香港热带气旋趋势判断及相关机理分析

利用对称性及可公度方法,对小尺度区域重大自然灾害进行趋势判断.根据香港地理特征、影响香港的热带气旋的特点等综合因素,选取香港发布十号飓风信号事件并应用可公度方法进行趋势判断,并研究分析了ENSO事件与影响香港的热带气旋之间存在的关系和可能性机理.结果表明,2016年生成引致香港发布十号飓风信号的热带气旋信号较强.ENSO事件通过影响大气环流、海表温度、副热带高压带及热带气旋移动路径等,进而对影响香港的热带气旋造成影响.     

地学科学家可以区分自然灾害和公众的防灾意识

据联合国估计,从现在到2000年,我们这个星球将经历好几万次破坏性的滑坡、地震、大火灾和龙卷风;10万次洪火灾害;百万次雷雨;几百到几千次热带气旋和飓风、海啸、干旱、虫灾和火山喷发。全球组织正一起研究自然灾害及其带来的灾难。美国参加了由150多个国家形成的联合国决议案,即指定90年代为国际减灾十年。作为减轻自然灾害造成的生命和财产损失工作中的主要参与者,地学家们安排了他们的工作。     

全球弱热带气旋在过去30年显著增强

<正>热带气旋对气候变化的响应是当前海洋与大气研究的热点问题.理论和模拟结果一致表明,热带气旋的强度会随着海温升高而增强(Emanuel,1987;Knutson和Tuleya,2004).然而现有的观测数据存在相当大的误差,无法令人信服地确定全球热带气旋是否在过去几十年间显著增强(Landsea,2005;Pielke,2005).     

登陆东南沿海热带气旋的异常特征及其成因研究

应用1949～2005年热带气旋（台风）年鉴资料,对西太平洋以及登陆我国东南沿海地区的热带气旋活动的特征进行了分析,发现西太平洋生成热带气旋个数和登陆我国热带气旋的个数有略为减少的趋势,而登陆我国热带气旋的强度有显著增强趋势.2005年西太平洋生成热带气旋数偏少,但其中登陆我国的强热带气旋比例却明显偏高.对导致这种异常现象的大尺度环流条件的分析表明,前期南亚高压和副热带高压势力偏强,台风期副高偏强、东亚夏季风偏弱、水平风垂直切变等因子不利于热带气旋生成;而西太平洋西部异常的水汽输送、弱风垂直切变、海表面温度异常以及中低纬系统之间相互作用等则可能是导致登陆我国热带气旋强度异常偏强的主要原因.     

印度洋偶极子对北印度洋热带气旋活动的影响研究

利用JTWC提供的1981～2010年北印度洋热带气旋路径资料,NECP提供的风场、OLR场等资料,以及NOAA提供的SST资料,使用统计诊断方法研究了北印度洋热带气旋活动时空分布特征及其与印度洋海温的关系.结果表明：北印度洋热带气旋活动频次EOF1占总方差贡献的比例为16%,反映了北印度洋整个海盆尺度热带气旋活动频次变化基本一致的分布形态,但是其空间分布具有不均匀性,表现为以孟加拉湾热带气旋偏西路径变化为主的特征;小波分析表明EOF1模态有显著的准5年变化周期.印度洋偶极子对北印度洋热带气旋活动年际变化影响显著,其影响机制概念模型为：印度洋偶极子处于正（负）位相模态时,印度洋海温异常呈显著的西暖东冷（西冷东暖）型分布,造成北印度洋上空对流减弱（加强）、低层有反气旋（气旋）式环流异常,不利（有利）于热带气旋在北印度洋生成,北印度洋热带气旋活动频次偏少（多）;且可造成孟加拉湾上空西风引导气流加强（减弱）,进一步使得出现在孟加拉湾90°E以西的偏西路径热带气旋偏少（多）.     

近50年影响中国热带气旋的气候变化特征

本文用CMA-STI整编的热带气旋最佳路径和大风、降水观测资料,用分位数回归拟合法分析了过去50年热带气旋对我国及四个区域（华南、华东、东北和内陆地区）的风雨影响趋势.分析表明,在过去50年间,影响我国及各区域的热带气旋频数基本不变,但对全国及东北地区而言高频年份有显著减少.影响的热带气旋在南海西北部及广东和山东半岛一带的活动有显著减少.过去50年热带气旋影响季节特征最主要的变化是内陆地区的影响日数在分布的主峰区有明显变化,影响日数少的年份显著减少.过去50年间,热带气旋所致的大风在全国及各区的平均风速的大值一致减少,但阵风风速的趋势出现分化,且各区也不相同.而热带气旋的降水影响,最大过程降水量和最大1小时降水量虽有变化但趋势不显著.     

