黑潮影响热带气旋强度的统计分析

本文利用东京台风中心(Tokyo-Typhoon Center)发布的热带气旋(Tropical cyclone, TC) best-tracks资料,统计了1979—2019年经过黑潮关键区热带气旋的强度变化特征,并进一步分析了其中的物理机制。统计结果显示,黑潮对不同强度TC的加热效果不同,整体而言,TC外缘靠近黑潮关键区至TC中心进入关键区阶段,TC风速显著增强;TC中心进入关键区后,风速数值的分布范围较集中,黑潮暖水对TC风速的影响与TC当前强度有关,强度较弱的TC风速增强,而强度较强TC的风速下限略增大但其风速均值减小。黑潮暖水通过增加海表面的热通量,造成低层水汽辐合,对流层中层湿度增大,水汽上升至高空释放凝结潜热增多,导致TC暖心增强,垂直速度增大,对流增强,从而增强TC强度。TC暖心变化较低层水汽通量的变化滞后约12 h,导致TC中心移出关键区后强度不会迅速减弱。     

中国东海黑潮海温变化特征及成因分析

利用新建的中大温盐资料集、HadISST和ICOADS的逐月海温资料,对东海黑潮关键区30 a(1981—2010年)气候态海表温度气候特征进行分析,并利用SODA海表资料尝试找出海表温度变化的特征及原因。结果表明:在东海黑潮关键区范围内,1981—2010年海表温度整体呈现增温趋势,春冬两季增暖幅度最大,1997年是海温气候异常由负到正的转折点;利用SODA表层和次表层温度和海流资料分析看出,海表温度的增强主要是由经向平流增强带来的增温效应;此外,1 000 m以浅东海黑潮关键区1997年后比1997年前海水增暖系统更加深厚,500 m以浅东海黑潮主流区流速表层约每10 a增加0.6 cm/s,趋势随深度增加而减小,年际变化较显著且与ENSO变化周期一致,海表海温约每10 a增加0.2～0.3℃,海下100 m附近增速最大。     

春季东海黑潮锋影响强对流的个例分析

利用卫星观测和再分析资料,研究了2018 年 4 月 30 日东海黑潮海面温度锋(黑潮锋)影响低云突破边界层发展为对流云团,并导致强降水的过程。结果表明：(1)29 日 12 时东海 500 hPa 上受短波槽控制,低空处于高低压之间的偏南气流中;黑潮锋大气边界层稳定,有利于低云发展。 (2)黑潮锋的暖水侧向大气不断输送热量和水汽,稳定性减弱;而冷水侧对大气的冷却作用显著, 大气稳定性增加。(3)经过约12 h 的调整,黑潮锋通过垂直混合机制强迫表层风速发生变化,在黑潮锋上空形成风速辐合,叠加背景辐合场,导致辐合明显增强。(4)受平流效应影响,黑潮锋上空大气增湿增温,抬升凝结高度降低。(5)潜热释放与低空辐合之间形成正反馈,最终导致对流云团发展,降水强度显著增强。     

春季东海黑潮海表温度与风场的年代际变化特征

利用高分辨率遥感海表温度和海表面风场数据,通过经验正交分解(EOF)和合成分析等方法对春季(3—5月)东海黑潮海温暖舌和海表面风场的年代际变化特征进行分析。结果表明:春季黑潮海温暖舌存在明显的年代际变化特征,在1996/1997年发生由弱到强的位相转换,该年代际变化主要受到北太平洋涡旋振荡(NPGO)的调制。进一步研究表明,与气候态相反,春季黑潮海表温度和风场散度在年代际尺度上表现出显著的负相关关系,合成分析表明,该现象主要是由黑潮西侧东海陆架海域海温的异常增暖所造成。     

影响山东热带气旋活动的气候特征与太平洋海温的关系

利用1949～2003年热带气旋年鉴资料,对55年来影响山东热带气旋(TC)活动的气候特征与太平洋海温的关系进行了分析.结果表明:(1)在厄尔尼诺年,影响山东的TC频数较常年明显偏少.厄尔尼诺次年TC频数较常年稍有增加;拉尼娜年影响山东的TC频数较常年显著偏多,增加明显的月份主要是8月和9月,拉尼娜次年,影响山东TC频数偏少.厄尔尼诺事件强度越大,影响山东的TC频数越少;(2)影响山东的TC数和菲律宾以东洋面的海温呈正相关,并具有很好的持续性.影响山东的TC多年,赤道中东太平洋有较强的负距平区,影响山东的TC少年,赤道中东太平洋为正距平区;(3)厄尔尼诺年,影响山东的TC强度偏强.拉尼娜年,影响山东的TC强度明显偏弱.影响山东的TC强度厄尔尼诺年要比拉尼娜年强很多;(4)影响山东TC偏强年在赤道中东太平洋有较强的正距平区,影响山东TC偏弱年在赤道中东太平洋地区有较强的负距平.综上说明赤道中东太平洋的海温高低对影响山东的TC频数和强度有较好的指示作用.     

