南半球环流异常对夏季西太平洋热带气旋生成的影响及其机理

利用中国气象局提供的热带气旋资料、NCEP/NCAR再分析资料和美国NOAA向外长波辐射(OLR)等资料, 研究了西太平洋(125°E～150°E)夏季热带气旋生成频数多寡的可能机理, 讨论了南北半球环流系统共同作用的物理过程及其对热带辐合带(Intertropical Convergence Zone, 简称ITCZ), 进而对热带气旋频数的影响, 并重点探论了从澳大利亚东侧位势高度异常到北半球西太平洋热带气旋频数响应的可能物理过程。研究发现: 澳大利亚东侧的环流异常和西太平洋热带气旋活动频数密切相关。南半球的澳大利亚东侧环流异常可能不完全是通过越赤道气流, 而主要是通过Rossby波的传播造成的南北半球遥相关作用, 影响北半球环流系统的, 进而影响菲律宾以东赤道辐合带对流活动的强弱, 导致西太平洋热带气旋生成频数的多寡差异。当澳大利亚东侧的位势高度为正距平时, 相应地在菲律宾以东地区也会出现正距平。即西太平洋副高偏强, 且偏南西伸, 抑制热带辐合带的对流活动发展, 使菲律宾以东的对流活动偏弱, 从而使热带气旋生成频数偏少。而当澳大利亚东侧的位势高度为负距平时, 相应地在菲律宾以东地区也会出现负距平。也即西太平洋副高偏弱, 且位置偏北。菲律宾以东地区对流活动偏强, 热带气旋生成频数偏多。另外, 西太平洋 (125°E～150°E) 以西的上游赤道西风也对热带气旋频数也有重要影响。具体表现为, 当90°E附近的越赤道气流强时, (5°N～15°N, 125°E～150°E)范围内的西风也随之加强, 从而使菲律宾以东对流活动加强, 西太平洋热带气旋频数增高。反之, 当该支越赤道气流弱时, 上游赤道西风随之偏弱, 从而造成菲律宾以东对流活动偏弱, 西太平洋热带气旋生成偏少。     

2005年夏季中国登陆台风的环流特征

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国台风网提供的2005年台风资料，研究了2005年夏季台风登陆及中国东部频发性台风暴雨的环流特征及南北半球环流系统的相互作用。2005年夏季登陆我国的台风存在显著的阶段性变化，即6月10日～7月11日西太平洋无热带气旋生成，7月12日～9月30日西太平洋热带气旋频繁活动，造成登陆我国台风间隔时间短、 频数高、强度强，使得我国东部台风暴雨频繁发生。研究指出，6月10日～7月11日西太平洋无热带气旋生成与西太平洋副热带高压位置偏南、越赤道气流较弱、东亚热带辐合带（5°N～15°N，120°E～150°E）对流偏弱有关。而在7月12日～9月30日，西太平洋热带气旋活动频繁与西风槽的多次南下、西太平洋副热带高压断裂（或东撤）、东亚热带辐合带对流加强有关。进一步研究发现，气候平均态的西太平洋越赤道气流分别位于125°E和145°E附近， 2005年夏季125°E和145°E附近的越赤道气流减弱，然而在7月12日～9月30日，130°E～135°E附近的越赤道气流加强并维持时间较长。130°E～135°E附近越赤道气流加强与澳大利亚高压东移以及140°E～180 °E赤道低压加深有关。     

南海周边越赤道气流的多时间尺度变化特征及其与环流和降水的联系

利用NCAR/NCEP-1再分析资料、NOAA的OLR资料以及GPCP降水资料等,通过功率谱分析、超前滞后回归等方法,对夏季南海周边105 °E、125 °E以及150 °E三支越赤道气流进行了多尺度特征分析,重点探讨三支越赤道气流季节内振荡与热带大气环流异常及南海周边降水的联系。结果表明,在季节内时间尺度上,105 °E与125 °E越赤道气流均具有10~20 d以及30~60 d低频振荡显著周期,而150 °E越赤道气流则以10~20 d周期为主。在年际尺度上,105 °E、125 °E、150 °E越赤道气流分别具有2~4年、2~3年、2~6年振荡周期。无论是季内还是年际变化,皆以105 °E与125 °E这两支越赤道气流之间关系较密切。南亚-南海-西太平洋地区对流层低层10~20 d振荡的气旋(对流加强)和反气旋(对流减弱)的环流活动变化,决定着105 °E及125 °E越赤道气流的10~20 d振荡的演变。这两支越赤道气流之30~60 d振荡所伴随的异常变化与热带夏季季节内振荡(BSISO)的演变过程非常相似,而150 °E越赤道气流之30~60 d振荡所伴随的异常低频环流则与南半球热带辐合带关系密切。105 °E及125 °E越赤道气流的季节内振荡及年际异常均与南海周边降水异常密切相关。      

