北大西洋海温场与东亚温带气旋的关系

本文分析了北大西洋海温场与东亚各月温带气旋个数的相关。发现相关区的分布特点是大西洋西部、南部以正相关为主,东北部以负相关为主。相关的季节分布特点是大西洋海温对东亚温带气旋的影响从秋季开始增大,到2月达到最大。相关区有很强的持续性,有的有系统性位移的现象。     

北大西洋温带气旋的时空变化特征分析

基于ECMWF 1979—2016年ERA-interim海平面气压场再分析数据,利用气旋自动追踪算法,建立了北半球大西洋区域温带气旋数据集。基于这套数据集,计算了逐季节气旋的个数、强度、空间分布以及爆发性发展等气候特征。研究表明:北大西洋区域的气旋年总数有增加趋势,但未达到显著水平,存在3～4 a的显著性周期;气旋个数的季节差异不大,冬季强气旋以及爆发性气旋所占比例均为各季节中最高,夏季则相反。除秋季外,爆发性气旋数量都表现出显著的增加趋势,特别是2010年以后,强爆发性气旋数量增加明显。气旋发生爆发性增长的区域集中分布在北大西洋的西南象限,特别是紧邻北美东海岸区域。北大西洋气旋多于近岸生成,包括北美东南沿海和欧洲西海岸沿岸。北大西洋气旋主要路径受西风带的影响,以西南-东北路径从北美沿海移向东北,进入北大西洋,有1/5的气旋能进入北极极区,进入极区的位置集中分布在格陵兰岛以东,气旋的路径密度随着时间不断变化,具有季节性和地域性。     

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。     

春季北大西洋涛动与夏季西北太平洋热带气旋生成频数关系的年代际变化

The present study reveals the fact that the relationship between the spring(April–May) North Atlantic Oscillation(NAO) and the following summer(June–September) tropical cyclone(TC) genesis frequency over the western North Pacific(WNP) during the period of 1950–2018 was not stationary. It is shown that the relationship between the two has experienced a pronounced interdecadal shift, being weak and insignificant before yet strong and statistically significant after the early 1980 s. Next we compare the spring NAO associated dynamic and thermodynamic conditions, sea surface temperature(SST) anomalies, and atmospheric circulation processes between the two subperiods of 1954–1976 and 1996–2018, so as to illucidate the possible mechanism for this interdecadal variation in the NAO-TC connection. During the latter epoch, when the spring NAO was positive,enhanced low-level vorticity, reduced vertical zonal wind shear, intensified vertical velocity and increased middle-level relative humidity were present over the WNP in the summer, which is conducive to the genesis of WNP TCs. When the spring NAO is negative, the dynamic and thermodynamic factors are disadvantageous for the summertime TC formation and development over the WNP. The results of further analysis indicate that the persistence of North Atlantic tri-pole SST anomalies from spring to the subsequent summer induced by the spring NAO plays a fundamental role in the linkage between the spring NAO and summer atmospheric circulation.During the period of 1996–2018, a remarkable eastward propagating wave-train occurred across the northern Eurasian continent, forced by the anomalous SST tri-pole in the North Atlantic. The East Asian jet flow became greatly intensified, and the deep convection in the tropics was further enhanced via the changes of the local Hadley circulation, corresponding to a positive spring NAO. During the former epoch, the spring NAO-induced tri-pole SST anomalies in the North Atlantic were non-existent, and the related atmospheric circulation anomalies were extremely weak, thereby leading to the linkage between spring NAO and WNP TC genesis frequency in the following summer being insignificant.     

1992年东亚－西北太平洋温带气旋活动特征

本文对１９９２年东亚－西北太平洋温带气旋活动特征及其与温带气旋关系密切的赤道东太平洋海温及５００ｈＰａ环流特征进行了分析。结果进一步证实了赤道东太平洋海温偏暖的年份东亚温带气旋偏多的结论［１］。     

太平洋海温场与东亚温带气旋的关系

本文分析了太平洋海温场与东亚温带气旋之间的相关关系。结果表明:太平洋海温场与东亚温带气旋之间存在着明显的相互影响的关系,而且这种影响关系有很强的持续性。有些海域,例如黑潮区与气旋之间存在着交替影响的关系。对2月气旋与海温之间相互影响过程的初步分析表明,海温与气旋的相互关系是与西风带环流及海流等相关联的。     

