夏季北大西洋涛动与我国天气气候的关系

利用1873-1995年北半球月平均海平面气压（SLP）资料，计算了夏季北大西洋涛动指数（NAOI）。通过NAOI与我国降水、气温和北半球球流5的相关计算以及强、弱小涛动年北半球环流异常的合成分析，发现，夏季强NAOI年，副高偏强，我国西南地区降水偏少，易出现一类和二类雨型；我国大部分地区气温明显偏高，此外，还研究了多时间尺度上，NAOI与东亚夏季风的关系，结果表明，夏季NAOI与东亚夏季风在年际、年代际、基本态尺度上都存在显著相关，强NAOI年，对应是强东亚夏季风特征，当NAOI处高（低）基本态时，夏季风处于高（低）基本态。     

夏季亚洲-太平洋涛动的耦合模式模拟

亚洲-太平洋涛动是夏季欧亚大陆东部(15°—50°N,60°—120°E)与北太平洋上空(15°—50°N,180°—120°W)温度场反相变化的现象。亚洲-太平洋涛动指数由对流层上层(500—200 hPa)温度定义,反映了亚洲-太平洋纬向热力差异。基于一个全球海-气耦合模式FGOALS_gl的20世纪气候模拟试验结果,讨论了其对20世纪亚洲-太平洋涛动指数变化的模拟能力。结果表明,较之ERA-40再分析资料(1960—1999年),模式很好地刻画出上层温度场的平均态和主导模态的空间型。从趋势上看,模式对北太平洋上空温度的年代际变化和趋势模拟较好,但未能模拟出亚洲东部陆地上空的降温趋势。从频谱分析结果看,模拟的亚洲-太平洋涛动指数2—3,a的年际变率与再分析资料相当,5-7 a周期的变率较弱。模式能够较好地模拟出与亚洲-太平洋涛动指数相关的亚洲季风区气候异常。在20世纪模拟中,外强迫因子会改变耦合系统的年际变率,在自然因子强迫下亚洲-太平洋涛动指数的功率谱向低频方向增强,人为强迫因子的作用则相反。自然强迫因子和人为强迫因子在不同时期对亚洲-太平洋涛动年际和年代际变率的作用不同。在年际变率中人为强迫因子能够控制亚洲-太平洋涛动的变率使其不致过大;在年代际变率中人为强迫因子会增强自然强迫下亚洲-太平洋涛动的变率。模式上层温度的主导模态受ENSO调制,可能影响亚洲-太平洋涛动的年际变率。因此,模式对ENSO模拟能力的缺陷是制约模式对流层上层温度及亚洲-太平洋涛动指数变率的重要因素。     

西太平洋海温和南方涛动与中国冬季气候异常关系年代际变化的对比分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和全球海温海冰GISST2.3b资料、英国CRU提供的南方涛动指数以及中国160站月平均降水和气温资料, 分析了冬季西太平洋海温和南方涛动与中国冬季气候异常关系年代际变化特征。结果表明:最近50年, 西太平洋海温指数 (WPI) 与南方涛动指数 (SOI) 之间相关关系的年代际变化在冬季很明显。当WPI-SOI相关关系不显著时, 在西太平洋赤道北侧的对流层低层存在高 (低) 海温-反气旋 (气旋) 异常环流系统, 不利于维持ENSO与西太平洋海温变化间的紧密联系; 与此相对应, 冬季整个对流层环流呈相当正压结构。在WPI-SOI相关显著 (不显著) 时段, 冬季中国降水、气温与西太平洋海温之间的相关较弱 (较强)。     

北太平洋500hPa高度场与赤道东太平洋海温,南方涛动的关联

本文采用经验正交函数展开和波谱分析方法，讨论了１９５３年１月至１９７７年１２月北太平洋５００ｈＰａ高度场分布特征及其演变周期，并讨论了它们分别与赤道东太平洋海温，南方涛动指数关系。计算结果表明，北太平洋５００ｈＰａ高度场的年际变化异常型主要为高度场大范围偏高，此异常型具有６０个月，４０个月，和２０个月显著周期，且在６－０个月，４０个月周期上同赤道东太平洋海温，南方涛动指数有显著关联；     

