黄、东海及其邻海的气旋与埃尔尼诺现象

一、序言ENSO现象对全球大气环流及其伴随天气的影响,一直是近年来海气相互作用研究的焦点之一,一些有趣的研究表明,ENSO现象对中纬度气候有显著的影响.本文统计了1899-1962年每年发生在20°-40°N,120°-150°E区域(图1)以及主要气旋活动中心(图1阴影     

一次温带气旋对秦皇岛海区的影响

一、前 言 1988年7月16日～18日,出现了一次河套气旋进入渤海的天气过程。这次锋面气旋的形成主要是因为蒙古气旋向东南方向移动,移到河套地区的锋面扰动加强,并在河套地区形成新的锋面气旋。该气旋在发展和移动过程中,伴有强烈的降水、雷暴、大风等恶劣天气,受其影响,华北部分地区出现降水天气,渤、黄海北部出现了6～7级偏东大风,秦皇岛海区出现了波高达2.1m的中浪和风暴潮。本文利用传真图分析了此次过程及其对秦皇岛海区的影响。 二、气旋的发生、发展及移动情况 1.气旋形成的天气形势 16日08时500hPa高空图上,中西伯利亚地区有一低槽,并有冷气团与之配合。中纬度地区西风环流势力较强,自蒙古到渤海一带有一低槽,也有冷气团配合（见图1）。     

西北太平洋热带气旋发源特征与突变初步分析

采用日本气象厅东京台风中心最佳台风路径数据集1977-2011年共35年的资料对西北太平洋热带气旋的发源情况和突变进行了研究分析。结果表明:(1)热带气旋发源地主要集中在两个地方,一个是菲律宾以东海域125-134°E、11°-21°N范围内,另一个是南中国海北部海域111°-119°E、14°-21°N范围内;(2)热带气旋的等级越高,其生成的经度越大,纬度越低;(3)热带气旋生成最多的月份是8月,热带风暴、强热带风暴和台风均以8月份最多,而强台风生成最多的月份是9月,超强台风生成最多的月份则是10月;(4)热带气旋的生命长度、累积气旋能量和功耗指数均与其生成经度成正比,密度峰值均在马绍尔群岛170°E附近;(5)通过对时间序列的热带气旋个数、生命长度、累积气旋能量和功耗指数进行滑动t检验,发现在1995年和1998年均存在突变,从1995年至1998年为热带气旋趋势突变的时间区间。     

西北太平洋台风频数异常及其与海气通量的关系

利用1984-2002年联合台风预警中心(JTWC)最佳路径台风资料、全球海洋客观分析海气通量(OAFluxes)资料和NCAR/NCEP-2再分析资料,使用SVD等统计方法,对西北太平洋台风频数与低层大气环流及海气通量异常之间的关系进行了研究,结果发现150°E以东的低纬海区是台风频数年际异常变化最显著的区域,台风频数与低层大气环流异常、潜热通量和短波辐射通量变化有着密切的联系:当副热带高压强度减弱(增强)、脊线偏北(南)、主体东移(西伸)时,季风槽加深东进至160°E(西退至140°E),低纬的纬向西风加强(减弱),海洋输送给大气较多(少)潜热通量,盛行的纬向西风携带着季风槽南侧的暖湿水汽与副热带高压南缘偏东气流的水汽输送在150°E以东(以西)的低纬海区辐合,150°E以东辐合上升的暖湿气团吸收的短波辐射偏多(少),有利于(不利于)形成高温高湿的不稳定结构,台风能量不断(不易)积累,在低层强(弱)辐合、高层强(弱)辐散的环境场作用下,有利于(不利于)台风在150°E以东的低纬海区的生成。     

1981年我国东部沿海温带气旋特征分析

1981年出现63个气旋(图1),可粗略地分为江淮气旋,东海气旋和黄河气旋等三类,其中江淮气旋32个,东海气旋15个,黄河气旋16个。63个气旋中,引起东部沿海局部海区阵风等于或大于8级的有21次,达到6—7级的14次:6级风以下的28次。现将气旋的 强度与大风等特征分述如下。 (一)气旋强度弱 从表1可看出,常年由气旋波发展成 气旋和强气旋的占全年总数的25％;而 1981年只占全年总数的14％,其中气旋 比常年少4.7个,强气旋未出现。显而易 见。1981年是气旋和强气旋出现较少的 一年,这与1952年相类似(1952年气旋 出现9次,强气旋一次也没出现)。     

