西北太平洋热带气旋强度资料的对比

在获取关岛联合台风警报中心(JTWC)以及中国气象局《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》自1949—2004年西北太平洋热带气旋强度(近中心最大风力)资料的基础上,着重比较了两者在时间变化上的差异,结果显示:热带风暴以上近56 a所有样本的平均风速前者小于后者0.81 m.s-1,而这一差异主要的贡献是强台风以上样本。两资料集最显著的特征是热带风暴以上年平均风速随时间变化的差异上,自1970s中期到1990s中期,两者的走势趋向呈相反的态势,前者呈上升趋势,后者呈下降趋势,特别是强台风以上样本表现更为突出。利用资料相对稳定性原则,对JTWC和《台风年鉴》资料进行校正,1990s以来JTWC估计的热带气旋强度可能偏大,1970s之前《台风年鉴》估计的数值也可能偏大。     

西北太平洋热带气旋尺度的气候特征研究

使用美国联合台风警报中心（Joint Typhoon Warning Center,简称JTWC）整编的2001-2006年的热带气旋（简称TC）资料,分析了TC尺度季节变化特征、区域分布情况,并讨论了TC尺度和强度的关系,初步探讨了西北太平洋热带气旋尺度的气候特征。研究结果表明：TC尺度有明显的季节变化特征,平均尺度在4月份最大,达到230．4km,2月份最小,为69．5km;TC尺度有明显的区域分布不均匀性,TC尺度出现最大值的区域位于28．6～29．5°N,131．1～133．0°E的海面上,而在123°E以东和12°N以南地区,TC尺度往往都在200km以下;对于不同强度的TC,其尺度与强度变幅有明显差异,热带风暴（TS）的24h尺度变幅最大,而台风（TY）的24h强度变幅最大;TC尺度和强度的相关性在不同路径下是有差异的,西北行、西行、北上型的TC尺度与强度呈显著的正相关,两者的相关系数达到了0．93以上,东北行和回旋型的TC尺度和强度的相关系数接近0．6,转向型TC的相关系数在0．85左右;此外,TC尺度和强度的相关性在其生命史的不同阶段也存在显著差异,在发展期,尺度和强度的相关性最好,其相关系数达到0．92,其他阶段相关性则减弱．     

多平台热带气旋表面风场资料在台风结构分析中的应用

本文利用2007-2014年美国海洋和大气管理局的多平台热带气旋表面风场资料(Multiplatform Tropical Cyclone Surface Wind Analysis,MTCSWA)对西北太平洋和南海区域内共210个编号热带气旋进行了统计分析。结果表明,MTCSWA资料中的最大风速(V_(MAX))相较最佳路径强度偏弱10%~15%,对于较弱的台风存在一定的高估。最大风速半径(R_(MAX))与台风强度之间存在一定的线性关系且在不同区域具有不同的分布特征。由于R_(MAX)与台风的强度有关,对于强度达到强热带风暴以上级别的各个海区内台风其结构差异不明显,而对于强度较弱的台风(强热带风暴以下)其最大风速半径具有一定的区域分布差异。对台风各级风圈半径的分析结果显示:7级风圈半径通常是东部大于西部,而10和12级风区半径没有这种现象。利用MTCSWA的内核区高分辨率对1215号超强台风布拉万分析发现,在其内外眼墙置换过程中,内外眼墙之间的距离(R_2-R_1)逐渐减小,内眼墙的风速(V_1)逐渐减小,而外眼墙的风速(V_2)逐渐增加,且在此过程中伴随有台风强度的短暂波动。最后结合MTCSWA资料和数值预报讨论了一种台风结构参数的客观估计方法,其检验结果表明该方法对R_(MAX)和各级风圈半径均有一定的估计能力。     

西北太平洋上热带气旋尺度变化率与其尺度和强度的关系

为了进一步了解热带气旋(TC)尺度变化与其结构的相关关系,本文基于多平台热带气旋表面风场资料,通过相关分析得出西北太平洋上TC的24 h尺度变化率(SCR)与其尺度,强度以及强度变化率(ICR)的相关系数分别为-0.43,-0.12,0.25.其中SCR-ICR的相关关系主要受不同发展阶段的影响,在TC均达到/均未达到...     

