西北太平洋累积气旋能量的年代际变化

利用1949—2011年CMA-STI热带气旋最佳路径数据集,分析了西北太平洋累积气旋能量(ACE)的年代际变化特征。结果表明,西北太平洋热带气旋(ACE)的年代际变化主要分为1957—1967高值期、1976—1986过渡期和1998—2008低值期。其中强热带风暴(STS)、台风(TY)和超强台风(SuperTY),特别超强台风是决定成分。副热带高压偏弱,垂直风切变偏小,低纬度低空正涡度异常偏东以及低纬度海表面温度(SST)正异常偏东等背景场的年代际特征,有利于形成ACE的年代高值期。     

近百年西北太洋热带气旋频数变化特征与ENSO的关系

本文根据西北太平洋近106年(1899～2004年)热带气旋系列资料,分析了热带气旋年频数多年变化的统计特征.结果表明:西北太平洋台风频数既存在明显的短周期的年际变化也存在明显长周期的年代际变化,是一种短周期与长周期相互作用的多时间尺度的变化.年际变化与ENSO有明显关系,ENSO事件的当年9月到次年8月冷事件年相对与暖事件年会有更多的台风生成和登陆.在年代际尺度上,106年的台风活动可以分为几个明显的活跃期和不活跃期,这种年代际的变化可能与海气耦合的经向模态调制有关系.     

西北太平洋热带气旋活动的年际变化及其与大尺度背景场的关系

西北太平洋热带气旋活动的年际变化引起了业内广泛关注。本文选取1950—2016年7—10月的西北太平洋热带气旋为研究对象,分析各等级热带气旋活动特征与Ni珘no-3.4区7—10月平均海表面温度异常(SSTA)的关系,统计了生成频数、生命期、累积气旋能量指数(ACE)、生成位置及路径的变化特征,并探究ENSO循环的暖事件年与冷事件年中大尺度背景场的差异。结果表明:(1)在暖事件年,强台风和超强台风的生成频数、生命期均有增加的趋势,ACE指数与SSTA正相关性更强,说明其强度有所增加,冷事件年情况相反。(2)强台风和超强台风在暖事件年生成位置偏东偏南,在冷事件年生成位置偏西偏北。(3)季风槽区的高低层环流形势配合垂直风切变及对流层暖湿空气,导致热带气旋的生成位置在冷暖事件中发生变化。     

1979—2019年影响中国沿海的热带气旋与ENSO变化关系初探

采用1979—2019年热带气旋最佳路径资料,分析影响中国沿海的热带气旋的时空演变特征,并结合Ni?o3.4指数、海表温度和海洋上层热容量资料,对热带气旋与ENSO变化关系进行初步探讨。结果表明,近40年来影响中国沿海的热带气旋经历了1990年代减弱,2000年代增强的变化过程,且在2000年以后呈现显著向岸迁移趋势。影响中国沿海的热带气旋与表征ENSO的Ni?o3.4指数的相关关系在2000年发生突变,具体表现为ACE与Ni?o3.4指数在2000年前呈显著正相关,2000年后二者相关性明显下降。通过将ACE分解成平均强度ACE₁、持续时间ACE₂和频数ACE₃这三个分量,发现2000年前Ni?o3.4指数与平均强度ACE₁呈显著正相关,但2000年后Ni?o3.4指数与ACE₁相关关系减弱,这可能是导致ACE与Ni?o3.4指数的相关关系在2000年左右发生突变的主要原因。持续时间ACE₂与Ni?o3.4指数一直保持显著正相关,频数ACE_3<...     

