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。     

西北太平洋8月热带气旋频数异常特征分析

利用1949—2014年的美国国家环境预报中心2.5°×2.5°的月平均资料和上海台风研究所提供的台风年鉴,对西北太平洋8月热带气旋频数异常进行了统计相关和合成分析,并通过对台风异常偏少的2014年进行诊断分析,使相关和合成结果得到验证。主要结论有:(1)西北太平洋8月台风频数和赤道、副热带区域500 h Pa位势高度、当年4—7月该区域的异常位势高度均有显著负相关;与孟加拉湾北部SST、赤道中东太平洋850 h Pa纬向风场和印缅地区地面低压系统也有显著关联;(2)台风少年孟加拉湾北部SST偏高,极涡中心值偏低,副高强度强,北半球位势高度梯度小,东亚大槽浅,而多年则相反;(3)8月台风偏多(少)年低频能量的位相分布完全相反,传播特征明显不同。偏多年在6月中旬和8月上旬为正位相,偏少年相反;多年表现为系统西传,少年为东传;(4)2014年8月台风异常偏少的原因有:西太平洋副高位置偏南;赤道中太平洋SST异常增暖造成沃克环流发生异常;季风槽位置较常年明显偏西强度显著偏弱;(5)2014年的环流形势属于典型的台风偏少型,验证了历史相关统计和合成结果。     

副热带东北太平洋海表温度异常的传递及与ENSO的联系

厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO)现象是地球气候系统中最主要的年际变化信号之一,对其形成机制和预报的研究具有重要的理论和现实意义。本文基于ERSST v4海表面温度资料与NCEP/NCAR Reanalysis大气再分析资料,通过回归分析与合成分析等方法,研究了副热带东北太平洋海区海表面温度(sea surface temperature, SST)异常信号的传递机制及其与ENSO现象的联系。诊断结果表明,副热带东北太平洋SST异常与ENSO指数有很好的正相关关系。副热带东北太平洋SST异常的暖信号超前于ENSO指数约半年时间,通过风-蒸发-海温的反馈机制,沿东北-西南方向向赤道中太平洋缓慢传递。更进一步的数值实验显示,副热带东北太平洋的正SST异常信号的确可以影响大气环流场,使其西南方向的海面风速减弱,蒸发潜热通量减少,从而使信号向西南方向传递。     

影响我国的台风活动与厄·尼诺现象的联系

一、概述西北太平洋是全球台风活动最活跃的海区之一。该海域台风发生次数的年际振动很大,多、少台风年之间相差数倍。这对于我国东部沿海地区夏半年的旱、涝,灾害性天气气候具有重要影响。关于西北太平洋台风活动的长期变化规律及其基本原因的研究,一直受到我国气象工作者的注意。GARY(1984)在研究厄·尼诺现象以及准两年振荡(QBO)对大西     

埃尔-尼诺与西北太平洋台风关系的初步分析

本文对埃尔—尼诺年,埃尔—尼诺的前,后一年和非埃尔—尼诺年西北太平洋1—12月的台风个数、登陆我国的初台和终台、台风生成的地理分布等进行了统计分析。结果表明,从平均情况看,在埃尔一尼诺年,台风生成位置偏东偏南,年平均个数偏少,而强台风持续天数却较多。初台出现较晚,终告结束较早。     

南海形成的台风数与北太平洋SST关系分析

本文根据1949—1986年资料分析每年南海形成台风的年频数与前期北太平洋SST变化的关系,通过相关普查,得出副热带中太平洋海区和东太平洋赤道海区超前一年8月份至当年2月份各月的SST与南海形成台风数之间存在稳定的、大范围的、持续时间长的显著相关区。还得出厄尔尼诺事件与南海形成的台风数有一定的关系。对上述遥相关关系的机制进行了初步分析。     

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。     

北太平洋海表面温度的年际变化特征及其与东亚气候的相关关系

本文利用了EOF方法分析了1951-1980年北太平洋(包括赤道东太平洋)海表面温度各月逐年的年际变化特征。分析的结果表明:(1)冷暖洋流区也就是北太平洋暖流区,加利福尼亚寒流区、赤道东太平洋海区的收敛速度最快,其次是冬季黑潮和西部北赤道暖流区。(2)空间特征向量场前3项的物理意义非常清楚,第一特征向量场表示海温场南高北低沿纬度分布的特征,分为西北部和东南部两大反相的区域,零线的走向呈东北东-西南西。第二特征向量场分成了三块区域,零线的走向仍呈东北东-西南西。中间是正区,南、北分别是以赤道东太平洋和北太平洋暖流区为中心的负区,突出了这两大海区的作用,第三特征向量场北面是以北太平洋暖流区为中心的负区,而东南、西分别是以加利福尼亚、赤道太平洋和黑潮三大洋流区为中心的正区,中央太平洋是弱的负区。(3)由时间振幅系数分析得到的SST的各月逐年的变化特征,五十年代具有5-6年、六十一七十年代具有2-3年的准周期振荡,并且海温的这些固有变化特征与东亚气候有密切的关系。     