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。     

基于引潮力的西北太平洋热带气旋特征研究

利用中国气象局提供的西北太平洋台风最佳路径数据集、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的ERA5再分析资料、美国国家航空航天局（NASA）的HORIZONS系统天文资料,采用统计学方法,分析了1949—2019年西北太平洋生成的热带气旋路径上各节点所受引潮力,并诊断引潮力与大气环流之间的关系。结果表明：1）向上垂直引潮力越大,热带气旋生成数越多、增强速度越快,同时向西移速增大。水平引潮力方位角与热带气旋前进方向接近时,垂直引潮力增强的效果更明显。2）在西北太平洋热带气旋活跃期（7—10月）,向上的垂直引潮力有利于大气的上升运动,导致对流层中层（高层）辐合（辐散）,形成有利于热带气旋发展的环流配置结构。     

1949—2009年西北太平洋热带气旋气候特征

利用1949—2009年中国气象局热带气旋（TC:Tropical Cyclone）最佳路径数据集,对西北太平洋TC生成源地的时空分布、生成和登陆我国TC的年、月频数分布、强度分布和地理分布等气候特征进行统计分析。研究结果表明：在这61年中生成的TC呈减少趋势,登陆我国的TC数量比较稳定,不过近10年来登陆的较强TC数量却呈现出上升趋势;每年6—10月是TC高发期,强度等级越高的TC生成季节越偏晚,而8月是生成和登陆数量最多的月份;TC平均生命期随强度等级的增加而增大,且逐渐表现出单峰值分布特征;TC频数的地理分布以我国南海和菲律宾以东洋面为中心,向四周呈辐射状减少,近10年来其活动范围有所西伸加强。     

西北太平洋热带气旋运动及其突变的若干统计特征

利用中国气象局上海台风研究所热带气旋(TC)最佳路径资料,对1949—2010年共62年西北太平洋(包括南海)热带气旋的运动特征进行统计,包括TC路径折角和移速的时空分布,折角与移速、气压之间的关系以及我国近海和大陆TC异常路径的类型、地理分布等特征。最后就TC路径突变的折角标准及其发生概率进行了讨论。结果表明,(1) 西北太平洋TC年平均移速略呈下降趋势,而平均折角年际变化在1980年代末之前呈上升趋势,之后呈下降趋势。(2) 平均移速随纬度增高而增大,TC生成源地(菲律宾群岛以东和南海)为移速低值区;平均折角在日本岛以东洋面较小,南海、台湾岛附近较大。(3) 西北太平洋TC 12 h平均折角为14.51 °,左、右折频次分别占总数的44.57%和55.43%。两者在0～90 °区间随角度增大偏折频次减少,而>90 °有所增多。(4) 一般移动快的TC折角较小,而折角大的TC移动慢;较强TC折角小,而折角大的TC较弱。(5) TC在我国近海和大陆出现的突变路径主要包括西行北(南)折、北上东(西)折、打转和停滞等,其中西折出现频次最多。(6) TC折角>45 °的出现概率<4.6%,>30 °的出现概率<13.19%。若区分左、右折,则>45 °的概率都<2.8%,>30 °的概率<11%。TC路径的突然转折是小概率事件。      

西北太平洋和南海热带气旋的气候特征分析

对1949—2005年共57年西北太平洋上和南海中心风速≥8级的热带气旋活动的若干特征进行了统计学分析,结果表明：57年在西北太平洋和南海热带气旋年平均发生频数为27.47个,登陆我国年平均数6.89个,近10年发生和登陆频数处于57年的低值区;7—9月是发生和登陆我国最多的月份,华南沿海是登陆最频繁的区域。我国东北地区、华北、黄淮、江淮、江南、华南和西南地区东部均可出现TC暴雨,高频区在东南沿海地区,中心在海南和广东东部沿海,次频中心位于广西沿海和福建东南部沿海。此分析可为登陆热带气旋的暴雨预报提供气候背景。     

2011年西北太平洋热带气旋预报精度评定

本文对2011年西北太平洋热带气旋(TC)业务定位和预报精度进行评定,内容包括TC定位、确定性路径和强度预报以及路径集合预报。结果表明:业务定位总平均误差为24.9 km;国内各综合预报方法24、48和72 h的总体平均距离误差分别为112.6、209.7和333.6 km;国内各业务数值模式24、48和72 h预报的总体平均距离误差分别为121.4、220.1和380.5 km,均比2010年有所减小,但各模式的强度预报能力仍不如客观预报方法。对7个集合预报系统的TC路径预报能力进行评估,发现ECMWF集合预报系统的整体表现最好,其次是NCEP集合预报系统,这两个系统在某些时效的集合平均预报接近或超过综合预报水平。国家气象中心集合预报系统处中游水平。     

Cyclone Phase Space Characteristics of the Extratropical Transitioning Tropical Cyclones over the Western North Pacific

The cyclone phase space (CPS) method has been utilized to evaluate the extratropical transition (ET) of tropical cyclones (TCs) in many recent publications. However, these studies mainly focused over the North Atlantic basin. In this paper, the CPS characteristics of all the cyclones over the western North Pacific are investigated and discussed, with three parameters calculated from the best-track data of the Regional Specialized Meteorological Center in Tokyo and the Japanese 25-yr reanalysis data. It is concluded that most TCs over the western North Pacific possess the non-frontal and warm-core structure, while a larger number of cyclones that have undergone ET hold the frontal and cold-core structure. The spatial pattern of the CPS parameters indicates that the areas of tropical and extratropical cyclone activities could be demarcated by 30°N. The composite and individual series of three parameters of the CPS indicate that the transformation of −V _T^U from positive to negative leads to the start of ET, and could be considered as a potential predictor in operationally forecasting an ET event.     

