泰利台风对台湾东北黑潮入侵东海陆架影响的研究

本文利用卫星高度计数据和分析数据,并结合同时期现场深水潜标的流速观测数据,研究了超强台风泰利过境前后台湾东北附近海域流场、位势密度场、位势涡度场以及黑潮入侵东海陆架强度的变化。分析结果表明,泰利台风通过改变台湾东北陆坡附近海域的流场、位势密度场,显著地削弱(增强)了西段(东段)陆坡附近的位势涡度梯度,从而使得西段(东段)陆坡黑潮入侵东海陆架的强度显著增强(减弱)。此外,本文还区分了台湾东北西部陆坡附近表层的跨陆坡“上凸型”位势涡度分布与次表层的跨陆坡“下凹型”位势涡度分布,并认为次表层的跨陆坡“下凹型”位势涡度分布也应作为台湾东北西部陆坡附近“位势涡度障碍”的重要组成部分。本文的研究结果揭示了大气中的台风过程对台湾东北黑潮入侵东海陆架产生显著影响的关键过程及机制,相关结论可为台湾东北黑潮入侵东海陆架变化规律的研究提供有价值的参考。     

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.     

"鸣蝉"台风结构和强度变化特点

2003年第14号台风"鸣蝉"朝西北方向移到24°N以北时,中心气压下降到920hPa,近中心最大风速达60m/s,在沿125°E北上时,强度减弱很缓慢.本文对该台风的移动路径和强度变化进行分析,发现台风主要是在副热带高压和高空槽的引导下移动,路径比较规则.来自热带辐合带的深厚水汽输送通道为台风强度的维持提供了丰沛的水汽和能量.200hPa高空槽前西南急流为台风提供强流出流场.涡度场的对称分布,使水汽和能量向台风中心旋转,低层辐合加强,涡动动能得以维持,有利于台风强度的加强.弱的水平风速垂直切变和暖洋面的加热作用,也是台风维持的原因.     

南海北部台风和中尺度暖涡对近惯性振荡的影响

基于2014年8-9月南海北部东沙群岛附近海域两个临近站位(站位A,20.736°N,117.745°E,水深1 249 m;站位B,20.835°N,117.56°E,水深848 m)的潜标数据,研究了台风过境所激发的近惯性振荡的特征,分析了中尺度暖涡对近惯性频率的调制及其对近惯性动能分布和传播的影响。站位A(B)142(175) m以浅,近惯性频率由0.710 1(0.713 3)周/d红移至0.659 2周/d,频率减小了7.2%(7.6%),观测结果与两个站位所处的背景涡度相吻合。中尺度暖涡改变了水体层结状态,两个站位的近惯性动能在不同层结中被改变了0.5~3倍。水体层结对能量的折射作用使得站位B的近惯性动能在深度158~223 m之间衰减较少,而站位A的近惯性动能则随着深度的增加快速减小。站位A和站位B近惯性内波的垂向群速度分别约为15.2 m/d和14.1 m/d。如果忽略近惯性动能的水平辐散,近惯性内波的垂向传播分别造成了两个站位垂向上约47%和38%的近惯性动能衰减。     

南海西北部上层海洋对台风“杜苏芮”的响应分析

基于锚碇观测资料,本文分析了南海西北部陆坡区上层海洋对台风“杜苏芮”的动力学和热力学响应特征。在动力学响应方面,台风“杜苏芮”期间上层流速显著增强,混合层纬向流速可达1.20 m/s;“杜苏芮”经过后上层海水运动以近惯性振荡为主(流向顺时针旋转周期在36～40 h之间)。近惯性能量在垂向分布上存在两个高值中心,分别位于混合层和温跃层深度上。近惯性能量耗散过程的e折时间尺度约为3.7 d,我们认为能量的向下传播在局地近惯性能量衰减过程中起主要作用。对能量谱的分析表明,“杜苏芮”作用期间近惯性频率能量相对于其作用前增大了约29.4倍,而全日和半日频率(K₁和M₂)能量有所减弱。此外,能量谱显示近惯性频率存在明显的“蓝移”现象,即对于纬向和经向流速分量在400 m以浅平均的近惯性振荡频率分别为1.167 f₀和1.170 f₀(f₀为局地惯性频率)。蓝移与近惯性内波的向下传播及正的相对涡度的输入有关。在热力学响应方面,上层海洋在台风的搅拌作用下,40～250 m深度均出现较小增温,最大增温幅度接近1°C;此外70 m以浅盐度的降低可能与台风过境时的降水相关,而Ekman抽吸引起的上升流则可能对70～100 m深度盐度的升高具有重要作用。     