热带大气季节内振荡与对西北太平洋台风生成数的影响研究

用典型年合成方法分析研究了1979—2006年西北太平洋多台风年和少台风年热带大气ISO的影响。结果表明,热带大气ISO对西北太平洋台风的生成具有明显的调节作用。多台风年,菲律宾以西地区大气季节内振荡较弱,东传不明显;菲律宾以东地区积云对流较强,热带大气30～60 d低频振荡也偏强,与台风生成相关的传播特征为源自赤道140～160°E附近季节内振荡的西北方向传播。这种异常的30～60 d低频振荡对周围大气环流有正反馈的作用,从而导致积云对流的进一步加强,这种强的积云对流会引起赤道西风异常,产生异常Walker环流,在菲律宾附近形成风场的低层辐合、高层辐散,增强那里的上升气流,有利于台风生成。少台风年,菲律宾以西地区低频活动较强,东传明显,菲律宾以东的低频活动较弱。这种西强东弱的低频活动形式,使得大气低层在菲律宾以西地区为低频东风异常,菲律宾以东地区为低频西风异常,导致在菲律宾以东的西北太平洋大气产生低层低频风辐散、高层辐合的形势,增强下沉运动,不利于台风的生成。     

青藏高原动力和热力作用对热带大气环流影响的数值研究

应用在CCM3气候模式基础上发展的一个CCM3(R15L9)长期预报模式 ,进一步研究了青藏高原热力和动力作用对夏季热带地区大气环流的影响。结果表明 :在 6月初夏季节 ,青藏高原动力和热力作用在 30°N和 30°S一带有明显的增温效果 ,有利于北半球副热带西风减弱北移、热带高层东风增强北进、南半球西风带北压和赤道中低层西风形成和加强。加速了季节转换过程 ,有利于增强越赤道气流和南北半球的大气交换作用 ,还有利于在南海、菲律宾以东海面上热带气旋的形成和发展 ,以及140°E以东热带太平洋地区的东风波动的形成和发展     

亚洲-西太平洋夏半年ISO传播特征及其与热带天气尺度波动联系的观测事实研究

利用1979—2007年夏半年(5—10月)逐日平均向外长波辐射资料和NCEP/NCAR再分析资料,应用有限区域波数-频率谱和滞后线性回归方法,研究亚洲-西太平洋(AWP)区域夏半年对流季节内振荡(ISO)的传播特征以及热带天气尺度波动与ISO的联系。结果表明:(1)夏半年AWP区域的对流ISO存在东西传播特征,具有区域性和季节性。在整个AWP区域,以沿赤道东传且周期约30～60 d的扰动为主,而在西太平洋地区则以在10～20°N西传且周期约20～40 d的扰动为主;在初夏ISO以沿赤道东传为主,晚夏ISO向西传播加强,主要活动区域也向北转移,西传波在晚夏西北太平洋区域活动最强;(2)ISO强对流伴随低层西风异常和气旋性环流异常首先生成在印度洋区域,之后沿赤道东传到西太平洋日界线附近,当对流传播到西太平洋时具有西北传播的特征;(3)ISO与热带天气尺度波动关系密切。两种不同时间尺度的对流在西北太平洋同时加强,ISO促进了热带气旋(TC)的群发,而TC群发对流也成为ISO对流在西太平洋西北向传播中的一部分。     

2006年夏季西太平洋热带气旋活动的初步研究

2006年夏季西太平洋热带气旋活动主要有如下特征:1）生成时间具有明显的阶段性,且强度强,登陆中国数偏多。2）登陆热带气旋有其各自特点。例如 “碧利斯”影响范围大、降水强度大、持续时间长;“桑美”风速大,登陆后迅速减弱。作者针对上述2个特点进行了初步分析。研究发现:1）2006年6月27日~8月31日,来自印度洋的热带西风增强并东推延伸及115~140°E的越赤道气流的加强都有利于热带气旋的生成,并在西太平洋副热带高压北移、季节内振荡（Madden Julian Oscillation,简称MJO）的湿位相、高低层纬向风切变弱和菲律宾以东地区热带辐合带（Intertropical Convengence Zone,简称ITCZ）对流活跃等背景条件配合下,使热带气旋在这一阶段频发。2）2006年夏季水汽含量与供给对登陆热带气旋的影响显著。“碧利斯”和“桑美”的水汽来源不同是造成这两个登陆热带气旋明显差异的重要原因。       