热带气旋Rossby波能量频散问题研究进展

热带气旋是发生在热带洋面上的强烈气旋性涡旋.由于地转涡度梯度的存在,热带气旋在移动过程中不断发生Rossby波能量频散,并在热带气旋运动方向的后部激发出反气旋和气旋交替排列的Rossby波能量频散波列.多热带气旋共存和热带气旋的异常运动是当前国际热带气旋研究领域的热点问题,热带气旋Rossby能量频散被证实与多个热带气...     

冷空气入侵对热带气旋发生发展的影响

本文从梯度风方程出发,证明温度梯度增强对涡度起到增强作用.因此当冷空气侵入热带气旋外围时,只要没有破坏热带气旋的暖心结构,就会引起温度梯度的增长,从而促进热带气旋的发生发展.本文采用NCAR/PSU研制的非静力中尺度模式MM5,研究北半球冷暖空气入侵在热带气旋形成和加强过程中的作用.通过研究冷暖空气对热带气旋发展影响的试验发现,冷暖空气在入侵热带气旋外围时,最主要改变的是外围的环流场.北半球冷空气的入侵将会增强热带气旋北面的北风,形成指向热带气旋中心的推力,即辐合增强,暖空气入侵减弱北面的北风,形成背向热带气旋中心的拉力,即辐合减弱.由于拉力作用,一方面把边界上由于冷空气入侵而生成的能量往热带气旋中心输送,另一方面导致温度梯度的增加.因此从天气学形势来看,在热带气旋发生发展的过程中,北方的冷高压将会增强热带气旋北面的风速,从而导致热带气旋的增强;南半球澳高的增强,将使越赤道气流增强,热带气旋南面的风速也因此增强,从而引起热带气旋的增强.     

热带气旋"鲸鱼"影响海南地震监测特征分析

海南岛地理位置的特殊性,常年受到热带气旋的影响。海南监测台站通过平时晴朗天气与热带气旋2种天气状态,比较其频谱,分析热带气旋影响海南地震监测特征,结果表明,热带气旋主要影响低频信号,受影响的振幅是平时10倍左右。之后,分别采用双二阶滤波(Direct Form II)和零相位数字滤波(Zero Phase IIR)方式剔除热带气旋的干扰频段,比较干扰前后地震定位、震级测定结果,表明热带气旋会影响地震定位及震级测定。     

全球重力异常对大气活动中心、气旋多发区的影响

利用卫星观测和地面实测资料统一归算的全球空间重力异常,探讨重力异常对全球冬夏大气活动中心、热带气旋以及温带气旋和高原低涡多发区的影响,并对其物理机理作一简要讨论.认为重力异常是大气运动发生发展不可忽视的因子之一.     

热带气旋引起的震颤波

在中国地震台网的宽频数字地震计和倾斜、重力仪的观测中,记录到来自西太平洋热带气旋（热带风暴、台风）引起的震颤波.通过对2006年来自西太平洋的全部热带气旋的分析,以及所观测到的震颤波与气旋运动过程中强度的变化、运动路径、观测点与其之间的距离变化等方面的分析研究得到以下结论：震颤信号的持续时间与热带气旋的生命过程基本相符,其中出现强震颤的时间大多为2～3天,特征为信号的包络线呈纺锤状叠加在观测背景上,震颤波的主要频率范围为0.13～0.33 Hz（周期：3～7 s）.我国内陆大部分区域内的宽频地震计、重力仪、倾斜仪等都能清晰记录到这类由热带气旋引起的震颤波.震颤波的强度主要与热带气旋的强度、运动路径以及气旋中心到地震观测台站的距离这几个因素直接相关;而震颤波的变化过程与热带气旋的运动和变化过程密切相关,其中强震颤波的出现时间与气旋过大陆板块边界进入大陆架的时间一致.经对热带气旋的结构、运动规律及动力学特点的了解分析,初步分析认为其主要源于热带气旋运动过程中与浅海区大陆架及陆地表面的摩擦、气压载荷变化以及由此产生的海浪对地壳板块的冲击,及板块边界断层对气旋扰动的响应.此外,我们对北印度洋孟加拉湾生成并在缅甸登陆的热带气旋也进行了实例分析.结果表明：与西太平洋相比,北印度洋热带气旋引起的震颤波对我国大陆的地震观测而言信号较弱.     

