K-均值聚类法用于西北太平洋热带气旋路径分类

热带气旋(Tropical Cyclone,简称TC)路径分类是获得TC特征和影响评估的重要途径。采用联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center,简称JTWC)近45年最佳台风路径资料,基于TC位置、强度、路径长度和方向等主要信息的特征参数,利用K-均值聚类法建立了西北太平洋TC路径的客观分类方法,并对分类得到的7个路径类型TC在生命史、能量、活动季节和登陆概率等方面进行了对比分析。结果表明各类TC的这些特征量具有明显的差异。从近20年的变化趋势看,西转向类(占总样本的21.3%)的频数为增加趋势,其生命史呈小幅增长趋势,和其余各类(或全部TC)的减小趋势或变化很小不一致。各类TC的年PDI(能量耗散指数)变化趋势主要取决于强度和频数的变化,多数类别的年PDI和强度的变化趋势一致,但西北行转向类和远海西-西北行类的年PDI变化趋势主要取决于频数的变化。      

青藏高原雪灾频数对海温异常强迫的响应研究

青藏高原雪灾是该地区破坏力最大的气象灾害,其变化成因一直备受关注。利用青藏高原72个台站逐日积雪资料及Hadley中心海温月平均资料,采用广义平衡反馈分析与主成分分析相结合的最优反馈模分析方法,研究了青藏高原雪灾频数对关键区海温异常模态的响应关系,探讨了海温异常对雪灾频数的贡献度及产生的可能机制。结果表明:青藏高原雪灾频数对赤道中东太平洋海温异常的El Ni?o型模态和热带印度洋海温偶极子模态响应显著,两个模态对雪灾频数的贡献为45.9%。雪灾频数对海温异常的响应主要通过与之相联系的大气环流异常实现,热带太平洋第一模态(TP1)海温强迫时,500 hPa高度场上亚欧大陆中高纬自西到东呈现"+-+"形势,形成典型的两脊一槽型;热带印度洋第二模态(TI2)强迫时,主要引起中低层水汽异常,阿拉伯海暖湿气流进入高原南部,西北太平洋湿润气流进入高原北部,为降雪提供了水汽条件,在此高低层配置下易出现多雪灾年。     

中国东部区域极端降水事件特征——两种方法监测对比

基于中国区域地面降水格点日值数据集,对比国家气候中心业务暴雨指数和区域极端强度—持续时间综合(Region-Extreme-Intensity-Duration,REID)指数识别区域极端降水事件方法,给出了中国5个区域极端降水事件(Regional Extreme Precipitation,REP)的频数、强度、影...     

有无El Ni?o影响下热带北大西洋春季增暖的差异及可能成因

热带北大西洋(Northern Tropical Atlantic,NTA)海温异常(sea surface temperature anomaly,SSTA)对美洲乃至全球的气候变率有着重要影响。利用再分析资料对NTA的暖SSTA进行诊断,分析有、无El Ni?o影响下春季增暖的差异以及可能的成因。结果表明,与El Ni?o有关的情形中关键区(5~25 °N,10~60 °W)平均春季SSTA为0.55 ℃,无El Ni?o情形是0.37 ℃;前者与冬季的显著正偏差出现在NTA,后者主要发生在NTA的东侧,且正偏差的数值较小。El Ni?o激发的热带外Rossby波活动通过加强北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)负位相,引起El Ni?o峰值后NTA海域显著的西风异常,暖Kelvin波加热NTA对流层大气,增强其容纳水汽的能力,减小海-气界面的垂直湿度梯度,两者共同作用使海表蒸发减弱,在NTA春季呈现显著暖SSTA。与El Ni?o无关的情形中,NTA SSTA的变化主要受热带海-气反馈过程的调制,其与热带外NAO的季节内振荡有关,NAO的季节平均负位相较弱,异常西风值较小,同时海-气垂直湿度梯度异常增大,使春季NTA的增暖较弱。      

环境场对西北太平洋热带气旋快速增强过程的影响

利用美国联合台风预警中心整编的西北太平洋1970—2012年热带气旋(TC)最佳路径数据集及ERA-Interim再分析资料,利用极端天气法确定TC快速增强(RI)的阈值为30 kn,分析了快速增强(RI)TC的时空分布特征;从RI的样本中选取9个个例,采用动态合成分析法,对TCRI过程的环境场进行比分析。研究表明:(1)菲律宾群岛以东(10~15°N,130°E)海域为RI发生频数最多的区域,南海地区发生RI的情况明显偏少。(2)RI在1972年发生的概率最大,而在2005年发生的概率最小,1997年后,RI发生的概率波动性较大。(3)西风与西南风水汽输送结合150h Pa附近的反气旋强辐散作用,有利于TCRI过程的进行。(4)RI发生前24 h至RI发生后的6 h,TC中心附近区域平均东风切变较快增大,其值由0.5 m·s~(-1)增加到2.5 m·s~(-1)左右,之后保持在2.0~3.0 m·s~(-1),使TC处于一个有利于其RI过程的纬向风切变环境。     