台风的定常运动和螺旋斑图

应用控制台风的大气运动方程组求得了台风的三维定常流场以及相应的气压场和温度场,其中的三维流场构成了物理空间的一个非线性自治动力系统。研究指出:根据台风运动的定常解,台风的下层中心是低气压且是正垂直涡度(气旋式涡度)和水平辐合,上层中心是高气压(反气旋式涡度)和水平辐散;根据台风自治动力系统所获得的两个鞍一焦点很好地说明了台风的螺旋斑图,下层空气螺旋向内,引起台风中心附近的上升运动,上层空气螺旋向外引起台风外围的下沉运动,这些都与实际台风结构相似,文中阐明,地球的旋转和大气粘性对台风的螺旋结构是至关重要的。     

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。     

0604号台风"碧利斯"持久不消及造成云南暴雨成因分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°6h再分析资料对0604号台风"碧利斯"登陆后持久不消及其造成云南暴雨的成因进行分析.其结果表明:两高间强而宽广的辐合带和西南急流增强使台风低压在陆上连续5d不消,副高、西南急流在低压区形成的最大风速中心位置决定台风低压移动方向.此次云南台风暴雨是在台风减弱低压主导作用下,激发强不稳定能量释放、产生强对流,形成利于垂直运动深厚发展伴有强抽吸作用的暴雨动力结构,孟加拉湾水汽源源不断向云南上空输送,经低层强水汽辐合抬升凝结而造成的.影响云南500hPa低压干位涡涡源中心值越大地面降水越强,850hPa干、湿位涡可提前12h预示台风减弱、移动方向的信息.     

吕宋暖涡的三维观测特征及其数值模拟分析

基于2011年春季南海北部CTD观测数据,结合高度计资料和高分辨率ROMS(Regional Ocean Modeling System,ROMS)模式对1993-2003年的模拟结果,研究了吕宋暖涡(Luzon Warm Eddy)的空间结构和生成规律。结果表明:观测中吕宋岛西北海域存在一对冷暖涡旋,其中暖涡信号是一次典型的吕宋暖涡事件,水团中携带了部分的黑潮水;该吕宋暖涡对温盐、流场结构的影响能够达到中层以下,在垂向上呈现出西北向倾斜的特征,自表层至1000 m深度范围,倾斜距离超过70 km。受到5月来自黑潮区的高水位信号影响,吕宋暖涡生成于吕宋西北局地并逐渐发展增强,持续时间达30天以上,之后向西移动,同时其后缘常伴随生成一个冷涡。在10年的数值结果中,吕宋暖涡的生成、演变过程,及其三维结构的西北向倾斜特征均与观测较为一致,模式初步证明了吕宋暖涡的演变过程是一种季节性现象。     

2010~2011年吕宋海峡西侧潜标观测的初步分析

2010年在吕宋海峡西侧约3300m深处的观测潜标得到了上层海洋9个多月的高频率的流场和温盐数据,用调和分析和功率谱分析等方法对观测结果进行分析,发现测点春季的O1潮较强,而冬季K1潮较强,夏季内潮较弱,但整体都为不规则日潮。台风"南玛都"经过后测点200~270m次表层出现明显近惯性振荡,其沿顺时针旋转,能量下传。测量期间共有105个孤立内波经过测点,测点处冬季的孤立内波数量并不少于春夏季。两个相邻孤立内波间的时间间隔约为24.6~24.7小时,并不存在a型波和b型波的区别。     

