Sea surface temperature east of Australia： A predictor of tropical cyclone frequency over the western North Pacific？

The relationship between sea surface temperature (SST) east of Australia and tropical cyclone frequency over the western North Pacific (WNPTCF) is analyzed by use of observation data.The WNPTCF from June to October is correlated negatively to spring SST east of Australia.When the spring SST is in the positive phase,a cyclonic circulation anomaly in the upper troposphere and an anticyclonic circulation anomaly in the lower troposphere prevail over the western North Pacific from June to October,concurrent with an anomalous atmospheric subsidence and an enlarged vertical zonal wind shear.These conditions are unfavorable for tropical cyclone genesis,and thus WNPTCF decreases.The negative phase of the spring SST east of Australia leads to more tropical cyclones over the western North Pacific.The spring SST east of Australia may give rise to simultaneous change in tropical atmospheric circulation via the teleconnection wave train,and then subsequently affect atmospheric circulation variation over the western North Pacific.     

南亚边缘海域热带气旋年频次与对流层风场变化的关系

利用1958-1998年NCAR/NCEP再分析资料和美国海军联合台风警报中心JTWC (Joint Typhoon Warning Center)提供的同时期南亚边缘海域(包括阿拉伯海、孟加拉湾和南海)热带气旋资料,分析了这3个海域热带风暴高发期气候上100hPa和850hPa风矢量特征,以及100hPa纬向风强度分别与这3个海域热带气旋年频次之间的关系。结果表明:在阿拉伯海及孟加拉湾热带气旋生成数与100?hPa东风气流强度之间存在极好的正相关关系,即东风气流加强热带气旋数目增多,反之减少。而南海由于位于南亚高压东南侧,经向风的显著地位使南海热带气旋与100hPa经向风强弱变化有联系而与纬向风的关系减弱。     

南亚边缘海域热带气旋年频次与对流层风场变化的关系

利用1958—1998年NCAR/NCEP再分析资料和美国海军联合台风警报中心JTWC(Joint Typhoon Warning Center)提供的同时期南亚边缘海域(包括阿拉伯海、孟加拉湾和南海)热带气旋资料,分析了这3个海域热带风暴高发期气候上100hPa和850hPa风矢量特征,以及100hPa纬向风强度分别与这3个海域热带气旋年频次之间的关系。结果表明:在阿拉伯海及孟加拉湾热带气旋生成数与100hPa东风气流强度之间存在极好的正相关关系,即东风气流加强热带气旋数目增多,反之减少。而南海由于位于南亚高压东南侧,经向风的显著地位使南海热带气旋与100hPa经向风强弱变化有联系而与纬向风的关系减弱。     

Effect of remote sea surface temperature change on tropical cyclone potential intensity

The response of tropical cyclone activity to global warming is widely debated. It is often assumed that warmer sea surface temperatures provide a more favourable environment for the development and intensification of tropical cyclones, but cyclone genesis and intensity are also affected by the vertical thermodynamic properties of the atmosphere. Here we use climate models and observational reconstructions to explore the relationship between changes in sea surface temperature and tropical cyclone 'potential intensity'--a measure that provides an upper bound on cyclone intensity and can also reflect the likelihood of cyclone development. We find that changes in local sea surface temperature are inadequate for characterizing even the sign of changes in potential intensity, but that long-term changes in potential intensity are closely related to the regional structure of warming; regions that warm more than the tropical average are characterized by increased potential intensity, and vice versa. We use this relationship to reconstruct changes in potential intensity over the twentieth century from observational reconstructions of sea surface temperature. We find that, even though tropical Atlantic sea surface temperatures are currently at a historical high, Atlantic potential intensity probably peaked in the 1930s and 1950s, and recent values are near the historical average. Our results indicate that--per unit local sea surface temperature change--the response of tropical cyclone activity to natural climate variations, which tend to involve localized changes in sea surface temperature, may be larger than the response to the more uniform patterns of greenhouse-gas-induced warming.     

