影响登陆我国不同区域热带气旋活动的大尺度环流定量分析

利用日本的JRA－25 (Japanese 25－year Reanalysis) 逐日再分析风场资料以及美国联合台风预报中心的热带气旋(TC)数据, 以厦门为分界点, 分别对影响登陆我国厦门以北和厦门以南TC的西北太平洋副热带高压和季风槽作了相关的环流分析。通过定义副热带高压的西伸脊点和南北脊线指数, 以及季风槽的倾斜和强度指数, 定量研究它们与登陆我国不同区域TC的关系。研究结果表明, 所定义的指数对西北太平洋地区TC的生成位置、能量及登陆我国的路径有很好的指示作用。西北太平洋副高位置东西以及南北位置的偏移对登陆我国厦门以北TC的路径有很大影响; 西北太平洋季风槽线斜率对登陆我国厦门以南TC的路径有一定影响, 且倾斜程度与西北太平洋地区TC平均生成地的南北向偏移有密切的关系, 并且, 西北太平洋季风槽线的平均涡度对于西北太平洋地区TC生成时的能量也有很大影响。     

西北太平洋大气准双周振荡对热带气旋活动的影响

利用JRA逐日风场资料、 NOAA/NCEP的逐日OLR场资料以及美国联合台风预报中心的热带气旋 (TC) 数据, 通过对西北太平洋 (WNP) 上空10～20天大气准双周振荡 (QBWO) 不同位相的划分, 深入分析了QBWO对WNP区域生成TC的调制作用。研究结果表明: 在西北太平洋准双周尺度上, 对流与纬向风表现出沿热带地区向西偏北传播的特性。不同位相合成的季风槽位置和强度也发生相应的改变, 由此可见, QBWO是WNP上空季风槽季内变化的重要影响因子。当处于位相1、 4时, WNP生成TC的概率较低, 且登陆我国TC的数量也较少; 当处于位相2、 3时, WNP发生TC的概率较高, 特别是处于位相3时, 不仅TC发生概率最高, 而且登陆我国的TC数量也最多。沿热带地区西传的天气尺度波动 (周期10天以下) 在WNP通过季风槽的纬向风辐合作用, 易于转变为波数较大、 波长较短的热带低压 (TD) 型扰动, 这种扰动在季风槽区通过能量的转换有利于发展成为TC。     

热带气旋登陆前强度变化的统计特征分析

应用53 a(1949-2001年)西北太平洋热带气旋(TC)基本资料,分析登陆我国的TC登陆前强度变化的统计特征,包括TC登陆前48 h内强度变化特征、登陆前强度变化的年际、月际和日变化特征、登陆前强度变化与TC自身强度的关系以及TC登陆前的生命史特征等,还对登陆前迅速增强和减弱的TC分布特征进行了分析.主要结果有:...     

西北太平洋季风槽的季节和年际变化特征及其与热带气旋生成大尺度环境因子的联系

利用ERA-Interim再分析资料分析了夏秋季西北太平洋季风槽的气候特征以及季节和年际变化特征及其对西北太平洋热带气旋和台风(TCs)生成大尺度环境因子的影响。研究结果表明了西北太平洋季风槽有很明显的季节变化,在6~7月,季风槽和强对流活动区在5°N~15°N的南海和西北太平洋西侧上空,并逐渐东伸;到了8~9月,季风槽和强对流活动区向北移动、并向东扩展,一般位于10°N~20°N的南海和西北太平洋西侧、中部上空,有的年份可东伸到西北太平洋东侧,强度加强;到了10~11月,季风槽迅速减弱,并成为涡旋,强对流活动区也向南移和向西收缩。同时,研究还表明了西北太平洋季风槽有明显的年际变化。在季风槽强的年份,季风槽和强对流活动区可以从南海经西北太平洋西侧和中部东伸到西北太平洋的东侧上空;而在季风槽弱的年份,季风槽和强对流活动区主要位于南海和西北太平洋西侧和中部上空,季风槽强度的年际变化对它的季节变化也有重要影响。此外,研究还表明了随着季风槽的季节和年际变化,西北太平洋TCs生成的大尺度环境因子分布也发生很明显的变化。     

