中国南极考察航线上气旋大风过程统计分析

综合使用“雪龙”号走航气象观测数据、SeaSpace极轨卫星云图、ERA-Interim再分析数据，研究了中国第19～34次南极考察航线上由南大洋气旋导致的气旋大风过程，分析了其发生数量及时间间隔、强度和空间分布等特征，探讨了气旋大风发生间隔与南极涛动的关系。南大洋气旋对中国南极考察航线影响频繁且强烈，气旋大风过程数量与航次时长呈显著正相关，平均而言每个航次出现约18(4)次气旋大风过程(强过程)，平均每间隔6.5(30)天就出现一次；气旋大风过程中，过程风速平均达8级，最大可达12级。但气旋大风过程的数量、发生时间间隔、最大风速都存在较为明显的航次差异。气旋大风过程时间间隔与南半球夏季南极涛动指数呈负相关，且对于发生在55°S以南的过程负相关更为显著；南极涛动通过调整中高纬度风压带强弱,并影响气旋活动数量和活动区域，进而影响考察航线上气旋大风过程发生数量和频率。气旋大风过程可以发生在南大洋和极区内的任意航段，其中以45°～60°S绕极西风带内发生最为频繁，尤其易出现在气旋中心及其北侧与副热带高压配合产生的强梯度风区内。在4个重点考察海域中，由于阿蒙森低压的存在，阿蒙森海气旋大风过程和强过程发生最为频繁，其次是南极半岛海域，而普里兹湾和罗斯海气旋大风过程频率明显低于前两个海域，由于罗斯海最为偏南，不易受到气旋大风过程影响。     

中国近海温带气旋的时空变化特征

基于1979-2012年共34年的ECMWF逐日4次平均海平面气压的再分析资料,采用英国雷丁大学气旋客观追踪算法,对出现在我国近海的温带气旋(气旋生命史1d以上,移动距离大于500km)的时空分布特征进行统计分析。结论包括以下几点:(1)1979-2012年进入中国近海的温带气旋平均每年45个,气旋数量呈现春夏多而秋冬少的特点。20世纪90年代初至今,气旋数量呈增加趋势,其中北部海区气旋数量增加达到显著水平,东部海区气旋数量表现为不显著减少,故认为影响中国近海的气旋路径有北移的趋势。(2)进入我国近海的温带气旋主要有4个生成源地,按比例由高到低分别是江淮气旋(38.9%),东海气旋(25.2%),黄河气旋(24.3%)以及蒙古气旋(11.6%)。气旋入海后,当大气海洋条件适合时,可以爆发性增长,气旋爆发性增长的主要区域在朝鲜半岛及以东洋面以及日本以东洋面,在我国近海气旋爆发的比例较小。(3)气旋生命史主要为1~7d,但生命史为1~4d的气旋比例最大,平均占气旋总数的52%,其中夏季长生命史气旋(大于10d)的比例最大,为8%,冬季最少,接近3%。冬季气旋最强,气压分布区间大;夏季弱气旋多,中心气压分布集中。     

近海北上热带气旋特征

通过研究分析1949-2011年在125°E以西近海北上,到达35°N以北登陆的热带气旋特征,总结出该类型热带气旋全部生成于125°-150°E,10°-29°N之间;出现此类型热带气旋时一般处于拉尼娜年,西太平洋副高强度较弱,副高西伸脊点偏东,副高脊线位置偏北;该类型热带气旋移动到125°E附近时,西风槽位置一般维持在110°-115°E,槽底位于25°-35°N等特征.     

1971—2020年南海生成热带气旋的活动规律与大风分布特征

利用东京台风中心提供的1971—2020年的西北太平洋热带气旋资料,对南海生成热带气旋的发生频数、发生源地、强度和持续时间、移动路径以及大风分布特征进行统计分析。结果表明：南海热带气旋主要生成于5—12月,其中6—9月为盛行期,约有70%的热带气旋生成;热带气旋生成位置季节变化明显,6—9月多生成于南海北部17°N附近,11月—次年4月多生成于14°N以南的南海南部,5月和10月为季节转换期,生成位置大幅北进或南撤;热带气旋中心最低气压为940～1 004 hPa,平均值为985.4 hPa,近中心最大风速为35～85 kt,平均值为48.3 kt,平均持续天数为6.2 d;热带气旋移动路径以西移和西北移路径居多,各月都有发生,其次为东北移路径,主要发生在5—6月;近90%的南海热带气旋10级以上大风以中心呈对称分布,大风圈平均半径为53.2 n mile,在7级以上大风中以中心呈对称分布的略多于不对称分布的,7级大风圈的平均半径为142.3 n mile。     

