西北太平洋热带辐合带三维结构分析

本文用格点风资料分析1978年7月和10月热带辐合带(ITCZ)强盛时期的结构。发现ITCZ上散度、垂直速度的分布是不均匀的,其分布与云场紧密相关。进一步指出,在经圈平面上,ITCZ云区上空有上升运动,上升气流分别向北到达副热带下沉,向南到达赤道缓冲带下沉。在ITCZ南侧西南季风云系上空也有上升运动,而沿ITCZ方向上,在云区上空为上升运动,而无云区上空为下沉运动。 最后,给出ITCZ的三维结构模型图。     

积云摩擦作用对热带辐合带生成和维持的影响

热带辐合带(ITCZ)是热带海洋上的重要天气系统,在天气图上表现为对流层中、低层的一低气压气流汇合带。由于有潮湿空气的辐合,ITCZ不仅是一个对流活动带,而且其中还常伴有大小不同的气旋性涡旋存在,成为产生热带降水天气的主要系统之一。同时,台风一类强烈的災害性天气系统的发生发展又常与ITCZ的活动有密切关系。因此,有关ITCZ的研究一直为热带气象工作者所重视,有过不少分析讨论。气象卫星观测出现之后,常可从卫星云图上看到赤道附近存在着一条非常长的对流云带,有时它甚至可以环绕整个地球,这就是ITCZ云带。通过卫星资料,人们更进一步认识了ITCZ中积云对流和涡旋活动的特征。     

北太平洋热带辐合带区上升运动的季节和年际变化特征

本文利用NCEP/NCAR再分析资料研究北太平洋热带辐合带区上升运动(ITCZω)强度和位置的垂直结构及其季节和年际变化。结果表明,气候平均态下西(东)ITCZω在高(低)层最强,低(高)层最弱,其位置随高度不变(偏北)。西ITCZω在8月最强,9月位置最北,2月最弱,位置最南;东ITCZω在8、9月最强,9月最北,2、3月最弱,位置最南,但中、高层的ω在11月也很弱。ITCZω强度最强(弱)的时间一般与位置的快速北跳(快速南撤)的时间相对应,并且有位置变化超前强度变化的表现。通过对ω气候值和异常值的经验正交函数分解,发现气候值EOF第一模态能很好的反映ITCZω的基本气候状态,具有准半年周期,第二模态反映了ITCZω的季节变化特征;异常值EOF第一模态空间场呈现东西反位相的特征,时间序列的功率谱分析最明显的周期为4.8 a。西ITCZω强度在厄尔尼诺年偏弱,拉尼娜年偏强;东ITCZω位置在厄尔尼诺年偏南,拉尼娜年位置则偏北。总体上ENSO事件对东ITCZω位置影响较大,而对西ITCZω强度影响较大。     

1997年西北太平洋热带气旋异常特征分析

对1997年西北太平洋热带气旋的特征进行了统计分析,研究结果表明:El Ni(n)o发生年,西北太平洋生成热带气旋以偏少为主,强度偏强,且热带气旋生成位置偏东,热带低压加强成为热带风暴的平均位置也较多年平均位置偏东;副热带高压强度和Ni(n)o 3.4区海表面温度(SST)变化趋势基本一致,但副热带高压强度变化落后SST变化6个月左右.     

厄尔尼诺与影响福建的热带气旋

资料统计分析显示,ＥｌＮｉｎｏ年,影响福建的热带气旋较常年显著偏少,ＬａＮｉｎａ年,影响福建热带的气旋较常年偏多,ｔ检验表明,两者之间差异显著。其机制是,ＥｌＮｉｎｏ活动期间,西太平洋副热带高压强度大,位置偏南、偏西、ＩＴＣＺ位置偏南,热带气旋生成区对流活动弱,不利于热带气旋的生成和北上影响福建,ＬａＮｉｎｅ年,副热带高中度北,位置偏北,偏东,ＩＴＣＺ位置偏北,热带气旋生成区对流活动旺盛,有利于热     

