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。     

热带气旋路径资料的差异性分析

通过对比西北太平洋3个主要资料中心(中国气象局(CMA-STI)、日本东京台风中心(JMA RSMC Tokyo)和美国联合台风警报中心(JTWC))的56a数据,分析了不同来源的热带气旋(TC)路径资料的差异,结果表明,在我国近海以及热带气旋生成和进入西风带后的阶段定位差异较大.     

基于不同背景场条件的雷达资料同化在登陆台风“桑美”中的应用研究

本文针对2006年登陆我国的超强台风“桑美”,分别采用美国国家环境预报中心的全球预报系统(Global Forecasting System, GFS)再分析资料和日本气象厅(Japan Meteorological Agency, JMA)区域客观再分析资料作为背景场,利用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)及其三维变分同化系统进行多普勒雷达资料同化和数值模拟试验,考察不同的背景场条件下雷达资料同化对台风初始场、内部结构及其随后确定性预报的影响。结果表明:GFS试验和JMA试验在同化了雷达资料之后分析出的台风700 hPa风场和500 hPa高度场相比其初始场均有所增强,JMA试验在3 h同化窗内的均方根误差和最小海平面气压的改进效果均比GFS试验显著,同时对台风动力和热力结构的改进效果也优于GFS试验;JMA试验对台风降水、路径、强度的预报均优于GFS试验,且能预报出台风前沿的降水,更加接近观测实况。     

3套资料中西北太平洋热带气旋活动特征的比较分析

本文使用中国气象局、美国联合台风预警中心和日本气象厅的3套热带气旋最佳路径资料(CMA资料、JTWC资料和RSMC资料)分析了1951—2016年西北太平洋热带气旋活动特征。3套资料反映的结果如下:热带气旋主要发生在10°N—25°N范围内,且1980年前其位置点在纬度上有南移的变化趋势,1980年后则相反;移速主要分布在2~6 m/s区间,在25°N左右移速明显加快,1980年前移速呈显著减小趋势;最大持续风速主要分布在10~15 m/s区间,1980年前最大持续风速有减小趋势;在风速较大的区域热带气旋最大风速半径较小,2001—2016年热带气旋和台风最大风速半径每年分别减小0.46 km和0.54 km。CMA和RSMC资料的结果高度一致,而JTWC资料结果与它们都存在一定的差异。热带气旋位置点频数和强度的变化受资料间差异的影响较大,而其位置及移速的变化则受影响较小。     

我国南海沿海台风及暴潮灾害趋势分析

利用中国气象局上海台风研究所(CMA)和国家海洋局(SOA)数据资料, 对南海沿海台风活动(1949—2016)和风暴潮灾害趋势(1989—2016)进行了统计分析。结果表明, 南海地区台风年登陆频数整体上呈微弱减少趋势, 但强台风影响及强度呈加强趋势; 1990年代中期台风登陆频数出现显著突变, 粤东地区受高强度台风的影响变得频繁, 粤西地区从2007年开始台风登陆强度逐年增强; 研究区域内台风强度分布一致性较好。文章还总结了典型的热带气旋路径, 分析了不同入射角范围的台风在强度和地区分布上占比的变化规律, 指出近年来中国南海沿海地区年强台风暴潮灾害发生频数增多, 年最大风暴潮等级有增大趋势。     

近30年西北太平洋热带气旋的时空变化及与海洋上层热状态的关系

使用1982—2014年美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)最优插值(1/4)°逐日海温分析资料、美国国家海洋数据中心(National Oceanographic Data Center,NODC)提供的海洋上层700 m热含量数据和美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)的热带气旋(tropical cyclone,TC)最佳路径资料,分析西北太平洋地区(0°~30°N,105°~155°E)TC活动的时空分布特征,探讨TC与海洋上层热状态之间的关系。结果表明:TC频数具有显著的年代际变化特征:1982—1992年和2003—2014年皆为低频期,而1993—2002年则为高频期,33年来TC发生频数表现为缓慢增加—快速增加—减少的特征。最近15年(2000—2014年),TC数量呈现明显下降的趋势。在西北太平洋,TC有3个明显的源地,分别为源地1(10°~22°N、110°~120°E);源地2(8°~20°N、125°~145°E);和源地3(5°~20°N、145°~155°E)。源地1、源地2的频数呈上升趋势,而源地3呈下降趋势。海洋上层热状态的变化给TC带来的影响是多方面的,TC频数对上层热含量(heat content)的响应较明显,而海表面温度(sea surface temperature,SST)不是影响TC数量变化的主要因素。伴随着海洋上层的增暖,TC的年持续时间有减少趋势,TC强度正在增强。在全球变暖背景下,TC活动给西北太平洋沿岸国家带来的潜在威胁极有可能加剧。     

