西北太平洋热带气旋强度与环境气流切变关系的气候分析

采用NCEP/NCAR再分析资料和JTwC(美国关岛联合台风警报中心)资料,对1974～2004年5～10月西北太平洋热带气旋(TC)强度和环境风垂直切变进行了趋势特征、振荡周期和空间结构分析.结果表明:西北太平洋热带风暴强度以上TC的最大风速和环境风垂直切变在时间上有相反的变化趋势,弱的环境风垂直切变有利于TC强度的增大;前12 h的环境风垂直切变对TC强度的发展影响最大.环境风垂直切变在两北太平洋TC最强的年份表现为环境风切变值小,TC发生密集;最弱的年份表现为环境风切变值大,TC发生稀疏.     

环境风速垂直切变对西北太平洋热带气旋强度变化的影响

利用2000—2006年中国气象局《热带气旋年鉴》和NCEP再分析日资料,对环境风垂直切变对西北太平洋热带气旋（TC）强度变化的影响进行统计分析。首先比较了不同高度层之间、不同水平区域平均的全风速垂直切变和纬向风速垂直切变对TC强度变化的影响,结果表明,全风速切变对TC强度变化的抑制作用显著大于纬向风速垂直切变;以200～800 km的圆环区域平均计算的风速垂直切变与TC强度变化的负相关最显著;中高层的风速垂直切变与TC强度变化的相关优于中低层。其次,全风速切变大于8 m/s后抑制TC增强,且这种抑制作用存在6～60 h的滞后。全风速垂直切变大时,滞后时间较短:当全风速切变为8～9 m/s（9～10 m/s）时,TC强度在未来60（48） h开始减弱;当全风速切变大于10 m/s时,TC在6 h内开始减弱。最后,利用偏最小二乘回归建立TC强度变化的预报模型PLS-STIPSV。结果表明,加入风速垂直切变因子后对TC强度预报有所改进,并通过分析标准化回归系数进一步证实了上述的统计结果。      

西北太平洋热带气旋强度变化的统计特征

用中国气象局整编的1949-2003年共55年的《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料,依据平均值与标准差的数学涵义,给出了TC突然增强、缓慢增强、强度稳定、缓慢减弱和突然减弱的标准,分析了西北太平洋热带气旋(TC)强度变化的年代际、年际、月际、日变化和区域分布的基本特征。结果表明:(1)1960年代以前,T℃的年平均增强或减弱幅度较小。(2)在TC出现较为频繁的夏秋季节,8月份TC强度变幅较小。TC在14时(北京时,下同)最易发展,20时最易减弱;08时TC增强速度最快,02时最慢;02时TC减弱速度最快, 20时最慢。(3)TC频数和增强TC频数的高值区位于海南岛以东的南海北部中国近海区域和菲律宾以东洋面,减弱类TC频数极值区在吕宋岛及其东部海域、海南岛以西的北部湾、广东沿岸。(4)TC突然增强不出现在30°N以北的中高纬地区和0—5°N的低纬地区。TC突然减弱多出现在125°E以西的中国近海大范围海域,在0～5°N的低纬地区基本不出现。     

西北太平洋热带气旋强度变化的统计特征

应用 35a的资料 ,分析西北太平洋热带气旋 (TC)强度变化的基本统计特征 ,包括年代际、年际、月际、日变化和区域分布等。主要结果有 :(1)西北太平洋TC平均增强速率为 4.97hPa/6h ,标准差是 4.5 4hPa/6h。平均减弱速率为 5 .15hPa/6h ,标准差是 4.17hPa/6h ;(2 ) 2 0世纪 6 0年代中后期TC强度变幅小 ,进入 2 0世纪 70和 80年代后有所增大 ;(3) 11月TC平均增强速度最快 ,2月最慢 ,8月是TC强度变幅较小的月份 ;(4) 0 8时 (北京时 ,下同 )TC平均增强速度最快 ,14时最慢 ,平均减弱速度无明显日变化特征 ;(5 )TC发展较快的一个主要区域是 12 .5～ 2 0°N ,132 .5～ 15 0°E ,TC平均减弱速率的高值区在岛屿和大陆沿岸。在南海中部活动的TC平均强度变幅不大。依据平均值与标准差的数学涵义 ,给出了TC强度稳定、缓慢变化和迅速变化的标准。在对各级强度变化发生频率的年代际、年际、月际、日变化以及区域分布特征分别进行分析的基础上 ,重点给出了在大陆和岛屿附近迅速增强样本和在远离陆地的洋面上迅速减弱样本的一些统计特征。     