1997年影响南海的热带气旋异常活动特征及成因分析

统计分析了近30年(1976-2005)来影响南海的热带气旋特征,对1997年影响南海的热带气旋异常活动的成因作了进一步的分析.结果表明,El Nino发生后,西北太平洋生成的热带气旋以偏少为主,强度偏强,且热带气旋生成位置偏东,热带低压加强成为热带风暴的平均位置也较多年平均位置偏东;副热带高压强度和Nino 3.4区SST变化趋势基本一致,但副热带高压强度变化落后SST变化6个月左右.由于El Nino事件多发生于上半年,赤道中东太平洋Nino 3.4区SST偏高,当年冬季或次年春夏季往往副热带高压异常偏强;El Nino发生年的次年,暖水向西回涌,西太平洋海温逐渐恢复正常,副高强度偏强.     

西北太平洋热带气旋路径预报偏差分析

基于2005—2018年日本气象厅的6 h主观预报数据,分析西北太平洋热带气旋路径预报偏差的方位分布特征,探讨路径预报偏差与副热带高压的可能关系。统计结果表明,以东、南、西、北方位划分预报偏差空间分布,路径预报偏差以偏向东北向和西南向为主,24、48、72 h预报中东北 西南向偏差分别占61.62%、64.02%、66.94%。分析东北 西南偏差空间特征,发现西南向的预报偏差主要发生在热带气旋路径密集区的北部海域(24°N附近),而东北向的预报偏差主要发生在南部海域(16°N附近)。进一步分析这种东北 西南偏差和副热带高压的关系,发现大部分东北偏差出现在副热带高压的西南侧,且对应的偏副热带高压脊线位置更靠北、西脊点更靠西、面积更大;而西南偏差出现在副热带高压的西北侧,副热带高压脊线位置则更靠南、西脊点更靠东、面积更小。即副热带高压引导的西行台风,路径预报易偏东北;北折台风,路径预报倾向偏西南。     

北美洲冬季冷空气对南美洲夏季降水异常影响的研究

利用1981—2017年NCEP/NCAR再分析资料和ECMWF再分析资料,研究了北美洲冬季高纬度冷空气对南美洲夏季降水异常的影响。结果表明,北美洲冬季高纬度冷空气通过影响向南越赤道气流的强弱,影响南美洲热带辐合带(intertropical convergence zone,ITCZ)位置和强度的变化,进一步引起南美洲天气的变化。北美洲冬季冷空气的南下过程能够引起80°～70°W的向南越赤道气流明显加强,导致2011年南美洲热带辐合带的位置异常偏南,强度异常偏强,是造成降水异常偏多的重要成因。通过相关分析发现北美洲冬季冷空气对南美洲ITCZ位置的影响更明显。     

热带气旋对黄、渤海影响的统计特征分析

本文统计分析了1949—2000年共52年影响黄、渤海的热带气旋时空分布特点及ENS0、西太平洋副热带高压与影响黄、渤海的热带气旋关系。结果表明，西太平洋热带气放以四种主要路径影响黄、渤海，其影响时间、频数及强度均有不同。ENSO和西太平洋副热带高压的强度、位置将影响热带气旋对黄、渤海影响的路径和频数。     

全球变暖背景下气候内部变率导致热带辐合带移动的不确定性

基于两套模式的大集合试验结果,评估了气候内部自然变率对热带辐合带(ITCZ, Intertropical convergence zone)未来南北移动的影响。研究发现,模式间ITCZ的移动差异源自中高纬度的外强迫模拟差异,而气候内部变率主要通过热带过程调控ITCZ的位置变化。在通用地球系统模式大集合(Community Earth System Model Large Ensemble, CESM-LE)试验中,厄尔尼诺-南方涛动(El Ni■Oscillation, ENSO)振幅变化的自然变率会通过中等和极端厄尔尼诺降水的非线性信号调制ITCZ的移动幅度,而在MPI-GE(the Max Planck Institute Great Ensemble)试验中,ITCZ的位置变化主要与大西洋海温梯度信号异常有关,相较而言ENSO振幅对ITCZ的影响很有限。总体而言,全球变暖背景下由于内部自然变率引起的ITCZ南北移动不确定性幅度能解释未来预估模式间的差异约为20%,但对ITCZ移动的模拟不确定性有贡献。     