利用Argo浮标资料分析横跨吕宋海峡20.5°N断面的水文特征

基于Argo浮标资料,分析了一条横跨南海北部、吕宋海峡和西太平洋（20.5°N,114°~130°E）断面的海水温度、盐度的分布特征.其结果表明：Argo剖面资料得到的2008年秋季20.5°N断面海水的温度、盐度分布态势与气候态秋季的分布基本一致,主要差异在于南海次表层水的盐度极大值和西太平洋次表层水的盐度极大值,2008年秋季二者均比气候态秋季的低0.1左右.通过动力计算（选取1 200 m为速度零面）表明：Argo浮标剖面资料与融合的卫星高度计产品得到的20.5°N,117.5°~124.5°E断面的表层地转流北分量的分布比较吻合;吕宋海峡中部（20°~21°N）的黑潮主轴大致位于121.5°E附近,其东边界可达123°E,而西边界仅限于121°E以西,其可能原因是该季节黑潮的左侧存在着一个气旋式环流,阻碍了黑潮西进;黑潮在20.5°N断面的体积流量为27×106m3/s左右,最大流速约为55 cm/s,出现在70 m层左右.     

1998年冬季南海上层环流诊断计算

基于1998年11月28日至12月27日的调查航次的CTD资料,采用P矢量方法对调查期间南海环流进行了诊断计算,也对比了在此期间TOPEX/ERS卫星高度计SSH的资料,得到了1998年冬季南海上层环流的以下一些重要特征.(1)南海中部环流系统主要特征:在冬季越南近岸出现西边界南向射流.这支沿岸南向射流以东、114°E以西存在一个尺度大的、显著气旋式环流,它位于南自10°N左右北至16°N附近区域.在区域东中部存在一个尺度不大的、较弱的反气旋暖涡.该反气旋涡中心约位于14°N附近.在上述强的气旋式环流涡与较弱的反气旋式环流涡之间,存在一支强的、逆风方向的,即偏东北方向的海流.上述是冬季南海中部基本流态,并与200m处水平温度分布与密度分布有很好的对应.产生上述基本流态的动力原因有两个:1)在偏东北季风作用下,与地形变化相互作用,是本文首次提出的,并指出,其动力原因与冬季黄海暖流形成机制有相似之处;2)由于斜压场与地形的联合效应(JEBAT).(2)在海区南部存在一个反气旋式环流,在加里曼丹岛西北还有一个尺度不大、冷的气旋式涡.(3)南海北部环流系统:1)在吕宋岛西北明显地存在一个气旋环流系统,并有3个冷水中心;2)在此气旋式环流系统的一个冷水中心(约19°30'N,119°30'E)以西,存在一个反气旋式涡;3)在海南岛以南出现一个暖的、反气旋式环流;4)在南海北部,114°E以东、广东沿岸外侧存在一支东北向流.这是管秉贤首次指出的,冬季时出现南海暖流.(4)上述1998年冬季南海上层环流的一些重要特征都与此期间TOPEX/ERS-2卫星高度计SSH分布有较好的相对应.     

黄渤海下垫面对爆发性气旋影响的数值模拟分析

利用天津WRF中尺度数值预报业务模式,对2013年11月24—25日一次爆发性气旋过程进行数值模拟,模拟方案分别为:控制实验(ctrl)、将整体黄渤海下垫面变为陆地实验(land)、将122°E以西的渤海海洋下垫面变为陆地实验(land-122)、将122°E以东到黄海中部的海洋下垫面变为陆地实验(land+122)。结果表明:将黄渤海海域全部转换成陆地后,气旋中心海平面气压场最大值升高5 hPa。10 m风场减弱最大值出现在气旋中心,可达19 m/s,下垫面对气旋的影响主要在强度和风力大小的变化。黄海海域风力减小普遍超过10 m/s。将122°E西部的渤海转换成陆地后,渤海海域风速最大值减小了12 m/s。黄海海域的气旋中心部分风力有微弱变化,气旋中心风力稍有增大,最大增加了4 m/s。将122°E东部的黄海转换成陆地后,海平面气压场的变化与land实验接近,10 m风场在黄海南部风力略高于land实验。     