近百余年来西北太平洋SST长期变化趋势研究

利用来自英国气象局Hadley中心的海表温度(SST—Sea SurfaceTemperature)资料,计算了近百余年来(1870—2010年)西北太平洋SST的整体变化趋势、变化趋势的区域性差异、季节性差异、变化周期、突变形势,结果表明:(1)近百余年来,西北太平洋的SST整体上以3.9×10-3℃/a的速度显著性逐年线性递增。在1870—1910年期间表现出缓慢的递减趋势,1910—1930年期间的SST为近百余年来的波谷,曲线走势非常平缓,1930年以后,SST持续性递增至今;(2)西北太平洋大部分海域的SST表现出显著性逐年线性递增趋势,近海的递增趋势强于大洋。近海的递增趋势基本都在3×10-3℃/a以上,福建和广东沿岸、台湾周边海域、琉球群岛-日本一带周边海域的递增趋势最为强劲,基本在9×10-3℃/a以上,高值中心可达12×10-3℃/a以上;仅在鄂霍次克海西部近海呈显著的递减趋势,-15×10-3—-9×10-3℃/a;(3)西北太平洋SST的变化趋势表现出较大的季节性差异,秋冬两季的递增趋势强于春夏两季。鄂霍次克海的SST在冬春两季表现出显著性递减趋势,在秋季则表现出显著性递增趋势,夏季为过渡季节;(4)西北太平洋海域的SST存在多种尺度的变化周期:具有显著的2.1—2.3年、2.6—3.0年、3.3—3.8年、4.1—4.3年、4.7—6.0年、6.9—9.0年的显著性变化周期,以及45年以上的长周期震荡。近百余年来,西北太平洋海域的SST并不存在显著的突变现象。     

南太平洋大气和海洋年代际变化与冷空气关系的研究

本文分析了美国国家环境预报中心和气象研究中心(NCEP／NCAR)1958—1997年的月平均资料和海表面温度异常资料(JONES，1994)，发现南太平洋大气和海洋及赤道东太平洋中存在明显的年代际时间尺度的变化，1972年以前，副热带海区大气旋度场与海表面温度(SST)的变化同步，大气中的变化超前于海洋的变化；1972年以后到90年代初，该海区大气旋度场与海表面温度(SST)的变化趋势相反。研究发现南半球中低纬度之间热量的交换程度与副热带海区年代际时间尺度的变化具有明显的关系，说明南半球大气热通量的经向输送有可能是影响海洋年代际变化的原因之一。相关分析表明，对赤道东太平洋年代际变化的影响海区在南太平洋副热带海区，主要位于南纬20度和25度附近。     

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.     

台湾以东黑潮流量变异与冬季西北太平洋海洋-大气相互作用

通过对历史资料进行奇异值分解、合成分析及相关分析,揭示了对应冬季台湾以东黑潮流量增强(减弱)时,西北太平洋海区异常失热(得热),北太平洋(北纬20°N以北)上空500hPa位势高度负异常(正异常);进一步证实了冬季西北太平洋海洋-大气相互作用是一个正反馈过程;发现了冬季台湾以东黑潮的暖平流作用可能是维持该正反馈过程进行的一个必要条件;通过超前和滞后相关及合成分析,提出从10月开始,台湾以东黑潮流量异常形成的暖平流作用会对冬季西北太平洋海区海洋-大气相互作用有贡献。     

利用太平洋海表温度作西北太平洋热带气旋年频数预测

本文利用1950—2000年全球月平均海表温度，计算分析海表温度与西北太平洋热带气旋频数之间的相关性，确定太平洋海表温度与西北太平洋热带气旋相关性好的海域作为预测模式的相关海区。从相关海区中选取代表格点海表温度资料构造出综合预测因子。利用综合预测因子建立一元线性和一元多项式非线性预测模式。经检验，两种模式预测效果较为理想。因此，利用太平洋海表温度与西北太平洋热带气旋频数的相关性建立预测模式作西北太平洋热带气旋频数预测是可行的。同时发现，经过以上方法建立的线性模式和非线性模式预测结果相差甚微，表明西北太平洋热带气旋频数与前一年太平洋某些海区海表温度经以上方法得到的综合预测因子之间线性相关性较为明显。     

赤道太平洋海表面温度同南方涛动和副热带高压的相互关系

本文选用1951—1986年赤道太平洋(10°S—10°N,180—85°W)海表面温度(SST)与南方涛动指数及副热带高压特征指数,重点探讨了海洋与大气之间的相互作用过程,得出了起主导作用的因素,认为与选取代表赤道太平洋平均海面温度的海区范围和选用代表南方涛动的两个气压站有直接关系。     

西北太平洋海表温度变化主成分分析

对西北太平洋1982—2010年NOAA系列卫星海表温度(Sea Surface Temperature,SST)产品进行月平均等处理,采用Reynolds SST月平均场对数据进行质量控制、数据融合等处理,建立高空间覆盖、长时间序列的SST场数据集。对月距平场进行经验正交函数(EOF)分解,分析时空模态特征,并将第一模态时间序列与相关气候时间序列进行比较。主成分分析结果显示西北太平洋SST存在显著的约13a周期的年代际模态和2~5a的类厄尔尼诺模态,年代际变化和西太平洋暖池的年代际振荡相似;类厄尔尼诺模态与Ni珘no-3.4区SST周期变化较为相关,并相对于厄尔尼诺具有约10个月的滞后。本研究显示,西北太平洋可能在多种不同时间尺度气候机制的控制之下。     