斜压大气中热带气旋运动特征的动力分析

从绝热、无摩擦、无环境场作用条件下的原始方程组出发,讨论了热带气旋的动力平衡特征,并分别导出了正、斜压大气中综合描述热带气旋中心强度变化的物理量(dI/dt)及其动力平衡关系式,进而分析了正、斜压大气中的热带气旋强度变化及移动的特征.结果表明:热带气旋的定常运动具有"相当地转风平衡”的特征,其等"压能”线和等位涡线均与流线重合;"β涡旋对”及由高(低)层水平风正(负)垂直切变产生的"切变涡旋对”之间的"通风气流”均使热带气旋的强度减弱,高(低)层涡度的负(正)垂直平流则增强热带气旋的强度;热带气旋的中心有向极、向高(低)层涡度垂直平流的梯(升)度方向移动的趋势,垂直运动及高、低层水平风速垂直切变的非对称结构对热带气旋的移动有影响;"γ效应”则是"通风气流”牵引热带气旋移动的动力机制之一.     

海岛地震台网自然因素对地脉动干扰分析

利用海南地震台网宽频带地震仪连续观测资料,分析不同自然环境下地脉动扰动信号,结果显示:在不同自然环境下,地震仪记录的地脉动扰动信号的形态、振幅、频率、扰动强度不同,其中登陆海岛的热带气旋引起的震颤信号频带窄、能量大、扰动强度较大,对地脉动干扰影响大,其次是天文潮期,远离海岛的热带气旋对地脉动干扰影响较小;不同路径、距离的热带气旋引起的震颤信号频率带一致,但扰动强度区别明显;不同自然环境对不同观测台站记录的地脉动信号均存在影响,只是程度稍有不同。     

热带气旋与多尺度气候变异:2018年西北太平洋台风季概况

2018年是西北太平洋热带气旋异常活跃的一年,该年台风季(6~11月)共有26个热带气旋生成,远超气候平均的22个,是近20年来第二活跃的台风季.2018年,热带气旋多形成于西北太平洋东部和南海北部,台风活动区域偏东北,移动路径多由西北行转为偏北行登陆,造成了中国大陆重大经济损失(约697.3亿元).这一年,多尺度气候变异共同作用引起了西北太平洋季风槽的增强和副热带高压减弱,从而导致了热带气旋异常活跃.在此过程中,年际气候背景条件起了主导作用,而年代际气候变异仅起到了弱的抑制作用.在年际尺度上,一个发展的中太平洋厄尔尼诺事件和正相位的太平洋经向模态(PMM)共同作用形成了2018年有利于热带气旋活动的大尺度环流背景条件.进一步研究表明,中太平洋海温强迫在西北太平洋热带气旋活动中起到了关键调节作用,而PMM通过中太平洋海温间接影响西北太平洋热带气旋活动.在中太平洋厄尔尼诺年,中太平洋海温增暖引起的对流异常通过大气的Gill型-罗斯贝波响应导致了西北太平洋上异常气旋性环流,这使得西北太平洋上副热带高压减弱、季风槽增强东北移,有利于热带气旋在此形成和发展.短期气候及天气变化,如季节内振荡(ISO)和天气尺度扰动(SSD)的活动,与增强的季风槽相互作用,加剧了2018年异常的西北太平洋热带气旋的活动.     

海南井水位对热带气旋响应特征分析

2001——2010年, 海南省地下流体观测台网记录到多次热带气旋引起的井水位抖动现象．本文以2003年7月21日强热带气旋ldquo;天鹅rdquo;和2005年9月27日台风ldquo;达维rdquo;为例, 系统地研究了这两次热带气旋引起的水位抖动变化的特征．结果表明, 经过高通滤波, 水位抖动变化图像更加明显;通过频谱分析,得知热带气旋引起的水位抖动周期为100——101 min;井水位抖动的起始时间、 幅度最大值的时间与热带气旋通过海南岛陆的时间一致, 且与热带气旋的结构特点、发展和运动过程密切相关,与井孔自身的井-含水层系统对微动态信息响应的能力也有关系．分析认为,气压振荡式升降变化和摩擦是热带气旋引起水位抖动的原因．      

热带气旋对海南地震观测井水位及重力测项的影响

热带气旋"威马逊"和"海鸥"活动期间,在热带气旋低气压和强降雨的特殊自然环境下,海南观测井水位大多呈抖动上升形态,而重力仪观测数据曲线粗糙,噪声变大。通过高通滤波及频谱分析,认为受热带气旋影响,水位变化与低气压相关性较好,热带气旋引起的水位抖动周期为1—10 min;重力观测曲线与热带气旋卓越周期及中心风速等因素有关。     