热带季节内振荡时空特征的诊断研究

文中应用谱分析、小波分析等方法及较长时段的资料进一步总结了热带季节内振荡的一些基本气候特征。热带季节内振荡主要活跃在 3个地区 ,最强的是西太平洋地区 ,其次是印度洋地区 ,第三是东太平洋沿岸的赤道以北地区。热带季节内振荡有明显的季节变化 ,西太平洋地区和印度洋地区的季节内振荡 1a中有两次极大值 ,冬季主要活跃在南半球 (10°S附近 ) ,而夏季则活跃在北半球 (10°N附近 ) ,春、秋季热带季节内振荡则明显减弱。东赤道太平洋北侧的季节内振荡只在夏季活跃 ,而冬季则很弱 ,且不随季节而南北移动。对于大气的大尺度要素 ,例如u风场 ,热带季节内振荡的能量主要集中在 1波。而对于像降水这样尺度较小的要素 ,热带季节内振荡的能量则相对较分散 ,尽管它仍然在 1波有最大的能量 ,但 2～ 4波也具有较接近的能量。热带季节内振荡以东移的波动为主。热带季节内振荡存在着年际甚至更长时间的变化。 2 0世纪 70年代末期季节内振荡的幅度有一明显的突变。     

西北太平洋热带辐合区上升运动与越赤道气流和澳大利亚高压的关系研究

基于NCEP/NCAR再分析资料,分析西北太平洋热带辐合区上升运动(ITCZω)与越赤道气流和澳大利亚高压之间的关系,并给出了三者在2003、2007年淮河流域强降水的异常特征。结果表明越赤道气流对西北太平洋ITCZω的影响主要反映在对其强度的影响,对其位置的影响不明显。总体上来说,925 h Pa上各支越赤道气流强度与西北太平洋ITCZω强度的相关性都要好于850 h Pa;ITCZω强度与澳大利亚高压强度的相关只在对流层低层可以通过95%的信度检验。2003、2007年淮河流域强降水期间,90°E及以东的越赤道气流偏弱;澳大利亚高压强度也偏弱;对应ITCZω偏弱、偏南;2003、2007年90°E、105°E、150°E附近越赤道气流的强度较多年平均都要偏弱,2007年125°E附近越赤道气流的强度较多年平均也较弱;2007年ITCZω偏弱的程度要大于2003年;2007年南半球冷空气偏弱持续的时间虽然长于2003年,但偏弱的程度却小于2003年。     

热带低层大气30～60天低频动能的年际变化与ENSO循环

利用NCEP再分析资料,通过统计相关及合成分析研究了热带大气季节内振荡(ISO)的年际变化与ENSO循环之间的关系.结果表明,热带大气季节内振荡(也称30～60天低频振荡)的年际变化在热带中西太平洋地区最强.在ElNino成熟之前的春夏季,热带西太平洋的30～60天振荡异常活跃,其动能明显增加且逐渐东移;在E1Nino成熟以后,热带西太平洋大气30～60天低频振荡迅速减弱.与这种加强的30～60天振荡相伴随,在赤道北侧为异常的气旋式环流,赤道地区出现偏西风异常.相反,在LaNina成熟之前的春夏季,热带西太平洋大气30～60天振荡偏弱.进一步的分析还发现,东亚冬季风的年际变化是引起热带大气30～60天振荡的年际变化的主要机制:强东亚冬季风导致热带西太平洋积云对流加强,从而引起热带西太平洋大气30～60天振荡加强;相反,对应于弱的东亚冬季风,热带西太平洋地区积云对流偏弱,大气30～60天振荡偏弱.作者的资料分析还证实,热带大气30～60天低频振荡的年际变化,作为一种外强迫,对ElNino的形成起着十分重要的作用.     