海洋中暖涡对热带气旋强度的影响

采用中尺度大气模式MM5和区域海洋模式POM构造了中尺度海气耦合模式,利用该耦合模式模拟了台风Chanchu(2006)从热带低压发展到台风再逐渐衰减的全过程;再以该耦合试验作为对比试验,同时设计一个敏感性数值试验来考察海洋中暖涡对TC强度的影响。试验结果表明暖涡的存在并没有使得TC更快速增强,但抑制了TC的衰减,使得TC增强的时间延长,暖涡的存在使得TC增强,中心气压减少了15 hPa。分析表明,由于暖涡处的混合层很深,阻止了温跃层的冷水挟卷到混合层中,使得TC引起的海面降温较小,因此抑制了TC的衰减。     

东中国海海温在增暖停滞期的变化特征及成因分析

通过HadSST3原始观测数据和HadISST1重组数据,分析了东中国海海温在增暖停滞期(1998—2014年)的变化特征。研究表明:两组数据的海温变化特征和程度相似。在增暖停滞期,渤海、黄海和东海海温线性趋势主要表现为负,降温最多的集中在长江口附近,约-1℃。渤海、黄海及东海部分区域的净热通量对海温降低起正作用,而在东海黑潮区海洋的净热通量对海温降低起负作用,黑潮入侵的减弱可能是东海海表温度下降的主要原因。在增暖停滞期,海温变化趋势具有较显著的区域性季节特征。春季海温几乎呈现全海盆的下降趋势,尤以长江口附近下降最多,可达-1.4℃;夏季海温下降趋势较春季减弱,下降最多的地区主要集中在渤海;秋季渤海海温下降较明显;冬季海温变化主要在长江口沿岸,渤黄海海温的变化并不明显。     

台湾岛附近海洋对0908号台风“莫拉克”的响应特征

在模拟2009年登陆我国东部沿海的台风"莫拉克"的基础上,利用AVHRR/AMSR和SODA再分析数据和模拟结果,初步评估了GRAPES-ECOM海-气耦合模式(上海台风研究所基于GRAPES-TCM区域台风模式和ECOM海洋模式开发而成)模拟台风期间海洋响应的能力,并分析了台风期间台湾岛周围海域的海温、上升流、中尺度冷涡等的变化特点。分析结果表明,GRAPES-ECOM耦合模式较好地模拟了表层海温对台风的响应,与深水海洋响应比较,揭示了近海对台风响应的一些新特征:(1)在台湾以东海域,台风活动改变了黑潮海域海水的垂直运动,诱导黑潮南部沿岸上升流,而北部先于台风存在的上升流减弱,导致不同水深海温的最大降温位置都出现在路径左侧,与深海偏向路径右侧不同;(2)位于台湾岛东北面的彭佳屿冷涡因其形成与大陆架和黑潮有关,当台风在台湾以东洋面活动时,冷涡位于台风右前方,黑潮表层海水辐合流向大陆架,冷涡中心温度上升,强度减弱,当台风转折北上,冷涡位于台风东南侧,表层海水辐散,加强底层冷水上涌,从而增强了该冷涡的强度;(3)台风不仅加深了台湾海峡的混合层深度,还使得海水的垂直热力结构改变,并使整层海温趋于一致。     

海洋热通量对东海气旋发展影响的数值试验

利用PSU/NCARMM 4对东海两个弱气旋个例的初期入海发展进行了数值模拟和敏感性试验的研究 ,并对主要结果进行了分析 .采用总体空气动力学边界层及显式水汽方案的控制试验较成功地模拟出了气旋涡度场的型式和中心强度 .在此基础上针对海洋热通量进行了敏感性试验 .结果表明 ,海洋热通量输送对东海气旋的发展有非常重要的作用 .不计初期海洋热通量输送可减少模拟气旋强度的 4 5%以上 ;初始 (入海前 )增加海 -气温差 1K可使气旋强度增加 2 % ;初始增加海洋潜热输送 (海 -气饱和水汽差 ) 1 %使气旋强度增加 50 %左右 .潜热输送的贡献约为感热的2 0倍 .海洋热输送加大了低层大气的不稳定性 ,这可能是影响两例气旋发展的一个重要原因     