甘肃省近30年降水诊断分析

我省近３０年来，年降水量呈减少趋势，尤以８０年代为甚，但是其中冬季及５－６月降水增加趋势明显。这与南方涛动指数在当年和次年的变化显著相关。     

新疆北部雨季降水对ENSO的响应

分析研究了新疆北部地区近50年（1951－2000年）全年各月降水的气候分布特征和各季降水的年际变化规律，重点揭示了北疆多雨季节（4－7月）及各月降水量对赤道东太平洋的海温SST和南方涛动指数SOI的显著响应关系，并用前期SST和SOI作为预报因子，建立了北疆地区雨季降水量的预报方程，该方程对北疆地区雨季降水量的长期预报有重要的应用价值。     

黄河中游降水与太平洋海温、南方涛动的关联

本文采用经验正交函数(EOF)展开和波谱分析方法,讨论1957年1月至1977年12月黄河中游降水分布特征及其演变周期,并讨论了它们分别与亦道西、东太平洋、北太平洋海域海温及南方涛动指数关系。计算结果表明,黄河中游降水的年际变化异常型主要为榆社一带以及西峰镇以南以西地区降水偏多(偏少),其余四周降水偏少(偏多)。这种异常型具有20.7个月(准两年)及12.4个月(准一年)显著周期。该月降水同上述有关洋面上月海温及南方涛动指数有较强的关联,在20.7个月周期上它们关联尤为明显。     

北大西洋涛动指数的比较及其年代际变率

首先对各种北大西洋涛动（NAO）指数的定义进行了比较。发现冬季和夏季NAO的涛动中心有显著的差异,所以分别进行定义,定义时的中心由EOF分析及相关分析确定,新的定义能解释更多的海平面气压方差。在此基础上建立了1873年以来的冬、夏NAO指数序列。近百年来的NAO指数最突出的年代际变化是,夏季在1910～1920年期间的突变性质的增强,以及冬季近20多年来的持续加强。最后还对NAO年代际变化产生的可能原因进行了分析。     

北极海冰减少及其与相关气象场的联系

利用 195 3— 1998年北极海冰资料及相应的海平面气压场和我国东北 4 2°N以北 2 2个台站气温资料 ,应用统计分析方法 ,研究海冰和气象场的年际和年代际变化以及它们的联系。得到如下结论 :(1)高纬各纬度带和主要海域的海冰范围都呈现明显的衰减现象 ,6 0°N以北纬带趋势项的方差贡献超过总方差一半 ,远远大于周期项的方差贡献 ,此海域更明显显示近年海冰减少的现象。 (2 )巴伦支海和格陵兰海 ,海冰的年代际变化具有明显的 10年以上的周期变化特点 ,也存在明显的减少趋势 ;而拉布拉多海和白令海海冰主要是 10年以上的周期变化。 (3)自 90年代开始 ,海冰均发生陡然减少的现象 ,对全球气候变暖现象 ,海冰的变化是十分敏感的。 (4) 4 0°N以北的各纬度带的海平面气压的总体趋势是下降的 ,北冰洋涛动指数明显显示海平面气压场的减少趋势和 90年代前后的显著性差异。 (5 )与海平面气压的下降相对应 ,我国东北的温度是明显上升的。 (6 )北冰洋涛动能制约巴伦支海、格陵兰海和拉布拉多海域的海冰范围 ,也与我国东北温度有十分密切的联系。当AO指数偏大时 ,即冬季冰岛附近海平面气压偏低时 ,巴伦支海和格陵兰海海冰范围缩小 ,而拉布拉多海海冰范围扩大 ;我国东北冬半年的温度出现明显上升。     