西北太平洋热带气旋发源特征与突变初步分析

采用日本气象厅东京台风中心最佳台风路径数据集1977-2011年共35年的资料对西北太平洋热带气旋的发源情况和突变进行了研究分析。结果表明:(1)热带气旋发源地主要集中在两个地方,一个是菲律宾以东海域125-134°E、11°-21°N范围内,另一个是南中国海北部海域111°-119°E、14°-21°N范围内;(2)热带气旋的等级越高,其生成的经度越大,纬度越低;(3)热带气旋生成最多的月份是8月,热带风暴、强热带风暴和台风均以8月份最多,而强台风生成最多的月份是9月,超强台风生成最多的月份则是10月;(4)热带气旋的生命长度、累积气旋能量和功耗指数均与其生成经度成正比,密度峰值均在马绍尔群岛170°E附近;(5)通过对时间序列的热带气旋个数、生命长度、累积气旋能量和功耗指数进行滑动t检验,发现在1995年和1998年均存在突变,从1995年至1998年为热带气旋趋势突变的时间区间。     

北太平洋爆发性气旋的统计特征

利用FNL(Final Analyses)全球格点资料,对2000—2015年冷季(10月至来年4月)发生于北太平洋(20°N~65°N,110°E~100°W)的爆发性气旋进行了分析研究。依据爆发性气旋的空间分布特征和高时间分辨率的资料,将爆发性气旋定义修订为海表面中心气压(地转调整到45o N)12h平均加深率达到1hPa/h以上的气旋。根据爆发性气旋最大加深率的大小,在强度上将其划分为4类:弱、中、强和超强。日本海、西北太平洋、中西太平洋、中东太平洋和东北太平洋为北太平洋爆发性气旋的5个多发区域,发生于各区域的爆发性气旋依次称之为:JOS(Japan-Okhotsk Sea)、NWP(Northwestern Pacific)、WCP(West-Central Pacific)、ECP(East-Central Pacific)和NEP(Northeastern Pacific)爆发性气旋。北太平洋爆发性气旋发生频数自西向东逐渐减少,呈现出"西多东少"的分布特征。爆发性气旋的统计特征因发生区域不同而呈现出较大差异,NWP爆发性气旋多发生于冬季和早春,而NEP爆发性气旋多发生于秋季和早春;相对于NEP爆发性气旋,NWP爆发性气旋发展较为剧烈,中心最低气压较低,爆发史长和发展史长较长。NWP爆发性气旋的移动路径多为西南-东北向,随着爆发强度的增强,其移动路径更趋于集中。NEP爆发性气旋的移动路径因生成位置的不同而呈现出较大差异,在中西太平洋和中太平洋海域生成的NEP爆发性气旋,其移动路径前期多为偏东向,后期折向西北;而在中东太平洋海域生成的NEP爆发性气旋,其移动路径多为西南-东北向。海洋暖流为NWP和NEP爆发性气旋的急剧发展提供了有利的海洋物理环境场。     

长城站极地气旋与暴风雪天气

西南极极地气旋是造成长城站暴风雪的主要天气系统。夏季每月侵入长城站气旋有6～8个,平均3～4d就有气旋侵入南极半岛乔治王岛地区．冬季每月5～7个,且强度比夏季大。极地气旋移动路径在夏季稍有南移,冬季气旋路径向北扩展。西南极极地气旋东移靠近南极半岛,气旋有阻滞现象,气旋受阻气流上升使高空扰动,低压和低压槽强烈斜压发展,在锋区后伴有向北移动极地冷空气入侵,是形成长城站强暴风雪天气重要原因。极地气旋给长城站带来大风降雨降雪天气,长城站95％以上的暴风雪天气是由极地气旋引起的。而长城站暴风雪天气有二种类型：一种由极地气旋前部与锋面影响,吹北风或西北风暴风雪;另一种是由极地气旋南部或高压脊前影响,吹南风或东南风暴风雪天气。而后一种则是风速猛、气温低、危害最大。     

低纬西太平洋热带气旋路径中短期预报

本文以动力学原理为依据,结合低纬西太平洋南海地区热带气旋历史资料建立了一个预报南海海区热带气旋未来72小时路径的预报模式。模式只要求输入预报时刻和前期的热带气旋中心位置,最低气压和中心附近最大风速资料便可在IBM或类似的微机上作出未来72小时的路径预报。用统计样本外的6年历史资料作预报检验,6年的平均预报误差表明其预报精度已达一般客观预报水平。     