热带气旋的结构对其移动影响的动力分析

视热带气旋(以下简称TC)为半径等于R的圆形涡旋,对其水平运动方程作在整个TC区域的平均,进而得到了TC风场结构引起的TC移动方程,求出其解析解,并据此讨论TC风场结构对TC路径的影响,结果表明:即使是轴对称的TC,其路径也有周期性的正(余)弦摆动,且摆动周期不仅与TC所在纬度有关,还受TC的尺度、最大风速及其半径等影响,在半周期和整周期附近移向有突然左折的趋势;而TC的1波非对称分量,并不对TC的移动产生直接影响;只有当TC的非对称分量为多波(如2波)形式时,才对TC的移动产生直接的显著影响,且与非对称分量的初始位相有关.此外,TC的径向风对其移动也有显著影响     

冬季不同背景风场下边界层云对东海黑潮锋的响应个例研究

为探究冬季不同背景风场下黑潮锋影响边界层云的机理,采用高分辨率卫星数据和再分析数据,研究了冬季海面背景风为垂直(西北风)和平行(东北风)东海黑潮海表面温度锋(黑潮锋)条件下,边界层云对黑潮锋的响应。结果表明:背景风垂直黑潮锋情况下,黑潮锋强迫的边界层内次级环流明显,黑潮锋暖水侧海面冷平流强,海气温差增大,海气界面潜热感热通量增大,海气界面不稳定性增大,产生上升运动,云底高度抬升。上升运动在边界层底向南北两侧辐散,在冷水侧产生下沉运动与500 hPa高压下沉叠加,使局地云量明显减少,形成晴空少云区(云洞)。在暖水侧以南的下沉支叠加云顶上的下沉运动和边界层退耦效应共同作用,产生另一个云洞。气压调整机制为次级环流产生的主要原因。背景风平行黑潮锋情况下,海面空气温度平流作用小,暖水侧海气温差较小,虽然海洋仍然加热大气,但海气界面不稳定较弱,湍流增强使云底高度抬升,垂直混合机制为该湍流增强的主要原因。     

Numerical study of the influence of Kuroshio Current on the thermocline in the sea area around Taiwan Island

1 INTsoDUcrIONTemperature is one of the most impoFtant essential factors of ocean, and its verticalstructure, especially the phenomenon ofthermocline, is concerned by military and manufacturepractices at all times. There are two classes of research methods for thermocIine, statisticmethod and numerical method. In recent years, more attention has been paid to the latterwhich becomes the primary development direction. Since Munk et al (1948) pot forward1-D model of thermocline at steady sta…     

The dependence of precipitation on wind direction over the Kuroshio front in the winter East China Sea

This study investigates atmospheric responses to the directions of surface wind over the Kuroshio front in the East China Sea, using wintertime satellite-derived data sets. Composite maps of sea surface temperature, wind speed, precipitation, turbulent heat flux, surface wind divergence, and the curl of wind vectors above the atmospheric boundary layer are depicted based on the classification of intense northeasterly (along the front) and northwesterly (across the front) winds over the East China Sea. When northeasterly winds prevail, considerable precipitation occurs on the offshore side of the Kuroshio front, in contrast to periods when northwesterly winds prevail. First, the northeasterly winds strengthen above the front because of the downward transfer of momentum from the fast-moving air at higher levels and/or an adjustment of sea level pressure over the oceanic front, although the process by which the influence of the Kuroshio penetrates beyond the marine atmospheric boundary layer remains unclear. Second, a cyclonic vortex forms above the marine atmospheric boundary layer (at 850-hPa height) on the offshore side of the front, and thereafter, surface wind convergence via Ekman suction (hence, enhanced precipitation) occurs over the East China Sea shelf breaks. The northeasterly winds blow over the East China Sea when the Aleutian Low retreats to the east and when high sea level pressure covers the northern Sea of Japan.     

东海黑潮温盐与中国东部气温和降水的相互关系

采用东海黑湖主流段长时间序列的实测温盐资料，研究了东海黑潮上层温度、上层盐度的变化及其与中国东部降水和地面气温的关系。结果表明，在过去50年内，东海黑潮上层海温呈上升趋势，而上层盐度略呈下降趋势。东海黑潮上层海温和我国东部地面气温的关系在冬季十分密切，呈现出大面积显著的正相关，这与冬季南下冷空气的整体降温作用有关。夏季，长江中下游江水的增多致使大量长江冲淡水入海，导致黑潮上层水盐度下降，此时东海黑潮上层盐度与我国大陆东部降水呈负相关。     

春季东海不同水域的表层叶绿素含量

利用１９９４年春季在东海及台湾海峡首次获得的表层水中绿素含量大面走航连续观测资料，结合温盐分布及以往的有关东海及台湾海峡的海流和上升流的结论，分析了春季东海表层叶绿素含量在不同水域的分布特征。结果表明，叶绿素含量分布与水文结构关系密切。叶绿素含量值随不同海流流域而变，但在各海流流域内基本不变，黑潮表层水的叶绿素含量最低，其次是台湾暖流表层水，长江冲淡水与江浙沿岸流域的叶绿素含量较高；黑潮西侧弱流剧     