南方涛动年际变化与夏季亚澳季风环流及海洋性大陆区域气候异常的联系

利用美国NOAA卫星观测的SOI(Southern Oscillation Index,南方涛动指数)资料以及NCEP/NCAR、CMAP月平均资料,采用相关分析等方法,研究了南方涛动年际变化与夏季亚澳季风环流及海洋性大陆区域气候异常的联系。结果表明:南方涛动具有显著的年际变化特征,这种年际变化对夏季亚澳季风区及海洋性大陆区域的环流、降水及温度异常有重要影响。当SOI正位相时,赤道以南的澳大利亚东部地区以及西北太平洋海域高层为气旋,低层为反气旋,赤道地区的东部太平洋低层为辐散中心,高层为辐合中心,有利于下沉运动维持;加里曼丹岛附近低层辐合,高层辐散,有利于上升运动维持;海洋性大陆地区降水为显著的正异常,东亚地区降水存在较弱的正异常;海洋性大陆地区以及我国青藏高原到东海一带温度为正异常,孟加拉湾及印度半岛区域温度为负异常。     

局地自适应多级模式降水预报

近年来，我国对西北太平洋上的热带气旋的实时业务定位精度有了很大的提高，平均定位误差均在20－30km，美国在同一海区的定位误差也在这一精度水平上。值得注意的是，计算业务定位误差的标准是各国确定的所谓“最佳位置”，然而，该“最佳位置”并不一定能代表实况。事实上，我国和美国的“最佳位置”是有差别的，平均达54．4km，且存在明显的年际变化和地理分布特征。这意味着，我们可能过小地估计了业务定位误差。     

Western North Pacific Tropical Cyclone Database Created by the China Meteorological Administration

This paper describes the access to, and the content, characteristics, and potential applications of the tropical cyclone(TC) database that is maintained and actively developed by the China Meteorological Administration, with the aim of facilitating its use in scientific research and operational services. This database records data relating to all TCs that have passed through the western North Pacific(WNP) and South China Sea(SCS) since 1949. TC data collection has expanded over recent decades via continuous TC monitoring using remote sensing and specialized field detection techniques,allowing collation of a multi-source TC database for the WNP and SCS that covers a long period, with wide coverage and many observational elements. This database now comprises a wide variety of information related to TCs, such as historical or real-time locations(i.e., best track and landfall), intensity, dynamic and thermal structures, wind strengths, precipitation amounts, and frequency. This database will support ongoing research into the processes and patterns associated with TC climatic activity and TC forecasting.     

GFDL_RegCM对21世纪西北太平洋热带气旋活动的情景预估

首先评估了GFDL模式对西北太平洋热带气旋(TC)环境热力及动力因子的模拟性能,再利用夏威夷大学国际太平洋研究中心高分辨率区域气候模式( IPRC-RegCM),进行降尺度研究西北太平洋TC活动特征,在此基础上预估21世纪全球变暖背景下(A1B)西北太平洋TC活动的主要特点.结果显示,在西北太平洋TC活动区,GFDL控制试验的海平面温度(SST)比ERSST偏低.与NCEP/NCAR再分析资料相比,GFDL模拟的1980-1999年大尺度环流平均场表现为:副高脊线平均位置近乎一致,西伸脊点偏东,强度偏弱,面积偏小；季风槽槽线的范围偏小,强度偏弱；水平风垂直切变值在南海及菲律宾群岛海域偏小,而在160°E～170°W的20°N以南偏强.与NCEP/NCAR强迫的模拟结果相比,GFDL强迫得到的TC源地频数在南海偏少,菲律宾群岛以东海域偏多,两者的季节及年际变化特征相似.路径频数在南海北部和我国华南沿岸显著偏多.AlB情景下,西北太平洋TC生成数目将增加一倍,生成源地偏北且同时向东部洋而扩展,路径频数增多主要发生在20°N以北的中东部洋面上,移经西北太平洋西部的TC频数减少,由此影响我国的TC将减少.TC频数的季节分布发生较大变化,最多的月份在10月.TC平均强度增强,最大强度在10月增加最多,这与10月SST的增加和环境风切变的减小均为最大值有密切的关系.     

