2008年西北太平洋热带气旋活动特征分析

对2008年西北太平洋及我国南海热带气旋的活动特征进行总结,并从多方面分析其成因.结果指出:2008年西北太平洋热带气旋活动的主要特征为生成总数少,源地集中,位置偏西;登陆数多、时间早;登陆地点偏南、时间集中等.其原因主要在于:在热带气旋的多发期副热带高压面积偏大、强度偏强、西伸脊点异常偏西,且脊线偏南,造成西北太平洋热带地区盛行偏东风,不利于热带扰动的生成和发展;同时,也使得在其南侧生成的热带气旋易在偏东气流的引导下登陆我国南方.另外,季风槽、垂直风切变、海表温度和热带辐合带上的对流活动等因子的异常分布都不利于热带气旋在西北太平洋东部海域生成,直接导致这一年热带气旋生成总数明显偏少,源地显著偏西.     

夏季亚洲-太平洋涛动与中国近海热带气旋活动的关系

采用联合台风警报中心的台风最伟路径资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了夏季亚洲-太平洋涛动(Asian-Pacif-ic Oscillation,简称APO)与东亚近海-西北太平洋大气环流的关系,并进一步探讨了APO与中国近海热带气旋(tropical cy-clone,简称TC)活动的关系.研究表明:(1)夏季APO强弱与同期西北太平洋及中国东部近海TC活动存在密切关系,即在APO强(弱)年,西北太平洋TC活动偏西(东)和偏北(南),中国东部近海TC明显增多(减少);(2)当APO偏强(弱)时,中国东部近海大气环流有(不)利于TC的维持和发展,表现为低层存在异常气旋性(反气旋性)环流,对流层高低层纬向风垂直切变减小(增大),且对流加强(减弱);(3)APO强弱也影响着TC引导气流的方向:在APO强(弱)年,西北太平洋副热带高压(以下简称副高)偏北和偏东(偏南和偏西),副高南侧偏东气流减弱(加强),有利于TC的向西北行或在偏北(南)纬度西行,进入中国东部近海的TC增多(减少);(4)APO强弱也影响着南海-热带西太平洋TC源地上空的大气环流,在APO强(弱)年,南海-热带西太平洋季风槽偏北、偏西(偏南、偏东),热带西太平洋TC活动偏北和偏西(偏南和偏东),有利于进入中国东部近海TC的增多(减少).     

澳大利亚冷空气活动对西北太平洋热带气旋生成的影响

利用1980—2012年NCEP/NCAR再分析资料及中国气象局的最佳台风路径资料,研究澳大利亚冷空气活动对西北太平洋热带气旋生成的影响。研究发现,北半球夏季925 h Pa经向风超过6 m/s的频数在澳大利亚东北部海域最高,达40 d/a。为此,确定澳大利亚冷空气侵入南北半球低纬的关键区为澳大利亚东北部所罗门海地区,并用该区域经向风风速定义了一个澳大利亚冷空气活动强度指数。该指数与越赤道气流及赤道西风都有很好的相关关系,还与同期的SOI(Southern Oscillation Index,南方涛动指数)显著相关。当SOI偏低(高)时,关键区经向风风速偏强(弱)。合成分析和相关分析结果表明,澳大利亚冷空气活动强、弱年西北太平洋热带气旋生成的位置的变化与季风槽的变化一致,西北太平洋热带气旋生成总数则无显著差异。澳大利亚冷空气活动强年季风槽偏强偏东,热带气旋生成位置偏东偏南;而弱年季风槽偏弱偏西,热带气旋生成位置偏西偏北。低层涡度场、水汽输送、风垂直切变以及低纬地区对流活动的分布表明,澳大利亚冷空气活动强年有利于热带气旋生成位置偏东、偏南;弱年偏西、偏北。     

赤道中东太平洋表层水温异常与热带气旋活动的统计关系

利用1950-2005年西北太平洋热带气旋(TC)和赤道中东太平洋表层水温(SST)资料,统计分析了赤道中东太平洋表层水温异常与TC频数、强度、源地和路径等的关系.结果表明,赤道中东太平洋暖异常年:(1)TC发生频数偏少,较常年平均偏少2～3个,但强度偏强,强台风和超强台风发生数偏多,较常年平均偏多1个左右,且随着暖异常强度的增强,TC发生频数偏少,强度增强愈加明显;(2)TC生成位置偏东偏南,145°E以东海区TC生成频数较冷异常年和La Nina年增加明显;(3)TC路径偏东,转向路径出现频次增加,西向路径出现频次减少,从而导致日本东部海区TC通过频数增加,而我国南海和华东沿海TC通过频数减少;(4)在我国登陆的TC频数偏少,较常年平均偏少1～2个.赤道中东太平洋冷异常年,情况基本与上相反.上述影响主要是由于赤道中东太平洋SST异常导致大气环流发生异常造成的.     

