8月中国登陆台风降水与对流层高层西风急流关系的初步研究

采用中国气象局及美国台风联合警报中心整编的1954—2013年best-track热带气旋资料、中国大陆743站逐日降水数据和美国国家环境预报中心及大气研究中心(NCEP/NCAR)的再分析资料,研究登陆中国的台风降水特征及其与对流层高层西风急流的关系。结果表明:8月登陆台风降水对中国东南沿海地区的影响明显,福建、浙江的登陆台风降水占同期降水的30%左右,局部地区达到40%。基于降水与200 hPa纬向风的显著相关区定义的东亚西风急流指数(EAWJI),描述了西风急流位置的经向移动。EAWJI与台风降水具有显著的负相关,即EAWJI出现负异常时,急流位置偏北,中国登陆台风降水增加,反之急流位置偏南、降水减少。急流位置偏北,西太平洋台风活动区域的对流层纬向风出现东风异常,有利于台风登陆中国,且登陆位置较常年偏北,登陆台风数较常年偏多,台风登陆后维持时间较常年偏长;在中国大陆及东部沿海附近,纬向风垂直切变为异常的东风切变、对流层低层相对涡度增强及水汽输送增大均有利于台风登陆后的维持,从而使登陆台风降水增加。     

东亚高空纬向风的季节内振荡对登陆中国大陆热带气旋活动的影响

使用1979—2015年欧洲长期天气预报中心所提供的ERA-Interim再分析资料和中国气象局上海台风研究所整编的西北太平洋热带气旋（TC）最佳路径资料,分析了7—8月东亚高空纬向风的季节内振荡（ISO）信号特征及其与登陆中国大陆热带气旋（TC）的关系。结果表明:（1）200 hPa纬向风在副热带、中纬度地区季节内振荡显著,尤其是在纬向西风带中,有两个南北分布的大值中心,方差贡献均超过50%。（2）基于东亚高空纬向风的ISO和EOF典型空间模定义的西风指数(EAWI),可以用来描述东亚高空纬向西风在ISO尺度上的经向移动。（3）在西风指数的ISO负位相期间,登陆中国东南沿岸22 °N以北的TC增多;反之减少。在西风急流出口南侧的副热带区域,200 hPa ISO纬向风向北移动,使纬向西风位置偏北,出现东风异常,从而使西风减弱;TC引导气流为向西的异常,有利于TC登陆中国大陆偏北沿岸;同时有异常的ISO纬向异常东风切变,有利于TC登陆过程的维持。（4）在西风指数的ISO负位相期间,在对流层高层西风急流出口区向南输送的天气尺度的E矢量,在TC登陆地区,出现异常扰动涡度通量的辐合,引起了该区域的西风减弱。      

登陆中国的热带气旋强度和频数物理统计预测模型及其应用

使用1949—2008年美国的再分析资料及中国热带气旋年鉴,分析60年来北半球500 hPa高度场和海面温度场与登陆中国热带气旋(以下简称TC)的强度和频数显著相关区的统计特征及其物理意义。选取相关系数高的格点构成组合因子,建立二项式曲线预测模型,制作登陆我国热带气旋的年、月强度和频数预测。检验结果表明,该模型有较高的拟合能力,在业务中可广泛应用。     

西北太平洋热带气旋强度的年际变化特征及其大气环流背景场分析

利用上海台风研究所整理的1949—2007年CMA-STI热带气旋最佳路径资料,对1949—1975年、1976—1987年、1988—2007年这三个时段7—10月强度达到热带风暴及以上的热带气旋(简称为TC)强度的年际变化特征进行了分析比较,对TC活动强、弱年的大气环流背景场做了合成分析,并对各年TC强度与对应的西北太平洋副热带高压(简称为西太副高)、东亚副热带西风急流、热带东风急流、季风槽各特征指数做了相关分析,揭示了西北太平洋TC强度年际变化的机理。结果表明:(1) 这三个时段TC强度都有明显的年际变化特征;(2) 当TC强度偏大时,西太副高减弱东退,东亚副热带西风急流位置偏南,热带东风急流强度偏大,位置偏东,南半球冷空气活动偏强,越赤道气流偏强,季风槽较活跃、位置偏东,倾斜指数偏小;反之亦然;(3) 当越赤道气流偏强,季风槽较活跃时,有利于TC生成源区热带低压扰动的发生发展;而西太副高减弱东退,热带东风急流位置偏东时,TC生成源区850 hPa低空为正相对涡度异常,200 hPa高空为正散度异常。这样,低层水平辐合强、高层水平辐散强的配置使得该地区辐合上升运动、高层气流的辐散流出得以维持,且TC生成源区垂直风切变偏小,从而有利于TC的发生发展,TC强度偏大;反之亦然。      

