亚洲-西太平洋夏半年季节内振荡：热带气旋活动强、弱年的对比

应用有限区域波数-功率谱和滞后线性回归统计方法，对比分析1979—2004年热带气旋（TC）活动强、弱年亚洲-西太平洋区域（AWP）夏半年大气季节内振荡（ISO）的传播特征及海气相互作用过程。分析结果表明：在整个AWP和西太平洋区域都存在TC强年ISO东传特征更显著的特征，ISO对流传播在纬向上伸展更偏东，强年沿赤道东传20～60 d周期波动更强，西太平洋区域是传播特征强弱年区别较显著的区域，与TC活动密切联系；TC强、弱年ISO过程中海气相互作用过程相同，海洋和大气间的能量交换对维持ISO西北传播时起作用；TC强年的海气相互作用比弱年更加强烈，尤其是对流凝结潜热的释放在强年比弱年强，这可能是导致TC强、弱年ISO特征区别的原因之一。     

夏季东亚高空急流与天气尺度波动的气候特征之间的联系

利用NCEP/NCAR逐日资料(1979~2003年),分析了东亚夏季高空急流和天气尺度波动气候特征之间的联系。通过分析急流与天气尺度波动活动量Q(用于描述某一时间段内天气尺度波动活动强弱程度)、热量涡动输送(V′T′)的关系,发现:在气候平均意义下,天气尺度波动活动量在6、8月较大,这意味着在这两个月中,天气尺度波动较为剧烈。这和急流的强度变化是相对应的,即强的天气尺度波动活动量对应着强的急流,弱的天气尺度波动活动量对应着弱的急流。热量涡动输送也表现出与天气尺度波动活动量类似的特征。年际变化上,夏季平均和6、7、8各月平均的热量涡动输送和急流强度都存在显著的正相关。对强、弱急流年份条件下热量涡动输送合成分析的结果表明:热量涡动输送偏南时,对应着强的急流;热量涡动输送偏北时,对应着弱的急流。以上的研究结果说明,在气候平均意义和年际变化上夏季东亚高空急流和天气尺度波动之间有着密切的联系。     

亚洲热带气候态夏季风涌传播特征及其对中国降水的影响

基于1979—2020年逐日的NOAA向外长波辐射资料、NCEP/NCAR再分析风场资料,以及全球CMAP再分析降水资料,探讨了气候态亚洲热带夏季风涌的传播过程及与我国夏季相应的降水联系。分析结果表明,主汛期亚洲热带气候态夏季风季节内振荡(CISO)活动是亚洲夏季风活动的主要特征,随时间北传的亚洲热带夏季风CISO称为亚洲热带夏季风涌,主要有南亚夏季风涌和南海夏季风涌。亚洲热带夏季风涌的传播可分为四个阶段。在亚洲热带夏季风涌的发展阶段,印度洋区域低频气旋与对流活跃,孟加拉湾和南海热带区域被低频东风控制,我国大部分地区无降水发生,降水中心位于两广地区。当进入亚洲热带夏季风涌活跃阶段,孟加拉湾和南海热带地区低频气旋和对流活跃,东亚低频“PJ”波列显著,我国降水中心北移到长江以南的附近区域。亚洲热带夏季风涌减弱阶段,孟加拉湾与南海低频气旋消亡,对流减弱,低频西风加强,日本南部附近为低频反气旋控制,我国长江中下游低频南风活跃,降水中心也北移到长江中下游地区,而华南地区已基本无降水,此阶段的大气低频环流场与亚洲热带夏季风涌发展阶段基本相反。进入亚洲热带夏季风涌间歇阶段时,孟加拉湾和南海热带地区低...     