南印度洋热带气旋生成频数气候变率对海温异常模响应的研究

基于1980—2014年的哈德莱中心海冰及海温的月平均SST资料,美国联合台风警报中心(JTWC)的best-track资料以及NCEP/NCAR再分析月平均资料,利用广义平衡反馈方法(GEFA)研究南印度洋热带气旋(TC)生成频数对海表温度异常的响应特征。研究表明:(1)南印度TC生成频数对北太平洋第一模态(NP1)和热带大西洋第二模态(TA2)有显著响应,分别通过了置信度为99%和96%的Monte-Carlo检验,对应的响应振幅分别为0.67和0.49。(2)局地环境要素对关键SSTA模的GEFA响应结果显示:当NP1出现类似于太平洋年代际振荡(PDO)的正位相时,850 h Pa相对涡度在15°S附近的印度洋海域上都有一个自西向东的显著正响应带,垂直风切变在马达加斯加以东的大部分海域都表现为显著的负响应,600 h Pa相对湿度在马达加斯加以东的部分海域表现为显著的正响应;当TA2对应的时间系数为正异常时,850 h Pa相对涡度和600 h Pa相对湿度在澳大利亚的西北部印度洋海域表现为显著的正响应,垂直风切变在澳大利亚的西北部印度洋海域表现为显著的负响应。     

海温异常模之线性相互作用及其对西北太平洋热带气旋生成频数变化的影响

利用美国台风联合警报中心的best-track热带气旋信息数据集,运用多元线性回归、平衡反馈(EFA)以及广义平衡反馈分析(GEFA)方法,结合EOF,探讨海温异常模之线性作用及其对西北太平洋热带气旋生成频数(TCGN)变化的影响。单个海盆SSTA模的EFA结果显示,TCGN对热带太平洋海表温度异常(SSTA)经向模(TP2)、北太平洋第二模(NP2)、热带印度洋海盆一致模(IOBM)、北大西洋第一模(NA1)及第二模态(NA2)的反馈响应显著。多元回归分析表明,西北太平洋TCGN变化与热带太平洋第一模(TP1)、IOBM、NA1有显著的统计关系。GEFA的结果显示,IOBM和NA1对TCGN变化的强迫作用通过0.1以上的显著性水平检验。GEFA与EFA的差异反映了TP2、NP2和NA2分别受其它海盆的影响明显;GEFA与多元回归结果的差异反映了TP1具有强的海气相互作用特征,表明GEFA能够鉴别出海洋对大气的强迫作用。     

华北汛期降水与青藏高原地表温度的相关分析探讨

利用1980～2002年青藏高原月平均地表温度、1957～2002年我国华北地区104站月降水,分析了青藏高原地表温度与华北以及各分区汛期(7、8月)降水的可能联系,结果表明,青藏高原5月地表温度与华北地区汛期降水具有显著的正相关,高相关区域位于高原的东北部和西南部。华北地区汛期降水偏少年,青藏高原5月地温以负距平为主；降水偏多年,青藏高原5月地温为大范围的正距平,距平中心也位于高原的东北和西南部。SVD的分析表明,青藏高原5月地表温度和华北地区汛期降水的第一典型场表现出一致的变化特点,前者的分布型态与华北地区干旱或洪涝对应的合成分布以及相关系数场相似,高值区域分别位于高原的东北部和西南部地区,后者的高值区域,位于华北中部和东部地区。华北不同区域汛期降水与青藏高原地表温度的相关有明显的差异,华北中部和东部与5月高原地温的正相关最显著,其它地区与上年10～12月地温的负相关最显著,同时,影响各分区夏季降水的高原地温关键区也有所不同。     

华北地区大气水汽含量特征及其变化趋势

使用美国国家环境保护委员会/国家大气研究中心(NCEP/NCAR)1948-2003年再分析格点资料,研究了华北地区大气中水汽含量的时空分布特征、沿375°N不同经度和沿115°E不同纬度大气中水汽含量的年变化、大气中水汽含量的变化趋势。分析结果表明:①华北地区大气中水汽含量主要集中在东部和南部,西部和北部水汽含量较少;②华北地区大气中水汽含量夏季最多,冬季最少;③华北地区大气中水汽含量自20世纪50年代末至80年代中期呈持续下降趋势。大气水汽含量高值期出现在20世纪40年代末至70年代中期。70年代中期至21世纪初期,大气水汽含量距平基本处于0线以下,为低值期;④华北地区大气水汽含量的年际波动变化与厄尔尼诺(ElNino)与南方涛动(ENSO)事件有很好的相关性。     

论IPCC-AR4模式对影响西北太平洋热带气旋的大气动力环境场的气候特征模拟性能

评估了23个IPCC-AR4模式在低纬地区1948—1999年7—9月大尺度环流场的模拟性能,重点关注西北太平洋区域的西太副高、季风槽以及台风活动海域的垂直风切变。结果显示,绝大多数模式的7—9月低纬地区500hPa平均高度场、850hPa风场空间分布与NCEP都具有很高的相似性,但大多模式500hPa高度场存在系统性偏低,而850hPa风场偏强。所有模式模拟的西北太平洋副高脊线与NCEP都有一致的西南-东北走向,但有些模式的脊线位置偏离NCEP的较远。有4个模式没有模拟出类似于NCEP的季风槽线。综合模式对夏季热带环流场、西北太平洋副热带高压、季风槽以及西北太平洋热带气旋活动关键区域垂直风切变气候特征的模拟性能,按性能优劣,排在前10的模式依次是mpi_echam5、cccma_t63、gfdl_cm2_1、cnrm_cm3、cccma_t47、ukmo_hadgem1、ingv_echam4、ncar_ccsm3_0、csiro_mk3_5、mri_cgcm2_3_2a;排在后6位的模式是inmcm3_0、iap_fgoals1_0_g、ipsl_cm4、miroc3_2_medres、giss_eh、giss_er。