热带西北太平洋10～30d振荡对南海夏季风影响

采用1958—2011年NCEP/NCAR再分析资料以及ERSST海温资料,分析热带西太平洋夏季对流10~30 d振荡对南海夏季风的影响。在年际变化尺度上,热带西北太平洋夏季10~30 d振荡强度指数（TWPI）与南海夏季风强度有很好的正相关关系。在TWPI增强年份,海温主要呈El Ni？o分布,南海周边区域增强的异常西风产生强的正涡度切变,导致异常气旋性环流,为季风槽的增强提供了热量和水汽,从而增强南海夏季风强度。反之,在TWPI减弱年份,海温主要呈La Ni？a分布,南海夏季风强度减弱。在不同的年代际背景下,垂直切变和水汽-对流的总体变化是影响TWPI总体变化的重要因子,但不能影响南海夏季风强度的总体变化。海陆热力对比的总体变化是导致南海夏季风强度总体变化的主要影响因素。

热带西北太平洋与东南印度洋对流活动年际变化联系的年代际改变

采用美国NOAA卫星观测OLR (outing longwave radiation)资料以及NCEP/NCAR、CM AP月平均资料,利用合成分析等方法,研究了热带西北太平洋(125°～140°E,10°～20°N)与热带东南印度洋(90°～105°E,5°～15°S)对流活动异常的联系。结果表明:热带西北太平洋与东南印度洋对流活动异常的联系有显著的年代际变化; 20世纪80—90年代存在显著的正相关,20世纪90年代至21世纪初有显著的负相关,其后转变为正相关。合成分析表明,热带西北太平洋与东南印度洋对流活动正相关时,两地区均存在反气旋性环流,低层辐散、高层辐合,对流活动弱,不利于降水产生,有降水负异常;当热带西北太平洋与东南印度洋对流活动负相关时,两地区环流异常存在明显差别,热带东南印度洋有正的海温异常,高层辐散、低层辐合,有上升运动,对流活动强,有降水正异常,而热带西北太平洋则相反。热带西北太平洋和热带东南印度洋之间的斜向垂直环流圈将这两个地区联系起来,并决定了这两个地区对流活动负相关关系的形成。

热带西北太平洋0~300 m热含量的年代际变化

太平洋是海表温度年际变化和年代际变化发生的主要区域,但对太平洋海洋热含量变化的研究相对较少。为此,本文分析了1980—2020年太平洋上层(0~300 m)热含量的时空变化特征。基于IAP数据,本文首先利用集合经验模态分解法(EEMD)提取不同时间尺度的海洋热含量信号,并利用正交经验分解法(EOF)对不同时间尺度的海洋热含量进行时空特征分析,得到了太平洋0~300 m海洋热含量的年际变化、年代际变化以及长期变暖的时空特征。结果表明,除了年际变化之外,热带西北太平洋上层热含量还存在明显的年代际变化和长期变暖趋势。在东太平洋和高纬度西太平洋,热含量的年代际变化特征并不突出。热带西北太平洋热含量的年代际变化在1980—1988年和1999—2013年较高,而在1989—1998年和2014—2020年期间较低。此外,针对热带西北太平洋热含量的经向、纬向和垂向特征分析,发现这种年代际变化主要发生在5°N—20°N,120°E—180°E,次表层50~200 m范围内。热带西北太平洋热含量的年代际变化对全球海表温度的年代际变化有着重要作用。

西北太平洋副热带海区一个气旋涡的三维结构、运动学及其亚中尺度特征

利用厦门大学“嘉庚”号科考船于2019年3—4月在西北太平洋副热带逆流区收集的现场观测数据,结合卫星遥感资料与漂流浮标数据,分析该区域一个气旋涡(编号CE2)的三维结构、运动学及其亚中尺度特征.结果表明:1)CE2涡旋在表层约呈椭圆形,其影响范围随着深度的增大向北侧收缩,最大影响深度约400 m;2)热成风关系在CE2涡旋范围内存在显著的尺度依赖性;3)涡中心与边缘因亚中尺度过程活跃程度不同而呈现尺度依赖性动能和相反的动能波数谱特征;4)漂流浮标轨迹分析显示涡旋边缘存在明显的物质输运“泄漏”现象.上述结果对传统中尺度涡旋现象进行了基于实测资料的观测补充.