7—9月登陆华南热带气旋频数异常与大气环流和海温的关系

利用1949—2021年中国气象局上海台风研究所热带气旋资料、NCEP/NCAR再分析资料、NOAA重构的海表温度资料（SST）和大气向外长波辐射（OLR）资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall检验等方法分析了近73年7—9月登陆华南热带气旋频数的变化特征。采用合成分析的方法研究7—9月登陆华南热带气旋频数异常与同期大气环流和海温的关系。结果表明,1949—2021年7—9月,登陆华南热带气旋有243个,年均3.3个,占全年登陆总数的70.2%。登陆华南热带气旋频数具有显著的年际和年代际变化特征。1973年最多（7个）,1950年最少（0个）;在1990年代中期由前期偏多转为后期偏少,但没有突变发生。近73年7—9月登陆华南热带气旋频数以0.1（10a）-1的速率减少。7—9月登陆华南热带气旋频数异常与大气环流和海温异常密切相关,在异常多、少年同期：（1）大气环流差值场上,南亚高压偏强、偏东、偏北,副高偏西、偏北、偏强,110°E以东的赤道东风引导气流偏强,季风槽加强,北半球中低纬海平面气压场东高西低,北高南低,同时南海、热带西太平洋对流活动加强。（2）海温差值场上,赤道中东太平洋偏冷,西太平洋暖池偏暖,沃克环流加强。高中低层大气环流和海温这种差异可能是导致登陆华南热带气旋频数异常的原因。     

2010年西北太平洋与南海热带气旋活动异常的成因分析

利用中国气象局热带气旋（TC）资料、NCEP/NCAR 再分析资料和美国 NOAA 向外长波辐射（OLR）等资料,分析了2010年西北太平洋（WNP）及南海（SCS）热带气旋活动异常的可能成因,讨论了同期大气环流配置和海温外强迫对TC生成和登陆的动力和热力条件的影响。结果表明,2010年生成TC频数明显偏少,生成源地显著偏西,而登陆TC频数与常年持平。导致7～10月TC频数明显偏少的大尺度环境场特征为：副热带高压较常年异常偏强、西伸脊点偏西,季风槽位置异常偏西,弱垂直风切变带位置也较常年偏西且范围偏小,南亚高压异常偏强,贝加尔湖附近对流层低高层均为反气旋距平环流,这些关键环流因子的特征和配置都不利于 TC 在WNP的东部生成。影响TC活动的外强迫场特征为：2010年热带太平洋经历了El Ni?o事件于春末夏初消亡、La Ni?a事件于7月形成的转换;7～10月,WNP海表温度维持正距平,140°E以东为负距平且对流活动受到抑制;暖池次表层海温异常偏暖,对应上空850 hPa为东风距平,有利于季风槽偏西和TC在WNP的西北侧海域生成。WNP海表温度和暖池次表层海温的特征是2010年TC生成频数偏少、生成源地异常偏西的重要外强迫信号。有利于7～10月热带气旋西行和登陆的500 hPa风场特征为：北太平洋为反气旋环流距平,其南侧为东风异常,该东风异常南缘可到25°N,并向西扩展至中国大陆地区;南海和西北太平洋地区15°N以南的低纬也为东风异常;在这样的风场分布型下,TC容易受偏东气流引导西行并登陆我国沿海地区。这是2010年生成TC偏少但登陆TC并不少的重要环流条件。     