Strong near-inertial oscillations in geostrophic shear in the northern South China Sea

With observational data from three Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) moorings, we detected strong near-inertial oscillations (NIO) in the continental shelf region of the northern South China Sea in July 2008. The amplitude of the near-inertial current velocity is much greater than that of diurnal and semi-diurnal tides. The power of the NIOs is strongest in the intermediate layer, relatively weak in the surface layer, and insignificant in the near-bottom layer. The spectral analysis indicates that the NIOs have a peak frequency of 0.0307 cph, which is 2% lower than the local inertial frequency, i.e., a red-shift. The near-inertial wave has an upward vertical phase velocity, which involves a downward group velocity and energy flux. The estimated vertical phase velocity is about 43 m day⁻¹, corresponding to a vertical wave length of about 58 m. The horizontal scale of the NIOs is at least hundreds of kilometers. This NIO event lasted for about 15 days after a typhoon’s passage. Given the northeastward background flow with significant horizontal shear, both Doppler shift and shear flow modulation mechanisms may be responsible for the red-shift of the observed NIOs. For the shear flow mechanism, the observed negative background vorticity and the corresponding effective Coriolis frequency reduce the lower limit of admissible frequency band for the NIOs, causing the red-shift. Meanwhile, the mooring area with the broadened frequency band acts as a wave-guide. The trapping and amplification effects lead to the relatively long sustaining period of the observed NIOs.     

A case study of near-inertial oscillation in the South China Sea using mooring observations and satellite altimeter data

A near-inertial oscillation (NIO) burst event in the west South China Sea (SCS) was observed by an upward-looking mooring Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) in summer 2004. The mooring station was located at 13.99°N, 110.52°E. The spectral analysis reveals that typhoon Chanchu is a major mechanism in triggering the NIO burst event. Before typhoon Chanchu passed over, the NIO signals were quite weak. The NIO band becomes the most energetic constituent of the circulation during the typhoon-wake period. The average peak power density (PD) reaches (5.3 ± 2.6) × 10² cm² s⁻² (cycles per hour, cph)⁻¹ with a maximum value of 9.0 × 10² cm² s⁻² cph⁻¹, i.e., 3.1 times higher than that of diurnal tide (DT), (1.7 ± 0.5) × 10² cm² s⁻² cph⁻¹. At the upper (80 m) and sub-upper (208 m) layers, the central frequency of the NIO band is 0.022 cph with a blueshift of about 9% above the inertial frequency f (0.02015 cph). At the lower layer (400 m), the central frequency of the NIO band is 0.021 cph with a blueshift of about 4% above the inertial frequency. The blueshifts are explained partially by the Doppler shift induced by the vorticity of mesoscale eddies. During the after-typhoon period, a resonance-like process between NIO and DT is observed in the upper layer. As the NIO frequency approaches the DT subharmonic frequency (0.5K₁), the PD of the NIO band rises sharply accompanied by a sharp drop of the PD of the DT band. The PD ratio of the two bands increases from 4.5 during the typhoon-wake period to 8 during the after-typhoon period, indicating the effect of the parametric subharmonic instability (PSI) mechanism.     

Dynamics of an intensive isolated barotropic eddy in the presence of background vorticity

The paper considers some general laws of the dynamics of an intensive isolated eddy interacting with background vorticity, namely, the latitudinally varying Coriolis parameter, bottom topography, and a mean inhomogeneous flow. Using experimentally derived numerical data, we show the eddy’s typical behaviour in three different situations. Translated by Vladimir A. Puchkin.     