The increasing intensity of the strongest tropical cyclones

Atlantic tropical cyclones are getting stronger on average, with a 30-year trend that has been related to an increase in ocean temperatures over the Atlantic Ocean and elsewhere. Over the rest of the tropics, however, possible trends in tropical cyclone intensity are less obvious, owing to the unreliability and incompleteness of the observational record and to a restricted focus, in previous trend analyses, on changes in average intensity. Here we overcome these two limitations by examining trends in the upper quantiles of per-cyclone maximum wind speeds (that is, the maximum intensities that cyclones achieve during their lifetimes), estimated from homogeneous data derived from an archive of satellite records. We find significant upward trends for wind speed quantiles above the 70th percentile, with trends as high as 0.3 +/- 0.09 m s(-1) yr(-1) (s.e.) for the strongest cyclones. We note separate upward trends in the estimated lifetime-maximum wind speeds of the very strongest tropical cyclones (99th percentile) over each ocean basin, with the largest increase at this quantile occurring over the North Atlantic, although not all basins show statistically significant increases. Our results are qualitatively consistent with the hypothesis that as the seas warm, the ocean has more energy to convert to tropical cyclone wind.     

热带和副热带大气准双周振荡特征对西北太平洋台风路径的影响

根据美国联合台风预警中心热带气旋的数据(1979—2010年)以及NCEP/NCAR再分析风场和高度场的资料,从气候学角度分析了近32年夏季西北太平洋3类路径台风的大气准双周振荡的特征,并合成分析了6~10月3类路径台风生成时刻的原始环流、低频环流以及QBWO周期内低频环流的演变过程,结果表明:对流层低层至中层的大气存在明显的10~20 d准双周振荡特征,这对西北太平洋台风路径的预报有很好的指示作用;低频环流的演变特征表明,在西北太平洋地区,QBWO是通过低频气旋和低频反气旋来影响南海的季风槽以及副热带高压的强度和位置,进而对台风的生成位置和移动路径产生影响;菲律宾以东低纬度地区生成的低频气旋易于台风的生成,低频气旋的正涡度带走向和移动趋势预示着台风未来的移动方向;另外,在副热带地区同样存在着一支自西向东传播的大气准双周振荡波列,热带与副热带大气准双周振荡的相互作用对台风的路径产生了重要影响,这对台风路径的预报有较好的参考意义.     

热带气旋与台风气候变化研究进展

 近年来,引起严重灾害的热带气旋和台风气候变化研究均有新的进展：近60年观测资料比对表明,由于海上观测手段不足,造成前期资料可靠性较低,近30~40年资料较为可靠,观测资料的可靠性随热带气旋强度的增强而增加;全球6个洋区观测资料计算分析显示,热带气旋存在多年代际变率,约自1970年以来,强和超强热带气旋活动有增强趋势;统计和动力降尺度方法模拟热带气旋频数和强度与观测检验证实,这些方法具有一定的模拟热带气旋的能力,但尚存比较大的不确定性;利用统计和动力降尺度模型及模式考虑21世纪人类排放增加全球变暖,较为一致地预估西北太平洋和北大西洋强台风（飓风）强度和频数都有可能增强。热带气旋和台风均属于给人类带来巨大灾难的极端气候事件,利用目前的统计和动力降尺度方法很难进行较为准确的未来年以上时间尺度的气候预测和预估,尚需对影响因子和预测与预估方法进行更加深入的研究,进一步减小预测和预估的不确定性。     