西北太平洋热带气旋源地变化特征及与局地海表温度的关系

为提高热带气旋的短期气候预测水平,利用1950-2005年西北太平洋热带气旋(TC)和表层水温(SST)资料,分析了西北太平洋TC生成位置分布的一般气候特征,季节、年际变化特征及其与局地SST之间的关系,同时还探讨了TC强度、路径与TC生成位置之间的关系.结果表明,西北太平洋存在4个TC高频源地,分别是南海中北部偏东洋面、菲律宾以东附近洋面、关岛附近洋面和马绍尔群岛附近洋面,其中关岛附近洋面TC发生数最多,是TC发生的一个主要源地.TC生成位置分布存在显著的季节和年际变化特征,这种变化与局地SST存在密切的关系,局地SST升高,TC生成位置偏西、偏北,反之,则偏东、偏南.同时发现,TC生成位置西北边界与月平均SST的27.5℃等温线具有较好的匹配关系,绝大多数TC都发生在月平均SST≥27.5℃的海区.TC强度、路径与TC生成位置之间存在一定的关系.TC生成位置偏东偏南,其发展强度相对较强,路径偏东偏南,可导致影响我国南部海区和日本东部沿海的TC个数增加;TC生成位置偏西偏北,其发展强度相对较弱,路径偏西北,可导致影响我国东部和北部沿海的TC个数增加.     

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。     

西北太平洋热带气旋频数变化特征及其与海表温度关系的进一步研究

根据西北太平洋56年(1949—2004年)热带气旋系列资料,分析了不同级别的热带气旋频数多年变化的统计特征及其与太平洋海表温度(SST)的关系。结果表明: 西北太平洋热带气旋频数主要的变化特征是年际和年代际变化,不同等级的热带气旋频数变化特征存在差异,但就变化趋势而言随时间减少,均无明显因全球增暖导致的热带气旋增加的现象。对不同海区分别讨论SST对热带气旋的影响,从存在的超前滞后相关发现赤道东太平洋SST负异常会引起更多的热带气旋频数,而且强度越大的热带气旋受到海温的影响越早;更多的热带气旋频数又会引起西北太平洋的SST负异常,热带气旋强度越大产生负异常的周期越短;北太平洋中部的SST与热带气旋的频数存在较好的正相关关系。这些关系体现了热带气旋强涡旋风场导致局地海洋上层混合作用和太平洋海气耦合经向模态对热带气旋的影响。     

西北太平洋热带气旋频数的气候变化及其与环境要素间的联系

使用Emanuel和Nolan完善的潜在生成指数(GPI)的计算方法,利用美国联合台风警报中心提供的热带气旋(TC)资料和欧洲中期数值天气预报中心提供的全球ERA-40再分析资料,比较了1970-2001年西北太平洋海域的TC生成频数和GPI的气候特征,分析了包含于GPI中的环境要素对西北太平洋TC频数年代际变化空间分布的影响.结果表明:GPI能近似地表述西北太平洋TC频数的季节变化和空间分布.各环境要素对TC、较弱类TC和较强类TC生成频数的影响有显著差异,相对湿度随着TC强度的增强而减弱,风速垂直切变则相反.西北太平洋TC频数年代际变化空间分布的正异常主要分布于130°E以东,(15°N,140°E)附近最大的正异常频数中心主要受绝对涡度和相对湿度正异常变化的影响;负的风速垂直切变和正的相对湿度异常变化引起了(10～15°N,160°E)附近的TC频数正异常.     