海洋飞沫对热带气旋边界层结构的影响

将海洋飞沫参数化引入到一个高分辨率、非静力中尺度WRF模式中,对0908号热带气旋Morakot进行数值模拟,探讨了海洋飞沫对热带气旋Morakot边界层结构和强度的影响。模拟结果表明:采用新参数化后,对热带气旋Morakot的强度预报有改进,但对热带气旋移动路径改进不大;其次,通过对边界层过程的改进,使得眼墙区域的平均径向风速、切向风速、温度、相对湿度、垂直风速、热通量,降水等物理量均有增强,各物理量的贡献对热带气旋Morakot强度和结构变化的影响十分重要。     

Long-term variability of winter mixed layer depth and temperature along the Kuroshio jet in a high-resolution ocean general circulation model

To explore the causes of the winter shallow mixed layer and high sea surface temperature (SST) along the strong Kuroshio jet from the East China Sea to the upstream Kuroshio extension (25.5°N–150°E) during 1988–1994 when the Japanese sardine stocks collapsed, high-resolution ocean general circulation model (OGCM) hindcast data are analyzed with a bulk mixed layer model which traces particles at the mixed layer base. The shallow mixed layer and high SST along the Kuroshio jet are mainly caused by the acceleration of the Kuroshio current velocity and the reduction of the surface cooling. Because the acceleration reduces the time during which the mixed layer is exposed to wintertime cooling, deepening and cooling of the winter mixed layer are restricted. The weaker surface cooling due to less severe meteorological forcing also causes the shallow mixed layer and the high SST. The impact of the strong heat transport along the Kuroshio extends to the southern recirculation gyre of the Kuroshio/Kuroshio extension regions; previous indications that the Japanese sardine recruitment is correlated with the winter SST and the mixed layer depth (MLD) in the Kuroshio extension recirculation region could be related to the velocity, SST, and MLD near the Kuroshio axis which also could affect the variability of North Pacific subtropical water.     

区域海气耦合模式FROALS模拟的西北太平洋环流及其年际变率

本文利用区域海气耦合模式FROALS(Flexible Regional Ocean-Atmosphere-Land System)对西北太平洋地区1984-2007年连续积分结果,对比SODA(Simple Ocean Data Assimilation)同化资料讨论了西北太平洋海表温度和表层洋流的气候态及年际变率。结果表明,FROALS基本能够再现冬、夏季季节平均的海温型,但均存在一个明显的冷偏差;FROALS对气候平均态的表层洋流有较高的模拟技巧,对于冬、夏季的表层洋流型都能够再现。另外,表层洋流的模拟偏差与海表高度的模拟偏差直接相关。由于模式模拟的黑潮热输送较观测偏强,使得模式模拟的海洋热输送倾向于使黑潮路径上的海温呈现正偏差。从表层洋流的年际变率来看,模式模拟的与ENSO(El Nio-South Oscillation)相联系的年际变率信号与观测相似:在El Nio年,北赤道流和棉兰老流增强,低纬度西太平洋海表高度降低,而在La Nia年则呈现出相反的形态,但是在模式中这种信号稍强于观测。     

Argos漂流浮标的若干观测结果

表层漂流浮标是一种利用Argos卫星系统定位与传送数据的海洋观测设备,它可以利用Lagrangian法则连续观测表层海流及表层水温。文章利用近年在南海和西太平洋投放的部分卫星跟踪表层漂流浮标所取得的观测资料,分析观测海域的表层海流特征及其漂移路径上的温度变化,得出以下结果。(1)由浮标的漂移轨迹看出,黑潮表层流路年际变异相当大。(2)2003年1月,黑潮表层水有入侵南海的趋势,似无西北太平洋表层水深入南海的迹象;夏季南海表层水由南海流出经吕宋海峡汇入黑潮主干。(3)秋季台湾东北海区存在一个强反气旋涡,空间尺度约270km。(4)黑潮主干在秋末冬初经过东海时明显呈弯曲流动,并形成许多小尺度的气旋式涡。(5)在九州西南海域,黑潮表层流并无分支北上进入对马暖流区。(6)2003年春季,黑潮在日本以南的弯曲不明显,并伴随有冷、暖涡产生,暖涡的强度和空间尺度都要比冷涡大得多。(7)由漂流浮标观测得到的的表层海水的温度分布明显呈日变化和季节变化的特征。在浮标漂移路径呈反气旋或气旋式转动的区域,表层水温对应出现高或低温区;但出现在台湾以东的低温区则与此时期的台风过境有关。