潜热通量异常对西北太平洋热带气旋活动影响的机理研究

使用1958—2001年的中国气象局台风年鉴资料和欧洲中心再分析资料,初步揭示了潜热通量异常对西北太平洋(含南海)热带气旋活动的可能影响机理。统计分析发现,西北太平洋(含南海)热带气旋年频数与北太平洋副热带(简称关键区)的潜热通量在过去40余年中均表现为显著的减弱趋势。诊断分析表明,关键区的潜热通量通过低层信风向西的水汽输送—整个西北太平洋热带气旋活动区水汽低层辐合上升而凝结—潜热释放这一链条改变西北太平洋(含南海)大气环境场条件(包括中层湿度场、高低层涡度场和高低层散度场),进而调制热带气旋活动。使用SAMIL模式进行关键区内潜热通量加倍和减半的敏感性试验,进一步证实了关键区潜热通量异常对西北太平洋热带气旋活动调制作用的可能机理,而对南海热带气旋活动影响较小。由此可推断,在过去40余年中,北太平洋副热带中部区潜热通量的减弱趋势可能是造成西北太平洋(含南海)热带气旋频数下降的主要原因之一。     

秋季西北太平洋上热带气旋研究进展及展望

西北太平洋是全球热带气旋生成频数最多的区域,相较于夏季热带气旋,对于秋季热带气旋的研究相对较少。随着2000年后登陆我国的秋季热带气旋中超强台风的比例逐渐增多,并对我国造成严重的灾害,秋季热带气旋的研究受到越来越多的关注。对西北太平洋秋季热带气旋的研究进展进行回顾和总结,主要包括秋季西北太平洋上热带气旋的活动特征、影响因子以及登陆我国热带气旋的特征与影响等3方面,并对研究秋季热带气旋的未来方向进行了展望。     

西北太平洋超强台风活动特征及其与ENSO的关系

利用1965～2005年西北太平洋热带气旋(TC)资料,对发生在西北太平洋的超强台风(STY)进行统计,总结了超强台风的活动范围及季节演变特征。结合海表面温度(SST)分析了超强台风活动与ENSO现象的关系以及ENSO现象对超强台风活动的影响机制。结果表明:超强台风的数量占全部热带气旋总数的1/5,在7～11月间活动最为频繁,且11月达到超强台风的比例最高,出现频率最高的区域是菲律宾以东洋面上。在El Nio年,由于海温和季风槽的共同作用,热带气旋生成的位置比较偏东,再加上弱垂直风切变的影响,超强台风数量会比较多,La Nia年热带气旋生成的位置比较偏西,超强台风活动区域垂直风切变比较强,超强台风数量会比较少。     

2007年西北太平洋热带气旋气候特征分析

本文通过对2007年西北太平洋热带气旋发生源地、频数、移动路径、强度等方面的分析,找出2007年西北太平洋热带气旋的特征,并对其大气环流进行了分析,结果表明:2007年西北太平洋热带气旋偏少、偏强,路径怪异.前期赤道东太平洋海温偏低,而西北太平洋副热带高压位置偏南、偏西,是2007年西北太平洋热带气旋偏少的主要原因.     

ENSO与影响福建省热带气旋数量和强度关系研究

利用1949~2013年的热带气旋最佳路径和Nino3.4指数资料,探讨了影响福建省的热带气旋数量和强度与ENSO之间的关系.结果表明,影响福建省的热带气旋数目在拉尼娜年要比厄尔尼诺年略偏多.但对于强台风和超强台风级别的热带气旋而言,反而是在厄尔尼诺年偏多,其频数是拉尼娜年的1.5倍.另外,热带气旋发生的高峰期,在拉尼娜年为7~9月,在厄尔尼诺年则为7~10月,即厄尔尼诺年中的高峰期相对较长;同时,在拉尼娜年中,强台风和超强台风的发生时间较厄尔尼诺年的6~9月要迟延1个月左右,为7~10月.     

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.     