2004年与2006年7~9月西北太平洋上空大尺度环流场与天气尺度波动的差别及其对热带气旋生成的影响

2004年和2006年是西北太平洋热带气旋(TC)活动具有明显差别的两年,2004年TC的生成位置主要位于西北太平洋的中东部上空,而2006年的TC主要生成在西北太平洋西部与中国南海.本文利用JTWC(Joint Typhoon Warning Center)热带气旋最佳路径数据、NCEP-DOE AMIP-II再分析资料和NOAA的OLR资料分析并比较了2004年与2006年7~9月西北太平洋上空大尺度环境要素场及天气尺度波动对TC生成的作用.分析结果表明:2004年7~9月与2006年7~9月西北太平洋上空季风槽的平均位置没有明显的区别,但是形态有着显著的差异.2004年季风槽的槽线不明显,在西北太平洋中部呈现一显著的气旋式环流;而2006年季风槽的槽线非常明显,槽线南北两侧呈现平直的水平气流,具有明显的水平切变特征.2004年和2006年对流层低层的相对涡度、高层辐散和垂直风切变具有明显的纬向分布差异,这是这两年TC生成的位置具有明显差异的重要原因之 一.并且,本文还分析对比了2004年以及2006年7~9月西北太平洋上空3~8 d周期的天气尺度波动的活 动,其结果表明:2004年和2006年TC的生成大多数与天气尺度波列的活动有关.2004年的天气尺度波列强度比较强,其活动的位置位于西北太平洋中、东侧上空;而2006年西北太平洋上空的天气尺度波列相对较弱,主要活动于中国南海和西北太平洋西部.纬向基本气流的切变与辐合所引起的瞬变扰动动能倾向的水平分布差异是天气尺度波动活动具有以上差异的重要原因.因此,西北太平洋大尺度环境场与天气尺度波动活动的区别共同造成了2004年7~9月的TC生成位置偏东、而2006年7~9月TC的生成位置偏西.     

季节内印度洋-西太平洋对流涛动对次季节-季节尺度大气可预报性的影响

利用非线性局部Lyapunov指数和条件非线性局部Lyapunov指数定量估计了季节内印度洋-西太平洋对流涛动（IPCO）和实时多变量Madden-Julian指数（RMM指数）可预报期限,量化了季节内IPCO对S2S尺度大气可预报性的贡献,深入研究了季节内IPCO演变下S2S尺度可预报期限空间分布的变化规律。结果表明：（1）与RMM指数相比,季节内IPCO指数可预报性更强,可预报期限达到31天左右,比RMM指数高出2周以上;（2）印度洋-西太平洋区域S2S尺度大气可预报性最强,可预报期限达到30天以上,其中季节内IPCO是该地区的主要可预报性来源之一,其贡献达到6天,占总可预报期限的25%以上;（3）随着季节内IPCO的演变,印度洋-西太平洋地区S2S尺度大气可预报性有空间结构变化,表现为可预报期限异常的传播和振荡。S2S尺度大气可预报期限正负异常沿季节内IPCO传播路径,一支以赤道中西印度洋为起点北传至印度半岛,一支向东传播,经过海洋性大陆到赤道西太平洋后向北传播,到达日本南部。同时,可预报性异常的传播在在东印度洋和西太平洋表现出反向变化的特征,形成东西两极振荡,当季节内IPCO向正位相发展时,东印度洋具有更强的可预报性,西太平洋具有更弱的可预报性,反之亦然。季节内IPCO的发展（衰退）可使东印度洋（西太平洋）S2S尺度大气可预报性更强,表明模式预报技巧对此具有更大的提升空间。     

印度洋海温年际异常与热带夏季季节内振荡的关系及其数值模拟研究

利用观测分析资料和SINTEX-F海气耦合长时间(70年)数值模拟结果,分析了印度洋海温年际异常与热带夏季季节内振荡(BSISO)各种传播模态之间关系及其物理过程。结果表明,印度洋海温年际异常与热带BSISO关系密切,当印度洋为正(负)偶极子情况,中东印度洋北传BSISO减弱(加强);当印度洋为正(负)海盆异常(BWA)情况,印度洋西太平洋赤道地区(40°E -180°)东传BSISO加强(减弱)。印度洋海温年际变化通过大气环流背景场和BSISO结构影响热带BSISO不同传播模态强度的年际变化。在负(正)偶极子年夏季,由于对流层大气垂直东风切变加强(减弱),对流扰动北侧的正压涡度、边界层水汽辐合加强更明显(不明显),导致形成BSISO较强(弱)的经向不对称结构,因此北传BSISO偏强(减弱)。印度洋BWA模态通过影响赤道西风背景以及海气界面热力交换,导致赤道东传BSISO强度产生变化。在正BWA年夏季,赤道地区西风较明显,当季节内振荡叠加在这种西风背景下,扰动中心的东侧(西侧)风速减弱(加强)更明显,海面蒸发及蒸发潜热减弱(加强)更明显,导致扰动中心的东侧(西侧)海温升高(降低)幅度更大,从而使边界层产生辐合(辐散)更强、水汽更多(少),因此赤道东传BSISO偏强;而在负BWA年,赤道地区西风背景减弱,以上物理过程受削弱使赤道东传BSISO偏弱。     