副热带高压边缘连续两次强降水形成机制分析

利用常规观测资料、自动气象站加密观测资料、GPS/MET水汽监测资料、FY-2E卫星云图和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对副热带高压边缘山东南部连续两次强降水的形成机制进行分析。结果表明,两次强降水都是由副热带高压边缘500 h Pa弱西风槽过境影响产生的,副热带高压主体加强西移,850~700 h Pa有较强的西南急流。强降水产生在西南低空急流的前方、暖式切变线附近;西南低空急流加强北上强降水开始,急流减弱强降水结束。强降水区与CAPE的高值区、低层水汽通量高值舌、水汽辐合中心、暖平流中心有较好的对应关系。西南低空急流、GPS/MET水汽监测对强降水的短时预报有一定的指示性。对流云团TBB最低为-78~-62℃,各观测站对应最大小时雨量为40~90 mm。强降水期间,850 h Pa及以下有中尺度涡旋发展,涡旋尺度小,气压场上表现很弱,流场上表现明显,有明显的气旋性环流中心,在925 h Pa涡旋中心东南部的暖平流中心降水强度最大。第一次强降水的中尺度涡旋源地发展,稳定少动,在其东南部上升运动强且降水强度大;第二次强降水中,冷空气在低层从西北部侵入,形成气旋,向东北移动,强降水产生在冷锋前部的暖区中,对流不稳定能量高,降水强度大、范围大。     

El Ni?o 事件期间南海环流的异常特征

基于CORA再分析资料对南海环流的季节特征和其受ElNio事件的响应进行了分析。结果表明,冬季整个南海海区表现为一个大的气旋式环流,夏季南海北部是气旋式环流,南部是一个反气旋式环流。通过对南海海区异常流场进行MV-EOF分解,分析其前两个模态,其空间型主要体现了南海环流冬季和夏季的特征,对应的时间系数与Nio3.4_NDJ指数有很好的相关性。通过分析南海环流在1986—2008年间ElNio年份的异常流场和异常流函数场,证明了MV-EOF分解后得到的联合时间系数所反映各阶段南海环流的季节特征与ElNio事件有相关性,即在8月[0],南海南部异常流函数场表现为反气旋式环流,北部为气旋式环流,南海夏季环流被增强,且ElNio事件时间尺度越长,北部的气旋式异常流场的影响范围就越大;在12月[0],南海除了东南部外,其余整个海区异常流函数场主要表现为反气旋式环流,冬季环流被减弱;在8月[+1],南海夏季流场强度都被削弱了。     

ANOMALOUS CHARACTERISTICS OF THE OCEAN CIRCULATION IN SOUTH CHINA SEA DURING THE El NINO EVENTS

基于CORA再分析资料对南海环流的季节特征和其受ElNino事件的响应进行了分析。结果表明,冬季整个南海海区表现为一个大的气旋式环流,夏季南海北部是气旋式环流,南部是一个反气旋式环流。通过对南海海区异常流场进行MV-EOF分解,分析其前两个模态,其空间型主要体现了南海环流冬季和夏季的特征,对应的时间系数与ElNino3.4_4NDJ指数有很好的相关性。通过分析南海环流在1986--2008年间ElNino年份的异常流场和异常流函数场,证明了MV-EOF分解后得到的联合时间系数所反映各阶段南海环流的季节特征与ElNino事件有相关性,即在8月[0],南海南部异常流函数场表现为反气旋式环流,北部为气旋式环流,南海夏季环流被增强,且ElNino事件时间尺度越长,北部的气旋式异常流场的影响范围就越大;在12月[0],南海除了东南部外,其余整个海区异常流函数场主要表现为反气旋式环流,冬季环流被减弱;在8月[＋1],南海夏季流场强度都被削弱了。     

