm Bill(2015), which had a much longer lifespan over land, is investigated by using the research version of the NCEP Hurricane Weather Research and Forecasting(HWRF) model. It is found that increased soil moisture with SLAB scheme before storm's landfall tends to produce a weaker storm after landfall and has negative impacts on storm track simulation. Further diagnoses with different land surface schemes and sensitivity experiments indicate that the increase in soil moisture inside the storm corresponds to a strengthened vertical mixing within the storm boundary layer, which is conducive to the decay of storm and has negative impacts on storm evolution. In addition, surface diabatic heating effects over the storm environment are also found to be an important positive contribution to the storm evolution over land, but their impacts are not so substantial as boundary layer vertical mixing inside the storm. The overall results highlight the importance and uncertainty of soil moisture in numerical model simulations of landfalling hurricanes and their further evolution over land.     

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.     

0907号热带风暴“天鹅”异常路径的成因

介绍0907号热带风暴“天鹅”登陆后路径发生两次左折,先是西北西转西南,再西南转东折,整个路径呈逆时针方向环绕海南岛将近一周,异常罕见。基于常规观测资料和NCEP全球数据同化系统（GDAS）1°×1°分析资料,对“天鹅”的异常路径作诊断分析,结果表明：大尺度环境场的调整（西太平洋副高减弱东退、大陆高压加强等）,使环境场对“天鹅”的引导作用减弱,弱环境流场是“天鹅”登陆后长时间内停滞缓行的主要原因;大陆高压的加强东南伸,不仅使“天鹅”西北行受阻,同时导致“天鹅”出现西北强、东南弱的非对称风场结构,这是其转向西南行的重要原因;而双台风的互旋对“天鹅”的转向西南再东折也起了一定的作用。     

Calculation of the effect of stratospheric mean wind variations on the solar semidiurnal barometric oscillation

Abstract

A simple perturbation procedure is developed for incorporating the effects of mean zonal winds in atmospheric tidal calculations. This method is used to determine the variation of the solar semidiurnal surface pressure oscillation, S₂(p), that is expected to result from the mean wind changes during the course of the quasi‐biennial oscillation of the tropical stratosphere. The results are consistent with earlier observations of a quasi‐biennial variation in S₂(p). Some new observations of biennial variability in S₂(p) at four tropical stations are also discussed.     

Medium-range oscillations in the summer tropical easterlies at 200 hPa

By the use of space-time spectral analysis and band-pass filter, some of the features of the medium-range Oscillations in the summer tropical easterlies (10oS-20o) at 200 hPa are investigated based on a two-year (1980 and 1982) wind (u, v) data set for the period from May to September. Space-time power spectral analysis shows that the total energy of the westward moving waves was the largest and that of the standing waves and eastward moving waves was relatively small in the 200 hPa easterlies; the total energy of the eastward moving waves was at minimum at 10oN. Three kind of the medium-range oscillations with about 50 day, 25 day and quasi-biweekly periods were found in the easterlies, which all show a remarkable interannual variation and latitudinal differences in these two years. The wave energy of zonal wind is mainly associated with the planetary waves (1-3), which all may make important contributions to the 50 day and 25 day oscillations in different years or different latitudes. The quasi-biweekly oscillation is mainly related to the synoptic waves (4-6). In equatorial region, the 50 day oscillation was dominant with a eastward phase propagation in 1982 while the dominant oscillation in 1980 was of 25day period with a westward phase propagations in 1980. Both of them are of the mode of zonal wavenumber 1. Strong westward 50 day oscillation was found in 10oN-20oN in these two years. Regular propagations of the meridional wind 50 day oscillation were also found in the easterlies.The 50 day and 25 day oscillation of zonal wind all demonstrate southward phase propagation over the region of the South Asia monsoon and northward phase propagation near interational date line, where are the climatic mean position of the tropical upper-tropospheric easterly jet and the tropical upper tropospheric trough (TUTT), respectively.