东海北部冬季温带气旋大风分析与预报

本文对每年11～2月,地处29°N以北与 125°E以西海域内(图1)生成的并使该区出现大风过程的温带气旋作了统计分析。在此基础上给出是否出现大风及其时效的预报判别式,期望对预报业务有所帮助。     

南方涛动与南海热带气旋的关系

本文用统计分析方法，着重揭示南方涛动与南海热带气旋的关系，为长期天气预报提供一定的依据。     

进入极区温带气旋的时空变化特征分析

基于气旋自动追踪方案,利用ERA-Interim逐日4次(每6 h一次)平均海平面气压再分析资料,对1979—2012年共34年生成于65°N以南,北上进入极圈的气旋的时空特征进行统计分析。结果表明:(1)该类气旋的数量与强度具有明显的季节变化,呈现春夏多强度弱,秋冬少但强度强的特点;(2)气旋年总数呈现显著减少趋势;(3)进入极区的气旋其主要源地在北大西洋一侧,北上跨入极区的关键区域位于格陵兰岛以东的丹麦海峡以及冰岛以东的海域(60°—30°W),气旋在该区域一年四季都很活跃;(4)该类气旋主要在50°—65°N生成,也有在中纬度生成,长途跋涉进入极区;(5)该类气旋在陆地上生成的比例比海上高,尤其是在夏季,冬季海上气旋源地相对变得活跃,生成比例接近陆地的生成比例,几乎各占一半。     

1992年东亚——西北太平洋温带气旋活动特征

本文对１９９２年东亚－西北太平洋温带气旋活动特征及其与温带气旋关系密切的赤道东太平洋海温及５００ｈＰａ环流特征进行了分析。结果进一步证实了赤道东太平洋海温偏暖的年份东亚温带气旋偏多的结论。     

北极超强气旋活动及其大气环流特征

北极极端气旋过程能够反映北极气候变化特征并对北极水文气象要素的调节具有重要影响,其活动及大气环流形势特征值得关注。利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)与美国国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)提供的逐日再分析资料定义北极超强气旋(Arctic Super Cyclone, ASC)过程,结合美国国家冰雪数据中心(National Snow and Ice Data Center, NSIDC)基于NCEP/NCAR再分析资料追踪识别的北半球气旋及特征资料,分析了ASC的活动特征及其大气环流特征。结果表明：判别ASC的北极最低气压5%阈值具有显著的冬季低夏季高的单峰型季节变化特征,冬季ASC的强度远强于夏季;ASC多从大西洋扇区经北欧海−巴伦支海−喀拉海输入到极区,也存在少部分极区原生或太平洋扇区输入;ASC多生成于两大洋急流轴或急流出口区北侧,极少数生成于大陆或中低纬度,且绝大多数在极区消亡难以回到中纬度。极区原生ASC频数占总数约1/3,整体没有显著增减趋势,但长生命史ASC频数以0.49次/(10 a)的趋势增多,表明其持续时间增长。ASC频数与北极涛动(Arctic Oscillation, AO)在冬季相关性很好,其大气环流形势回归场中极区海平面出现低压低温异常,高空极涡加深且两大洋急流偏北,中纬度急流主轴偏弱;ASC的生成发展不仅有利于AO向正位相转变,同时AO正位相下也有利于ASC活动的增强,ASC活动是AO位相变化的潜在指标。     

影响我国东部海域的温带气旋及其大风统计特征

本文对1959～1988年共30年来1829个温带气旋过程及其造成我国黄海,东海海域的1032个气旋大风过程,从温带气旋发生源地、移动路径特征及其东部海域气旋大风的分布特征与持续时间等等几方面进行统计分析。提供了一些关于我国东部温带气旋及其大风的气候概况。     

影响浙江海域的温带气旋研究

统计了44年来影响浙江海域的温带气旋及特征,并采用WRF中尺度数值模式对一次影响浙江海域的温带气旋的发生发展过程进行云迹风同化试验。通过分析时空变化特征和一次温带气旋发展过程中高低空的物理场变化,寻找温带气旋预报的着眼点。     