我国南极科考站附近气旋的特征分析

本文基于欧洲中心的ERA-Interim再分析数据,采用雷丁大学的气旋自动识别与追踪算法,建立了1979-2013年中国南极科学考察站长城站、中山站以及泰山站划定的统计区域内气旋数据集。基于这套数据,分析了3个站区附近气旋的气候特征,包括:气旋数量、空间分布、强度、加深率等,并研究了达到爆发性发展的气旋的时空特征。分析表明,长城站以及中山站气旋数量均有增加趋势,但都未达到显著水平;泰山站气旋数量的减少趋势达到显著性水平。3个站区的气旋统计表明,长城站统计区域内气旋活动最频繁,且爆发性气旋活动相对较多;中山站、长城站气旋的数量和空间分布具有季节变化,气旋数量夏季较其他3个季节偏少、偏弱;泰山站气旋活动最少,并且大部分影响到该站的气旋都处于消亡阶段,气旋的强度较弱,故气旋活动对该站的影响较弱。     

中国近海及其附近海域若干涡旋研究综述Ⅱ.东海和琉球群岛以东海域

综述东海和琉球群岛以东海域若干气旋型和反气旋型涡旋的研究.对东海陆架、200m以浅海域,主要讨论了东海西南部反气旋涡、济州岛西南气旋式涡和长江口东北气旋式冷涡.东海两侧和陆坡附近出现了各种不同尺度的涡旋,其动力原因之一是与东海黑潮弯曲现象有很大关系,其次也与地形、琉球群岛存在等有关.东海黑潮有两种类型弯曲:黑潮锋弯曲和黑潮路径弯曲.黑潮第一种弯曲出现了锋面涡旋,评述了锋面涡旋的存在时间尺度与空间尺度和结构等;也指出了黑潮第二种弯曲,即路径弯曲时在其两侧出现了中尺度气旋式和反气旋涡,讨论了它们的变化的特性.特别讨论了冲绳北段黑潮弯曲路径和中尺度涡的相互作用,着重指出,当气旋式涡在冲绳海槽北段成长,并充分地发展,其周期约在1~3个月时,它的空间尺度成长到约为200km(此尺度相当于冲绳海槽的纬向尺度)时,黑潮路径从北段转移到南段.也分析了东海黑潮流量和其附近中尺度涡的相互作用.最后指出在琉球群岛以东、以南海域,经常出现各种不同的中尺度反气旋式和气旋式涡,讨论了它们在时间与空间尺度上变化的特征.     

A Dynamical Statistical Model for Prediction of a Tropical Cyclone

A dynamical statistical method is applied for operational forecasting of the Bay of Bengal tropical cyclone “Nargis” of April–May 2008. The method consists of three forecast components, namely (a) analysis of Genesis Potential Parameter (GPP) and maximum potential intensity, (b) track prediction, and (c) 12 hourly intensity prediction for forecasts up to 72 hours. The results of the study showed that GPP could provide necessary predictive signal at early stages of development on the further intensification of the low pressure system into a tropical cyclone. The landfall forecast position errors by different operational numerical models (NWP) showed landfall position errors ranging from 10 km to 150 km and landfall time error ranges from 6 hours early to 6 hours delay. The dynamical statistical model is capable to provide 12 hourly nearly realistic intensity forecasts up to 60 hours of forecast.     

阿拉伯海热带气旋生成特征分析

利用印度气象局（India Meteorological Department,IMD）、国际气候管理最佳路径档案库（International Best Track Archive for Climate Stewardship,IBTrACS）提供的1982—2020年阿拉伯海热带气旋路径资料,美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction,NCEP）再分析资料,对近39 a阿拉伯海热带气旋源地和路径特征、活跃区域、频数及气旋累积能量（accumulated cyclone energy,ACE）指数的季节特征和年际变化特征进行分析,并结合环境因素,说明其物理成因。结果表明：阿拉伯海热带气旋多发于10°~25°N,65°~75°E海域,5—6月、9—12月发生频数较高且强度较强,1—4月、7—8月发生频数较低且气旋近中心最大风速均小于35 kn;频数的季节变化主要受控于垂直风切变要素;阿拉伯海热带气旋发生频数和ACE近年有上升趋势,年际变化主要受控于海面温度（sea surface temperature,SST）和850 hPa相对湿度要素。     

两类热带气旋在南海的移动速度

统计分析最近23a资料,得出热带气旋在南海的移动速度平均为3．3纬度,日,其中西太平洋热带气旋较快,达3．9纬度,日,南海热带气旋较慢,仅2．8纬度,日。两类热带气旋都是在7月最快。过去一天移动速度快于平均值,未来一天容易减慢,反之容易加快。西太平洋热带气旋以减慢为主,南海热带气旋以加快为主。天气系统对热带气旋移动速度影响较大。     