2013年西北太平洋热带气旋预报精度评定

本文以中国气象局上海台风研究所整编的最佳路径集为依据,对2013年西北太平洋热带气旋（TC）定位、路径和强度预报精度进行了评定,并对部分全球和区域模式在路径和强度预报中存在的系统性偏差进行了分析,结果表明：2013年定位总平均误差为21.7 km,比往年略偏小。国内各省(自治区)主观预报方法路径预报平均误差为80.2 km（24 h）、143.3 km（48 h）和221.7 km（72 h）,与2012年同比分别降低了13.9%、13.4%和20.9%,中央气象台24 h路径预报误差首次低于90 km。全球和区域模式的路径预报性能稳步提升,并表现出一定的系统性偏差。统计预报方法的强度预报整体性能仍然领先于数值模式,而在数值模式中,区域模式的强度预报性能则略优于全球模式。部分全球和区域模式在强度预报中也存在着系统性偏差。各主观方法对台风温比亚(1306)、台风尤特(1311)、台风潭美(1312)和台风菲特(1323)的24 h登陆点预报效果较好,而对台风西马仑(1308)的24 h登陆点预报不是十分理想。     

2015年西北太平洋热带气旋预报精度评定

本文以中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋(Tropical Cyclme,TC)最佳路径集为依据,对2015年西北太平洋TC定位精度及路径、登陆点、强度预报精度进行了评定,结果表明：2015年中央气象台TC平均定位误差为14.1 km,优于2014年定位水平;中央气象台24、48、72、96和120 h路径预报误差分别为66.2、119.5、176.3、244.3和328.5 km;国内外共6个全球模式在上述预报时效的总平均路径误差分别为86.5、146.5、215.8、321.6和475.8 km;4个区域模式24、48和72 h的总平均路径误差分别为84.1、147.1和230.8 km。2015年的主观方法、全球模式和区域模式的路径预报性能均较2014年有了较大进步,但是强度预报性能仍未得到改善。目前,统计预报方法的强度预报整体性能仍然领先于数值模式。     

Autumn Tropical Cyclones over the Western North Pacific during 1949-2016: A Statistical Study

We used tropical cyclone (TC) best track data for 1949–2016, provided by the Shanghai Typhoon Institute, China Meteorological Administration (CMA-STI), and a TC size dataset (1980-2016) derived from geostationary satellite infrared images to analyze the statistical characteristics of autumn TCs over the western North Pacific (WNP). We investigated TC genesis frequency, location, track density, intensity, outer size, and landfalling features, as well as their temporal and spatial evolution characteristics. On average, the number of autumn TCs accounted for 42.1% of the annual total, slightly less than that of summer TCs (42.7%). However, TCs classified as strong typhoons or super typhoons were more frequent in autumn than in summer. In most years of the 68-yr study period, there was an inverse relationship between the number of autumn TCs and that of summer TCs. The genesis of autumn TCs was concentrated at three centers over the WNP: the first is located near (14°N, 115°E) over the northeastern South China Sea and the other two are located in the vast oceanic area east of the Philippines around (14°N, 135°E) and (14°N, 145°E), respectively. In terms of intensity, the eight strongest TCs during the study period all occurred in autumn. It is revealed that autumn TCs were featured with strong typhoons and super typhoons, with the latter accounting for 28.1% of the total number of autumn TCs. Statistically, the average 34-knot radius (R34) of autumn TCs increased with TC intensity. From 1949 to 2016, 164 autumn TCs made landfall in China, with an average annual number of 2.4. Autumn TCs were most likely to make landfall in Guangdong Province, followed by Hainan Province and Taiwan Island.

     

Effects of Dropsonde Data in Field Campaigns on Forecasts of Tropical Cyclones over the Western North Pacific in 2020 and the Role of CNOP Sensitivity

Valuable dropsonde data were obtained from multiple field campaigns targeting tropical cyclones, namely Higos,Nangka, Saudel, and Atsani, over the western North Pacific by the Hong Kong Observatory and Taiwan Central Weather Bureau in 2020. The conditional nonlinear optimal perturbation(CNOP) method has been utilized in real-time to identify the sensitive regions for targeting observations adhering to the procedure of real-time field campaigns for the first time. The observing system experiments...     