SIMULATION OF TROPICAL CYCLONES OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC AND LANDFALLING IN CHINA BY REGCM4

This study evaluates the performance of the regional climate model RegCM4 in simulating tropical cyclone (TC) activities over the Western North Pacific (WNP) and their landfalling in China. The model is driven by ERA-Interim boundary conditions at a grid spacing of 25 km, with the simulation period as 1991–2010. Results show that RegCM4 performs well in capturing the main structural features of observed TCs, and in simulating the genesis number and annual cycle of the genesis. The model reproduces the general pattern of the observed TC tracks and occurrence frequency. However, significant underestimation of the occurrence frequency as well as the TC intensity is found. Number of the landfalling TCs over China is also much less than the observed. Bias of the model in reproducing the large-scale circulation pattern and steering flow may contribute to the underestimated landfalling TC numbers.     

我国台风路径业务预报误差及成因分析

利用2005 2009年中国气象局(CMA)提供的西北太平洋(包括南海)台风路径业务预报资料,比较了各类型台风路径、台风登陆位置及登陆时间的预报误差,登陆台风不同阶段以及华东登陆和华南登陆台风的路径预报误差。结果表明:CMA在2005 2009年的路径预报水平与1999 2003年的相比有了显著提高。平均南海台风预报误差大于西北太平洋。异常路径台风主要出现于南海,三个预报时效(24、48和72 h)异常路径的预报误差平均都小于正常路径。将登陆台风分为远海、登陆期间和登陆后三个阶段,显示登陆期间台风预报误差最大,同一阶段华南登陆台风的预报误差大于华东登陆台风。台风登陆位置在24、48和72 h预报时效的平均预报误差分别为71.1、122.6和210.6 km,48和72 h台风实际登陆时间有70%早于预报时间,平均分别提早8和12 h。比较大尺度引导气流与台风移动的偏差及24 h路径预报误差,得到南海三种典型登陆台风路径的大尺度引导气流与台风移动的偏差及其与路径预报误差的关系不一样,即误差成因不同。南海倒抛物线型的大尺度引导气流与台风移动的偏差最大,其预报误差最小;西一西北型的大尺度引导气流与台风移动的偏差最小,其预报误差最大,可能与大尺度环流预报准确性差有关。登陆华东的预报误差小于登陆华南台风的预报误差,这与台风登陆华南时其大尺度引导气流和台风移动的偏差大于登陆华东的台风有关。     

INFLUENCE OF THE INTERANNUAL VARIATION OF CROSS-EQUATORIAL FLOW ON TROPICAL CYCLOGENESIS OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC

The influence of the interannual variation of cross-equatorial flow(CEF) on tropical cyclogenesis over the western North Pacific(WNP) is examined in this paper by using the tropical cyclone(TC) best track data from the Joint Typhoon Warning Center and the JRA-25 reanalysis dataset. The results showed that the number of TCs forming to the east of 140°E over the southeastern part of the western North Pacific(WNP) is in highly positive correlation with the variation of the CEF near 125° E and 150° E, i.e., the number of tropical cyclogeneses increases when the cross-equatorial flows are strong. Composite analyses showed that during the years of strong CEF, the variations of OLR, vertical wind shear between 200-850 h Pa, 850 h Pa relative vorticity and 200 h Pa divergence are favorable for tropical cyclogenesis to the east of 140°E over the tropical WNP, and vice versa. Moreover, it is also discussed from the view of barotropic energy conversion that during the years of strong CEF, an eastward-extended monsoon trough leads to the rapid growth of eddy kinetic energy over the eastern part of WNP, which is favorable for tropical cyclogenesis;but during the years of weak CEF, the monsoon trough is located westward in the western part of the WNP, consistent with the growth area of eddy kinetic energy. As a result, there are fewer TC geneses over the eastern part of WNP.Besides, the abrupt strengthening of a close-by CEF 2-4 days before tropical cyclogenesis may be the one of its triggers.     