2007年西北太平洋热带气旋活动综述

利用热带气旋年鉴、海温和大气环流再分析资料,分析2007年西北太平洋(包括南海)的风暴级以上热带气旋(简称TC)活动状况及海-气条件.结果表明,相对于气候平均值,2007年西北太平洋TC活动的季节峰期推后了约2个月,源地明显偏北,生成点纬度发生了2次明显跃变,年度TC的总体活动较弱,但个体的强度较强,路径以西北行为主,登陆比例偏大.影响上述TC活动特征的一个重要原因是年内ENSO循环的位相使得上半年的大气环流不利因素居多,而下半年大尺度上升运动、热带辐合带均较强,副高偏北、局地垂直风切变较小和对流层低层较强的扰动活动等条件,也十分有利热带气旋活动.     

西北太平洋热带气旋移动路径的年际变化及其机理研究

利用JTWC的热带气旋资料、NCEP/NCAR再分析的风场资料以及Scripps海洋研究所的海温资料分析了西北太平洋热带气旋(TC)移动路径的年际变化及其机理。结果表明,西北太平洋TC移动路径有明显的年际变化并与西太平洋暖池热状态有很密切的关系。当西太平洋暖池处于暖状态,西北太平洋上空TC移动路径偏西,影响中国的台风个数偏多;相反,当西太平洋暖池处于冷状态,西北太平洋的TC移动路径偏东,影响日本的台风个数偏多,而影响中国的台风个数可能偏少。本研究以西太平洋暖池处于冷状态的2004年与西太平洋暖池处于暖状态的2006年的西北太平洋TC移动路径的差别进一步论证了这一分析结果并从动力理论方面分析了在西太平洋暖池不同热状态下,季风槽对赤道西传天气尺度的Rossby重力混合波转变成热带低压型波动(TD型波动)的影响,以此揭示西太平洋暖池的热状态对西北太平洋TC生成位置与移动路径年际变化的影响机理。分析结果表明,当西北太平洋暖池处于暖状态时,季风槽偏西,使得热带太平洋上空对流层低层Rossby重力混合波转变成TD型波动的位置也偏西,从而造成TC生成平均位置偏西,并易于出现西行路径;相反,当西太平洋暖池处于冷状态时,季风槽偏东,这造成了对流层低层Rossby重力混合波转变成TD型波动的区域,以及TC生成的平均位置都偏东,从而导致TC移动路径以东北转向为主。     

PDO对西北太平洋热带气旋活动与大尺度环流关系的影响

利用NCEP再分析资料和上海台风研究所整编的热带气旋资料,研究了在太平洋年代际振荡(PDO)冷暖位相中西北太平洋热带气旋频数与太平洋海表温度(SST)年际相关的分布差异,以及500 hPa高度场对热带气旋频数和生成源地的影响.结果表明,在PDO冷位相时期,热带气旋频数与赤道东太平洋SST存在显著相关,副热带高压位置偏东...     

热带大气季节内振荡与西北太平洋热带气旋活动的季节预测:统计事实研究

应用NOAA气候预测中心提供的热带大气季节内振荡(MJO)客观业务指数及中国气象局上海台风研究所提供的西北太平洋热带气旋(TC)最佳路径资料集,定量统计榆验了MJO对夏季西北太平洋TC活动的调制作用.结果表明:MJO对TC的生成、强度、路径和登陆活动都有显著的调节作用.当高空辐合中心位于120°E～160°E(MJO位相3～5)时,西北太平洋TC生成偏少,且生成位置偏北;而当高空辐合中心位于10°W～70°E(MJO位相8～10)时,西北太平洋TC生成偏多,且生成位置偏南;随着TC强度加强,能达到显著调节作用的MJO位相逐渐减少,当高空辐合辐散中心位于70°E(MJO位相10)时,对TC强度调制最显著.在路径调节方面,MJO位相1～4和10时,TC活跃于菲律宾以东的西北太平洋上,主要路径为西北偏北行,可能登陆华东、华北;而位相5～8时,TC主要活跃在菲律宾附近及以西到南海,以偏西行路径为主,可能登陆华南.MJO对登陆华南TC也有显著影响.该定量统计检验结果可为TC活动季节内预测提供依据.     