2007年8月10～12日青岛地区特大暴雨过程分析

利用常规天气资料和红外卫星云图资料,分析了2007年8月10~12日青岛地区特大暴雨过程的环流背景、物理量场的特征及其演变,表明与本次暴雨过程有关的主要天气系统有三个:一是副热带高压的变化;二是冷空气与高空槽的作用;三是热带气旋水汽对暴雨的影响。本次降水过程是西风带弱冷空气,副热带高压边缘和热带气旋倒槽向北发展共同作用下发生的,是中-低纬度系统相互作用造成的。     

西太平洋暖池区海温异常对冬季环流影响的数值研究

应用全球气候模式就西太平洋暖池区冬季海温异常对冬季大气环流及东亚冬季风的影响问题进行了数值试验.结果表明;西太平洋暖池区海温异常可以引起太平洋中东部Walker环流加强并使其位置东移.同时,增温区附近两半球的Hadley环流也明显增强,增温区附近的上升运动及副热带地区的下沉运动均更加明显.在反常加热区附近有自热带向中高纬度传播的波列出现,从而把海温变化的影响传播到全球.西太平洋暖池区海温异常对副热带高压、西风急流、西风带槽脊强度及位置分布均有重大影响,并造成全球高度场、温度及风场的变化,它使增温区两侧的副热带高压加强并向极地一侧移动,促使西风急流加强并北移,使东亚大槽北缩,并增大高纬与热带之间的热力差异.暧池区海温的异常升高使东亚冬季风减弱,我国大部分地区增暖.     

2012年登陆我国热带气旋的气候特征分析

利用1981—2012年热带气旋数据资料,统计分析了2012年登陆我国热带气旋的特征;并且利用美国国家环境预报中心(NCEP)再分析数据和美国国家海洋大气管理局(NOAA)的avhrr卫星数据,分析了其原因。结果表明,2012年登陆热带气旋登陆地点偏北是由当年夏季西北太平洋副热带高压(以下简称"副高")的脊线位置偏北,热带季风槽位置偏北等因素所造成的。登陆热带气旋强度偏强和北太平洋(30°N、160°—170°E)区域海温表现出很好的正相关关系,与东太平洋(20°N、120°W)区域海温呈现了负相关关系。     

热带辐合带与南海气候

统计分析最近11a资料，得出热带辐合带(ITCZ)各月都有，其纬度以2月最低，8月最高。850hPa的ITCZ比500hPa明显偏多，尤其在冬季，更足偏多一倍以上，ITCZ对南海气候影响显著，主要表现在南海热带气旋的纬度和个数与500hPa ITCZ的纬度和频率着着一致的逐月变化趋势；南海各站的降雨、相对湿度和温度与850hPa的ITCZ关系密切。     

热带环境场与副热带高压活动的遥相关分析

论证了夏季南海及热带西太平洋地区的积云对流活动与东亚上空副热带高压活动之间遥相关关系。结果表明，这种遥相关作用是通过上述热带地区积云对流活动激发出的天气尺度以上的准定常波列向东亚副热带上空的传播过程来实现的。通过这种机制，上述热带地区的热力强迫和环流构型等环境场因子的变化将导致东亚上空副热带高压强度和位置的差异。     

Nino2、3区的大洋科考船测气象海浪特征分析

通过分析中国大洋科考22航次第七航段海洋环境资料,重点研究了热带东太平洋洋中脊海域的气象与海浪特征,并分析了同期热带大洋气候背景.船测资料与卫星资料的分析结果一致显示,洋中脊海区受到了东南太平洋副热带高压偏强的影响.本文的分析结果将为更精确地研究Nin02、3区的海洋环境特征提供了数据支持.     

