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。     

中美两套西北太平洋热带气旋资料集的差异分析

利用中国气象局(CMA)和美国联合台风预警中心(JTWC)两套西北太平洋热带气旋(TC)资料集,对比分析了两者在1951—2005年TC定位和定强方面的差异。结果表明:两套资料定位差在20世纪50年代至60年代初及1988年至90年代差异较大;地理分布上主要是在TC登陆后所在的地区及高纬度洋面上差别较大。定强方面,CMA资料在20世纪50年代及60年代末至70年代初TC强度明显大于JTWC资料,JTWC资料则在80年代末以后的时段TC强度显著大于CMA资料;地理分布上定强差大的区域在80年代以前分布较零散,之后随着JTWC资料定强增大,其在西北太平洋洋面上强度显著偏强,CMA资料同期则在亚洲大陆沿岸部分地区强度较强。进一步分析显示,两套资料集之间的差异和TC观测技术的变化之间存在密切关系。在气象卫星使用以前(1951年至60年代初),以及美国空军飞机观测终止之后(1988年以后),两者无论是在定位还是定强上都存在很大差异;而两者定强差最小的时期(1973—1987年)则正好对应了飞机观测和Dvorak技术在TC观测上同时被使用的时段。两套西北太平洋TC资料集总体差异明显,却又各具特点,目前很难判断哪一套资料集更加可靠。但对于影响中国TC,CMA资料集具有明显优势。     

20世纪50年代以来登陆中国热带气旋的变化特征分析

基于1951—2017年西北太平洋热带气旋路径资料,利用趋势分析、R/S分析以及周期分析等方法对近67年来登陆中国热带气旋的个数、频次、强度以及登陆位置等热带气旋活动特征进行深入分析,结果表明:(1)近67年登陆中国热带气旋的个数和频次均呈下降趋势,下降幅度分别为0.003个/a和0.008次/a,但变化趋势均不显著,未来一段时期热带气旋登陆个数、频次将呈缓慢增加趋势。(2) 6—10月是热带气旋发生和登陆的高频期,其中,8月份热带气旋的发生次数和登陆中国的次数均最多。(3)历年最低中心气压、平均中心气压均呈增加趋势,且最低中心气压通过了M-K显著性检验;热带气旋登陆强度总体呈减弱趋势,且未来一段时期将继续呈减弱趋势,但高强度热带气旋呈显著增加趋势。(4)广东、台湾、海南、福建和浙江是热带气旋的主要登陆地;热带气旋的登陆位置呈向东、向北偏移趋势,且未来时期该偏移趋势仍将持续。利用热带气旋路径数据分析1951—2017年登陆中国热带气旋的数量、强度等变化,旨在深入认识影响中国的热带气旋活动的特征及规律,为热带气旋的预报、预警及防灾减灾工作等提供科学参考。     

近60年影响中国及福建热带气旋变化情况

本文利用1949～2008年西北太平洋热带气旋资料、影响中国和福建的热带气旋资料,采用小波分析等统计方法分析近60年来西北太平洋生成的热带气旋及影响中国和福建的热带气旋变化情况,得出如下结论:(1)近60年来西太生成热带气旋在20世纪70年代以前有一个6～7年左右的振荡周期,以后周期变为4～5年;(2)登陆我国热带气旋有一个10年左右的振荡周期,在一年中呈正态分布,以8月份最多;(3)登陆福建后的热带气旋移动路径与登陆前一致出现的频数最多,其次为路径转向右折,登陆后转向左折出现的频数最少;(4)影响福建的热带气旋有一个4～5年的周期,影响频数在地域上表现为从南往北逐次减少的特征;(5)20世纪90年代以来登陆我国的初旋日期呈现一个偏晚的趋势,终旋日期的年际变化不明显,而登陆福建的初、终旋日期年际变化不明显,但登陆福建初、终旋日期时间间隔近几年有一个偏短的趋势。     

1951～2004年登陆我国热带气旋频数和强度的变化

通过分析1951～2004年登陆我国热带气旋频数和强度的变化,结果表明,登陆热带气旋频数呈减少趋势,50～60年代登陆热带气旋频数较多,1991～2004年是热带气旋登陆我国的最少时期,1951～2004年间登陆强度为强台风和超强台风的热带气旋频数呈显著减少趋势.最大登陆强度在50～70年代,近几年是偏弱气候阶段.平均登陆强度没有明显变化.登陆热带气旋的破坏潜力存在明显的年代际变化,50～70年代初明显偏强.登陆热带气旋平均强度的减弱和具有较强强度登陆热带气旋频次的减少引起破坏潜力的减弱.     

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.     