夏季东亚环流年际和年代际变化对登陆中国台风的影响

利用NCEP/NCAR再分析资料,探讨夏季东亚大气环流、大气视热源和视水汽汇的年际及年代际变化与登陆中国台风频数的关系.研究表明:夏季200 hPa风场上南亚高压中心位置偏北(南)其形态表现向东北(东南)伸展,西太平洋热带地区上空(200 hPa)的东风急流加强(减弱),中层(500 hPa)西太平洋副热带高压脊线位置偏北(南),低层(850 hPa)东亚夏季风环流偏强(弱),登陆中国台风数偏多(少).夏季东亚-西太平洋热带大气视热源和视水汽汇为正(负)距平, 即东亚热带大气出现辐射加热(冷却)和变湿(变干),登陆中国台风数偏多(少).20世纪50～60年代登陆中国台风频数处于年代际变化相对偏少期,70～90年代中期登陆中国台风频数处于年代际变化相对偏多期.夏季登陆中国台风频数的年代际变化与西太平洋热带大气视热源、视水汽汇及西太平洋热带海温的年代际变化一致,西太平洋热带大气视热源、视水汽汇及西太平洋热带海温处在年代际变化的低(高)值阶段时,夏季登陆中国台风频数也处在年代际变化的偏少(多)期.     

7-9月登陆华南台风气候变化特征及大尺度环流系统分析

采用1949-2015年上海台风所提供的热带气旋资料、NCEP/NCAR全球再分析格点资料、国家气候中心提供的74项大气环流指数以及青藏高原积雪等资料,对7-9月登陆华南的热带气旋TC(不含热带低压)和台风TY(含台风及台风以上的热带气旋)的气候变化特征以及大尺度环流特征进行了分析,结果发现:7-9月登陆华南TC及TY频数均有微弱的上升趋势,且年际变化显著,但TC和TY年际变化和准十年波动变化并不总是一致,尤其是近10a来登陆华南的强台风有明显增加的趋势。7-9月登陆华南的TC占登陆中国的一半以上,并且有约3/4是来自西北太平洋生成的台风。从登陆华南TC的区间分布特征来看,以中路最多,西路次之,东路最少。亚洲季风偏弱、西太平洋副高偏西,登陆华南TY偏多,反之亦然。TC偏多(少)年,西太平洋副高偏强偏西(偏强偏东)。TC偏多年110oE以东引导气流出现的反气旋式和气旋式环流对较TC偏少年偏西,反气旋环流南部的东风异常一直延伸到华南地区东部,这样的东风引导气流异常有利于引导热带气旋登陆华南。另外,青藏高原东部和西部积雪偏多、华南气温偏高及西北太平洋海温异常偏暖的情况下也均有利于台风登陆华南。     

登陆中国不同强度热带气旋的变化特征

根据《热带气旋等级》国家标准(2006),将热带气旋(TC)划分为热带低压(TD)、热带风暴(TS)、强热带风暴(STS)、台风(TY)、强台风(STY)、超强台风(SSTY)6个等级,利用中国气象局整编的1949—2006年共58年的《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料,分析了登陆中国大陆、海南和台湾不同强度TC变化特征。结果表明：(1) 不同强度登陆TC频数存在年际和年代际变化,在长期趋势上,TD、TS登陆频数呈现显著的线性递减趋势,STY登陆频数呈现显著增加趋势。(2) 登陆TD、TS、STS存在6—8年的周期变化,TY具有准16年的周期变化。(3) 登陆TD、TS主要生成于南海东北部海面,登陆TY、STY、SSTY多生成于巴士海峡东南部海面和菲律宾以东洋面。(4) 在年代际变化上,南海生成的登陆TD、TS频数有减少趋势,TY、STY有增多趋势。     