热带气旋与南海季风的相互作用

通过个例分析和历史统计, 对热带气旋与夏季南海季风的相互作用进行了研究, 揭示了热带气旋活动导致南海低空急流增强的机制。在个例分析中, 以0604 号热带气旋 “碧利斯”为例, 利用中尺度数值模式 MM5 进行了多组数值模拟实验。结果表明, 强盛的西南季风使热带气旋登陆的维持时间变长, 对热带气旋的降水有显著的增幅作用; 与此同时, 热带气旋对西南季风的作用也不可忽略。在热带气旋登陆过程中引发的一系列中尺度对流系统, 会使得南海上空低层大气的气压梯度力增大, 导致南海季风中低空急流增强。最后, 对 1950?2009 年具有与 “碧利斯”相似路径的30 个热带气旋进行了统计, 发现其中80% 的热带气旋活动伴随着南海区域低空风速的正异常。     

Observational evidence for an ocean heat pump induced by tropical cyclones

Ocean mixing affects global climate and the marine biosphere because it is linked to the ocean's ability to store and transport heat and nutrients. Observations have constrained the magnitude of upper ocean mixing associated with certain processes, but mixing rates measured directly are significantly lower than those inferred from budget analyses, suggesting that other processes may play an important role. The winds associated with tropical cyclones are known to lead to localized mixing of the upper ocean, but the hypothesis that tropical cyclones are important mixing agents at the global scale has not been tested. Here we calculate the effect of tropical cyclones on surface ocean temperatures by comparing surface temperatures before and after storm passage, and use these results to calculate the vertical mixing induced by tropical cyclone activity. Our results indicate that tropical cyclones are responsible for significant cooling and vertical mixing of the surface ocean in tropical regions. Assuming that all the heat that is mixed downwards is balanced by heat transport towards the poles, we calculate that approximately 15 per cent of peak ocean heat transport may be associated with the vertical mixing induced by tropical cyclones. Furthermore, our analyses show that the magnitude of this mixing is strongly related to sea surface temperature, indicating that future changes in tropical sea surface temperatures may have significant effects on ocean circulation and ocean heat transport that are not currently accounted for in climate models.     

台风季中国热带气旋降水的典型模态及显著影响因子

本文利用客观分离的热带气旋降水的台站资料,运用经验正交分解法分析了台风季中国热带气旋降水的前两个主要典型模态及其与同期西北太平洋热带气旋源地路径的关系,以及与海表面温度和500 hPa环流场的关系.结果表明:热带气旋降水第1模态表现为以华南西南为正中心而华东为负中心的偶极子振荡型,此模态出现于赤道中东太平洋海表面温度一次冷异常过程的鼎盛时期,对应的西北太平洋500 hPa环流异常主要表现为低纬中西太平洋海域的东风异常以及中国区域北高南低的环流异常,在这样的环流异常配置下,热带气旋源地显著偏西,西行路径显著偏多,而北折路径较为偏少.热带气旋降水第2模态表现为以华东及海南南端区域为正中心的中国大部地区的一致同步型,此模态出现于赤道中东太平洋海表面温度一次冷异常逐渐减弱并向暖异常过渡的相位变化时期,对应的西北太平洋500 hPa环流异常各月差异较大,7、9月份的环流异常配置使热带气旋路径偏南更易侵袭我国海南等南端区域,而8月的环流异常配置导致热带气旋源地偏北,中国东南近海热带气旋生成频数显著偏多,且其路径更易北折影响华东地区.     

一次爆发性气旋引发的罕见暴风雪过程分析

冬季温带气旋强烈的发展会带来大范围严重的暴风雪天气。针对2007年3月3?5日一次气旋爆发性发展所造成的暴雪、大风和低能见度给辽宁省的交通,特别是航空带来的巨大影响,从大尺度环流背景、气旋移动路径和强度、水汽条件、冷暖空气活动及多种物理量场,对这次气旋的强烈发展及其相关联的垂直环流进行了动力学和热力学的诊断分析。结果表明,大气的强斜压性和其所伴随的冷、暖平流是气旋爆发性发展的主要原因;高位势涡度的下传促进了气旋的强烈发展;气旋中心附近最强的上升运动区基本上是上下垂直的;高、低空急流及相关的高、低空散度场和垂直运动构成了气旋所伴随的强大次级环流;沈阳地区强暴风雪的产生与气旋的强烈发展、偏南风低空急流的水汽输送及气旋内部垂直运动的强弱等密切相关。     