热带西北太平洋热状况对热带气旋活动的影响

分析热带西北太平洋和南海的表层至100m的水温变化与热带气旋活动的关系。得出:(1)海洋热含量正距平年热带气旋偏多,反之偏少。(2)热带西北太平洋西部热含量增加时,副热带高压脊点偏西,移入南海的热带气旋频数增加,反之减少。(3)因热带东、西太平洋水温变化反相,南海水温变化与热带东太平洋同位相,故从太平洋移入南海的热带气旋与在南海生成的热带气旋频数的变化趋势近于相反。     

秋季西北太平洋热带气旋累积能量的年际变化及其预报

秋季是西北太平洋热带气旋平均强度最强的季节,热带气旋累积能量(accumulated cyclone energy,ACE)是热带气旋平均强度的表征指标,基于1979—2015年日本气象厅最佳路径热带气旋数据集,以及美国冰雪中心海冰数据和哈得来环流中心海温数据,利用回归分析和多元逐步回归等方法,对秋季西北太平洋ACE指数进行了分析和预报。研究表明:秋季西北太平洋ACE指数具有显著的年际变化特征,与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)有关,最大和最小值分别出现在1991年的厄尔尼诺年和1999年的拉尼娜年,在厄尔尼诺发展年的秋季ACE一般较强,而在拉尼娜衰减年的秋季热带气旋强度则较弱; ACE指数变化受来自北极海冰变化强迫中纬度异常波列的影响及其受到厄尔尼诺海温模态的调制;由于海冰在波弗特海的异常增多,强迫对流层高层夏季出现类似北半球环球遥相关型异常波列,波列正压下传,使得夏秋季西北太平洋副热带高压东退北移;副热带高压活动的变化和太平洋海温的异常分布影响了局地的环流,热带气旋生成源地弱的垂直风切变区域偏东和涡度显著增大有利于热带气旋在暖海洋上发展强盛。最后进行建模预报,预报效果为0.69。若单独使用海温或海冰作为唯一要素来预报,预报效果将大大降低。     

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。     

北半球热带中太平洋与印度洋海表温度梯度对夏季西北太平洋热带气旋生成频数变化的影响

基于1951—2018年哈德里中心海温资料、美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心再分析资料和第四代欧洲中心汉堡模式, 针对1994年、2018年等西北太平洋热带气旋(TC)生成异常多的年份, 研究了引起TC增加的海表温度异常(SSTA)模态及其影响机制。结果表明, 北半球热带中太平洋增暖与印度洋变冷是夏季西北太平洋TC生成频数增加的主要原因, 北大西洋负三极型式SSTA促使TC生成的进一步增加。热带中太平洋增暖与印度洋冷却在菲律宾以东激发出西风异常和气旋性环流异常。北大西洋负三极型式SSTA在我国南海、菲律宾至东南沿岸激发出气旋性环流异常。前者在西北太平洋中部, 后者在南海产生有利于TC生成的局地环境。1994年和2018年夏季热带中太平洋出现暖SSTA、印度洋为冷SSTA、北大西洋呈现负三极型式SSTA, 西北太平洋TC生成频数极端增多。近30年来, 当出现热带中太平洋增暖和印度洋冷却时, 北大西洋表现出比1989年以前更强的负三极型式SSTA, 使西北太平洋TC生成频数和北半球热带印度洋-太平洋SSTA梯度的线性相关更显著。     

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.     

西北太平洋热带气旋的闪电特征及其与强度关系的初步分析

使用TRMM卫星搭载的闪电成像传感器测得的1998-2005年间的闪电信息,结合热带气旋的活动特征,提出了一种识别热带气旋闪电的方法,进而分离了1998-2005年西北太平洋热带气旋的闪电信息,并在此基础上,对西北太平洋的热带气旋闪电特征进行了初步分析.结果表明:西北太平洋热带气旋的眼壁附近(距热带气旋中心约30~50km)、内雨带(热带气旋中心外约60~100km)和外雨带(热带气旋中心外约130~610km)内普遍存在闪电现象,而且各月均有发生,并以7-8月较频;我国东南沿海地区,特别是台湾岛-台湾海峡-福建沿海地区、珠江三角洲的近海海域,是最易发生热带气旋闪电的两个区域,而日本岛东南方向广阔的西北太平洋洋面上的热带气旋,则较少有闪电发生.此外,闪电与热带气旋的强度及其变化有一定的关系,利用发生在热带气旋不同区域的闪电信息可对热带气旋的强度进行估算,估算的误差与目前的业务定强误差接近.     