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。     

我国东部海域不同类型的登陆再发展变性台风的统计分析

本文对1982年以来我国东部海域登陆再发展台风进行统计分析,选取其中15个个例进行对比分析,根据其移动路径和增强幅度分为3类,研究表明:台风如果移向东北方向则再发展较弱,而向北移动则发展较深,且向北越深发展越强,这与副热带高压(副高)的位置和强度以及上游高空槽存在一定的关系(整体偏向于正相关),在北上的过程中,如果与高空正位涡发生耦合,则增强越大,但非绝热加热所占的比重越小。同时动能收支分布显示,台风加强越深,动能转换越强,两者成正比,但在能量转化的方向和位置上,三者又存在差异。     

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。     

Response of the western North Pacific subtropical ocean to the slow-moving super typhoon Nanmadol

Based on in-situ observation,satellite and reanalysis data,responses of the western North Pacific subtropical ocean(WNPSO)to the slow-moving category 5 super typhoon Nanmadol in 2011 are analyzed.The dynamical response is dominated by near-inertial currents and Ekman currents with maximum amplitude of 0.39m/s and 0.15m/s,respectively.The near-inertial currents concentrated around 100m below the sea surface and had an e-folding timescale of 4 days.The near-inertial energy propagated both upward and downward,and the vertical phase speed and wavelength were estimated to be 5m/h and 175m,respectively.The frequency of the near-inertial currents was blue-shifted near the surface and redshifted in ocean interior which may relate to wave propagation and/or background vorticity.The resultant surface cooling reaches-4.35℃ and happens when translation speed of Nanmadol is smaller than 3.0m/s.When Nanmadol reaches super typhoon intensity,the cooling is less than 3.0℃ suggesting that the typhoon translation speed plays important roles as well as typhoon intensity in surface cooling.Upwelling induced by the slow-moving typhoon wind leads to typhoon track confined cooling area and the right-hand bias of cooling is slight.The mixed layer cooling and thermocline warming are induced by wind-generated upwelling and vertical entrainment.Vertical entrainment also led to mixed layer salinity increase and thermocline salinity decrease,however,mixed layer salinity decrease occurs at certain stations as well.Our results suggest that typhoon translation speed is a vital factor responsible for the oceanic thermohaline and dynamical responses,and the small Mach number(slow typhoon translation speed)facilitate development of Ekman current and upwelling.     

0205号台风"威马逊"北上过程中强度减弱缓慢的原因分析

0205号台风“威马逊”于7月初沿海北上影响浙江舟山。影响浙江舟山时台风中心气压仍有940hPa,在历史同期是少见的。本文初步分析认为,台风在北上过程中强度保持不变的原因是由于台风本身结构规则、尺度大,强而大的台风环流提供了广泛的辐合流入。台风外围深厚的暖湿水汽输送带为台风强度的维持提供了水汽和能量,台风强度维持与低层辐合高层辐散有关,高层辐散同时加剧了低层辐合。涡度场的对称分布,使水汽和能量向台风中心旋转,旋转风动能得以维持。弱的垂直切变和暖洋面的存在也是台风强度维持的原因之一。     

台风移速突变的诊断分析及路径预报

本文利用台风移动方程对作用在台风上的各力进行了诊断分析：主要力是气压梯度力和地转偏向力，二者同量级，其他各力约小１－３个量级；当台风加速移动时，气压梯度力小于地转编向力；减速移动时，气压梯度力大于地转偏向力。用预报方程计算得到的台风路径与实际台风路径在趋势上近于一致，预报误差约为２００ｋｍ。     

Interactions of Mesoscale Eddy and Western Boundary Current: A Reduced-Gravity Numerical Model Study

A reduced-gravity primitive equation eddy resolving model is used to study the interaction of a typhoon-induced eddy and a wind-driven general circulation. A typhoon-induced eddy is characterized by a core with a relative vorticity of the same order as the local Coriolis parameter. This eddy is neutrally stable relative to a disturbance induced by the westward advection of the eddy, due to the planetary β-effect. Hence, its evolution in the open ocean is similar to the classical frontal geostrophic eddy. Within the western boundary flow regime, the eddy is entrained northward by the mean circulation. This northward eddy advection and the mean-vorticity advection due to eddy flow induce another disturbance with a north-south asymmetry into the circular eddy. Together with the zonal asymmetric disturbance, associated with the planetary β-effect, the original circular eddy becomes unstable. The nonlinear eddy-flow interactions in the eastern flank of a western boundary current causes the eddy to deform quickly into an ellipse and lose its waters and energy into the mean circulation.