Variations in High-frequency Oscillations of Tropical Cyclones over the Western North Pacific

Variations in the high-frequency oscillations of tropical cyclones(TCs) over the western North Pacific(WNP) are studied in numerical model simulations. Power spectrum analysis of maximum wind speeds at 10 m(MWS_(10)) from an ensemble of15 simulated TCs shows that oscillations are significant for all TCs. The magnitudes of oscillations in MWS_(10) are similar in the WNP and South China Sea(SCS); however, the mean of the averaged significant periods in the SCS(1.93 h) is shorter than that in the open water of the WNP(2.83 h). The shorter period in the SCS is examined through an ensemble of simulations,and a case simulation as well as a sensitivity experiment in which the continent is replaced by ocean for Typhoon Hagupit(2008). The analysis of the convergence efficiency within the boundary layer suggests that the shorter periods in the SCS are possibly due to the stronger terrain effect, which intensifies convergence through greater friction. The enhanced convergence strengthens the disturbance of the gradient and thermal wind balances, and then contributes to the shorter oscillation periods in the SCS.     

Statistics for Size and Radial Wind Profile of Tropical Cyclones in the Western North Pacific

The 6-yr best-track data of tropical cyclones (TCs) in the western North Pacific are used to study the statistical features of TC size and radial wind profile. A TC size is defined as the azimuthal mean radius of 34-kt surface wind. On average, the TCs in the western North Pacific have a size of 203 km, and the size is larger for stronger TCs. Further analyses show that larger TCs tend to move faster than smaller ones, with a 23–24 km difference in size corresponding to a difference of about 10 km h -1 in m...     

基于K-均值聚类方法的大气环流模式IAP AGCM4.1对西北太平洋热带气旋的模拟评估

IAP AGCM4.1（Institute of Atmospheric Physics Atmospheric General Circulation Model, version 4.1）是中国科学院大气物理研究所自主研发的大气环流模式,也是中科院地球系统模式CAS-ESM1（Chinese Academy of Sciences Earth System Model, version 1）的大气分量模式。本文利用极端气候分析软件TECA（Toolkit for Extreme Climate Analysis）,对IAP AGCM4.1模拟的1979～2012年西北太平洋热带气旋（TC）进行了识别与评估。结果表明IAP AGCM4.1模拟的TC空间分布、路径走向与生成源地与观测基本一致,但模拟的TC个数有所低估,仅为观测的36%。基于K-均值聚类方法的分类评估显示,这种低估主要体现在模式对于西北行转向类和西行类TC没有模拟能力。对于近海西—西北行类、西转向类和东转向类TC,模式模拟的个数可分别达到观测的39%,48%和85%,模拟的季节变化与观测的相关系数在0.89～0.91之间,周期误差在1～2天。就TC路径而言,模式对于近海西—西北行类和东转向类TC模拟效果较好,质心经度误差、质心纬度误差和经纬向标准差的模拟误差分别为1%～5%、4%～16%和5～15%。此外,环流合成分析表明模式很好地再现了东转向类TC发生、发展期间环境流场的演变以及副热带高压的变化情况,模拟的副热带高压强度和面积指数与观测的相关系数可达0.89。模式对西北行转向类和西行类TC模拟能力较差的原因可能与模式对副热带高压的模拟偏差有关。     

西北太平洋热带气旋变性过程中的风及降水分布变化特征分析

利用中国气象局上海台风研究所（CMA/STI）整编的热带气旋最佳路径资料、美国飓风联合警报中心（JTWC）最佳路径资料、美国国家海洋与大气管理局（NOAA）的全球多平台热带气旋风场资料（MTCSWA）和CMORPH降水资料、日本卫星云顶黑体辐射温度（T_BB）资料等,分析1987～2016年30年间西北太平洋228个变性热带气旋（ETTC）的活动规律、风与降水分布及其演变特征。结果表明:（1）ETTC年均7.6个,除1～2月,各月均有分布,峰值在9月。约90.4%的ETTC变性位置在30°N以北,仅约9.6%在30°N以南较低纬度,且多发生于春夏和秋冬交替季节。（2）TC（热带气旋）变性通常发生在其转向后,半数以上移速加快,大多数中心气压升高或维持,仅10.5%降低。（3）变性过程中ETTC近中心最大风速减小,最大风速半径增大,内核趋于松散。其34节风圈半径北侧明显大于南侧,风场结构非对称性增强。（4）ETTC强风和强降水呈显著非对称性分布,其强风区主要出现在ETTC中心东侧,即路径右后方;强降水区主要出现在北侧,且变性后在东北象限向外扩张。（5）较强的环境水平风垂直切变（VWS）是影响ETTC风及降水分布的重要因子。强降水主要出现在顺风切方向及其左侧,强风（去除TC移速时）出现在切变左侧。