ENSO事件对西北太平洋热带气旋影响的分级研究

采用1951-2006年联合台风警报中心(JTWC)最佳路径数据集和气候预测中心(CPC) ENSO资料,分析了西北太平洋不同等级热带气旋累积能量(accumulated cyclone energy,ACE)与ENSO指数之间的关系.结果表明;ACE与ENSO指数间存在正相关关系;分级热带气旋中,ENSO事件主要通过超强台风(Super TY)的活动与ACE指数联系起来的,超强台风频数在El Ni(n)o期间多于La Ni(n)a 期间,同时持续时间也更长;ENSO指数和热带气旋活跃季超强台风ACE指数的滞后相关(ENSO指数滞后5个月内)与它们的同时相关大小相当.此外,还研究了分级热带气旋持续时间、强度和频数分别对ACE指数的贡献,结果显示超强台风频数的贡献最大.接下来,利用1951-2006年不同ENSO位相情况下NCEP再分析资料,分析了ENSO影响超强台风发生发展的物理机制.主要结论为:西北太平洋存在一些SuperTY频数与源地分布在ENSO年与平常年相比有明显差异的关键区;ENSO事件改变关键区低层相对涡度以及海表温度是其影响SuperTY源地及频数变化的重要途径.     

登陆华南台风的频数及强度变化特征分析

利用1949—2015年上海台风所提供的热带气旋资料,依据热带气旋登陆华南时的强度,对登陆华南台风的频数、初终旋影响日期、影响期以及登陆位置、强度等气候特征分为3个路段(即西路、中路和东路)进行了分析。结果表明:全年登陆华南热带气旋TCs(指登陆时底层中心附近最大平均风速≥8级的热带气旋)和台风以上(指登陆时底层中心附近最大平均风速≥12级的热带气旋)频数均有不显著的增加趋势,且登陆华南TYs频数占TCs频数的百分比呈不显著的上升趋势,年际变化特征明显,年最多登陆TCs频数是最少登陆TCs频数的9倍,TCs和TYs的年代际变化具有明显的波动特征,登陆时间主要集中在7—9月。登陆地点主要集中在珠江口以西(西路和中路)。登陆华南TCs的平均影响期为78 d,多年平均初旋和终旋影响日期分别为7月8日和9月23日,初旋和终旋影响日期有提早的趋势,其中东路平均10 a的终旋影响日期提前5.8 d。从登陆强度看,整个华南、中路和东路各级热带气旋的强度有不同程度的增强趋势,而从西路进入华南的热带气旋中,强热带风暴的强度是减弱的,而热带风暴和台风以上的强度是增强的。值得注意的是,近十年来以极端强度登陆华南的台风显著增多。     

南海土台风和非局地台风的对比研究

利用1951—2012年日本气象厅(JMA)热带气旋(TC)最佳路径资料,分析了影响南海的土台风和非局地台风62 a间的时空分布特征,比较了二者在时空分布上的差异性,得到以下主要结果:土台风源地位置与热带季风性气候有关,夏季风时主要在15°N以北,冬季风时向15°N以南移动;土台风与非局地台风相比,活动范围更广,但强度比后者弱;土台风在南海的强度发展过程呈对称曲线形式,非局地台风则是一条递减曲线;土台风和非局地台风的登陆位置都具有季风期规律,夏季风时登陆的TC比冬季风时登陆的多得多,同纬度的非局地台风比土台风移动速度大。     