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。     

2004年西北太平洋热带气旋特征

本文通过对2004年西北太平洋热带气旋发生源地、月频数、移动路径、强度等方面的分析,找出2004年西北太平洋热带气旋的特征,并对其大气环流场进行了分析,结果表明:2004年西北太平洋热带气旋偏多、偏强,路径以近、远海转向为多,前期赤道东太平洋海温偏低、西太平洋副高位置偏北、偏东,是2004年西北太平洋热带气旋偏多的主要原因。     

2017年7-10月西北太平洋TC生成异常特征及成因分析

利用CMA-STI热带气旋最佳路径数据集和NCEP/DOE再分析资料,对2017年7—10月西北太平洋热带气旋(TC)生成异常特征及大尺度环流成因进行了分析。结果表明:(1)2017年7月西北太平洋TC生成个数异常偏多、生成时间集中,7—10月TC生成位置异常偏西;(2)西北太平洋副热带高压7月下旬持续减弱东退和20～60 d季节内振荡异常活跃是该时期西北太平洋TC频繁生成的重要原因;(3)西北太平洋上空大尺度环流异常造成了2017年7—10月西北太平洋TC生成位置偏西。西北太平洋中、东部海域为强盛副高控制,但在南海至菲律宾以东洋面季风槽活跃,该海域对流层低层形成气旋性涡旋、高空散度和低层涡度大、垂直风切变偏小、对流层中层湿度大。而西太平洋越赤道气流与西北太平洋上空大尺度环流一致变化,越赤道气流偏弱,仅有位于105°E的越赤道气流较强,使得西北太平洋上空利于TC生成的环流西移;(4)受La Nina事件发展影响,赤道太平洋出现东风异常以及Walker环流异常偏西,使得与TC生成有关的大尺度辐合中心西移,造成TC生成位置偏西。     

1997年影响南海的热带气旋异常活动特征及成因分析

统计分析了近30年(1976-2005)来影响南海的热带气旋特征,对1997年影响南海的热带气旋异常活动的成因作了进一步的分析.结果表明,El Nino发生后,西北太平洋生成的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Nino 3.4区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.由于El Nino事件多发生于上半年,赤道中东太平洋Nino 3.4区SST偏高,当年冬季或次年春夏季往往副热带高压异常偏强;El Nino发生年的次年,暖水向西回涌,西太平洋海温逐渐恢复正常,副高强度偏强.     

2019年11月西北太平洋热带气旋生成频数异常偏多的成因分析

基于1979-2019年NCEP-DOE再分析资料、中国气象局发布的热带气旋(TC)最佳路径数据集和HadISST全球海温资料等,研究了2019年11月西北太平洋TC生成频数异常偏多的可能原因.结果表明:2019年11月西太平洋副热带高压(WPSH)强度偏强、脊线偏北,其南侧偏东气流与越赤道气流交汇形成的西北太平洋热带...     

西北太平洋热带气旋发生的时空变化特征

利用中国气象局整编的1949-1988年的《台风年鉴》和1989-2000年的《热带气旋年鉴》资料，统计分析了西北太平洋热带气旋的主要发生源地、各强度等级热带气旋发生的经纬度变化特征、各强度等级热带气旋发生源地和发生频率的季节变化特征。结果表明：西北太平洋有三个热带气旋的主要发生地，分别是南海中北部偏东洋面、菲律宾以东至加罗林群岛之间的洋面、加罗林群岛一带洋面；热带气旋强度越强，发生位置越偏南、偏东；热带气旋平均发生源地存在明显的季节变化特征，冬季平均发生源地偏南偏东，以后逐渐向北向西偏移，夏季以后又向南向东偏移；各强度等级热带气旋2月平均发生频率最小，8月平均发生频率最大，全年TC较集中地发生在7～10月期间。     

近60年西北太平洋台风年代际变化特征及成因的初步分析(英文)

利用60年台风资料,对西北太平洋台风的频数、路径和强度变化做统计分析。结果表明:西北太平洋的台风活动在20世纪60年代是高峰期,70年代则是低谷期,从20世纪90年代后期开始,台风活动总体处于低谷期;台风路径主要以转向为主,在20世纪60、70年代平均路径比较偏南,而进入21世纪后平均路径比较偏北;强度在20世纪50、60年代总体较强,后25年总体较弱;西北太平洋台风异常偏多时,西北太平洋副高弱且位置偏东,太平洋海温分布呈"拉尼娜"特征;台风异常偏少时,副高强且位置偏西,太平洋海温分布呈"厄尔尼诺"特征。     

近60年西北太平洋台风年代际变化特征及成因的初步分析

利用60年台风资料,对西北太平洋台风的频数、路径和强度变化做统计分析。结果表明:西北太平洋的台风活动在20世纪60年代是高峰期,70年代则是低谷期,从20世纪90年代后期开始,台风活动总体处于低谷期;台风路径主要以转向为主,在20世纪60、70年代平均路径比较偏南,而进入21世纪后平均路径比较偏北;强度在20世纪50、60年代总体较强,后25年总体较弱;西北太平洋台风异常偏多时,西北太平洋副高弱且位置偏东,太平洋海温分布呈"拉尼娜"特征;台风异常偏少时,副高强且位置偏西,太平洋海温分布呈"厄尔尼诺"特征。