60年来西北太平洋上不同强度热带气旋的变化特征

利用美国海军联合台风警报中心（JTWC）提供的1945-2005年西北太平洋热带气旋（TC）最佳路径资料统计分析了不同强度TC的时空变化特征。南海北部至巴士海峡以东140°E附近、15°-25°N范围内为不同强度TC出现次数最多的区域,其中巴士海峡东部至140°E附近洋面为强台风和超级台风观测次数最多的区域。TC强度在123°E以西表现为减弱和稳定略占多数,而在123°E以东或20°N以南主要以增强和稳定为主,在20°N以北主要以减弱和稳定为主。热带风暴的平均增强率大于减弱率,而强热带风暴、台风、强台风和超级台风的平均减弱率大于增强率。一般而言,TC的强度越强其加强和减弱的速度都越快。在1年当中,同其他月份相比,6-8月弱TC占的比例相对偏多,而9-11月强TC占的比例相对偏多。不同强度TC的观测次数和个数都存在年、年际或年代际的变化,在长期趋势上,热带风暴的观测次数和形成个数都呈现显著的线性递增趋势,而TC平均强度和其他TC个数均未出现显著的线性递增或递减趋势。在El Ni?o年超级台风个数及其比例显著偏多,而热带风暴、强热带风暴、台风和强台风的总个数显著偏少,TC平均强度显著偏强;而在La Ni?a年情况相反。     

西北太平洋热带气旋强度突变的分布特征

用42年（1949～1990）资料在西北太平洋区域统计各小区（5°×5°经纬度）内热带气旋强度突变（12 h内热带气旋近中心最大风速变化#A≥|10| m/s）的频数和频率，给出其分布特征。 其中频率迅速变化地带除与地形有关外， 还与黑潮、常年的副热带西风急流和副热带高压的活动位置有密切关系。     

西北太平洋热带气旋强度的年际变化特征及其大气环流背景场分析

利用上海台风研究所整理的1949—2007年CMA-STI热带气旋最佳路径资料,对1949—1975年、1976—1987年、1988—2007年这三个时段7—10月强度达到热带风暴及以上的热带气旋(简称为TC)强度的年际变化特征进行了分析比较,对TC活动强、弱年的大气环流背景场做了合成分析,并对各年TC强度与对应的西北太平洋副热带高压(简称为西太副高)、东亚副热带西风急流、热带东风急流、季风槽各特征指数做了相关分析,揭示了西北太平洋TC强度年际变化的机理。结果表明:(1) 这三个时段TC强度都有明显的年际变化特征;(2) 当TC强度偏大时,西太副高减弱东退,东亚副热带西风急流位置偏南,热带东风急流强度偏大,位置偏东,南半球冷空气活动偏强,越赤道气流偏强,季风槽较活跃、位置偏东,倾斜指数偏小;反之亦然;(3) 当越赤道气流偏强,季风槽较活跃时,有利于TC生成源区热带低压扰动的发生发展;而西太副高减弱东退,热带东风急流位置偏东时,TC生成源区850 hPa低空为正相对涡度异常,200 hPa高空为正散度异常。这样,低层水平辐合强、高层水平辐散强的配置使得该地区辐合上升运动、高层气流的辐散流出得以维持,且TC生成源区垂直风切变偏小,从而有利于TC的发生发展,TC强度偏大;反之亦然。      

INTENSITY CHANGE CHARACTERISTICS OF TROPICAL CYCLONES IN THE WESTERN NORTH PACIFIC AS REVEALED BY THREE DIFFERENT DATASETS

Analyzed in this paper are the 20-yr(1991-2010)tropical cyclone(TC)intensity from three forecast centers in the Western North Pacific,i.e.China Meteorological Administration(CMA),Japan Meteorological Agency(JMA),and Joint Typhoon Warning Center(JTWC)of the United States.Results show that there is more or less discrepancy in the intensity change of a TC among different datasets.The maximum discrepancy reaches 22 hPa/6h(42 hPa/6h,33 hPa/6h)between CMA and JMA(CMA and JTWC,JMA and JTWC).Special attention is paid to the records for abrupt intensity change,which is currently a difficult issue for forecasters globally.It is found that an abrupt intensity change process recorded by one dataset can have,in some extreme cases,intensity change in another dataset varying from 0 to≥10 hPa/6h with the same sign or the opposite sign.In a total of 2511 cases experiencing rapid intensity change,only 14%have consensus among all the three datasets and 25%have agreement between two of the three datasets.In spite of such a significant uncertainty,the three datasets agree on the general statistical characteristics of abrupt intensity change,including regional and seasonal distribution,the relationship with initial intensity and TC moving speed,and persistence features.Notable disagreement is on very strong systems(SuperTY)and TCs moving very fast.     