关于西北太平洋季风槽年际和年代际变异及其对热带气旋生成影响和机理的研究

总结和综述近年来中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心,关于西北太平洋季风槽的年际和年代际变异及其对热带气旋和台风(TCs)生成的影响和机理的气候学研究进展,并综述一些有关的国内外研究。给出了夏、秋季西北太平洋季风槽的气候特征以及利于TCs生成的四类季风槽环流型,表明了西北太平洋季风槽强度和位置有明显的年际和年代际变异。特别是揭示了西北太平洋季风槽的年际和年代际变异不仅通过影响西北太平洋上空对流层低层气流的涡度和对流层高层的散度、对流层中、下层的水汽以及对流层上下层风场的垂直切变等利于TCs生成的大尺度环境因子的分布而影响TCs的生成,而且通过对热带对流耦合波动的转化和提供扰动能量而对TCs生成起着重要的动力作用。还指出今后有关西北太平洋季风槽和TCs活动一些亟需进一步研究的气候学问题。     

全球气候变暖背景下登陆我国台风特征的分析

利用1949-2002年西北太平洋热带气旋、登陆我国台风和全球地面温度资料，对登陆我国台风的频数、强度以及登陆位置的年际变化，特别是趋势特征进行了分析，并与西北太平洋台风的变化特征作了对比。结果表明：在全球气候变暖背景下，我国登陆台风频数的减少趋势没有西北太平洋台风频数的减少趋势强；登陆台风的平均强度和极端强度均有减弱趋势，极端强度的减弱趋势尤为明显，但其强度弱于西北太平洋台风。在1968-2002年全球明显增暖时段，我国台风登陆位置偏向我国中部，西北太平洋台风在生命史中强度达最强时的位置有向北移动的趋势。     

两类El Niño型对西北太平洋季风槽及热带气旋生成的可能影响

通过对1948~2015年不同El Ni?o事件下西北太平洋季风槽变化和热带气旋(tropical cyclone,TC)生成进行分析,初步探讨了不同El Ni?o型事件对季风槽及其对TC的可能影响。分析结果表明,较东太平洋增暖(eastern Pacific warming,EPW)年,中太平洋增暖(central Pacific warming,CPW)年季风槽偏弱,位置相对偏西、偏北。在CPW年,中(西和东)太平洋海温增暖(降低)引起了从中到西太平洋热带地区的西风异常和中太平洋地区上升运动及对流活动加强,使得季风槽加强东伸,同时西太平洋副高偏弱、偏北,季风槽向北推进;而在EPW年,赤道东(西)太平洋海温增暖(降低)使得赤道地区西风异常显著加强东扩,异常Walker环流的上升支东移至东太平洋,季风活动加强,副高偏强、偏南,这使得季风槽较CPW年相比更强、更偏东。利于TC生成的大尺度环境因子随季风槽强度和位置的变化而发生改变,在CPW年,低层气旋性涡度、高层辐散、高的中层相对湿度以及低垂直风切变区随着季风槽向北移动;而在EPW年,这些因子随季风槽向南、向东偏移。这些大尺度环境因子的变化使得西北太平洋TC生成的位置在CPW年比EPW年更加偏北、偏西。     

印度洋海盆增暖及ENSO对西北太平洋热带气旋活动的影响

本文主要分析1950～2010年间印度洋海盆增暖和西北太平洋热带气旋(TC)活动的关系, 并与ENSO对西北太平洋TC活动的影响相比较, 结果表明:印度洋海盆异常增暖与西北太平洋地区总TC生成年频数尤其是弱TC相关较好, 印度洋海盆异常增暖, 西北太平洋地区为异常的反气旋, 对流抑制, 降水偏少, 不利于TC的生成, 反之亦然。而ENSO对西北太平洋热带气旋的影响, 主要体现在对强TC的年生成频数的影响, El Ni?o 发展年, 季风槽加深东伸, TC生成位置偏东, 由于TC在海洋上的生命史较长, TC的平均强度偏强, 因而强TC年生成频数偏多;La Ni?a发展年, 季风槽较浅, TC生成位置偏西, TC的平均强度偏弱, 强TC年生成频数偏少。但是ENSO指数与强TC年频数的相关有着年代际的变化, 在1950～1969年和1990～2009年间, ENSO指数和强TC年频数相关很好, 分别为0.532和0.687, 而在1970～1989这二十年间, 两者相关很弱, 只有0.081。     