GFDL_RegCM对21世纪西北太平洋热带气旋活动的情景预估

首先评估了GFDL模式对西北太平洋热带气旋(TC)环境热力及动力因子的模拟性能,再利用夏威夷大学国际太平洋研究中心高分辨率区域气候模式( IPRC-RegCM),进行降尺度研究西北太平洋TC活动特征,在此基础上预估21世纪全球变暖背景下(A1B)西北太平洋TC活动的主要特点.结果显示,在西北太平洋TC活动区,GFDL控制试验的海平面温度(SST)比ERSST偏低.与NCEP/NCAR再分析资料相比,GFDL模拟的1980-1999年大尺度环流平均场表现为:副高脊线平均位置近乎一致,西伸脊点偏东,强度偏弱,面积偏小；季风槽槽线的范围偏小,强度偏弱；水平风垂直切变值在南海及菲律宾群岛海域偏小,而在160°E～170°W的20°N以南偏强.与NCEP/NCAR强迫的模拟结果相比,GFDL强迫得到的TC源地频数在南海偏少,菲律宾群岛以东海域偏多,两者的季节及年际变化特征相似.路径频数在南海北部和我国华南沿岸显著偏多.AlB情景下,西北太平洋TC生成数目将增加一倍,生成源地偏北且同时向东部洋而扩展,路径频数增多主要发生在20°N以北的中东部洋面上,移经西北太平洋西部的TC频数减少,由此影响我国的TC将减少.TC频数的季节分布发生较大变化,最多的月份在10月.TC平均强度增强,最大强度在10月增加最多,这与10月SST的增加和环境风切变的减小均为最大值有密切的关系.     

影响山东的热带气旋与西太平洋副热带高压的关系

利用1949-2003年西太平洋副热带高压资料和影响山东热带气旋(TC)资料,通过合成、相关分析等方法对其进行了研究.结果表明:影响山东TC频数偏多年份,夏季西太平洋副热带高压位置偏北、偏东,副高强度偏弱,副高面积指数偏小;频数偏少年份,西太平洋副热带高压位置偏南、偏西,副高强度偏强.影响山东TC强度偏强年,西太平洋副热带高压位置偏南,副高西伸脊点偏西.影响山东TC强度偏弱年,夏季西太平洋副热带高压位置偏北,副高西伸脊点更偏东些.     

Contribution of tropical cyclones to abnormal sea surface temperature warming in the Yellow Sea in December 2004

Unusual sea surface temperature (SST) warming occurred over the Yellow Sea (YS) in December 2004. To identify the causes of the abnormal SST warming, we conducted an analysis on atmospheric circulation anomalies induced by tropical cyclones (TCs) and their impacts on upper ocean characteristics using multiple datasets. With the analysis of various datasets, we explored a new aspect of the relationship between TC activity and SST. The results show that there is a significant link between TC activity over the Northwest Pacific (NWP) and SST in the YS. The integrated effect of consecutive TCs activity induces a large-scale atmospheric cyclonic circulation anomaly over the NWP and consequently anomalous easterly winds over the YS and East China Sea. The mechanism of the unusually warm SST in the YS can be explained by considering TCs acting as an important source of Ekman heat transport that results in substantial intrusion of relatively warm surface water into the YS interior. Furthermore, TC-related circulation anomalies contribute to the retention of the resulting warm SST anomalies in the entire YS.     

Comparison between the Response of the Northwest Pacific Ocean and the South China Sea to Typhoon Megi(2010)

The upper-ocean responses to Typhoon Megi(2010)are investigated using data from ARGO floats and the satellite TMI.The experiments are conducted using a three-dimensional Princeton Ocean Model(POM)to assess the storm,which affected the Northwest Pacific Ocean(NWP)and the South China Sea(SCS).Results show that the upwelling and entrainment experiment together account for 93% of the SST anomalies,where typhoon-induced upwelling may cause strong ocean cooling.In addition,the anomalous SST cooling is stronger in the SCS than in the NWP.The most striking feature of the ocean response is the presence of a two-layer inertial wave in the SCS—a feature that is absent in the NWP.The near-inertial oscillations can be generated as typhoon wakes,which have maximum flow velocity in the surface mixed layer and may last for a few days,after the typhoon's passage.Along the typhoon tracks,the horizontal currents in the upper ocean show a series of alternating negative and positive anomalies emanating from the typhoon.     

