西北太平洋地区热带气旋闪电活动的气候学特征及其与气旋强度变化的关系

利用2005~2014年全球闪电定位网（WWLLN）资料和中国气象局提供的热带气旋（Tropical Cyclone,TC）位置和强度资料,分析了近10年西北太平洋地区228个TC中的闪电时空分布特征及其与气旋强度变化的关系。结果表明:TC闪电活动年际变化呈震荡分布,夏半年闪电活动比冬半年强,闪电频数日变化呈单峰分布,峰值出现在12:00（地方时,下同）,谷值出现在06:00。闪电密度呈三圈分布结构,内核区和外雨带区闪电密度较高,内雨带区最低;闪电密度空间不对称分布,最高值出现在TC南侧。TC强度改变时,内核区闪电密度随TC不同强度等级的分布与外雨带区不同。TC内核区闪电活动较外雨带区强,内核区和外雨带区的闪电密度最大值分别出现在TC快速增强和强度一般变化时;快速增强过程一般发生在中等强度的TC中,而快速减弱过程一般发生在强度较强的TC中。TC快速增强前后,内核区闪电活动变化比全部TC闪电和外雨带区明显,表明内核闪电活动较全部TC闪电和外雨带区闪电能更好的指示TC的快速增强。     

1884～2006年西北太平洋热带气旋活动特征

通过对1884～2006年西北太平洋（含南海,下同）热带气旋资料的整理、统计,形成热带气旋路径图像,在此基础上,揭示出100余年来热带气旋的活动存在以下规律特征：平均每年有28．5个热带气旋生成于西北太平洋;热带气旋年频数可能隐藏着超过样本数的100余年的低频周期变化;热带气旋活动可能呈现“低靡期-平静期-活跃期-鼎盛期-活跃期-平静期-低靡期……”的活动规律;20世纪末以来,全球大气虽处于增暖阶段,但台风发生数和超强台风发生数并没有随之增加;100余年来,共有1021个热带气旋登陆我国,年均8．3个,7～9月为热带气旋登陆的集中期,3月份没有台风登陆我国。     

1949～2005年海南岛登陆热带气旋的若干变化特征

利用热带气旋(TC)年鉴资料和海南岛逐日降水量资料,对海南岛57a登陆TC年频数、强度、登陆位置、活动时间、登陆维持时间、登陆TC降水量的变化特征进行了分析。结果表明:在全球气候变暖背景下,海南岛登陆TC年频数有显著减少趋势,但登陆时TC的平均强度和极端强度都有增强趋势,这主要归功于南海登陆海南岛的热带低压年频数的显著减少和强热带风暴的弱增加;登陆TC具有准3a的周期,而南海登陆海南岛的TC具有准3a、准5a的周期,西太平洋登陆海南岛的TC具有准13a和准3a的周期;海南岛登陆TC的登陆点位置有南移趋势,80年代中期以来在海南岛最南端地区登陆的TC频数明显增多;登陆TC的活动时间和登陆维持时间均有弱的缩短趋势;登陆TC暴雨与登陆时TC强度成显著负相关关系而和登陆维持时间有显著正相关关系,但登陆时TC强度对暴雨的影响强于登陆维持时间;登陆TC年降水量呈减少变化趋势,其中登陆风暴和强风暴的年降水量有增多趋势,登陆热带低压和登陆台风年降水量均有减少趋势。     

1952～2008年影响深圳市热带气旋的气候特征

统计分析1952~2008年对深圳造成风雨影响的热带气旋的气候特征,结果表明,影响深圳的热带气旋在20世纪50~80年代处于高频次期,90年代以后处于低频次期。从突变检验结果来看,1993和2005年分别发生了突变。影响深圳的热带气旋年内变化呈现单峰型分布,其中8月份出现对深圳造成严重影响的热带气旋概率最大。     

2008年西北太平洋热带气旋活动异常特征及成因分析

2008年西北太平洋热带气旋活动的特点:(1)初台异常偏早;(2)生成热带气旋异常偏少,但登陆热带气旋异常偏多,登陆热带气旋与生成热带气旋比例高;(3)从热带气旋的生成源地来看,2008年的热带气旋生成位置明显偏西.2008年热带气旋生成年频数异常偏少的主要原因:2008年仍处在生成热带气旋偏少的气候背景下,对流层低层...     