一种对资源不稳定性敏感的EASY-backfill算法

利用合成技术对1995—2006年冬季（11月—次年2月）生成在西北太平洋上的34个热带气旋（tropicalcyclone,TC）个例进行分析,研究冬季西北太平洋TC生成的大尺度环流特征及其生成机制,结果表明：冬季TC生成的大尺度环流特征型为东风波西传型;北半球冬季对流层低层出现的跨赤道气旋对是冬季北半球TC形成的重要特征;太平洋中部赤道混合Rossby重力波西北传,与强对流中心重合,性质转为＂热带低压型扰动＂,为冬季热带气旋生成提供扰动源。对合成TC初始场的涡动扰动动能的收支分析表明,涡动有效位能和正压不稳定转换为TC形成提供了能量,这两种能量分别与积云对流加热和水平不均匀气流有关。正压不稳定能量转换为动能主要位于对流层中下层,而扰动有效位能的转换主要位于对流层中上层。低层热带东风波动从平均气流中获得正压不稳定能量,并与强积云对流耦合,热力和动力共同作用下形成TC。     

冬季西北太平洋热带气旋的生成与热带东风扰动的关系

利用合成技术对1995—2006年冬季(11月—次年2月)生成在西北太平洋上的34个热带气旋(tropicalcyclone,TC)个例进行分析,研究冬季西北太平洋TC生成的大尺度环流特征及其生成机制,结果表明:冬季TC生成的大尺度环流特征型为东风波西传型;北半球冬季对流层低层出现的跨赤道气旋对是冬季北半球TC形成的重要特征;太平洋中部赤道混合Rossby重力波西北传,与强对流中心重合,性质转为"热带低压型扰动",为冬季热带气旋生成提供扰动源。对合成TC初始场的涡动扰动动能的收支分析表明,涡动有效位能和正压不稳定转换为TC形成提供了能量,这两种能量分别与积云对流加热和水平不均匀气流有关。正压不稳定能量转换为动能主要位于对流层中下层,而扰动有效位能的转换主要位于对流层中上层。低层热带东风波动从平均气流中获得正压不稳定能量,并与强积云对流耦合,热力和动力共同作用下形成TC。     

西北太平洋热带气旋频数异常与五类主要大尺度环流型的关系

利用Yoshida and Ishikawa(2013)提出的一套客观分类方法对1979-2013年夏季(5-10月)共796个热带气旋(Tropical Cyclone,TC)生成前的大尺度环流背景场进行了分型,主要包括了季风切变线型(monsoon Shear Line,SL)、季风涡旋区(monsoon Gyre...     

两类登陆热带气旋的大尺度环流特征分析

采用动态合成分析方法,对1970-2006年登陆后北上类TC（tropicalcyclone）和西行类TC各7个样本做动态合成分析和诊断,结果表明：（1）北上类TC在背景场长波槽前北移靠近中纬度斜压锋区,通过吸附运动使TC低压并入西风槽,而西行类TC背景场没有长波槽,离中纬度斜压锋区较远;（2）北上类TC登陆时存在西南低空急流水汽输送带,当其强度减弱后,TC东南侧存在东南暖湿气流作为补充,而西行类TC减弱后逐渐与之分离,且不存在东南暖湿气流作为补充;（3）北上类TC高层辐散区与高空急流边界靠近,因此增强了其向东北方向的辐散,低层由于高层动量下传,加强了低空西风,从而使TC低压环流维持,而西行类TC离高空急流边界较远;（4）北上类TC从中纬度斜压锋区获取斜压能量,其环流垂直切变增强,相对涡度差负值增大,在高空TC中心散度由大变小后又由小变大的过程中,TC发生了变性,而西行类TC没有环境能量补给,逐渐填塞消亡。因此,当一个TC登陆后,其预报移动方向、水汽输送状况、与斜压锋区的关系以及高空辐散气流等特征,可以作为初步判定登陆TC将减弱消亡还是将变性加强的可能原因。     

The Initial Mesoscale Vortexes Leading to the Formation of Tropical Cyclones in the Western North Pacific

A statistical analysis of the initial vortexes leading to tropical cyclone(TC) formation in the western North Pacific(WNP) is conducted with the ECMWF ERA5 reanalysis data from 1999 to 2018. It is found that TCs in the WNP basically originate from three kinds of vortexes, i.e., a mid-level vortex(MV), a low-level vortex(LV), and a relatively deep vortex with notable vorticity in both the lower and middle troposphere(DV). Among them, LV and DV account for 47.9% and24.2% of tropical cyclogenesis e...     