东亚高空纬向风的季节内振荡对登陆中国大陆热带气旋活动的影响

使用1979—2015年欧洲长期天气预报中心所提供的ERA-Interim再分析资料和中国气象局上海台风研究所整编的西北太平洋热带气旋（TC）最佳路径资料,分析了7—8月东亚高空纬向风的季节内振荡（ISO）信号特征及其与登陆中国大陆热带气旋（TC）的关系。结果表明:（1）200 hPa纬向风在副热带、中纬度地区季节内振荡显著,尤其是在纬向西风带中,有两个南北分布的大值中心,方差贡献均超过50%。（2）基于东亚高空纬向风的ISO和EOF典型空间模定义的西风指数(EAWI),可以用来描述东亚高空纬向西风在ISO尺度上的经向移动。（3）在西风指数的ISO负位相期间,登陆中国东南沿岸22 °N以北的TC增多;反之减少。在西风急流出口南侧的副热带区域,200 hPa ISO纬向风向北移动,使纬向西风位置偏北,出现东风异常,从而使西风减弱;TC引导气流为向西的异常,有利于TC登陆中国大陆偏北沿岸;同时有异常的ISO纬向异常东风切变,有利于TC登陆过程的维持。（4）在西风指数的ISO负位相期间,在对流层高层西风急流出口区向南输送的天气尺度的E矢量,在TC登陆地区,出现异常扰动涡度通量的辐合,引起了该区域的西风减弱。      

POSSIBLE INFLUENCE OF FEBRUARY-APRIL ARCTIC OSCILLATION ON THE ITCZ ACTIVITY OF WESTERN-CENTRAL PACIFIC

The daily patterns and activity of Intertropical Convergence Zone(ITCZ) in the Western-Central Pacific Ocean are analyzed using NOAA interpolated Outgoing Longwave Radiation dataset during the period from 1979 to 2008, and the relationships between ITCZ patterns and Arctic Oscillation(AO) is investigated in this paper. In accordance with the central activity region the daily ITCZ can be divided into six patterns—north, south, equator, double, full and weak pattern, respectively. The statistic result shows that the north(accounting for 30.98% of the total observations), south(31.11%) and weak(24.05%) ITCZ patterns are the most active daily patterns within a 30-year period, while the other three ITCZ patterns occur infrequently. Results show that the February-April AO index has a significant positive(negative) correlation with the frequency of the north(weak) ITCZ pattern from March-May to August-October, with the strongest correlation in April-June(March-May). At the same time, the lower tropospheric atmosphere circulation(850-hPa wind field) and SST anomalies corresponding to the AO change significantly in the tropical Pacific. When AO is in the positive phase, there is an anomalous westerly from the equator to 15°N and warmer SST in the critical north ITCZ active region, while there is an anomalous easterly and insignificant change of SST from the equator to 15°S. The wind and SST anomalies share the same characteristics of the equatorial asymmetry and thus enlarge the gradient between the south and north of equator, which would help reinforce convection in the north of equator and result in more frequent occurrence of the northern type of ITCZ.     

THE RELATIONSHIP BETWEEN GLOBAL WARMING AND THE VARIATION IN TROPICAL CYCLONE FREQUENCY OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC

The relationship between global warming and the variation in tropical cyclone (TC) genesis frequency is analyzed using the data of the Tropical Cyclone Year Book by the China Meteorological Administration and the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis data from 1949 to 2007. The observational results indicate that the average sea surface temperature (SST) in the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) region (10°N – 20°N, 100°E – 140°E) increases by 0.6°C against the background of global warming, while the frequency of tropical cyclone geneses in this region decreases significantly. Generally, the rise of SSTs is favorable for the genesis of tropical cyclones, but it is now shown to be contrary to the normal effect. Most of the tropical cyclones in the western North Pacific (WNP) are generated in the ITCZ. This is quite different from the case in the Atlantic basin in which the tropical cyclones are mostly generated from the easterly wave. Our research results demonstrate that the ITCZ has a weakening trend in strength, and it has moved much more equatorward in the past 40 years; both are disadvantageous to the formation of tropical cyclones. Furthermore, our study also found that the ridge of the subtropical high tends to shift slightly equatorward, which is another adverse mechanism for the formation of tropical cyclones.     

THE INTENSITY VARIATION OF THE SUMMER INTERTROPICAL CONVERGENCE ZONE IN WESTERN NORTH PACIFIC AND ITS IMPACT ON TROPICAL CYCLONES

Based on the satellite data from the National Oceanic and Atmospheric Administration and the NCEP/NCAR reanalysis data, the variation of the intensity of convection over the Intertropical Convergence Zone(ITCZ) in summer and its impacts on tropical cyclones are studied. In this paper, an intensity index of the ITCZ is proposed according to Outgoing Longwave Radiation(OLR) in the region of(5°–20°N, 120°–150°E) in the western North Pacific(WNP). Then strong and weak ITCZ years are classified and different variables during the strong/weak ITCZ years are analyzed. The composite results show that the ITCZ anomaly is connected to the general atmospheric circulation and SST distribution. In the strong ITCZ years, the subtropical anticyclone weakens and shifts northward. Besides, there is salient cyclonic anomaly at the low level and anticyclonic anomaly at the high level. SST patterns in the preceding winter resemble to those of La Nina. It could persist into the succeeding summer. However, it is opposite in the weak ITCZ years. The impact of the ITCZ anomaly on the tropical cyclone(TC) formation and track is also discussed. There are more TCs over the WNP(5°–20°N, 120°–150°E) in the strong ITCZ years and there is a significant increase in the northward recurving TCs. In the weak ITCZ years, fewer TCs occur and the frequency of the northwestward track is higher.     