北印度洋风暴潮特征及其对气候信号的响应研究

北印度洋是我国“海上丝绸之路”的重要通道,其每年热带气旋活动引起的风暴潮等严重威胁着船舶航行安全和沿岸国家人民生命财产安全。分析研究北印度洋风暴潮的特征,对我国经济发展及北印度洋沿岸国家防灾减灾具有重要的现实意义。利用美国联合预警中心(the Joint Typhoon Warning Center, JTWC)公布的1950~2020年热带气旋资料、美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)公布的1950~2020年热带气旋资料与1950~2020年的Niño3.4指数、夏威夷大学海平面中心(University of Hawaii Sea Level Center, UHSLC)公布的北印度洋每小时的水位数据进行分析,结果表明:　(1)北印度洋大于1 m的风暴潮主要分布在孟加拉湾北部,少量分布在孟加拉湾其他区域与阿拉伯海; (2)孟加拉湾北部区域的年际最大热带风暴潮(annual maximum tropical cyclone storm surge, AMTSS)与当月Niño3.4指数、南方涛动指数(southern oscillation index, SOI)相关性较高、受厄尔尼诺-南方涛动(EI Niño-Southem Oscillation, ENSO)的影响明显; (3)北印度洋AMTSS月际分布呈现双峰分布,与热带气旋(tropical cyclone, TC)的月际分布基本一致; (4) La Niña期间影响孟加拉湾北部的热带气旋在数量与强度方面均超过El Niño期间影响孟加拉湾的热带气旋,是La Niña期间风暴潮极值大于EI Niño期间风暴潮极值的重要原因。研究表明, AMTSS对ENSO信号的响应可能为AMTSS提供了潜在的可预测性,这对早期预警和减少风暴潮灾害具有重要意义。     

Diagnosis of the ENSO modulation of tropical cyclogenesis over the southern South China Sea using a genesis potential index

The modulation of tropical cyclogenesis over the southern South China Sea (SSCS) by the El Nin o- Southern Oscillation (ENSO) is examined in October-December (OND), when tropical cyclone (TC) activities are most active in this region. The results reveal that there were more TCs formed over the SSCS during La Nin a years and less TCs during El Nin o years. How different environmental factors (including low-level vorticity, mid-level relative humidity, vertical wind shear, and potential intensity) contribute to this influence is investigated, using a genesis potential (GP) index developed by Emanuel and Nolan. Composite anomalies of the GP index are produced for El Nin o and La Nin a years separately, which could account for the changes of TC frequency over the SSCS in different ENSO phases. The degree of contribution by each factor is determined quantitatively by producing composites of modified indices in which only one of the contributing factors varies, with the others set to climatology. The results show that the mid-level relative humidity makes the largest contribution to the ENSO modulation of tropical cyclogenesis over the SSCS. Although warmer sea surface temperatures (SSTs) and larger amount of evaporation from the ocean surface were observed over the SSCS during El Nin o years, anomalous descending motions due to the anomalous Walker circulations inhibited the upward transports of water vapor and led to less moisture contents in the middle troposphere, which suppressed TC formations.     

热带太平洋海平面低频变化

本文选取ECMWF ORAS4再分析数据对1959-2015年热带太平洋海平面的低频变化进行了分析。热带太平洋海平面年际变化第一模态反映了ENSO爆发阶段的海平面变化,热带东、西太平洋变化反相,其时间序列与Niño3.4指数高度相关。海平面第二模态则体现了El Niño爆发前后热带太平洋暖水的输运过程。El Niño爆发前热带西太平洋暖水聚集的位置,以及爆发后暖水向赤道外输运的位置在两类El Niño事件中均有所不同。此外,ENSO的周期在近半个世纪发生了显著的年代际变化,这一变化与热带太平洋的年代际变化有关。热带太平洋的年代际变化对海平面趋势变化也有着显著的影响。卫星高度计观测到的近20年海平面的快速上升（下降）正是由20世纪90年代后热带太平洋频繁的位相转换引起的。     

A primary study of the correlation between the net air-sea heat flux and the interannual variation of western North Pacific tropical cyclone track and intensity

A singular value decomposition (SVD) analysis is carried out to reveal the relationship between the interannual variation of track and intensity of the western North Pacific tropical cyclones (WNPTCs) in the tropical cyclone (TC) active season (July-November) and the global net air-sea heat flux (Q net ) in the preceding season (April-June). For this purpose, a tropical cyclone track and intensity function (TIF) is defined by a combination of accumulated cyclone energy (ACE) index and a cyclone track densit...     