全球变暖不同阶段热带辐合带的移动及其与大气能量输送的关系

基于第五次国际间耦合模式比较计划(The phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project,CMIP5)中在4.5 W/m^2的典型浓度路径(Representative Concentration Pathway,RCP4.5)试验结果,本文通过能量框架分析方法研究了全球变暖不同阶段热带辐合带(Intertropical Convergence Zone,ITCZ)的南北移动及其主要机制,发现在温室气体持续增加的海洋快响应和温室气体达到稳定后的海洋慢响应两个阶段,ITCZ的移动都和跨赤道的大气能量输送(Atmosphere Heat Transport,AHT)变化显著相关,但两者变化的原因在两个阶段中是不同的。在快响应阶段,ITCZ位置的移动以及跨赤道AHT受大气层顶(Top of the Atmosphere,TOA)的能量变化驱动,主要与南大洋云短波辐射响应、北半球中高纬度云和地表的短波辐射响应有关,气溶胶减少引起的辐射响应变化使得ITCZ在大多数模式中表现出向北移动的特征。在慢响应下辐射强迫保持稳定,ITCZ在大多数模式中表现出向南移动的特征。这一时期ITCZ的移动由大气表面能量通量变化驱动,主要与潜热通量变化的南北半球差异有关。全球变暖不同阶段ITCZ移动与大气能量输送变化的关系差异反映了海洋对于气候变化的重要调控作用。     

2008年西北太平洋热带气旋特征分析

本文对2008年编号的热带气旋进行了统计分析,发现2008年编号的热带气旋与多年平均相比,呈现的特征为全年总个数偏少,登陆热带气旋数目偏多,强度偏强,登陆热带气旋初始登陆时间比多年平均初始登陆时间偏早,编号热带气旋各月分布特征基本与热带气旋各月分布的气候特征基本一致。从2008年和气候平均的副热带高压和赤道附近降水大值区的对比来看,2008年大气环流和赤道辐合带都对2008年热带气旋个数偏少有贡献。     

从副高及海温角度分析2013年夏季长江中下游地区高温干旱原因

利用NCEP/NCAR再分析资料研究了2013年夏季西太平洋副热带高压特征,发现今夏副热带高压位置偏西、偏北,且长时间稳定在江南地区。进一步分析发现,今年前期热带印度洋海温显著偏高,赤道中东太平洋海温较常年同期偏低,这共同造成了今年我国长江中下游地区的高温干旱。     

副热带海域的海洋加热异常及其对副高的影响

海洋在天气、气候及大气环流变化过程中起着重要作用,海洋热源的异常分布是造成长期天气异常的重要原因。海洋对大气的作用主要是通过海气界面的热量交换来实现的，因此,直接运用海气热量交换来考虑海洋对大气的加热作用,分析海洋加热异常对长期天气、气候及大气环流的影响,具有更明确的物理意义。 西北太平洋副热带高压是造成我国旱、涝及天气变化的主要副热带天气系统,对我国夏季气温、雨带位置及强度影响很大。西北太平洋中、低纬副热带地区是海洋向大气提供热量和水汽较多的地区,也是海气相互作用最强烈的海域,这一地区的海洋加热对西北太平洋副热带高压的变化将有直接影响。本文分析了冬季西北太平洋副热带海域海洋加热主要场的分布特征,指出了海洋加热与西北太平洋副热带高压的关系。结果表明,冬季该海域海洋加热较常年偏多时,冬、春至初夏副高偏弱,位置偏东、南(6月副高脊线位置除外);反之,海洋加热较常年偏少时,副高偏强,位置偏西、北(6月副高脊线位置除外)。该海域海洋加热对副热带地区大气环流,尤其是副热带高压环流的变化有着重要作用。本结果对预测西北太平洋副热带高压的变化,研究中纬度海洋加热对西北太平洋副热带高压及其大气环流的影响有十分重要的意义。