福建沿海热带气旋的时空分布特征及其影响分析

福建沿海受热带气旋影响严重,研究分析其强度规律及时空特征等要素对福建沿海防灾减灾工作具有重要的意义。基于福建省1945-2019年登陆型热带气旋及2004-2019年影响型热带气旋数据资料,对福建沿海地区热带气旋的活动规律、时空分布特征及灾害损失情况进行统计分析。结果表明：福建省登陆型热带气旋频数年际分布大致呈现“增-减-增-减-增-减”变化,而强度年际分布呈现相反趋势。影响型热带气旋频数整体呈现减小趋势,预计未来几年继续减小。登陆型热带气旋在8月份登陆次数最多,其中以登陆强度为台风的热带气旋次数最多。福州市为登陆次数最多的城市,75年共登陆39次,且登陆强度呈现标准正态分布；宁德市登陆型热带气旋强度整体最大。从防灾角度出发,热带气旋由海域向陆域移动过程中,强度逐渐减小,且严重灾情在北部出现的频数较南部高。     

QuikSCAT风矢量资料在黄海洋面的真实性检验及应用

为弥补黄海海域缺乏洋面风实测资料,提高该海域海洋大风预报能力,本文对NASA QuickSCAT极轨卫星的10m散射风原始轨道资料和江苏近海黄海区域海洋站风资料进行了对比,并对QuickSCAT风应用于沿海大风预报的能力做了研究。结果表明,QuickSCAT散射风原始轨道资料在江苏近海区域具有可信性：江苏近海海洋站与QuikSCAT风速误差为-0.01m/s,散射计风速略低于海洋站的风速;两者风向偏差为2.31?。利用QuickSCAT矢量风和海洋站实况的订正关系对热带气旋大风圈范围和强度预测做了尝试性工作,表明QuickSCAT散射计矢量风资料对江苏近海区域强风有很好的预报能力。     

西北太平洋2001-2014年热带气旋结构变化的环境垂直风切变和水汽场统计

利用Best Track资料、TRMM卫星资料和NCEP再分析资料中2001—2014年西北太平洋海域385个热带气旋(TC)的4967个观测记录, 将TC结构变化分成9类, 并分析 TC结构变化对垂直风切变和水汽场的响应。结果表明, 西北太平洋强度增大的TC主要伴随东风切变, 强度减小的TC主要伴随西风切变。在较强的垂直风切变(v > 5 m/s)作用下, TC的结构变化没有明显的水汽异常; 而在较弱的垂直风切变(v ≤ 5 m/s)作用下, “增强增大” (“缩小减弱”)的TC伴随着正(负)水汽异常。     

伴随南海季风爆发热带环流演变的合成分析

为了研究伴随南海夏季风爆发的热带环流的演变,利用40 a的NCEP逐日再分析资料,采用合成分析的方法对季风爆发前后的环流形势变化进行了讨论。合成结果中重点分析了随南海季风的爆发在对流层和平流层低层的流场都有显著变化的南亚、东南亚地区。结果表明,在对流层中印度洋赤道地区,在季风爆发前有东风扰动发展成为一对南北对称的低涡,随后北边的低涡演变成孟加拉湾低槽,低槽前的西南气流不断东扩,使西太副高东撤,南海季风爆发。低涡的演变和发展是影响南海季风爆发的重要因子之一。而高层的环流形势与低层不同,伴随季风爆发高层环流的演变则更多地体现出了全球尺度的特征。     