盛夏北极边缘海冰与来年冬季NAO之联系

许多研究认为,只有北大西洋涛动(NAO)是一种具有物理意义的模态,而北极涛动(AO)则是EOF分解得到的一种统计假象模态。为了从一个新的角度进一步探讨二者的差别,我们运用附条件的最大协方差分析(CMCA)统计了前期北极边缘海冰密集度(MSCI)与来年冬季NAO之间的跨季节遥相关关系,其中的ENSO信号和线性趋势已经在分析之前被去除。统计显著性结果表明:冬季负位相的NAO信号可以追溯到6个月前自盛夏开始至早冬季节北极MSCI异常的逐步演变。然而根据先前的研究,北极海冰异常仅可以超前冬季AO 大概4个月表现出显著信号。这表明盛夏北极MSCI的持续异常对来年冬季NAO的影响比对AO更强,同时也从另一个角度证实了AO与NAO确实存在差异。进一步分析还表明,前期MSCI异常的逐步演变主要与海表面热通量及气温异常有关。此外,我们还重新审视了负位相的NAO对北半球冬季气候异常的影响以及可能的物理机制。     

一次温带气旋的同化试验

温带气旋在浙江海域入海发展形成的瞬时大风和大浪常常会造成船只倾覆、人员伤亡等灾情。本文采用WRF中尺度数值模式对一次入海温带气旋过程进行3个试验分析,包括试验一(不同化任何资料)、试验二(将未经质量控制的云迹风资料全部放入模式同化)和试验三(将经质量控制以后的云迹风资料放入模式同化)。通过对高度场和风场等的模拟,并与实况对比,表明将经质量控制的云迹风资料放入模式可以较大程度改进温带气旋的模拟结果,为提高影响浙江海域的温带气旋预报的准确率提供一定参考。     

中国近海和西太平洋温带气旋的气候学研究

依据开展海洋气旋现场海洋调查任务的需要 ,利用历史天气图资料 ,对 1 990～1 998年 5～ 6月黄海和东海气旋进行了统计分析 ,概括出其气候学特征 ,并对 1 979～1 989年间冷季中国近海和西太平洋的海洋爆发性气旋活动的气候规律进行分析 ,与相关研究结果作了比较 .尤其指出 ,西太平洋爆发性气旋具有显著连续爆发的特性     

不同季节北大西洋上爆发性气旋云微物理特性的分析与比较

本文利用CloudSat卫星产品、MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)可见光云图和欧洲中期天气预报中心提供的ERA5再分析资料,对不同季节北大西洋上四个爆发性气旋个例的云微物理特性的垂直结构进行了分析,结果表明,爆发性气旋所伴随的云系以雨层云、深对流云和高层云为主,云系最大高度可达12km以上;深对流云和雨层云中常出现雷达反射率大值区,存在较强的对流运动;云中冰粒子沿0℃等温线开始出现,冰粒子尺度随高度的增加而减小,秋季个例和冬季个例的冰粒子有效半径最大值大于春季个例和夏季个例;在深对流云和雨层云内部,冰粒子数浓度随高度的增加而增大,大尺度冰粒子更为集中,出现冰水含量大值区,冰粒子数浓度最大值和冰水含量最大值以秋季个例的数值最大,冬季和春季个例次之,夏季个例最小。     

影响黄渤海的温带气旋数值集合预报试验

为了改进温带气旋数值预报的精度,基于WRF(Weather Research and Forecasting)模式,利用GSI(Gridpoint Statistical Interpolation)-EnKF(Ensemble Kalman Filter)系统,设计了一套温带气旋集合预报方法,其具有的2种选择方案通过滤掉质量较差的集合成员从而将集合成员数目控制在10以内,达到了大幅降低集合预报计算量的目的。针对2020年7月一次影响黄海的温带气旋个例,开展了一系列决定性预报与集合预报的数值对比试验。分析结果如下:1)不采取任何择优方案的集合预报效果就已经明显优于决定性预报,而采取择优方案使得预报效果进一步得到提升;2)预报初始时刻择优(直接择优方案)的集合预报效果远不如短时积分3 h后才进行择优(积分择优方案)的预报效果; 3)积分择优方案优于直接择优方案的原因是,初始场集合体中的成员经过短时积分后其误差得以放大而使得择优更加准确。多个例的应用结果进一步表明,本文提出的积分择优方案温带气旋集合预报方法具有较好的业务预报应用前景。     

南半球气旋发生频数的变化及其与赤道东太平洋水温和南方涛动的关系

北半球的许多天气现象与南半球的大气环流有关[1],尤其是南半球的气旋发展及其路径的变化[2-6],真实地反映了南半球大气环流的特征.对南半球气旋进行分析研究,不仅对南半球的大气环流研究有重要意义,对热带地区乃至北半球的气候研究也具有重要参考价值.本文拟在分析南半球气旋发生频数特性的基础上,重点探讨其与赤道太平洋水温和南方涛动之间的内在联系.