夏季亚洲-太平洋涛动与中国近海热带气旋活动的关系

采用联合台风警报中心的台风最伟路径资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了夏季亚洲-太平洋涛动(Asian-Pacif-ic Oscillation,简称APO)与东亚近海-西北太平洋大气环流的关系,并进一步探讨了APO与中国近海热带气旋(tropical cy-clone,简称TC)活动的关系.研究表明:(1)夏季APO强弱与同期西北太平洋及中国东部近海TC活动存在密切关系,即在APO强(弱)年,西北太平洋TC活动偏西(东)和偏北(南),中国东部近海TC明显增多(减少);(2)当APO偏强(弱)时,中国东部近海大气环流有(不)利于TC的维持和发展,表现为低层存在异常气旋性(反气旋性)环流,对流层高低层纬向风垂直切变减小(增大),且对流加强(减弱);(3)APO强弱也影响着TC引导气流的方向:在APO强(弱)年,西北太平洋副热带高压(以下简称副高)偏北和偏东(偏南和偏西),副高南侧偏东气流减弱(加强),有利于TC的向西北行或在偏北(南)纬度西行,进入中国东部近海的TC增多(减少);(4)APO强弱也影响着南海-热带西太平洋TC源地上空的大气环流,在APO强(弱)年,南海-热带西太平洋季风槽偏北、偏西(偏南、偏东),热带西太平洋TC活动偏北和偏西(偏南和偏东),有利于进入中国东部近海TC的增多(减少).     

热带气旋路径动力释用预报的集合预报方案

考虑到热带气旋中心定位的不确定以及热带气旋（以下简称ＴＣ）路径动力释用预报对ＴＣ中心位置初值的敏感性,本文以ＴＣ路径动力释用预报方案为基础,应用集合预报原理构造了具有５０个成员的集合预报试验方案,经１９９７和１９９８年１５个ＴＣ的１１８次试验对比,结果表明,５０个成员的集合预报方案２的改进效果较好,其平均距离误差较业务预报的平均距离误差有较显著的减小。集合预报原理应用于ＴＣ路径动力释用预报的可行性     

西北太平洋海温增暖对热带气旋潜在破坏力的影响:高分辨模式个例分析

以三个西北太平洋热带气旋（TC）为例,利用WRF（Weather Research and Forecasting）模式进行了一系列海表温度（SST）敏感性数值试验,揭示了西北太平洋SST增暖对TC的强度、尺度及潜在破坏力的影响及其机理。结果表明,在距TC中心100 km以内区域的SST升高有利于TC强度增加,但会减小TC内核尺度;而在距TC中心100 km以外的SST升高并不会使TC强度明显增加甚至使TC强度减弱,但同时会增加TC内核尺度。伴随着低层向眼墙的入流,升高的外区SST会使TC区表层的大气温度和湿度升高,造成眼墙附近海气温差和湿度差及向内的气压梯度力减小,进而减少进入TC眼墙内的感热和潜热,不利于TC增强,但有利于眼墙向外移动,使TC内核尺度增加。内区SST升高与外区SST升高对TC强度及尺度变化的作用机理相反。因此,当TC移过冷或暖洋面时,TC的强度和尺度的变化不仅取决于局地洋面的冷或暖状况,还取决于TC内区和外区SST的差异。由于TC内区和外区SST对TC强度和内核尺度的不同作用,可能存在一个临界范围,当暖池范围在这个临界范围之内时TC潜在破坏力随暖池范围的扩大而增大,但当暖池范围超过这个临界范围时TC潜在破坏力便不会随着暖池范围的继续扩大而增大,甚至会有所减小。      

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。