热带气旋“芭玛”异常路径分析

为了分析导致“芭玛”路径异常的原因,采用NCEP再分析资料,分析2009年17号热带气旋“芭玛”的路径和强度、在移动过程中的大尺度环流背景及水汽输送特征,得出以下主要结论:“芭玛”路径分为5个阶段,其中有3个阶段的路径为异常;2次逗留阶段具有相似的环流形势,“芭玛”都处于鞍型场中,没有大尺度环境气流的引导作用,热带气旋与β效应相互作用所产生的β漂移(北偏西的移动)较小,“芭玛”仅受地转偏向力的影响,出现原地打转的异常路径;第3阶段2个热带气旋“互旋”期间,“茉莉”与“芭玛”之间的距离为1 208～1 435　km,两者发生明显的腾原效应,导致“芭玛”向东南方向移动,而“茉莉”北上。在“芭玛”生命史的5个阶段,东亚夏季风强度相对盛夏而言大大减弱,但“芭玛”仍获得了充足的水汽供应,这也是其成为长生命史热带气旋的一个重要原因。     

1980-2015年间北部湾海域热带气旋的变化及特征分析

由于地理特征独特,北部湾地区常年遭受热带气旋的影响。热带气旋引起的波浪灾害和风暴潮灾害对广西沿海经济、生活造成了巨大影响。本文采用中国气象局热带气旋最佳路径数据集,研究了1980—2015年间进入北部湾的热带气旋的变化及特征,对北部湾海域内热带气旋的频数、强度、持续时长、功耗指数等年际趋势变化进行分析。结果表明:1980—2015年,北部湾地区热带气旋的频数、持续时长呈波动减小趋势,其强度呈波动增加趋势,整体上功率耗散系数(Power Dissipation Index,PDI)的正效应大于负效应。本研究为北部湾地区的海洋防灾减灾提供了相关科学依据。     

中国近地层风能资源的时空变化特征

近地层风能蕴量是随着大气背景的变化而变化的特殊物理量,研究在全球变暖的背景下近地层风能资源的气候变化与分布特征,对我国风能产业的发展规划具有重要的理论意义和实际价值.选取全国186个地面站在1960-1999年共40年的常规风速观测资料,采用了分段线性拟合、变化速率计算等方法,对研究区域内年平均风速进行了趋势分析,又通过对逐年的平均风能密度做REOF分解,提取了具有不同风能变化型态的7个显著区域,探讨了风能资源的时空气候变化特征.研究结果发现:中国逐年平均风速呈现"冬春大、夏秋小"型,40年来各季和全年的年平均风速、风能密度均是显著减弱的,在70年代中前期之后出现显著的持续下降趋势;北方区、东北区、东部沿海区的风能资源相对最为丰富,变化幅度也最大,中部区风能资源最为贫乏,变化幅度最小.风能资源的分布特点和变化趋势与影响我国的冬、夏季风系统的气候变化关系密切.     

Meteorology: hurricanes and global warming

Anthropogenic climate change has the potential for slightly increasing the intensity of tropical cyclones through warming of sea surface temperatures. Emanuel has shown a striking and surprising association between sea surface temperatures and destructiveness by tropical cyclones in the Atlantic and western North Pacific basins. However, I question his analysis on the following grounds: it does not properly represent the observations described; the use of his Atlantic bias-removal scheme may not be warranted; and further investigation of a substantially longer time series for tropical cyclones affecting the continental United States does not show a tendency for increasing destructiveness. These factors indicate that instead of "unprecedented" tropical cyclone activity having occurred in recent years, hurricane intensity was equal or even greater during the last active period in the mid-twentieth century.     

影响文昌地区的热带气旋气候分析

本文研究了1959～2005年西太平洋和南海热带气旋影响文昌地区的规律,总结了热带气旋的时间和空间的分布特征,分析了登陆和影响文昌的热带气旋的气候概况,分析了海南发射场热带气旋季节和强度分布,简要介绍了国内外热带气旋可用的信息资源,为海南发射场建设和气象保障提供了基础。