热带气旋卫星遥感客观定位方法研究进展

首次从云系形态识别、风场结构分析、云体温湿反演、时空运动匹配等4个崭新角度梳理归纳了热带气旋卫星遥感客观定位方法研究进展,分别介绍此4类方法的实现原理与过程,比较分析各种方法的优缺点与适用性。总结认为,上述方法虽大多仍处于探索研究阶段,但其优于传统人工目视判读定位法的诸多特点将使之成为发展应用的必然;同时综合比较指出,结合运动特征的混合智能算法将是热带气旋中心定位的未来方向;此外建立集成多种资料和算法的热带气旋综合客观定位系统,也有利于提高热带气旋中心定位的稳健性和准确率。     

广西沿海热带气旋暴雨分析

本文利用１９５４～１９９８年的资料,以统计分析的方法,对广西沿海热带气旋暴雨与热气旋生成地区、路径和天气形势的相互关系进行初步探讨,归纳出几点有价值的结论,这些结论将对广西沿海热带气旋暴雨预报有较大的帮助。     

热带气旋移动研究近况综述

本文根据目前国内外近期的文献资料，总结介绍有关热带气旋移动的理论及现场试验研究方面的新成就和观点。可供科研、教学参考，亦可供业务预报中借鉴使用。     

1949-2006年西北太平洋热带气旋活动的气候分析

应用1949～2006年的《台风年鉴》资料对出现在西北太平洋的热带气旋(TC)的活动规律进行了气候再分析,按照新的TC分类方法探讨了近58a来西北太平洋TC的时空分布特征。分析结果表明,西北太平洋TC的时空分布差异显著,其发生源地可划分为4个,发生时间和位置的季节性变化明显,每年登陆我国TC的个数与西北太平洋TC数量的增减保持一致,TC全年集中发生在7～10月期间,TC的年代际变化表现为上世纪80～90年代发生的频数比60～70年代显著减小。小波分析显示TC活动3～6 a与12～14a的变化周期显著。     

Importance of tropical cyclone heat potential for tropical cyclone intensity and intensification in the Western North Pacific

Which is more important for tropical cyclone (TC) intensity and intensification, sea surface temperature (SST) or tropical cyclone heat potential (TCHP)? Investigations using best-track TC central pressures, TRMM/TMI three-day mean SST data, and an estimated TCHP based on oceanic reanalysis data from 1998 to 2004, show that the central pressure is more closely related to TCHP accumulated from TC formation to its mature stages than to the accumulated SST and its duration. From an oceanic environmental viewpoint, a rapid deepening of TC central pressure occurs when TCHP is relatively high on a basin scale, while composite distributions of TCHP, vertical wind shear, lower tropospheric relative humidity, and wind speed occurring in cases of rapid intensification are different for each TC season. In order to explore the influence of TCHP on TC intensity and intensification, analyses using both oceanic reanalysis data and the results of numerical simulations based on an ocean general circulation model are performed for the cases of Typhoons Chaba (2004) and Songda (2004), which took similar tracks. The decrease in TCHP due to the passage of Chaba led to the suppression of Songda’s intensity at the mature stage, while Songda maintained its intensity for a relatively long time because induced near-inertial currents due to the passage of Chaba reproduced anticyclonic warm eddies appearing on the leftside of Chaba’s track before Songda passed by. This type of intensity-sustenance process caused by the passage of a preceding TC is often found in El Niño years. These results suggest that TCHP, but not SST, plays an important role in TC intensity and its intensification.     

The response of the upper ocean to tropical cyclone Viyaru over the Bay of Bengal

Better forecast of tropical cyclone(TC) can help to reduce risk and enhance management. The TC forecast depends on the scientific understanding of oceanic processes, air-sea interaction and finally, the atmospheric process. The TC Viyaru is taken as an example, which is formed at the end of 11 May 2013 and sustains up to 17 May 2013 during pre-monsoon season. Argo data are used to investigate ocean response processes by comparing pre-and post-conditions of the TC. Eight oceanic parameters including the sea surface temperature(SST), the sea surface salinity(SSS), and the barrier layer thickness(BLT), the 26°C isotherm depth in the ocean(D26), the isothermal layer depth(ILD), the mixed layer depth(MLD), the tropical cyclone heat potential(TCHP) and the effective oceanic layer for cyclogenesis(EOLC) are chosen to evaluate the pre-and post-conditions of the TC along the track of Viyaru. The values of the SST, D26, BLT, TCHP and EOLC in the pre-cyclonic condition are higher than the post-cyclonic condition, while the SSS, ILD and MLD in the post-cyclonic condition are higher than the pre-cyclonic condition of the ocean due to strong cyclonic winds and subsurface upwelling. It is interesting that the strong intensity of the TC reduces less SST and vice versa. The satisfied real time Argo data is not available in the northern Bay of Bengal especially in the coastal region. A weather research and forecasting model is employed to hindcast the track of Viyaru, and the satellite data from the National Center Environmental Prediction are used to assess the hindcast.     

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