登陆中国大陆、海南和台湾的热带气旋及其相互关系

首先,针对登陆中国热带气旋的登陆地点资料仅为地名的现状,利用1951-2004年西北太平洋热带气旋资料和登陆中国热带气旋资料,研究制定了登陆资料信息化方案.该方案包括海岸线近似、登陆位置计算、其他特征量计算和误差订正4个方面.对资料信息化结果的分析表明:信息化登陆资料效果是良好的.在此基础上,对登陆中国热带气旋的基本气候特征进行研究,重点分析了在大陆、海南和台湾登陆的3类热带气旋以及它们的相互关系.结果表明:登陆热带气旋频繁的地区为台湾东部沿海、福建至雷州半岛沿海和海南东部沿海;台湾东部沿海和浙江沿海部分地区是登陆热带气旋平均强度最大的地区,平均登陆强度达到台风级别,其中台湾南端的平均登陆强度为最强,达到强台风级别;5-11月为热带气旋登陆中国季节,集中期为7-9月,8月最多;登陆热带气旋的强度主要集中在热带低压-台风,尤其以强热带风暴和台风最多.对于全部大陆、海南和台湾三地,50多年来登陆热带气旋频数都存在不同程度的减少趋势,但只有登陆海南热带气旋的减少趋势是显著的;而所有登陆风暴(含以上强度)频数均无明显增多或减少趋势.总体而言,登陆大陆的TC最多、初旋最早、终旋最晚、登陆期最长;登陆海南的TC居中;而登陆台湾的TC最少、初旋最晚、终旋最早、登陆期最短.从登陆方式看,登陆一地的TC最多、登陆两地的TC次之,分别占总数的79.2%和20.6%,仅有1个TC登陆三地.在登陆两地的TC中,经台湾登陆大陆的TC频数最多、强度减弱最快,经海南登陆大陆的TC频数次之、强度减弱较慢,经大陆登陆海南的TC频数排行第3、强度减弱较快.     

东亚高层纬向风季节内振荡与盛夏登陆中国大陆热带气旋频数年际变化的联系

利用1979-2017年欧洲中期天气预报中心提供的ERA-Interim再分析数据与中国气象局-上海台风研究所(China Meteorological Administration-Shanghai Typhoon Research Institute,CMA-STI)、美国联合台风警报中心(Joint Typhoo...     

Tropical cyclone potential hazard in Southeast China and its linkage with the East Asian westerly jet

A new synthesized index for estimating the hazard of both accumulated strong winds and heavy rainfall from a tropical cyclone (TC) is presented and applied to represent TC potential hazard over Southeast China. Its relationship with the East Asian westerly jet in the upper troposphere is also investigated. The results show that the new TC potential hazard index (PHI) is good at reflecting individual TC hazard and has significantly higher correlation with economic losses. Seasonal variation of TC-PHI shows that the largest TC-PHI on average occurs in July-August, the months when most TCs make landfall over mainland China. The spatial distribution of PHI at site shows that high PHI associated with major landfall TCs occurs along the southeast coast of China. An East Asian westerly jet index (EAWJI), which represents the meridional migration of the westerly jet, is defined based on two regions where significant correlations exist between TC landfall frequency and zonal wind at 200 hPa. Further analyses show that an anomalous easterly steering flow occurred above the tracks of TCs, and favored TCs making landfall along the southeast coast of China, leading to an increase in the landfall TC when the EAWJ was located north of its average latitude. Meanwhile, anomalous easterly wind shear and positive anomaly in low-level relative vorticity along TCs landfall-track favored TC development. In addition, anomalous water vapor transport from westerly wind in the South China Sea resulted in more condensational heating and an enhanced monsoon trough, leading to the maintenance of TC intensity for a longer time. All of these environmental factors increase the TC potential hazard in Southeast China. Furthermore, the EAWJ may affect tropical circulation by exciting meridional propagation of transient eddies. During a low EAWJI phase in July-August, anomalous transient eddy vorticity flux at 200 hPa propagates southward over the exit region of the EAWJ, resulting in eddy vorticity flux convergence and the weakening in the zonal westerly flow to the south of the EAWJ exit region, producing a favorable upper-level circulation for a TC making landfall.     