近30a登陆我国的西北太平洋热带气旋活动的时空变化特征

采用1979—2006年美国联合台风预警中心的热带气旋（tropical cyclone,TC）资料,对登陆我国的西北太平洋（Northwest Pacific,NWP）TC强度、路径、登陆地点的气候特征、年际变化及其演变趋势进行了统计分析。结果表明：登陆我国的TC以发源于西北太平洋的西侧以及南海中、北部为主,并且在NWP西南区生成的登陆我国的TC基本以西北移动路径为主,而在NWP西北侧和南海生成的登陆我国的TC多为打转或移动路径转向;登陆我国的TC不仅在强度上具有明显增强的变化规律,而且在登陆位置上存在向东北方向偏移的演变趋势,使得登陆厦门以北区域的TC数量具有增加的趋势,而登陆厦门以南的TC数量存在减少的趋势;登陆我国的NWP TC移动路径存在年代际的演变特征。     

耦合模式FGOALS-s2海洋同化试验模拟的西北太平洋海气相互作用特征

观测发现,西北太平洋区域夏季降水—SST存在显著的负相关,主要是由于El Ni?o衰减年西北太平洋异常反气旋持续至夏季,该过程是检验耦合模式性能的重要参照标准。本文利用中国科学院大气物理研究所近期气候预测系统IAP-DecPreS,通过海洋同化试验、大气模式AMIP试验与观测结果的比较,评估海洋同化试验对西北太平洋夏季局地海气相互作用特征的模拟影响。结果表明,海洋同化试验能够模拟出西北太平洋区域夏季降水—SST负相关,但负相关区域范围偏小。其与观测之间的最大差异出现在8月,西北太平洋负降水异常及异常反气旋位置偏东,强度偏弱。这是由于其模拟的El Ni?o衰减年夏季赤道东印度洋正降水异常偏弱且移动至赤道南侧,对流层增温偏弱,对西太平洋的遥相关作用偏弱。AMIP试验未考虑大气对海洋的反馈作用,不能再现西北太平洋降水—SST负相关,无法模拟出El Ni?o衰减年夏季西北太平洋异常反气旋。研究表明,海洋同化试验对西北太平洋区域局地海气相互作用特征的模拟能力较AMIP试验有所提升,其对8月西北太平洋降水与环流场的模拟偏差与东赤道印度洋降水模拟偏差有关。     

局地海表温度异常影响热带气旋路径的模拟研究

本文以热带气旋"鲇鱼"(2010)为例,利用WRF模式和"鲇鱼"移动路径上不同的局地海表温度(SST)强迫进行了敏感性数值模拟。控制试验(CTRL)采用NCEP的SST强迫,敏感性试验分别在"鲇鱼"登陆菲律宾前的路径上增加(EXP1)和减小(EXP2)SST。结果表明:CTRL试验模拟的热带气旋路径与实况非常一致,EXP1试验模拟的热带气旋路径提前转向,移动路径偏东,EXP2试验模拟的热带气旋路径转向滞后,且移动路径偏西。对SST异常导致热带气旋路径出现差异的原因分析发现,热带气旋在吕宋岛东侧经过异常暖SST海面时,热带气旋强度增强,产生异常的正涡度平流,且500 h Pa以上凝结潜热释放增强副热带高压敏感区出现温度场的正异常,500h Pa以下水凝物的混合和蒸发作用增强造成副热带高压敏感区温度场的负异常,加之正的异常涡度平流和异常的上暖下冷温度场配置使得500 h Pa位势高度降低,副热带高压强度减弱,副热带高压西伸范围减小,导致热带气旋提前向北转向,移动路径偏东。反之,当热带气旋在吕宋岛东侧经过异常冷SST海面时,副热带高压西伸范围扩大,导致热带气旋向北转向滞后,路径偏西。     

东南沿海地区降水与全球海温变化的关系

为了解近50年来东南沿海地区降水与海温变化的关系,对该地区降水与全球海表温度进行了奇异值分解（SVD）。结果表明：印度洋、南海及赤道东太平洋地区是对东南沿海地区降水有影响的关键区域。东南沿海地区秋冬季的降水总体上来说对前期海温变化的响应不敏感,而东南沿海地区夏季降水受前期海温的影响较为明显,尤其是上年夏季北印度洋、南海地区海温的变化对当年降水有明显影响。因此,在预测东南沿海地区夏季降水时应该重点考虑上年夏季北印度洋及南海地区海温的变化情况。     