赤道西太平洋暖池次表层水温变化对热带气旋的影响

分析了西太平洋暖池和南海次表层水温变化对TC的影响，研究结果表明：当赤道西太平洋暖池次表层水温夏半年持续出现正(负)距平时，西北太平洋生成的TC个数比常年偏多(少)是主要现象，这种现象极值年份尤其明显，对南海1℃(指南海生成的TC，下同)的个数影响不明显，西北太平洋和南海生成TC的时间比常年提早(推迟)。当南海北部次表层水温夏季和秋季持续出现正(负)距平时，南海TC比常年偏多(少)。TC对南海和东海的影响趋势是一致的，但所受影响的程度东海比南海更为强烈。原因是东海台风波浪比南海高、海面气温比南海低、相对湿度比南海小，故导致SST急速下降。     

热带气旋强度极值变化特征及其分布模型研究

利用1949—2009年西北太平洋生成热带气旋以及登陆广东热带气旋的强度资料,讨论了其极值变化特征,并对比了极值Ⅰ型和广义极值两种概率分布函数的3种拟合方案对西北太平洋生成和登陆广东热带气旋的5个强度极值序列的拟合效果。结果表明:CMA-STI和JTWC的2套资料的西北太平洋生成热带气旋强度极值在1949—2009年都有显著减弱趋势,CMA-STI的极值序列在1988年前后出现突变,而这种突变可能是由于定强手段变化引起的。CMA-STI登陆广东热带气旋强度极值在1988年前后也出现明显变化,但未能通过突变检验。热带气旋登陆广东时的极端最低气压以年际振荡为主,1988年前后没有明显变化。对西北太平洋生成和登陆广东的热带气旋的5个强度极值序列,选用的3种拟合方案都是适用的,并且所得拟合分布结果较为接近,其中以广义极值方案的拟合误差最小,拟合效果最好。      

2006年夏季西太平洋热带气旋活动的初步研究

2006年夏季西太平洋热带气旋活动主要有如下特征:1）生成时间具有明显的阶段性,且强度强,登陆中国数偏多。2）登陆热带气旋有其各自特点。例如 “碧利斯”影响范围大、降水强度大、持续时间长;“桑美”风速大,登陆后迅速减弱。作者针对上述2个特点进行了初步分析。研究发现:1）2006年6月27日~8月31日,来自印度洋的热带西风增强并东推延伸及115~140°E的越赤道气流的加强都有利于热带气旋的生成,并在西太平洋副热带高压北移、季节内振荡（Madden Julian Oscillation,简称MJO）的湿位相、高低层纬向风切变弱和菲律宾以东地区热带辐合带（Intertropical Convengence Zone,简称ITCZ）对流活跃等背景条件配合下,使热带气旋在这一阶段频发。2）2006年夏季水汽含量与供给对登陆热带气旋的影响显著。“碧利斯”和“桑美”的水汽来源不同是造成这两个登陆热带气旋明显差异的重要原因。       

北上热带气旋气候特征分析

北上热带气旋是影响我国华北和东北地区的重要天气系统,其带来的大风和暴雨,常常造成我国北方地区的风灾和水灾。利用建国以来56 a的气象资料,对影响我国的北上热带气旋进行气候分析。结果表明:从时间上看,平均每年约有3个北上热带气旋,最早出现在5月下旬,最晚出现在11月中旬,其中以7月和8月为最多;每年6—9月为北上热带气旋登陆季节,7月和8月登陆的热带气旋占85%。从强度上看,能够到达北方的热带气旋一般都是较强的热带气旋,在进入北上热带气旋定义区后,总体强度明显减弱,但在进入黄渤海时仍能够达到台风的强度;与北上热带气旋相比,北上登陆热带气旋的强度更大。统计分析发现,在辽宁和华北登陆的热带气旋,其强度大于在山东半岛登陆的热带气旋。北上登陆热带气旋和北转向、中转向的热带气旋一般均能产生暴雨和大风。     