中国科学院气候系统模式模拟的ENSO循环

On the basis of more than 200-year control run, the performance of the climate system model of Chinese Academy of Sciences(CAS-ESM-C) in simulating the El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO) cycle is evaluated, including the onset, development and decay of the ENSO. It is shown that, the model can reasonably simulate the annual cycle and interannual variability of sea surface temperature(SST) in the tropical Pacific, as well as the seasonal phase-locking of the ENSO. The model also captures two prerequisites for the El Ni?o onset, i.e., a westerly anomaly and a warm SST anomaly in the equatorial western Pacific. Owing to too strong forcing from an extratropical meridional wind, however, the westerly anomaly in this region is largely overestimated. Moreover, the simulated thermocline is much shallower with a weaker slope. As a result, the warm SST anomaly from the western Pacific propagates eastward more quickly, leading to a faster development of an El Ni?o. During the decay stage, owing to a stronger El Ni?o in the model, the secondary Gill-type response of the tropical atmosphere to the eastern Pacific warming is much stronger, thereby resulting in a persistent easterly anomaly in the western Pacific. Meanwhile, a cold anomaly in the warm pool appears as a result of a lifted thermocline via Ekman pumping. Finally, an El Ni?o decays into a La Ni?a through their interactions. In addition, the shorter period and larger amplitude of the ENSO in the model can be attributed to a shallower thermocline in the equatorial Pacific, which speeds up the zonal redistribution of a heat content in the upper ocean.     

超强厄尔尼诺事件次年台风生成偏晚原因分析

The 2015/2016 El Ni?o event reached the threshold of super El Ni?o event, and was comparable to the super events in 1982/1983 and 1997/1998. Interestingly, the tropical cyclones(TCs) were found to have very late onsets in the decaying years of the super El Ni?o events. This study discusses the causes of late TC onsets related with atmospheric circulation, disturbance sources and trigger mechanisms. The analysis shows that the western North Pacific subtropical high(WNPSH) from January–June during the decaying years of the super El Ni?o events were stronger than the climatic mean, which resulted in a relatively stable atmospheric state by inhibiting deep convection. As a disturbance source, the April–June intertropical convergence zone(ITCZ) during the decaying years of the super El Ni?o events were significantly weaker than its climatic mean. The cross-equatorial flow and monsoon trough, as important TC generation triggers, were weaker from April–June during the decaying years of the super El Ni?o events, which further reduced the probability of TC generation. As for the late TC onsets, the role of atmospheric circulation anomalies(i.e., subtropical-high, the ITCZ, cross-equatorial flow, and monsoon trough) were more important. The cross-equatorial flow may take as predictor of TC onsets in the decaying years of the super El Ni?o events.     

Estimates of the mutual influence of variations in the sea surface temperature in tropical latitudes of the Pacific,Atlantic, and Indian Oceans from long-period data series

Based on the concept of the Wiener&–Granger causality, a seasonal trivariate analysis of directional couplings between sea surface temperature variations in tropical latitudes of the Pacific, Atlantic, and Indian Oceans has been performed. These variations are related to significant modes of regional and global climatic variability. We have analyzed time series of monthly indices of Pacific Ocean processes of the El Ni&ño/Southern Oscillation (ENSO), equatorial Atlantic mode (EAM), and Indian Ocean Dipole (IOD)&—along with its western and eastern poles for the period of 1870&–2015. A scheme of interactions between the processes under study where coupling strength estimates are presented, along with estimates of the season of its maximal value and the coupling coefficient sign, has been developed. We have found the seasonal influences of ENSO on the western and eastern poles of IOD, the eastern pole of IOD on ENSO, EAM on ENSO, and IOD on EAM to be the most significant couplings.     