近五十年登陆海南省的热带气旋统计特征分析

利用《热带气旋年鉴》等资料,统计分析1964—2013年登陆海南省的热带气旋(TC)特征,着重分析TC的年、月、强度、路径、登陆点等特征,为做好海南省海洋预报提供更好的依据。分析结果表明:平均每年登陆海南省的TC有1.7个,登陆频数的年代际呈现增减阶段性转换的变化趋势,登陆频数偏多与偏少年代各约持续25—30 a;TC登陆海南省的频数有明显的季节性特征,夏季和秋季TC登陆频繁,主要集中在7、8、9月,占总登陆频数的62%,其次是10月份,占17.4%,春季TC登陆频数较少,冬季没有TC在海南省登陆;登陆海南省的TC包括热带低压(TD)、热带风暴(TS)、强热带风暴(STS)、台风(TY)、强台风(STY)及超强台风(Super TY),其中STS与TY登陆频数最多,分别占登陆总数的25.2%和32.1%,STS主要集中在7、8月份,占STS总数的77.2%,TY主要集中在9、10月份,占TY总数的46.4%;登陆海南省的TC主要路径是西行型及西北型,所占比率分别为33.3%和31%;在海南省登陆的TC概率最高登陆点是文昌,其次是万宁和三亚,概率最小的是陵水。     

影响广西沿海的热带气旋分析

应用《台风年鉴》1953—2012年热带气旋(TC)最佳路径资料,统计分析了影响广西沿海TC和易引发广西沿海显著增水的TC的时空分布特征以及年际变化特征。结果表明:影响广西沿海的TC主要集中于7、8、9三个月份,以南海为主要源地,而引起广西沿海显著增水的TC多源于菲律宾以东大洋洋面。从影响广西沿海的TC在近60年频数和强度变化来看,广西沿海TC最大强度存在下降趋势,但每年的平均强度存在上升趋势。     

南海夏季风爆发与西北太平洋热带气旋活动

利用1965—2007年美国台风预警中心(JTWC)的热带气旋(TC)及NCEP/NCAR再分析资料,初步研究南海夏季风爆发与西北太平洋(包括南海)热带气旋活动之间的关系。结果表明,南海夏季风的爆发伴随着西北太平洋(尤其南海区域)TC生成个数和活动频数比爆发前有显著增加,而超过1/2的年份南海夏季风爆发前2候和爆发候西北太平洋(150°E以西)有TC活动,表明TC活动可能是南海夏季风爆发的触发机制之一。在大多数(77%)南海夏季风爆发偏早年,爆发前2候和爆发候西北太平洋TC活动偏多,且TC生成位置偏西;而大多数(77%)爆发偏晚年份,爆发前2候和爆发候没有TC活动。季风的偏早爆发受季节内振荡、西北太平洋TC活动、中纬度冷空气活动等复杂因素影响,而季风的偏晚爆发则主要受季节内振荡影响。     

影响山东热带气旋活动的气候特征与太平洋海温的关系

利用1949～2003年热带气旋年鉴资料,对55年来影响山东热带气旋(TC)活动的气候特征与太平洋海温的关系进行了分析.结果表明:(1)在厄尔尼诺年,影响山东的TC频数较常年明显偏少.厄尔尼诺次年TC频数较常年稍有增加;拉尼娜年影响山东的TC频数较常年显著偏多,增加明显的月份主要是8月和9月,拉尼娜次年,影响山东TC频数偏少.厄尔尼诺事件强度越大,影响山东的TC频数越少;(2)影响山东的TC数和菲律宾以东洋面的海温呈正相关,并具有很好的持续性.影响山东的TC多年,赤道中东太平洋有较强的负距平区,影响山东的TC少年,赤道中东太平洋为正距平区;(3)厄尔尼诺年,影响山东的TC强度偏强.拉尼娜年,影响山东的TC强度明显偏弱.影响山东的TC强度厄尔尼诺年要比拉尼娜年强很多;(4)影响山东TC偏强年在赤道中东太平洋有较强的正距平区,影响山东TC偏弱年在赤道中东太平洋地区有较强的负距平.综上说明赤道中东太平洋的海温高低对影响山东的TC频数和强度有较好的指示作用.     

进入西沙海域的TC活动的统计特征及环流初探

利用1949—2014年CMA-STITC热带气旋(TC)最佳路径数据集对进入的TC源地、路径、强度和频数等活动特征进行统计分析,并利用NCEP/NCAR再分析资料对其环境场进行初探。结果表明:每年9、10月份进入西沙海域的TC居多,进入时其强度不尽相同,以台风强度进入的居多;进入西沙海域的TC来源于西北太平洋和来源于南海的各占50%,前者进入时强度偏强,后者的偏弱;来源于西北太平洋的TC进入路径主要有4种,分别为穿过菲律宾北部、中部、南部和巴士海峡后进入西沙海域,穿过菲律宾中部进入的居多,其次为穿过菲律宾北部进入,穿过巴士海峡进入的极少,而来源于南海的路径较为怪异;进入西沙海域的TC个数具有年代际变化特征;厄尔尼诺(拉尼娜)发展(衰减)年份进入西沙海域的TC的源地、路径、强度和频数存在差异。来源于西北太平洋的TC以不同路径进入西沙海域其环流形势存在差异。     