西北太平洋迅速加强热带气旋的高空外流特征分析

选择西北太平洋1979—2012年的259个TC迅速加强 (RI) 阶段,利用IBTrACS的TC最佳路径观测资料、高分辨率的卫星观测资料 (GOES-10/12 CIMSS、Digital Typhoon),以及高分辨率的大气再分析资料 (ERA Interim),针对TC的高空外流通道类型、TC高空外流与周边环境场相互作用的类型进行分类分析。结果表明,迅速加强热带气旋的高空外流特征分为5类:单通道朝向赤道型 (S_E)、单通道朝向极地型 (S_P)、双通道分别朝向极地与赤道型 (D)、无急流通道型 (N)、通道转换型 (T)。S_E、S_P、D型的RI过程分为8种TC高空外流与周围环境场相互作用的基础类型,南亚高压、南半球的反气旋环流、位于TC东部与西部的中纬度高空槽（或TUTT）是影响TC高空外流的主要天气系统。      

西北太平洋热带气旋生成数在1990年代中期发生突变的气候环境特征分析

利用CMA热带气旋(TC)最佳路径资料和NCEP再分析资料,分析1949—2013年西北太平洋(包括南海)TC生成数的变化特征,发现在1995年前后发生由偏多到偏少的显著突变。对影响TC生成的主要气候环境要素场进行对比分析表明,在1995年之后,虽然赤道西太平洋海表温度偏高,热带太平洋为类La Ni?a的异常海温型,但垂直上升运动减弱、对流层纬向风垂直切变幅度增大、海平面气压升高,均不利于TC的生成,其综合影响导致TC数目显著减少。对1995年前后两个时期TC生成多、少典型年份海洋大气环境场的对比分析表明,1995年以前热带海洋表面温度对TC生成有相对重要的影响,而1995年以后风场环境对TC生成的影响作用更重要。      

西北太平洋热带气旋降水特征分析

利用1997—2006年GPCP(Global Precipitation Climatology Project)逐日卫星降水资料、上海台风研究所西北太平洋热带气旋资料,研究了近10年西北太平洋热带气旋降水的时空分布特征。发现整个西北太平洋区域多年平均TC(tropical cyclone)降水为175 mm,TC降水占总降水的比率为12%。年均TC降水场有两个极大值区域,分别位于菲律宾北部和菲律宾以东洋面。纬带平均的经向分布显示,总降水呈双峰分布,主、次峰值分别出现在6°N和35°N;而TC降水呈单峰分布,峰值出现在16°N。10年中TC降水以2004年最强;El Ni?o年TC降水在135°E以东偏多,而在南海中部和菲律宾至台湾等地区偏少;La Ni?a年TC降水在南海地区偏多,在菲律宾以东地区则显著偏少。     

THE ABRUPT CHANGE OF TROPICAL CYCLONE NUMBER OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC IN THE MID-1990s

Based on the CMA tropical cyclone(TC) best track data as well as the reanalysis datasets from the NCEP/NCAR and NOAA, the variation characteristics of TC number from 1949 to 2013 over the western North Pacific(including the South China Sea) are examined. Notably, the time series of TC number exhibits a significant abrupt change from more to less around 1995. Comparative analysis indicates that the environmental factors necessary to TC formation also change significantly around the mid-1990 s. After 1995, accompanying with anomalous warm sea surface temperature(SST) in western equatorial Pacific, a La Nia-like pattern in tropical Pacific appears obviously. However,compared with the period before 1995, the vertical upward movement decreases, vertical shear of tropospheric zonal wind increases, and sea level pressure(SLP) rises, all of which are unfavorable to TC formation and work together to make TC number reduce markedly after 1995. Furthermore, when the typical interannual more and less TCs years are selected in the two separate stages before and after 1995, the relative importance of oceanic and atmospheric environments in interannual TC generation is also investigated respectively. The results imply that the SST over the tropical Pacific exerts relatively important influence on TC formation before 1995 whereas the atmospheric circulation plays a more prominent role in the generation of TC after 1995.     