青藏高原和热带西北太平洋大气热源在亚洲地区夏季平流层-对流层水汽交换的年代际变化中的作用

利用欧洲中期天气预报中心ERA40资料，借助Wei诊断模式研究平流层一对流层水汽交换过程，重点分析亚洲地区夏季平流层．对流层水汽交换的年代际特征，探讨青藏高原和热带西北太平洋大气热源在其变化中的作用．气候学特征表明，北半球夏季“亚洲南部半岛-印度洋-太平洋交汇区”为全球最强的对流层向平流层输送的通道，它能将亚洲季风区丰富的水汽源源不断地输送到平流层，影响平流层水汽的分布和变化．北半球夏季亚洲地区穿越对流层顶水汽交换整体上都具有明显的年代际变化，且在近44a可以分为三段比较稳定的时段：1958～1977年、1978～1992年和1993。2001年．在这三个时段中，孟加拉湾．东亚大陆及南海海域的水汽交换通道作用在逐渐减弱，而西北太平洋地区在水汽交换中扮演着越来越重要的角色．进一步研究发现，青藏高原、热带西北太平洋热源的年代际异常是亚洲地区平流层．对流层水汽交换年代际变化的主要原因．44a来青藏高原和热带西北太平洋的热力作用均发生了重大调整，在年代际尺度上两者的综合作用决定了亚洲夏季风的年代际变异，从而影响平流层．对流层水汽交换的年代际异常．然而不同时段不同地区两者的贡献有所不同，尤其是1992年以后，高原热源影响明显减弱，而热带西北太平洋热源在影响平流层．对流层水汽交换中起主要作用．这些结果对深入认识其他大气成份输送过程和正确评估人类活动（排放）对全球气候的影响也具有重要的指示意义．

不同海域海表温度异常对西北太平洋副热带高压年代际变化影响的数值模拟研究

采用1950～2000年逐月观测的不同海域(全球、热带外、热带、热带印度洋-太平洋、热带印度洋及热带太平洋)海表温度分别驱动NCARCAM3全球大气环流模式,进行了多组长时间积分试验,对比观测资料,讨论了这些海域海表温度异常(SSTA)对西北太平洋副热带高压年代际变化的影响。结果表明:全球、热带、热带印度洋-太平洋和热带印度洋海表温度变化均对夏季西北太平洋副热带高压的年代际变化有重要作用,即在这些海域的海表温度变化影响下,西北太平洋副热带高压均在1970年代中后期发生了年代际变化,其后副高面积增大、强度增强、位置偏西、偏南,这与观测结果较一致;热带太平洋海表温度变化对夏季西北太平洋副热带高压的年代际变化也有重要作用,在其作用下,夏季西北太平洋副热带高压的强度、面积在1960年代后期发生年代际变化,南界在1970年代中后期发生年代际变化,这些时段以后副高强度增强、面积增大、偏南;热带印度洋海表温度驱动模拟的西北太平洋副热带高压变化比热带太平洋海表温度驱动模拟的副高更接近于观测结果,且年代际变化更显著,其差异的可能原因在于两区海表温度在1970年代中后期以后的年代际变化能在孟加拉湾-中国东南沿海区域强迫产生的异常环流不同,前者强迫产生出反气旋性环流异常,有利于副高的增强、面积增大和西伸,而后者强迫产生出气旋性环流异常,不利于副高的西伸;热带太平洋和热带印度洋海表温度在1970年代中后期的冷、暖年代际背景变化对夏季西北太平洋副热带高压年代际变化有重要作用;热带外海表温度变化对西北太平洋副热带高压年代际变化作用较小。