夏季季节内振荡对西北太平洋台风活动的影响

利用夏季季节内振荡(Boreal Summer Intraseasonal Oscillation, BSISO)指数和台风密集度分析了夏季季节内振荡和西北太平洋台风活动的关系。台风密集度定义为一天内500 km范围内台风出现的概率,与台风经纬度位置相比,台风密集度可更灵活地表达台风生成及移动特征。结果表明夏季季节内振荡对台风活动有明显的调制作用。当夏季季节内振荡指数1(BSISO1)处于第1、5、6、7、8位相时,南海及菲律宾以东海域台风活动明显增强;当夏季季节内振荡指数2(BSISO2)处于第2、3、4位相时,西北太平洋台风活动也明显增强。当夏季季节内振荡处于这些位相时,台风活动增强与南海及菲律宾以东海域环流气旋式异常、对流活动正异常相一致。      

IMPACT OF TROPICAL INTRASEASONAL OSCILLATION ON THE TRACKS OF TROPICAL CYCLONES IN THE WESTERN NORTH PACIFIC

In this work,an index of tropical 20-90 d oscillation(intra-seasonal oscillation;ISO)in the western North Pacific(WNP)was determined via the combined empirical orthogonal function(EOF)method using daily outgoing longwave radiation(OLR)field data from the National Oceanic and Atmospheric Administration(NOAA),daily wind field data(at 850 hPa)from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF)and referencing the Madden-Julian oscillation(MJO)index proposed by Wheeler and Hendon.An in-depth investigation was conducted to examine the impact of the ISO on changes in tropical cyclone(TC)tracks in the WNP during different ISO phases.The research results indicate that during the easterly phase of the ISO,under the impact of the northeastern airflow of anti-cyclonic ISO circulation,the easterly airflow south of the western Pacific subtropical high is relatively weak,and TCs generated in the subtropical high tend to change their tracks east of 140°E;during the westerly phase,there is a relatively high probability that TCs change their tracks west of 140°E.This work also analyzed the ISO flow field situation in cases of typhoons and determined that the track of a tropical cyclone will experience a sudden right turn when the center of the ISO cyclonic(anti-cyclonic)circulation coincides with that of the cyclone.     

INTRASEASONAL OSCILLATIONS IN ASIA TO WESTERN PACIFIC REGION IN BOREAL SUMMER: CONTRASTIVE ANALYSIS FOR ACTIVE AND INACTIVE YEARS OF TROPICAL CYCLONES

Comparative analysis is carried out by using finite-domain power spectrum and lagged regression methods for the propagating characteristics and air-sea interaction processes of intraseasonal oscillations (ISOs) in the Asia to western Pacific (AWP) region during the boreal summer between the active and inactive tropical cyclone (TC) years from 1979 to 2004.The results show as follows.(1) There exist more significant eastward propagating characteristics of the ISO in the active TC years over the whole AWP region.The ISOs of convection propagate zonally with more eastward extension in the years with active tropical cyclone activities,during which the 20-60-day period is strengthened,western Pacific becomes an area with evident characteristics of the propagation that is closely related to TC activities.(2) The air-sea interaction processes are the same in both active and inactive TC years,and the energy exchanges between the air and the sea play a role in maintaining the northwestward propagation of ISOs.(3) The air-sea interaction is more intensive in the active TC years than in the inactive ones.It is particularly true for the latent heat release by condensation as the result of convection,which may be one of the reasons resulting in significant differences in characteristics of ISOs between the active and inactive TC years.     

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。      

DECADAL CHANGES IN WESTERN NORTH PACIFIC TROPICAL CYCLONES ASSOCIATED WITH MADDEN–JULIAN OSCILLATION

This study focuses on the decadal variability of tropical cyclones (TC) over the Western North Pacific (WNP) and how these changes are related to the Madden–Julian Oscillation (MJO). It was done with the help of the Real-time Multivariate MJO index from the Australian Government Bureau of Meteorology of the Centre for Australian Weather and Climate Research, TC data from the Joint Typhoon Warming Center best track datasets, and daily and monthly datasets from the NCEP/NCAR reanalysis center. The results show that the TC frequency in the WNP exhibited a statistically significant decrease during 1998–2010 compared to during 1979–1997. The decrease in TC frequency in the WNP mainly occurred during MJO active phases (i.e., phases 4, 5, 6, and 7). Further investigation of the climate background and the propagation differences of the MJO between 1979–1997 and 1998–2010 was performed. The La Ni?a-like tropical sea surface temperature cooling caused stronger Walker circulation and thus induced unfavorable atmosphere conditions for WNP TC genesis including a low-level easterly anomaly, a negative relative vorticity anomaly, an increase in sea-level pressure, and stronger vertical wind shear. Moreover, shortening of the MJO cycle, decline in the duration of the active phases in the WNP, and easterly anomaly and shrinkage of the convection area during MJO active phases may also partly explain the decadal variation of TC.     