琼中地震台PET重力仪和CTS-1EF地震计记录的热带气旋信号特征分析

收集了琼中地震台PET重力仪和CTS-1EF地震计在“威马逊”“海鸥”“莎莉嘉”等3个热带气旋影响期间的观测数据,通过计算获得速度和加速度。比较了热带气旋接近和远离琼中地震台时,重力仪、地震计记录的波形特征,并通过频谱、时频对比,分析重力仪和地震计数据受热带气旋影响的程度。结果表明,在热带气旋影响期间,2台仪器记录数据的速度与加速度具有较好的一致性,均有明显扰动,波形形态基本一致。但PET重力仪的最大扰动幅度均小于CTS-1EF地震计,热带气旋的信号主频段为0.15—0.25 Hz。     

赤道气压振荡与登陆中国热带气旋的关系

利用1949~2005年NCEP/NCAR逐日再分析资料及登陆中国的热带气旋资料, 采用功率谱分析、相关分析研究了近57 a夏半年(6~10月)赤道气压低频振荡的变化特征及其与登陆中国热带气旋的关系. 结果表明, 夏半年赤道气压主要表现为5~7, 10~30 d的周期振荡, 赤道气压准双周振荡强度的年际变化与登陆中国热带气旋个数有明显的正相关. 用小波逆变换对近57 a逐年5~11月逐日赤道气压进行准双周振荡滤波, 统计得到近57 a 6~10月与7~9月赤道气压准双周振荡波谷前后4 d内有热带气旋登陆中国沿海地区的几率分别为59.7%, 73.0%. 用合成分析方法建立了7~9月赤道气压准双周振荡波谷附近有、无热带气旋登陆中国的大气环流模型. 当赤道气压准双周振荡波谷附近有(无)热带气旋登陆中国时, 东半球中高纬度盛行纬向(经向)环流, 卾霍次克海附近的高压脊偏弱(偏强),西风带偏北(偏南), 副高偏西(偏东)偏强(偏弱), 东南亚越赤道气流偏强(弱), 西南季风偏强(弱)且在波谷时更强(弱), 有(不)利于热带气旋登陆中国. 所建赤道气压准双周振荡波谷附近有、无热带气旋登陆中国的大气环流模型可以较好地反映两者大气环流场的差异, 有利于做好登陆中国热带气旋的中期预报.     

热带气旋风场模型构造及特征参数估算

探讨了利用气旋风场分布的经验模型估算热带气旋尺度(8级大风圈半径)的方法.用美国联合台风警报中心整编的2001年西北太平洋热带气旋的“最佳尺度”资料,确定了各模型的经验常数,并计算了各模型的估算精度.结果表明,“VBogus”模型能获得热带气旋(Tropical Cyclone,简称TC)尺度的较好估算.基于“VBogus”模型,通过拟合热带气旋尺度的非对称分布,构造了能描述热带气旋非对称风场的"修正VBogus"模型,并估算了该模型中各参数在不同季节和不同地理区域的取值,为热带气旋尺度变化和非对称结构机制等问题的研究和应用提供新依据.     

热带气旋年潜在影响力指数

研究了热带气旋年潜在影响力指数（YTCPI）与我国热带气旋活动、灾害损失以及主要背景场的关系,结果表明,1971～2010年,登陆我国以及在24h警戒线内活动的热带气旋频数与YTCPI的相关系数分别为0．58和0．56（显著性水平达到99．9％以上）,一年中热带气旋活动点次和平均风速的乘积以及参考目前常用的热带气旋综合指数定义的平方和指数、立方和指数与YTCPI的相关系数分别为0．75,0．82和0．78,1994—2009年修正的直接经济损失与YTCPI的相关系数为0．57（显著性水平达到95％以上）,这表明YTCPI可以反映热带气旋影响我国的活动情况以及潜在影响程度．1971～2010年前期冬季平均的海表温度场、850和500hPa高度场的EOF第一模态空间分布型的中心与相应的YTCPI高相关区分布较为一致,且第一模态的时间序列与YTCPI指数的相关系数分别为0．46,0．44和0．4,显著性水平达到99％以上,表明主要环境场的信息能够较好地反映在与YTCPI的相关关系之中．总的来说,YTCPI作为一个综合指数,比登陆或影响频数作为预测对象更具优势,应用价值较高．