影响中国大陆热带气旋路径分类及其特征研究

热带气旋(TC)是影响中国的重要天气系统,对TC路径分类有助于认识热带气旋的活动特征。本文采用中国气象局热带气旋资料中心提供的1949至2016年6—11月最佳TC路径资料,选取TC质心、生命史、转向、强度等特征参数,利用K-means聚类方法将影响中国大陆的热带气旋分为4类。对4类路径进行比对分析后发现各类TC的走向、生命史、活动季节、登陆概率及区域等特征差异显著,TC单体强度和生命史在强厄尔尼诺发展年也有不同程度的增强。在年代际变化上,1998年以来,尽管各类TC频数变化趋势不同,但各类TC单体能量耗散指数均有不同程度的增长趋势,这可能与近年来强厄尔尼诺发展有关。     

Impact of the Spring SST Gradient between the Tropical Indian Ocean and Western Pacific on Landfalling Tropical Cyclone Frequency in China

The present study identifies a significant influence of the sea surface temperature gradient(SSTG) between the tropical Indian Ocean(TIO; 15°S-15°N, 40°-90°E) and the western Pacific warm pool(WWP; 0°-15°N, 125°-155°E) in boreal spring on tropical cyclone(TC) landfall frequency in mainland China in boreal summer. During the period 1979-2015, a positive spring SSTG induces a zonal inter-basin circulation anomaly with lower-level convergence, mid-tropospheric ascendance and upper-level divergence over the west-central TIO, and the opposite situation over the WWP, which produces lower-level anomalous easterlies and upper-level anomalous westerlies between the TIO and WWP. This zonal circulation anomaly further warms the west-central TIO by driving warm water westward and cools the WWP by inducing local upwelling, which facilitates the persistence of the anomaly until the summer. Consequently, lower-level negative vorticity, strong vertical wind shear and lower-level anticyclonic anomalies prevail over most of the western North Pacific(WNP), which decreases the TC genesis frequency. Meanwhile, there is an anomalous mid-tropospheric anticyclone over the main WNP TC genesis region,meaning a westerly anomaly dominates over coastal regions of mainland China, which is unfavorable for steering TCs to make landfall in mainland China during summer. This implies that the spring SSTG may act as a potential indicator for TC landfall frequency in mainland China.     

青藏高原冬季1月绕流的变化特征及其对中国气候的影响

利用1979～2019年NCEP/NCAR再分析资料和中国地面基本气象要素日值数据集（V3.0）的气温和降水资料,首先定义了客观表征冬季青藏高原南北两支绕流变化的指数,然后分析了其不同的变化特征,并采用相关分析、合成分析等方法初步研究了青藏高原南北两支绕流异常变化对中国气温和降水的影响机制。主要结果有:（1）青藏高原冬季北支绕流和南支绕流之间呈显著的负相关;北支（南支）绕流强、南支（北支）绕流弱时,对流层中低纬度地区从高原西部到我国东部沿岸为一个大范围的异常反气旋式（气旋式）环流系统,500 hPa高原的中部为一个异常反气旋（气旋）环流中心。（2）青藏高原冬季南北两支绕流的变化对中国冬季天气气候有显著影响。当青藏高原北支绕流强（弱）时,中国除东北是气温偏低（高）、降水偏多（少）外,河套、青藏高原及长江以南则是气温偏高（低）、降水偏少（多）;当南支绕流强（弱）时,中国气温普遍偏低（高）,东北及新疆北部是降水偏少（多）,南方大部分地区是降水偏多（少）。（3）分析高原绕流异常变化对中国天气气候的影响机制表明:当青藏高原北支绕流强、南支绕流弱时,中国东部35°N以北的对流层中都是异常西北风,35°N以南都是异常东北风,受高原异常纬向绕流影响,对流层大气为明显的“正压结构”;相应的对流层底层从南到北为一致的异常西南风,850 hPa以上35°N的之间为反气旋式切变和下沉运动异常,300 hPa以下异常偏暖,这些条件加强了下沉增温,导致中国东部气温偏高、降水偏少。当青藏高原南支绕流强、北支绕流弱时,对流层中的纬向风异常则为明显的“斜压特征”,异常西风呈现为从对流层低层到高层、低纬度到高纬度的倾斜的带状特征,其下方自华南近地面到华北200 hPa的“三角形”状异常东风,配合相应的经向风异常和华南到华北的异常上升运动,低层为“三角形”状的异常冷气团向南切入到中国南海,中上层为异常偏暖的西南气流在冷气团上自南向北爬升到中高纬度地区,导致中国大范围的气温异常偏低、降水偏多。     