2012年7月鲁东南地区连续大暴雨过程成因分析

通过常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料和加密自动站资料,对2012年7月7—10日连续发生在鲁东南地区的两次大暴雨过程进行了成因分析。分析表明:副热带高压的西伸北抬和稳定维持使西南低空急流长时间维持为大暴雨连续发生提供了充足的水汽和能量。第一次过程鲁东南位于切变线南侧和西南急流左侧;第二次过程鲁东南位于低涡东南象限和地面气旋东北象限。强降水中心位于850hPa高能舌顶端和925hPa高能中心重合处。第一次过程无明显冷空气,是边界层的强辐合和上升运动造成了强降水;第二次过程近地面有冷空气侵入,辐合和上升运动中心到达700hPa把水汽输送到较高的高度,有利于高效率降水的产生。     

南沙海区西南大风成因及预报着眼点

本文用东亚低纬地区常规观测资料研究了1988年南沙海区夏季风期间西南大风成因及预报着眼点。结果表明,南沙海区西南大风产生的原因有:1)东亚季风环流的准双周振荡;2)南半球澳大利亚冷高压加强造成赤道105～110°E地区的过赤道气流加强,结果启动东亚季风环流并使其加强;3)北半球ITCZ上热带气旋移近南海时,也可启动季风环流并使其加强。预报着眼点主要是准双周振荡的时间、澳大利亚冷高压的强度和位置、北半球ITCZ上热带气旋的强度和路径、对流层高层北支高空东风急流的厚度变化等。     

南沙海区夏季风期间西南大风的统计分析

通过对南沙永暑礁夏季观测资料的统计分析，发现了南沙海区西南大风产生的基本规律，通过分析南沙西南大风与南海和西太平洋热带气旋、辐合带、赤道高压、西南低压、孟加拉湾季风槽、越赤道气流、东风急流等天气系统的关系，得出了几点结论：( 1 ) 10°N 以北南海有热带气旋活动或南海 ITCZ 上的扰动不断加强，作为西南入流气流的通道，南沙海区一般可出现西南大风；( 2 ) 西太平洋台风西移到 125°E 以西，纬度在 15°N～25°N 之间，继续靠近南海且有台风槽向南海伸展时，南沙海区将出现西南大风；( 3 ) 西南低槽的南压加强再结合赤道高压的加强可使南沙海区产生大风；( 4 ) 孟加拉湾低槽前的西南风向东扩展且纬度较低时，南半球低空越赤道气流逐渐加强时以及南海南部高空东风明显增强时，南海可出现西南大风；( 5 ) 只要有以上 4 种形势中的任一种形势出现，再加上观测到云图上南沙海区附近有明显成片的对流云发展时，即可预报南沙有西南大风，其平均风力一般 6 ～ 7 级，阵风 8 ～ 10 级。     

澳大利亚冷空气活动对西北太平洋热带辐合带强度的影响

利用1959～2004年纬向风的NCEP/NCAR候平均再分析资料分析和中国科学院大气物理研究所研制的9层大气环流模式(IAP9L-AGCM)数值试验,考察了南半球越赤道气流和澳大利亚冷空气活动对西北太平洋ITCZ和台风的影响。研究发现:100°E～165°E向北越赤道气流与ITCZ的强度增强具有明显的关系;10～15 d前130°E～140°E与150°E～160°E越赤道气流的加强对145°E～170°E位置上ITCZ强度的增加具有指示意义。越赤道气流强度对同期110°E～140°E经度ITCZ位置的变化也有影响。数值试验表明:南半球澳大利亚冷空气的活动是造成越赤道气流加强的重要原因,澳大利亚地区受较强冷空气影响时易造成100°E～160°E经度带越赤道气流的加强,特别是140°E～165°E的越赤道气流有利于ITCZ强度增加,导致西北太平洋热带气旋的发生和加强。     

南海上层水温分布的季节特征

为对南海上层水温分布特征有一总体认识,利用气候平均的1°×1°网格的Levitus资料,分析了南海0－200m层共10个等深面上的季平均温度分布状况。结果表明,南海上层水温分布的季节变化明显,季风和太阳辐射对水温分布有显著影响,四季平均水温分布与平均环流状况对应较好。冬、春两季在吕宋岛西北海域有一冷涡（即吕宋冷涡）,夏、秋季在越南沿岸出现另一冷涡（即越南冷涡）。这两个冷涡均对应着本海区尺度较小的气旋式环流和正的风应力旋度。吕宋冷涡还与黑潮在吕宋海峡的形变有关,越南冷涡则与局地强上升流有联系。     