北太平洋夏季的两个典型层积云区与海温和大气低层热力过程的关系

比较ISCCP D2层积云云量的季节平均图后发现:除了大洋东部常年有层积云外,北太平洋夏季也存在一片大值区.在副热带东北太平洋和中纬度西北太平洋各取一个10°×10°的区域,分别记为NEP和NWP.利用OI-SST、NCEP/NCAR再分析资料和ERBE资料,通过相关和气候分析,提出了新的物理意义明确的稳定度判据,比较了NEP和NWP两个区的夏季层积云云量与海温、大气热力过程的异同.结果表明:夏季,NEP和NWP都有正的稳定度,有利于层积云的形成和维持.NEP区和NWP区夏季的海气温差、感热通量、潜热通量有明显的差异.从海温和夏季层积云云量的相关分析发现:在NEP区,海温滞后于层积云云量,其相关于滞后3个月时有最大负值,这可能是由于海洋有较大的热惯性,对层积云遮蔽太阳辐射而导致洋面降温的响应需要3个月;而在NWP区,则是海温超前于层积云云量,其相关于超前1个月时有最大负值,这可能是由于从5月份开始海温低于气温,且有暖空气平流,有利于随后层积云、层云和雾的形成.     

西北太平洋海温增暖对热带气旋潜在破坏力的影响:高分辨模式个例分析

以三个西北太平洋热带气旋（TC）为例,利用WRF（Weather Research and Forecasting）模式进行了一系列海表温度（SST）敏感性数值试验,揭示了西北太平洋SST增暖对TC的强度、尺度及潜在破坏力的影响及其机理。结果表明,在距TC中心100 km以内区域的SST升高有利于TC强度增加,但会减小TC内核尺度;而在距TC中心100 km以外的SST升高并不会使TC强度明显增加甚至使TC强度减弱,但同时会增加TC内核尺度。伴随着低层向眼墙的入流,升高的外区SST会使TC区表层的大气温度和湿度升高,造成眼墙附近海气温差和湿度差及向内的气压梯度力减小,进而减少进入TC眼墙内的感热和潜热,不利于TC增强,但有利于眼墙向外移动,使TC内核尺度增加。内区SST升高与外区SST升高对TC强度及尺度变化的作用机理相反。因此,当TC移过冷或暖洋面时,TC的强度和尺度的变化不仅取决于局地洋面的冷或暖状况,还取决于TC内区和外区SST的差异。由于TC内区和外区SST对TC强度和内核尺度的不同作用,可能存在一个临界范围,当暖池范围在这个临界范围之内时TC潜在破坏力随暖池范围的扩大而增大,但当暖池范围超过这个临界范围时TC潜在破坏力便不会随着暖池范围的继续扩大而增大,甚至会有所减小。      

Ocean feedback to tropical cyclones: climatology and processes

This study presents the first multidecadal and coupled regional simulation of cyclonic activity in the South Pacific. The long-term integration of state-of the art models provides reliable statistics, missing in usual event studies, of air–sea coupling processes controlling tropical cyclone (TC) intensity. The coupling effect is analyzed through comparison of the coupled model with a companion forced experiment. Cyclogenesis patterns in the coupled model are closer to observations with reduced cyclogenesis in the Coral Sea. This provides novel evidence of air–sea coupling impacting not only intensity but also spatial cyclogenesis distribution. Storm-induced cooling and consequent negative feedback is stronger for regions of shallow mixed layers and thin or absent barrier layers as in the Coral Sea. The statistical effect of oceanic mesoscale eddies on TC intensity (crossing over them 20 % of the time) is also evidenced. Anticyclonic eddies provide an insulating effect against storm-induced upwelling and mixing and appear to reduce sea surface temperature (SST) cooling. Cyclonic eddies on the contrary tend to promote strong cooling, particularly through storm-induced upwelling. Air–sea coupling is shown to have a significant role on the intensification process but the sensitivity of TCs to SST cooling is nonlinear and generally lower than predicted by thermodynamic theories: about 15 rather than over 30 hPa °C^?1 and only for strong cooling. The reason is that the cooling effect is not instantaneous but accumulated over time within the TC inner-core. These results thus contradict the classical evaporation-wind feedback process as being essential to intensification and rather emphasize the role of macro-scale dynamics.