A new insight into the contribution of environmental conditions to tropical cyclone activities

The changes of tropical cyclone (TC) activities in response to influencing environmental conditions have been paid more and more attention to in recent years. The potential contributions of single and multivariate environmental variables to annual TC frequency and intensity from 1970 to 2009 are investigated in this study. Instead of using correlation coefficient that assumes a set of samples satisfying the normal distribution, a quantitative measurement is formulated based on the information theory. The results show that dynamic environmental variables play an important role in variations of TC activities over the western North Pacific, North Atlantic, and eastern Pacific. These dynamic factors include wind shear between 850 and 200 hPa and 850-hPa relative vorticity. However, the effects of thermal factors on TC activities are distinct over different basins. The thermal environmental variables only have significant contributions to TC frequency and intensity over the eastern Pacific as well as to TC frequency over the North Atlantic. It is found that the primary factors influencing TC activities are indeed not the same over different basins because of the differences in atmospheric conditions and their changes across different areas. The effects of dynamic variables should be considered more in the regions such as the western North Pacific where the thermal conditions are always satisfied.     

Seasonal Variation Features of Western North Pacific Tropical Cyclone Tracks with Their Predictability

Analysis is done of monthly and seasonal variations as climatic features of the tracks from 1196 tropical cyclones originating in the western North Pacific over the period 1949 to 1980, followed by the investigation of 301 onland cyclone tracks over China mainland in terms of methodology for nonlinear system. Obtained by computing the accumulated distance distribution function of the tracks Cm (l) is the characteristic chaos quantity for the related dynamic systems and then the fractual dimensionality d = 4.86 and Kolmogorov entropy approximation K2 = 0.0164, thereby leading to the predictability time scale = 2.54 days. It is found that the reference path among the onland typhoon No.23 of 1971, or Bess in the international nomenclature. Our results could be of operational use as a kind of reference.     

西北太平洋台风尺度与强度变化之间关系初探

为探究西北太平洋台风尺度对台风强度变化的影响,从美国联合台风预警中心(JTWC)2006—2015年最优路径(best track)观测资料中筛选出快速增强和非快速增强两类台风样本,采用台风最大风速半径(RMW)、34 kn(1 kn=0.51 m/s)风速等值线半径(AR34)和最外围闭合等压线半径(ROCI)三个尺度参数,初步分析了台风尺度与强度变化之间的关系。结果表明:内核尺度(RMW和AR34)与台风强度变化之间存在显著负相关,而外核尺度(ROCI)与台风强度变化之间的相关性较弱。经历和未经历快速增强过程的两类台风的初始尺度,前者显著小于后者。可以使用RMW和AR34代表的尺度参数来辅助中小尺度台风的强度预报和快速增强过程的预测。     

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。     

西北太平洋近赤道热带气旋生成的特征分析

1979—2012年西北太平洋存在70个形成于0°～5°N的低纬度地区的热带气旋(TC),占TC总量的8%,其中达到台风等级的个数占64%。而针对此类缺少一定科氏力作用而形成的罕见TC生成的研究相对较少。本文利用JTWC的TC最佳观测资料、ERA-Interim再分析资料,以及NOAA-OISST海温资料,以西北太平洋近赤道TC为研究对象,统计诊断了其年际、年代际、季节分布特征,分析了其大尺度环境背景场,重点探讨了近赤道TC生成的影响因子。研究结果表明,近赤道TC具有明显的年际与年代际变化,并且近赤道TC具有与西北太平洋总TC恰好相反的季节变化。近赤道TC生成的大尺度环境背景场是东北冬季风与其在近赤道地区偏转形成的西北风之间的气旋性环流。对流层低层的绝对涡度动力项与对流层中层的湿度热量项是近赤道TC生成的主要贡献因子,并且相对于5°～10°N生成的TC,近赤道TC对对流层低层的正涡度与对流层中层的湿度条件的要求更高。     