ENSO循环相联系的北太平洋低纬度异常西边界流

用SODA海洋同化和NCEP大气再分析资料,分析了热带太平洋次表层海温异常主要模态与北太平洋低纬度西边界流海域上层海洋环流和亚洲-北太平洋地区大气垂直和水平流场变化之间的关系,得到以下结果:（1） 在热带太平洋海洋次表层ENSO事件具有两种模态,二者组合构成ENSO循环。第一模态为ENSO成熟期,主要出现在冬季,第二模态为ENSO过渡期,主要出现夏季。（2） ENSO循环对北太平洋低纬度西边界流区上层海洋环流有重要影响。在El Niño发展期或La Niña 衰退期,该区出现气旋性异常环流,北赤道流（NEC）加强,NEC分叉位置北移,棉兰老海流（MC）加大,菲律宾以东黑潮（KC）减小,北赤道逆流（NECC）最强。在El Niño（La Niña）成熟期,该区气旋性（反气旋性）异常环流达最强,NEC最强（最弱）,NEC分叉位置最北（最南）,MC最大（最小）,KC最小（最大）,NECC减弱（加强）。在El Niño衰退期或La Niña发展期与El Niño发展期相反,该区出现反气旋性异常环流,由此导致相应流系异常发生反位相变化。（3） ENSO循环对北太平洋低纬度西边界流海域上层海洋环流的影响是通过ENSO事件期间热带太平洋热力状况异常改变上空大气环流来实现的。ENSO事件首先造成热带太平洋海洋热力状况异常,导致其上空对流活动异常,后者直接或间接通过“大气桥”能量传输引起相关地区大气环流场的变化,致使海面风应力场异常,进而强迫上层海洋环流场的相应变化。文章最后还分析了ENSO事件期间菲律宾附近异常反气旋或异常气旋性风场的产生和持续原因,讨论了北太平洋低纬度西边界流海域海气相互作用在ENSO循环中的贡献。     

黑潮入侵南海的强弱与太平洋年代际变化及厄尔尼诺-南方涛动现象的关系

在黑潮入侵南海强弱的问题上,到底是太平洋年代际变化(Pacific Decadal Oscillation,PDO)还是厄尔尼诺-南方涛动(El Nio-Southern Oscillation,ENSO)现象在起关键作用,目前还存在着较大争议。本文先以高盐水作为黑潮入侵强弱的示踪物,用120°E断面的高盐水数据和北赤道流分叉点(North Equator Current Bifurcation,NEC-Y)的南北变动进行相关分析,接着,进一步用学者所用的黑潮入侵指数(KI指数,Kuroshio intrusion index和NEC指数,North Equatorial Current index)与北赤道流分叉点南北变动进行相关分析。最后,用EMD(Empirical Mode Decomposition)方法和相关关系分析法分别分析了PDO指数、Nio3.4指数与北赤道流分叉点南北变动的关系并用NECP风场数据探讨其影响机制。结果表明:(1)通过对120°E断面的高盐水的KI指数、NEC指数与NEC-Y的相关分析,表明了北赤道流分叉点的南北变动能够很好地指代黑潮入侵南海的强弱;(2)通过PDO指数和Nio3.4指数与北赤道流分叉点的南北变动的相关性分析,发现PDO指数、Nio3.4指数与北赤道流分叉点的南北变动都具有较好的相关性,都在0.5水平。这些良好的相关性表明了PDO和ENSO对黑潮入侵南海的强弱都具有重要的影响;(3)当处于厄尔尼诺年(拉尼娜)时,赤道太平洋发生西(东)风异常,使得北赤道流分叉点偏北(南),使吕宋岛东侧的黑潮流速减弱(加强),黑潮入侵南海增强(减弱);当PDO处于暖(冷)阶段时,会加强热带太平洋的西(东)风异常,使得黑潮入侵南海增强(减弱)。