2013年影响海南热带气旋异常偏多成因分析

利用1983-2013年热带气旋年鉴、NCEP/NCAR全球再分析格点资料及国家气候中心74项环流指数资料等,统计分析了近30a西太平洋以及影响海南的热带气旋特征,并对2013年西太平洋热带气旋偏多、秋台集中以及影响海南热带气旋偏多的异常特征从天气学等方面进行了分析。结果表明,副热带高压、夏季风、越赤道气流、海表温度及北半球极涡等环流系统异常,是形成2013年西太平洋热带气旋偏多的主要原因。南半球冷高压发展激发越赤道气流增强,引发赤道西风加强;副热带高压偏北偏弱,夏季风增强,副高南侧热带辐合带对流活跃;南海-西太平洋海表温度偏高;极涡偏弱偏西,经向环流偏弱,中纬度冷空气活动不频繁等。多条件共同作用,有利于西太平洋热带气旋的生成。另外,副高呈东西向分布,南海海表温度偏高使得南海及菲律宾以东生成的热带气旋易于向西移动影响海南。     

影响2018年盛夏热带气旋群发的多尺度环流特征

以2018年盛夏一次典型的热带气旋群发(Multiple Tropical Cyclogenesis,MTC)事件为例,分析了多尺度环流(包括大尺度环流、季节内振荡及热带波动等)对MTC的影响,并探讨了MTC群发期和间歇期整层大气垂直扰动场的差异。结果表明:1)2018年盛夏西北太平洋经历了一次持续时间长达16 d有8个TC相继生成的MTC群发期和紧接着长达19 d仅1个TC生成的MTC间歇期;2)MTC群发期越赤道气流增强,季风槽加强东伸,南海和西北太平洋上空低层辐合高层辐散的环流配置有利于TC生成;3)夏季东亚-西北太平洋季节内振荡北传对MTC次季节变化具有显著的调制作用,MTC群发期(间歇期)南海和西北太平洋正好处于一次较强的季节内振荡(Intraeasonal Oscillation,ISO)北传湿(干)位相上;4)群发期内8个TC的生成皆与热带波动有关,其中5个同时受两种热带波动的影响,热带波动通过改变局地热动力状况为TC生成提供触发条件;5)多尺度环流的共同影响最终导致MTC群发期和间歇期在温压扰动场配置、垂直运动扰动和比湿扰动的垂直结构特征上表现出显著的差异,扰动分析法的应用为MTC生成的延伸期预报提供了一个新的思路。     

Contribution of tropical cyclones to abnormal sea surface temperature warming in the Yellow Sea in December 2004

Unusual sea surface temperature (SST) warming occurred over the Yellow Sea (YS) in December 2004. To identify the causes of the abnormal SST warming, we conducted an analysis on atmospheric circulation anomalies induced by tropical cyclones (TCs) and their impacts on upper ocean characteristics using multiple datasets. With the analysis of various datasets, we explored a new aspect of the relationship between TC activity and SST. The results show that there is a significant link between TC activity over the Northwest Pacific (NWP) and SST in the YS. The integrated effect of consecutive TCs activity induces a large-scale atmospheric cyclonic circulation anomaly over the NWP and consequently anomalous easterly winds over the YS and East China Sea. The mechanism of the unusually warm SST in the YS can be explained by considering TCs acting as an important source of Ekman heat transport that results in substantial intrusion of relatively warm surface water into the YS interior. Furthermore, TC-related circulation anomalies contribute to the retention of the resulting warm SST anomalies in the entire YS.     

IMPACT OF CONVECTION OVER THE SOUTH CHINA SEA ON TROPICAL CYCLONE MOTION OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC DURING SUMMER MONSOON

The intraseasonal oscillation(ISO) of the South China Sea(SCS, 105-120°E, 5-20°N) convection and its influences on the genesis and track of the western North Pacific(WNP) tropical cyclones(TCs) were explored, based on the daily average of NCEP/NCAR reanalysis data, the OLR data and the western North Pacific tropical cyclone best-track data from 1979 to 2008. The mechanism of the influences of ISO on TC movement and the corresponding large-scale circulation were discussed by a trajectory model. It was found as follows.(1) During the SCS summer monsoon, the SCS convection exhibits the ISO features with active phases alternating with inactive phases. The monsoon circulation patterns are significantly different during these two phases. When the SCS convection is active(inactive), the SCS-WNP monsoon trough stretches eastward(retreats westward) due to the activity(inactivity) of SCS monsoon, and the WNP subtropical high retreats eastward(stretches westward), which enhances(suppresses) the monsoon circulation.(2) The amount of TC genesis in the active phase is much more than that in the inactive phase. A majority of TCs form west of 135 °E during the active phases but east of 135 °E in the inactive phases.(3) The TCs entering the area west of 135 °E and south of 25 °N would move straight into the SCS in the active phase, or recurve northward in the inactive phase.(4) Simulation results show that the steering flow associated with the active(inactive)phases is in favor of straight-moving(recurving) TCs. Meanwhile, the impacts of the locations of TC genesis on the characteristics of TC track cannot be ignored. TCs that occurred father westward are more likely to move straight into the SCS region.     