西北太平洋热带气旋路径异常偏折的分类特征

基于中国台风网CMA-STI热带气旋（TC）最佳路径资料,对1949—2016年西北太平洋TC路径发生异常偏折的地理位置进行K-means聚类分析,并将其分为五个区域。对各区TC路径异常偏折的频数、方向变化、周期及时间变率等特征进行分析。结果表明:(1)不同分区TC异常偏折高频月份不同,纬度较高区域主要发生在夏季,纬度较低区域则主要发生在秋季。(2)异常右折TC在发生偏折前移向主要为西北向,偏折后为北向;异常左折TC偏折前主要为北向,偏折后主要转为西北向。(3)西北太平洋TC异常偏折总频数存在准2~4年、准3~6年的年际变化周期,其长期变化趋势表现为20世纪80年代中期之前呈增加趋势,其后呈减少趋势, 低纬区域年变化与之最为相似,中高纬区域变化趋势不明显。（4）将研究区域按5 °×5 °进一步栅格化统计TC异常偏折频数的时间变率,发现其地理分布表现为中国沿海为正、台湾岛以东海域为负的变化特征。其中沿海的增加趋势主要由异常右折增加引起,台湾岛以东洋面的减弱趋势主要由异常左折的减少引起。(5)异常右折TC强度增强的高频中心主要位于菲律宾半岛以东洋面,次中心位于中国南海中部,而强度减弱位于台湾岛西南区域;异常左折TC强度增强的高频中心位于南海中部,强度减弱中心位于我国东南沿海。      

A STATISTICAL ANALYSIS ON INTENSITY CHANGE OF TROPICAL CYCLONES OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC

55-year (1949 - 2003) data sets are used to study the statistical characteristics in intensity change of the tropical cyclones (TC) over the western North Pacific. According to the mathematical meaning of average value and standard deviation, the abruptly intensifying, gradually intensifying, stable intensity, gradually weakening and abruptly weakening of TC intensity are defined and the statistical characteristics, such as inter-decadal variation, inter-annual variation, inter-monthly variation, and regional distribution, etc. are analyzed. Main results are as follows: (1) From 1949 to 2003, there were 1886 TCs, averaging at 34.29 TCs per year. After 1995, the number of TCs dropped dramatically with less than 30 per year. 3.56% of the total were abruptly intensifying samples, and 3.31% were weakening samples. (2) For the annual mean, all but the stable group tend to decrease with the shift of decades as far as the overall change of the 6-h isallobaric process is concerned. (3) The abruptly intensifying TC seldom occurs over mid- and high-latitude area (north of 30°N) and low-latitude area and sometimes occurs around the islands and continent. Basically there is no gradually intensifying of TC over mid- and high- latitude area (north of 30°N and west of 125°E), in offshore Chinese waters. The gradually weakening and abruptly weakening TCs usually occur offshore China, west of 125 °E, but seldom over low-latitude area (0 - 5°N).     

热带气旋强度变化研究进展

自20世纪90年代后期以来,热带气旋强度变化研究越来越受到人们的重视,随着研究的不断深入,热带气旋强度变化研究取得了可喜的进展,文中总结近年来热带气旋强度变化的主要研究成果,主要包括(1)热带气旋的发生、发展和最大可能强度的研究;(2)行星涡度梯度、环境均匀流、环境流场垂直切变以及热带气旋外流与环境流的相互作用对热带气旋强度的影响及物理机制;(3)热带气旋结构与强度的变化关系,着重总结环境流场导致的非对称结构变化而引起的热带气旋强度变化以及对涡旋倾斜发展理论验证,分析了涡旋Rossby波的最新研究;(4)海洋热状况变化以及海洋飞沫对热带气旋强度的影响研究成果。分析指出,今后进一步开展用现代化卫星探测资料研究热带气旋强度变化外,还应加强热带气旋外流与环境流场的相互作用,海-气交界面的参数化问题,热带气旋结构变化与TC强度变化关系以及这种关系的物理本质的研究,通过深入研究,认识热带气旋强度变化的物理机制,提高热带气旋强度变化的预报能力。