亚洲夏季风爆发前后西北太平洋和孟加拉湾热带气旋活动统计特征

亚洲夏季风爆发始于孟加拉湾,然后向中国南海和印度次大陆扩展,其过程约持续1个月。各地区夏季风爆发时间呈明显的年际变化。利用热带气旋资料和气象再分析资料,统计了1951—2010年孟加拉湾和中国南海夏季风爆发前后西北太平洋热带气旋、孟加拉湾气旋风暴活动和夏季风爆发的关系。结果表明,在孟加拉湾夏季风爆发过程中,共有36a出现孟加拉湾气旋风暴,并且夏季风爆发偏早年出现风暴的几率最高,为80%。在孟加拉湾夏季风爆发偏早、正常和偏晚3种类型中,孟加拉湾风暴活动频率高峰期多出现在夏季风爆发前后几天内。并且在孟加拉湾风暴活动频率高峰出现前期,西北太平洋热带气旋最先出现活动频率高峰。孟加拉湾夏季风爆发前有40%—50%的年份西北太平洋出现热带气旋活动,其中,夏季风爆发偏早年,爆发前西北太平洋热带气旋活跃的时间偏早(4月第2候),且多活动在中国南海和菲律宾附近;爆发正常年,西北太平洋热带气旋活跃的时间为4月第4候,多活动在略偏东的海域;爆发偏晚年,西北太平洋热带气旋活跃的时间为5月初,活动区域最偏东。中国南海夏季风爆发过程中,60a中共有29a西北太平出现热带气旋,其中爆发偏早和正常年出现热带气旋的频率较高,并且热带气旋多出现在爆发当日和爆发后一段时间。整体来看,亚洲夏季风爆发前,西北太平洋热带气旋活动频率最先开始增强,然后孟加拉湾风暴开始活跃并伴随着孟加拉湾夏季风爆发,夏季风爆发偏早和正常年,孟加拉湾夏季风爆发后,西北太平洋热带气旋再次增强,中国南海夏季风爆发。

影响夏季西北太平洋副热带高压年际变率的关键海区及影响机制

西北太平洋副热带高压(西太副高)是影响东亚夏季气候的主要环流系统,其年际变率受热带多个海区的海-气相互作用过程的调控。为明确影响夏季西太副高的关键海区及其影响机制,在总结最近十余年来相关研究进展的基础上,归纳出影响夏季西太副高年际变率的5个关键海区,包括赤道中东太平洋、热带印度洋、副热带西北太平洋、海洋大陆附近海区以及热带大西洋。阐述了这5个关键海区的海温异常影响西太副高年际变率的机制,并探讨了5个关键海区海温异常的形成机制。围绕夏季西太副高的年际变率,回顾了当前气候模式的模拟和预测研究的现状。最后,提出了本领域亟待解决的关键科学问题,展望未来可能的研究热点。

春季Hadley环流异常对夏季西北太平洋热带气旋频数影响的数值模拟试验

观测事实揭示出春季Hadley环流与夏季西北太平洋热带气旋频数之间存在显著的负相关关系.由春季Hadley环流异常引起的西北太平洋地区夏季纬向风垂直切变、大气辐合辐散等的异常变化是这一关系存在的内在原因.本文通过数值试验对这一关系的真实性进行了验证,即利用中国科学院大气物理研究所发展的9层大气环流模式(IAP9L-AGCM)模拟了春季Hadley环流异常偏强情景,并分析了该情景下影响西北太平洋热带气旋生成的环境场的响应.结果表明,在春季Hadley环流偏强情景下,夏季西北太平洋地区纬向风垂直切变幅度加大,低空大气异常辐散,高空大气异常辐合,东亚夏季风减弱,这种环流背景不利于热带气旋生成和发展,因此,西北太平洋热带气旋频数异常偏少.数值模拟结果与已有的诊断结果相吻合,进而证实了春季Hadley环流与夏季西北太平洋热带气旋频数负相关关系的存在.因此,春季Hadley环流信号可以用于西北太平洋热带气旋活动的气候预测。

太阳活动、准两年振荡对西北太平洋热带气旋的影响

通过分析太阳黑子、赤道平流层纬向风与西北太平洋上热带气旋的关系发现,赤道平流层纬向风的准两年振荡与西北太平洋上热带气旋确实具有很好的关系,这种关系受到太阳活动的调控.当太阳黑子为小年时,在赤道纬向风的西风年,西北太平洋上生成的热带气旋较多,强度偏弱;东风年,气旋较少,强度较强.在太阳黑子大年,与小年的情况相反,东风年时热带气旋较多,强度较弱;西风年,气旋较少,强度较强.