南海海表温度气候变异及对局地台风的影响

通过分析1951—2010年海表面温度(SST)数据发现,南海SST在1980年前后发生了显著的气候变异:与1980年以前相比,南海SST在1980年后平均升高0.44℃,升温幅度明显强于西北太平洋。利用同一时期风应力数据分析探讨了南海SST气候变异与南海风应力变化的关系,发现1980年后南海风应力平均较1980年前减弱了1.04×10-2 N/m2,风应力的显著减弱是导致SST跃升的主要原因。进一步通过数据分析,研究了SST气候变异对南海大尺度环流和南海局地台风活动的影响。结果表明,受SST显著增暖的影响,1980年后南海台风多发季节大气环流发生北风和西风异常,台风高频区东退,强度显著增强,登陆中国华南地区前的气压平均较1980年前下降约8.4hPa,对华南地区的影响加剧。     

超强台风强度与其过境海域上层海洋热力结构关系研究

分析了西北太平洋海域1993—2015年发生的超强台风过程的时空分布特征,发现超强台风高发区主要分布在菲律宾以东(124°~140°E,14°~20°N)海域。近20a来西北太平洋超强台风发生频率呈增加趋势。利用两层约化重力模型计算了西北太平洋海域26℃等温线深度(H26),通过ARGO资料评估验证了该方法的可靠性。基于超强台风最大风速分类,进一步讨论了超强台风最终发展强度和其过境前上层海洋热力结构的关系,发现超强台风过境前海洋H26越深、海面温度(SST)越偏暖,上层海洋有效热含量(UOHCv)值就越大且UOHCv正异常越大,越有利于台风短时间内发展增强到超强台风。分析显示,超强台风最终达到的强度和超强台风单位时间掠过海面的UOHCv量值密切相关。     

赤道东太平洋水温对低纬大气环流的影响

本文利用1951年1月到1980年12月赤道东太平洋0°-10°S,180°-90°W海温(SST*)与北半球500毫巴月平均图。研究了SST*本身变化的规律,及其与低纬大气环流,特别与副热带高压的关系。结果表明,SST*的异常与季节有密切关系,下半年年际变化大,而且容易出现高温,这与爱尔·尼诺现象经常出现在年末有关。SST*异常的发展过程一般约一年左右,自3月左右开始到翌年3月左右结束。SST*偏低时反爱尔·尼诺现象的变化过程与之相似。SST*与低纬(10°-25°N)500毫巴高度(HL)有密切关系,但有一定时滞,HL落后于SST*3个月时相关最大(0.55)。西太平洋副高强度、面积、西伸脊点、北界、脊线等对SST*有4-8个月落后相关。这种现象可能与赤道洋流自东向西的运动有关。     

西太平洋暖池1990s中期的年代际扩张对夏季登陆中国台风的影响

应用美国联合预警中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)的台风最佳路径资料、美国国家海洋大气局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)的扩展海表面温度资料以及美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和美国国家大气科学研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)的大气环流场资料,研究了20世纪90年代西太平洋暖池(简称暖池)年代际扩张对西北太平洋台风和登陆中国沿岸台风的影响。研究发现,相比于暖池扩张前期(1965—1992),后期(1993—2013)台风生成在西北太平洋中部区域(10°—20°N,135°—145°E)显著减弱,在10°—20°N,145°—160°E区域和南海北部区域则表现出增多的特点。台风移动路径变异特征呈现为移动进入南海和登陆中国东部沿岸的西行和西北行路径减少,登陆日本的转向型路径增多,同时登陆我国海南岛和东南部沿岸的台风增多。进一步探查这种影响的可能原因发现,与暖池扩张密切相关的太平洋年代际变化引起的纬向环流的变异是西北太平洋中部台风生成减少的主要原因;而南海北部台风生成增多则归因于南海区域局地环流特征的变异。同时,南海北部台风生成增多是登陆我国海南岛和东南沿岸台风增多的主要决定因素。     

西北太平洋超强台风Tembin(2012)引起的海表面降温与强混合研究

鉴于台风等极端海洋环境下现场观测资料的匮乏，本文综合了多源卫星遥感和Argo浮标剖面观测资料分析了西北太平洋和南海上层海洋对超强台风Tembin（2012）的响应。Tembin引起了较强的海表面温度降低，降温主要集中在台风路径附近，最大降温为10.3℃，出现在朝鲜半岛南部的近岸海区；微波+红外遥感融合观测海表面温度数据可以弥补单一微波遥感观测在近岸海区缺测的不足，但观测海表面降温比单一微波遥感观测偏小；基于Argo观测的垂向高分辨率温盐剖面和混合参数化方法，发现台风后上层海洋混合明显增强，其混合率增强可达10倍以上。