与季节内振荡-超级云团系统相关的赤道波的识别

文中重点研究与热带季节内振荡－超级云团系统相关联的赤道波的识别。考虑到赤道波的本质为截获在赤道地区的一般的气候平衡场附近的线性动力过程的固有模态,首先从原理上阐明了ＰＯＰｓ分析技术对于分离各类赤道波动的有效性,以后利用这种分析方法对日本静止气象卫星所观测到的黑体红外辐射温度资料进行了ＰＯＰｓ分析。结果表明,在热带季节内振荡－超级云团系统中,对应于４０ｄ振荡的模态基本表现为Ｋｅｌｖｉｎ波的结构;对应于１０ｄ左右的模态,亦为Ｋｅｌｖｉｎ波,而在２ｄ尺度上,则分别存在经向模态序号ｎ＝１和ｎ＝２的西进和东进惯性重力波。分析中还发现了西进的混合Ｒｏｓｓｂｙ重力波的存在。     

热带季节内振荡时空特征的诊断研究

文中应用谱分析、小波分析等方法及较长时段的资料进一步总结了热带季节内振荡的一些基本气候特征。热带季节内振荡主要活跃在 3个地区 ,最强的是西太平洋地区 ,其次是印度洋地区 ,第三是东太平洋沿岸的赤道以北地区。热带季节内振荡有明显的季节变化 ,西太平洋地区和印度洋地区的季节内振荡 1a中有两次极大值 ,冬季主要活跃在南半球 (10°S附近 ) ,而夏季则活跃在北半球 (10°N附近 ) ,春、秋季热带季节内振荡则明显减弱。东赤道太平洋北侧的季节内振荡只在夏季活跃 ,而冬季则很弱 ,且不随季节而南北移动。对于大气的大尺度要素 ,例如u风场 ,热带季节内振荡的能量主要集中在 1波。而对于像降水这样尺度较小的要素 ,热带季节内振荡的能量则相对较分散 ,尽管它仍然在 1波有最大的能量 ,但 2～ 4波也具有较接近的能量。热带季节内振荡以东移的波动为主。热带季节内振荡存在着年际甚至更长时间的变化。 2 0世纪 70年代末期季节内振荡的幅度有一明显的突变。     

TYPICAL ANOMALOUS WIND STRESS PATTERNS IN TROPICAL PACIFIC ASSOCIATED WITH EL NINO/SOUTHERN OSCILLATION

Based on years of month-to-month observations of sea surface temperature anomaly (SSTA) and wind stress anomaly, typical wind stress patterns in the tropical Pacific associated with ENSO are Studied with the techniques of linear regression and EOF analysis. The anomalous field, which is linearly correlated with ENSO, is found to be varying at low frequencies on the temporal scale and to be in four typical patterns of distribution horizontally.Pattern 1 is of the easterly anomaly and wind stress divergence in the equatorial region east of the date line. Pattern 2 is of the westerly anomaly and wind sttess convergence in the equatorial region east of the date line. Pattern 3 is of the westerly anomaly and wind stress convergence south of the Equator but east of the data line, with the easterly anomaly west of it. Pattern 4 is of the weak easerly anomaly east 160°W and the westerly anomaly west of 160°W. Wind stress fields linearly independent of ENSO are of a high-frequency process with a typical pattern off the Equator that has a large horizontal amplitude. Using an ocean anomaly-forcing model with the regressed wind stress anomaly field that is associated with ENSO, principal signals of ENSO are reproduced. It indicates the fundamental nature of the typical wind field anomaly patterns revealed for the genesis of El Nino.     

热带大气季节内振荡的几个基本问题

在一系列资料分析、数值模拟试验和理论研究的基础上，对热带大气季节内（３０－６０天）振荡的几个基本问题进行系统的综合讨论，包括热带大气季节内振荡的地域特征、空间尺度特征、水平传播特征、与中高纬度大气季节内振荡的联系、同Ｅ１Ｎｉｎｏ间的相互作用以及热带大气季节内振荡的动力学机制。通过讨论和分析，对热带大气季节内振荡得到一个更全面和更系统的认识。