印度洋海盆模对南北半球太平洋副热带高压非对称的影响及机制

副热带高压对于我国天气气候具有重要影响,它的形成受到印度洋海温异常的影响,但其中的影响机制并不十分清楚。因此,本文利用1980-2020年NCEP/NCAR再分析资料,研究了印度洋海盆模(Indian Ocean Basin Model,IOBM)异常偏强对于太平洋副热带高压的影响;然后从能量角度分析IOBM引起南北半球太平洋海域副热带高压不对称性的物理机制;最后利用GFDL AM2.1模式进行模拟验证。为了说明印度洋海温异常对副热带高压的独立作用,对ENSO信号进行了滤除。结果表明:(1)夏季的印度洋暖海温暖异常会激发东传的Kelvin波,在西北太平洋地区低层出现反气旋异常,使西太副高较常年偏强,我国南海到菲律宾东部降水偏少;冬季IOBM正位相时,澳洲地区东风异常,热带西太平洋地区有大范围的降水负异常。印度洋海盆模对太平洋副热带高压非对称结构的影响在环流和降水场上均有体现。(2)根据能量诊断结果发现IOBM正位相时,夏季西北太平洋低层季风风场辐合区与扰动动能增长区相重合,有利于该地反气旋异常发展,从而使得副高偏强;冬季澳洲地区季风的风场辐合区与扰动动能增长区不能很好地配合,没有明显的反气旋异常。(3)利用数值模式模拟得到的结果能够验证沿赤道对称的印度洋海温异常在西太平洋地区引起的反气旋性环流和降水异常,无论位置还是强度都表现出极强的不对称性。因此,印度洋海盆模(IOBM)对于太平洋副热带高压南北半球非对称结构的形成具有重要作用,并进而对东亚及澳洲地区降水的异常分布产生影响,这为印度洋海盆模对西太副高的影响提供了理论基础。

论 IPCC-AR4模式对影响西北太平洋热带气旋的大气动力环境场的气候特征模拟性能

评估了23个IPCC-AR4模式在低纬地区1948—1999年7—9月大尺度环流场的模拟性能,重点关注西北太平洋区域的西太副高、季风槽以及台风活动海域的垂直风切变。结果显示,绝大多数模式的7—9月低纬地区500hPa平均高度场、850hPa风场空间分布与NCEP都具有很高的相似性,但大多模式500hPa高度场存在系统性偏低,而850hPa风场偏强。所有模式模拟的西北太平洋副高脊线与NCEP都有一致的西南-东北走向,但有些模式的脊线位置偏离NCEP的较远。有4个模式没有模拟出类似于NCEP的季风槽线。综合模式对夏季热带环流场、西北太平洋副热带高压、季风槽以及西北太平洋热带气旋活动关键区域垂直风切变气候特征的模拟性能,按性能优劣,排在前10的模式依次是mpi_echam5、cccma_t63、gfdl_cm2_1、cnrm_cm3、cccma_t47、ukmo_hadgem1、ingv_echam4、ncar_ccsm3_0、csiro_mk3_5、mri_cgcm2_3_2a;排在后6位的模式是inmcm3_0、iap_fgoals1_0_g、ipsl_cm4、miroc3_2_medres、giss_eh、giss_er。

自然变率下夏季西北太平洋副热带高压与南亚高压关系研究——基于NCAR CAM3模式分析

利用由气候的全球海表温度及海冰来驱动NCAR CAM3.0模式,得到的200年控制试验结果,通过引用西北太平洋副热带高压指数和南亚高压指数,研究了该系统的自然变率特征。结果表明:(1)模拟的西北太平洋副热带高压具有年际变化和周期变化特征,各指数关系密切;(2)模拟的南亚高压具有年际变化和周期变化特征,各指数关系密切;(3)自然变率下西北太平洋副热带高压与南亚高压关系密切。

南方涛动、热带海温与西北太平洋副高的联系

本文应用统计方法,首先探讨南方涛动指数与西北太平洋副热带高压的联系,然后分析赤道和热带太平洋区域海温对南方涛动的响应情况,同时分析南方涛动响应区域的海温与当时及滞后的西北太平洋副热带高压的联系,从中探讨南方涛动、厄尔尼诺海温异常及西北太平洋副热带高压之间的一种可能的相互作用机制。