Intraseasonal Oscillation in the Tropical Indian Ocean

1. Introduction The intraseasonal oscillation (ISO or Madden- Julian Oscillation, MJO) in the tropical atmosphere has been studied extensively, including its existence, structure, evolution and propagation (Madden and Ju- lian, 1971; Murakami, et al., 198…     

西北太平洋低频振荡对热带气旋生成的动力作用及其物理机制

利用全球再分析资料以及美国联合台风预报中心的热带气旋(TC)数据, 从动力和能量转换方面深入分析了西北太平洋上空30～60天大气低频振荡(MJO)对西北太平洋区域TC生成的调制作用。研究结果表明, 当西北太平洋西侧为MJO的西风位相所控制时, MJO通过纬向风的辐合作用使得在辐合区传播的波动发生波数增加, 波长减短的结构改变, 从而触发较大尺度波动向天气尺度波动的演变; 西风位相期间纬向风的纬向辐合与经向切变可以使得低频波动动能向高频波动的转换得到加强, 从而使得在此区域TC生成的数量明显偏多。相反, 当西北太平洋西侧为MJO的东风位相时, TC生成的数量得到抑制。此外, 随着西风位相中西风的加强(东风位相中东风的加强), TC的生成概率将得到增加 (减少)。但是, 在西北太平洋东侧海域, MJO对TC活动的调制作用要减弱许多。对MJO活动年际变化的研究表明, 在西太暖池处于暖状态年时, 西北太平洋西侧的MJO活动频繁, 西风位相活跃, 从而有利于此区域TC的生成, 而冷年的情况正好相反。     

亚洲季风区纬圈剖面内准40天周期振荡的环流结构及其演变

本文利用1979年FGGE LevelⅢb资料研究了30°E—150°W范围内赤道和15°N纬带两个剖面内的准40天周期振荡的环流和温度场结构,讨论了它们的变化及其与亚洲地区季风活跃和中断的关系。发现有以下结果:(1)亚洲季风槽内的上升气流不仅构成了强大的经向季风环流圈,同时在其两侧也形成了东、西向(纬偏异常)环流圈,并受到准40天周期扰动的显著影响。季风槽两侧的热力学结构显著不同。(2)15°N纬带上60°E以西的北非和沙特阿拉伯上空的下沉(上升)区域向东扩展至南海—菲律宾地区导致其东面(西面)的高(低)层东(西)风动量下(上)传,使得季风中断(活跃),引起130°E以西地区低层西风和其东面太平洋上空的高层东风发生相互作用。向东传播的正(负)温度扰动与强的上升(下沉)运动相结合使得这一地区成为准40天周期振动的能量源地。(3)在赤道剖面上,扰动风场的位相向东向上传播,准40天周期的扰动动能向扰动位能转换,西风动量向下传播,其动力学特性与开尔文波有明显的不同。      

The influence of Madden–Julian Oscillation in the genesis of North Indian Ocean tropical cyclones

Cyclonic storms having maximum winds of 34 knots and above that had genesis in north Indian Ocean have been studied with respect to the eastward passage of Madden–Julian Oscillation (MJO). In the three decades (1979–2008), there were a total of 118 cyclones reported in which 96 formed in the region chosen (0–15^oN, 60^oE–100^oE) for the study. Although the percentage of MJO days inducing cyclogenesis is small, it is found that tropical cyclone genesis preferentially occurred during the convective phase of MJO. This accounted for 44 cyclones of the total 54 cyclones (i.e., 81.5%) formed under MJO amplitude 1 and above. The study has shown that, when the enhanced convection of MJO is over the maritime continent and the adjoining eastern Indian Ocean, it creates the highest favorable environment for cyclogenesis in the Bay of Bengal. During this phase, westerlies at 850 hPa are strong in the equatorial region south of Bay of Bengal creating strong cyclonic vorticity in the lower troposphere along with the low vertical wind shear.