1949—2019 年影响山东的热带气旋时空分布及极端降水和大气环流异常

使用中国气象局热带气旋资料中心的热带气旋最佳路径数据集和NCEP/NCAR再分析资料提供的月平均数据,对北上影响山东的热带气旋（tropical cyclone,TC）及其造成的极端降水进行统计分析,并揭示了有利于 TC北移影响山东的大气环流特征。结果表明：影响山东的 TC主要出现 于 6—9 月,其中盛夏时节（7、8 月）TC对山东影响最大;TC影响山东时,强度主要为台风及以下等 级,或已发生变性;TC会引发山东极端降水事件,TC极端降水多出现在夏秋季（7—9 月）,其中8月的占比最大,9月次之,TC降水在极端降水事件中的占比约为 10%,但年际变化大,有些年份占比达60%以上,特别是1990 年以来 TC对极端降水的贡献显著增强;影响山东的 TC主要生成于西 北太平洋,多为转向型路径;当500 hPa位势高度异常场呈太平洋一日本遥相关型的正位相时,TC更易北上影响山东,此时西北太平洋副热带高压位置偏北,其外围气流会引导TC北上转向,对华东地区造成影响;850 hPa上,南海至西北太平洋存在异常气旋式环流,对流活跃,夏季风环流和季风槽加强,有利于TC的生成和发展,同时,华东、华南上空有异常上升运动,涡度增大,垂直风切变减小,水汽充沛,TC登陆后强度能得到较好的维持。     

A STATISTICAL ANALYSIS ON THE DIFFERENT FEATURES OF TC EXTRATROPICAL TRANSITION OVER LAND AND OCEAN

The extratropical transitions(ETs)of tropical cyclones(TCs)over China and the ocean east to 150°E are investigated by the use of best-track data and JRA-25 reanalysis spanning 1979-2008.The ET events occurring north of 25°N and in the warm season(from May to October)are extracted from the reanalysis to emphasize the interaction between TC and midlatitude circulation.Statistical analysis shows that 18.5%of the warm-season TCs go through land ETs north of 25°N in the western North Pacific.And 20.5%of the ET events occur over the ocean east of 150°E.Most(62.2%)ET TCs over China gradually die out after ET,but more(70.7%)ocean ET cases have post-ET reintensification.The evolutions in cyclone phase space and the composite fields for land and ocean ETs,as well as the ET cases with and without post-ET reintensification,are further analyzed.It is found that most TCs with ET over China and those without post-ET reintensification evolve along the typical ET phase path as follows:emergence of thermal asymmetry→losing upper-level warm core→losing lower-level cold core→evolving as extratropical cyclone.The TCs undergoing ETs over ocean and those with post-ET reintensification form a high-level cold core before the ET onset.The TCs with land ET have long distance between the landing TC and a high-level trough.That makes the TC maintain more tropical features and isolates the TC flow from the upstream and downstream jets of the midlatitude trough.The structure of circulation leads to weak development of baroclinicity in land ET.On the contrary,shorter distance between ocean TC and high-level trough makes the high-level trough absorb the TC absolutely.Under that baroclinicity-favorable environment,strong cold advection makes the TC lose its high-level warm core before ET onset.The composite fields confirm that the TC with ocean ET has stronger baroclinic features.Generally,the TC at land ET onset is located to the south of the ridge of the subtropical high,which tends to prevent the TCs from interacting with midlatitude circulation.But for the ocean ET,the situation is just the opposite.Similar analyses are also carried out for the TCs with and without post-ET reintensification over both land and ocean east of 150°E.The results further prove that the TC with stronger baroclinic characteristics,especially in the circumstance favorable to its interaction with high-level midlatitude systems,has more opportunity to reintensify as an extratropical cyclone after ET.     

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.