Climatic study on the summer tropical easterly jet at 200 hPa

The low latitude easterlies at 200 hPa in summer (May-October) is analysed climatically during the 13-year period from 1968 to 1980, with a special emphasis on the relationship between the anomalous tropical easterly jet stream over South Asia and the low latitude atmospheric circulation, and also the summer monsoon precipitation in India. The compositing analysis shows that the tropical easterly jet stream over South Asia has five anomalous patterns at 200 hPa i.e. the western pattern, middle pattern, eastern pattern, two-branch pattern and multi-core pattern. Evidence has shown that the precipitaion in India anomalously increased during the anomalous period of the western pattern and the middle pattern, but reverse case is true in the eastern pattern. Some different anomalies of the precipitation in different area of India were found during the other two anomalous pattern.     

台风活动及其与中国西部降水特征分析

应用1949—2016年台风资料和中国地面逐日降水资料,针对中国内陆西部地区,通过对较长样本资料的统计分析,研究台风活动及其在台风登陆背景下,中国西部年、夏半年和盛夏平均降水特征。研究得到:①67年间登陆中国大陆的台风年平均9.09个,6—10月是台风活跃期,登陆台风最早在4月,最晚在12月,8月登陆台风频率最高。②台风活动对宁夏全省、陕西大部、四川盆地、甘肃中东部和青海大部降水影响明显,台风活动多寡与该地区降水多寡总体成正相关。新疆和西藏降水受台风影响极小,贵州、重庆降水与台风活动呈相反情况,台风活动对云南降水影响不明显。③台风活动与中国西部部分地区降水呈正相关特征,其年均降水最明显,其次是6—10月平均降水。此项研究首次聚焦在远距离台风与中国西部降水特征上,将有助于系统全面地认识台风活动特征、登陆台风与中国西部降水的关系以及中国西部降水机理。     

Reappraisal of Asian Summer Monsoon Indices and the Long-Term Variation of Monsoon

The Webster and Yang monsoon index (WYI)-the zonal wind shear between 850 and 200 hPa was calculated and modified on the basis of NCEP/NCAR reanalysis data. After analyzing the circulation and divergence fields of 150-100 and 200 hPa, however, we found that the 200-hPa level could not reflect the real change of the upper-tropospheric circulation of Asian summer monsoon, especially the characteristics and variation of the tropical easterly jet which is the most important feature of the upper-tropospheric circulation. The zonal wind shear U850-U(150 100) is much larger than U850-U200, and thus it can reflect the strength of monsoon more appropriately. In addition, divergence is the largest at 150 hPa rather than 200 hPa, so 150 hPa in the upper-troposphere can reflect the coupling of the monsoon system. Therefore, WYI is redefined as DHI, i.e., IDH=U850* - U(150 100)*, which is able to characterize the variability of not only the intensity of the center of zonal wind shear in Asia, but also the monsoon system in the upper and lower troposphere. DHI is superior to WYI in featuring the long-term variation of Asian summer monsoon as it indicates there is obvious interdecadal variation in the Asian summer monsoon and the climate abrupt change occurred in 1980. The Asian summer monsoon was stronger before 1980 and it weakened after then due to the weakening of the easterly in the layer of 150-100 hPa, while easterly at 200 hPa did not weaken significantly. After the climate jump year in general, easterly in the upper troposphere weakened in Asia, indicating the weakening of summer monsoon; the land-sea pressure difference and thermal difference reduced, resulting in the weakening of monsoon; the corresponding upper divergence as well as the water vapor transport decreased in Indian Peninsula, central Indo-China Peninsula, North China, and Northeast China, indicating the weakening of summer monsoon as well. The difference between NCEP/NCAR and ERA-40 reanalysis data in studying the intensity and long-term variation of Asian summer monsoon is also compared in the end for reference.