夏季副热带西北太平洋地区大气涡旋空间分布特征的初步研究

应用1985—2002年夏季欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的40a再分析资料,初步分析了副热带西北太平洋区域温带气旋、热带气旋和高空冷涡三种涡旋的三维结构及其时空分布特征。结果指出:(1)不同种类的涡旋具有不同的三维结构特征;(2)温带气旋和热带气旋主要分布在400hPa以下,涡旋分布的高值区位于近海海区,向内陆方向或向远海方向分布减少。副热带高空冷涡分布在太平洋上空的400~100hPa,呈东西向带状分布;(3)三种涡旋的个体强度有不同的年际变化特征。     

前期夏季西太平洋暖池热含量对江南春雨的影响及其可能机理

利用GODAS海洋温度资料、中国753站逐日降水资料以及NCEP/NCAR逐日再分析资料讨论了前期夏季西太平洋暖池热含量异常对江南春雨的影响,并通过高低层环流异常解释了其可能过程和机制。研究结果表明:(1)前期夏季暖池区热含量影响春雨的敏感海区位于9°~16°N,150°~166°E,与春雨强度呈显著反相关,前期夏季关键区热含量的显著偏低是春雨异常偏多的强信号。(2)多雨年和少雨年大气环流差值场与夏季暖池热含量(取反号)回归的次年春季大气环流形态基本一致。低层菲律宾海异常反气旋西北侧的暖湿西南气流输送及江南地区高层辐散抽吸运动是造成春雨偏多的直接原因。(3)关键区热含量在前期夏季的异常偏低使低层异常反气旋在其西北侧触发生成,并在菲律宾海附近持续存在(前夏至当年春季),春季引导强盛的西南气流向江南输送水汽;同时,热含量异常偏低在我国大陆东部激发出高层异常气旋并持续维持(前秋至当年春季),导致春季西风急流轴异常南压,高层形成异常辐散中心,形成强烈的抽吸作用,导致江南春雨显著偏多。前夏热含量显著偏高引起江南春雨偏少的过程则与之相反。     

β螺旋方法在黑潮流速计算中的应用 Ⅰ.台湾以东海域

基于1965年9月和1966年3月在台湾以东黑潮海区两个航次的CSK水文调查资料,采用β螺线方法对调查海区进行流速计算.首先,对方法进行研讨.其次,对台湾以东黑潮流域进行流速计算,其结果表明:(1)在台湾以东,黑潮存在着季节变化;(2)深层流有一些重要特征,例如,对两个航次的计算都揭示了台湾东岸附近位于苏澳-与那国岛海脊以南的逆流;1965年9月在深层1200-1500m存在一个气旋式涡,并且,该涡与深层的冷水团有很好的对应.     

汕尾市引发灾害性海浪的热带气旋特征研究

近年来,海浪灾害是威胁近海民众生命安全最为突出的海洋灾害,对我国造成的经济损失有整体上升的趋势。基于31 a(1986-2016年)汕尾市观测站的热带气旋影响期间白天的海浪数据,本文定义并提取了31次灾害性海浪(1/10大波波高≥4 m)事件。在灾害性海浪发生时,热带气旋主要位于观测站点的西侧(115.57°E以西)。31次灾害性海浪事件集中发生于6-9月;其中,虽然6月份影响研究海域的热带气旋数量相对较少,但引发灾害性海浪的概率约是7-9月份的两倍。有26个热带气旋生成于121°E以东的西太平洋海域,且移动路径相对较集中:途经吕宋海峡(16°-22°N)的热带气旋总数为25个,其中22个热带气旋途经16°-20°N之间,是最为重要的通道。途经此处的热带气旋在汕尾海域引发灾害性海浪的估算概率约为25%-50%。本研究可为汕尾市灾害性海浪的预警报和防灾减灾提供重要的参考。