可能最大风暴潮风险评估中各等级热带气旋设定方法

可能最大热带气旋的设定是可能最大风暴潮计算的基础,对风暴潮灾害应急疏散具有重要意义。利用1949~2011年中国气象局(CMA)西北太平洋热带气旋最佳路径数据集、美国联合台风预警中心(JTWC)以及美国国家海洋和大气管理局(NOAA)最大风速半径数据集,基于各等级热带气旋参数之间的定量关系,建立了各等级可能最大热带气旋最大风速、中心气压、最大风速半径、移动速度、移动方向等参数设定及路径合成的方法。以福建省连江县为例,按照台风、强台风及超强台风强度等级,分强度衰减和不衰减2种情况,设定3种移动方向,合成了共216场热带气旋作为可能最大风暴潮的计算输入。另外,对参数敏感性、风场参数设定、参数设定与计算量的关系、叠加天文潮以及溃堤等问题进行了讨论。     

不同初始场对台风Khanun模拟效果的影响及其暴雨过程的螺旋度分析

利用中尺度非静力MM5模式,在NCEP和JMA两种初始场方案下,对2005年严重影响我国的15号台风Khanun的登陆过程进行了数值模拟,模拟结果的对比分析及其与观测的比较表明:台风对初始场十分敏感,JMA初始场方案在台风路径、强度和暴雨预报上较NCEP初始场方案都有显著改善。利用JMA方案高分辨模拟结果,对台风暴雨过程的螺旋度特征进行了诊断分析,结果表明:暴雨区上空螺旋度呈高层负值区,低层正中心分布,低层700hPa和850hPa螺旋度高值中心位置和强度演变对未来6h暴雨落区与强度有一定指示意义。     

基于QuikSCAT卫星遥感风场的台风最大风速半径反演及个例分析

建立了一种卫星遥感风场的最大风速半径(Rmax )反演方法.该方法基于 QuikSCAT 风场,结合 JTWC 台风参数资料,将遥感平均风剖面与 Holland 台风模型进行最小二乘法拟合来反演 Rmax.2001-2009年13个台风69幅数据反演结果统计分析表明:用气压表征台风强度的 P 算法遥感反演结果与 JTWC 分析结果的标准差为10.7 km,效果较好.此外,通过0513、0519和0221 3个典型台风过程的 Rmax 演变情况分析表明:对于对称性结构较好的成熟台风,反演结果能较好地反映出不同台风的 Rmax 尺寸差别,台风过程中 Rmax 的演变情况符合台风发展情况;台风风场对称性差、地形以及背景流场的影响,是导致 Rmax 反演出现较大偏差主要因素.     

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。     

北印度洋热带气旋月季变化特征及成因分析

采用美国联合台风警报中心(JTWC)提供的北印度洋1977年至2008年热带气旋(TC)资料、NOAA提供提供的1977—2008年月平均海表面温度(SST)资料、逐日的高度场(HGT)资料和NCEP提供1982—2008年全球再分析资料,对北印度洋热带气旋的月季变化的双峰结果进行分析,结果表明:500 hPa流场上热带辐合带的北进南退和500hPa高度场上南亚高压季节性进退跟双峰结构的季节变化有很好的对应关系。此外,海温的季节性变化和季风的爆发对热带气旋的月季变化有很大的影响,海温较高的时期,热带气旋发生频数较多,反之依然。当季风爆发时,存在着强的垂直风切变,不利于热带气旋的生成。正是这些综合因素,才造成了北印度洋热带气旋的双峰结构。     

北部湾中平台海域热带气旋的气候特征

根据北部湾海域石油开发的需要,我们考察了台风对北部湾海域石油平台(20°40′N,108°41′E)的影响,对影响该平台的台风作了气候统计和分析。所用资料来源于“台风年鉴”、东亚地面天气图以及有关资料,资料序列共38年(1949—1986)。主要内容包括影响北部湾平台海域的台风源地、强度、登陆位置、频数及其季节变化、路径及其频数分布、大风以及38年内影响北部湾平台海域的历史较强台风的概况。