热带气旋生成指数对印度洋热带气旋频数变化的适用性研究

本文利用ERA5 1979-2019年逐月大气再分析资料计算南北印度洋热带气旋生成指数，并和IBTrACS观测数据进行比较，探讨用热带气旋生成指数研究南北印度洋热带气旋变化特征的适用性.研究发现热带气旋生成指数能较好地刻画南北印度洋热带气旋的空间分布特征、北印度洋热带气旋个数月变化的双峰结构，以及南印度洋比北印度洋热带气旋发生概率高等特征.最新的IBTrACS v4.0观测资料显示，40年来北印度洋热带气旋每年总生成个数平均每10年增加1.3个，频数的增加主要来源于热带低压和热带风暴，而南印度洋热带气旋每年总生成个数每10年减少2.8个.热带气旋生成指数能很好地描述北印度洋热带气旋生成个数的上升趋势，但对南印度洋热带气旋生成个数趋势的刻画与观测不一致，可能原因需要进一步深入研究.     

云辐射强迫效应对热带气旋发展和结构的影响

利用高分辨率中尺度WRF-ARW模式,进行云辐射强迫效应对热带气旋(Tropical Cyclone,TC)发展和结构影响的敏感性试验研究。结果表明,云辐射强迫效应主要通过改变TC云区的辐射分布影响对流活动,进而影响TC的发展和结构。在TC发展阶段,TC内区对流云区云顶的强烈辐射冷却作用和云层内部的辐射增温过程降低了TC中上层的静力稳定度,中下层的变化相对不明显。总体上考虑云辐射效应的试验更易激发出更多更强的对流活动,有利于TC的发展及TC尺度的增大。鉴于云辐射强迫对TC的影响,在TC数值预报中需要更加重视云辐射强迫效应。     

Influence of monsoon over the warm pool on interannual variation on tropical cyclone activity over the western North Pacific

The relationship between the interannual variation in tropical cyclone （TC） activity over the western North Pacific （WNP） and the thermal state over the warm pool （WP） is examined in this paper. The results show that the subsurface temperature in the WP is well correlated with TC geographical distribution and track type. Their relation is linked by the East Asian monsoon trough. During the warm years, the westward-retreating monsoon trough creates convergence and vorticity fields that are favorable for tropical cyclogenesis in the northwest of the WNP, whereas more TCs concentrating in the southeast result from eastward penetration of the monsoon trough during the cold years. The steering flows at 500 hPa lead to a westward displacement track in the warm years and recurving prevailing track in the cold years.
The two types of distinct processes in the monsoon environment triggering tropical cyclogenesis are hypothesized by composites centered for TC genesis location corresponding to two kinds of thermal states of the WP. During the warm years, low-frequency intraseasonal oscillation is active in the west of the WNP such that eastward-propagating westerlies cluster TC genesis in that region. In contrast, during the cold years, the increased cyclogenesis in the southeast of the WNP is mainly associated with tropical depression type disturbances transiting from equatorially trapped mixed Rossby gravity waves. Both of the processes may be fundamental mechanisms for the inherent interannual variation in TC activity over the WNP.     

Sensitivity of tropical cyclone intensification to inner-core structure

In this study, the dependence of tropical cyclone (TC) development on the inner-core structure of the parent vortex is examined using a pair of idealized numerical simulations. It is found that the radial profile of inner-core relative vorticity may have a great impact on its subsequent development. For a system with a larger inner-core relative vorticity/inertial stability, the conversion ratio of the diabatic heating to kinetic energy is greater. Furthermore, the behavior of the convective vorticity eddies is likely modulated by the system-scale circulation. For a parent vortex with a relatively higher inner-core vorticity and larger negative radial vorticity gradient, convective eddy formation and radially inward propagation is promoted through vorticity segregation. This provides a greater potential for these small-scale convective cells to self-organize into a mesoscale inner-core structure in the TC. In turn, convectively induced diabatic heating that is close to the center, along with higher inertial stability, efficiently enhances system-scale secondary circulation. This study provides a solid basis for further research into how the initial structure of a TC influences storm dynamics and thermodynamics.