澳大利亚冷空气活动对西北太平洋热带气旋生成的影响

利用1980—2012年NCEP/NCAR再分析资料及中国气象局的最佳台风路径资料,研究澳大利亚冷空气活动对西北太平洋热带气旋生成的影响。研究发现,北半球夏季925 h Pa经向风超过6 m/s的频数在澳大利亚东北部海域最高,达40 d/a。为此,确定澳大利亚冷空气侵入南北半球低纬的关键区为澳大利亚东北部所罗门海地区,并用该区域经向风风速定义了一个澳大利亚冷空气活动强度指数。该指数与越赤道气流及赤道西风都有很好的相关关系,还与同期的SOI(Southern Oscillation Index,南方涛动指数)显著相关。当SOI偏低(高)时,关键区经向风风速偏强(弱)。合成分析和相关分析结果表明,澳大利亚冷空气活动强、弱年西北太平洋热带气旋生成的位置的变化与季风槽的变化一致,西北太平洋热带气旋生成总数则无显著差异。澳大利亚冷空气活动强年季风槽偏强偏东,热带气旋生成位置偏东偏南;而弱年季风槽偏弱偏西,热带气旋生成位置偏西偏北。低层涡度场、水汽输送、风垂直切变以及低纬地区对流活动的分布表明,澳大利亚冷空气活动强年有利于热带气旋生成位置偏东、偏南;弱年偏西、偏北。

西北太平洋热带气旋活动影响区域大尺度环流的数值模拟研究

本文利用"模式手术"方法研究了西北太平洋热带气旋(TC)对东亚—西北太平洋区域大尺度环流的影响.结果表明,夏季频繁的西北太平洋TC活动导致东亚夏季风增强,季风槽加深;西太平洋副热带高压东退,位置偏北;东亚副热带高空急流强度增强,北太平洋(东亚大陆)上急流轴偏北(偏南);热带地区(副热带地区)的对流层中低层出现异常上升气流(下沉气流),并且从低纬向高纬呈现异常上升气流和异常下沉气流交替分布特征.在中国东南沿海,TC降水导致夏季降水量明显增加;而在长江中下游和华北地区,TC活动引起的异常下沉气流使夏季降水量显著减少.因此,夏季西北太平洋TC活动对东亚—西北太平洋区域气候有显著影响.

基于GIS的西北太平洋热带气旋影响研究

本文结合自主研发的《西北太平洋热带气旋检索系统》,利用西北太平洋热带气旋与全国主要气象站点的空间关系,对1949年至2005年的热带气旋数据资料进行分析和挖掘,结合G IS技术表现和分析热带气旋对我国主要站点产生影响的概率分布情况。这不仅有利于气象部门从宏观上把握易受热带气旋影响的地区分布现状,也可以为防灾减灾提供参考信息。

近58年西北太平洋热带气旋频数的气候变化特征

基于中国气象局整编的1949-2006年共58年的《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料,分析了西北太平洋各种强度类型TC频数的气候变化和TC达到最强时的频数空间分布特征。结果表明：（1）近58a TC频数减少的趋势非常显著,频数上存在多种时间尺度的变化特征。（2）长周期振荡特征看,目前低频数的阶段即将结束,未来10年TC个数很可能是增加的趋势。（3）不同类别的TC分析表明,TD频数是明显减少的,而TS频数则是明显增加的;STS频数的减少并不显著,TY频数的减少则较为显著。（4）长周期振荡分析表明,短时间内仍处于TD频数较少时段,而TS频数则是处于增多的阶段;STS和TY频数未来若干年很可能转增多的趋势。（5）热带气旋在生命史中强度达到最强时的位置有向北漂移的趋势,这在频数空间分布的年代际变化上表现明显。

基于GIS的西北太平洋热带气旋活动的空间特征分析

利用1949—2003年近55 a的西北太平洋热带气旋(WNPTC)移动路径6 h中心经纬度矢量资料,矢量栅格化到1°×1°网格,统计WNPTC出现的次数、不同移动方向的次数及走向率,结果表明:(1)西北太平洋热带气旋空间分布具有积聚性,从生成源区向外递减。WNPTC消亡区在陆地比较集中,而洋面上相对离散;(2)WNPTC季节变化明显,冬季大值中心纬度最低,春季次之,夏季达到最高,秋季较夏季向南偏移1～3个纬度;(3)在El Nino次年热带气旋增多的区域,而La Nina次年热带气旋减少,15°N附近为分界线,反之亦然;(4)西北太平洋热带气旋移动方向和走向率除具有明显的纬向分布特点,在经向方向上也有差异;各个移动方向区域与其相对应的走向率区域基本相同,但是最大值中心并不重合。

西北太平洋副高东西变动与西南地区降水的关系

西北太平洋副热带高压(简称副高)位置的异常变动对东亚和中国气候有十分重要的影响。为进一步认识副高东西变动对中国西南地区降水的影响,根据东亚—西北太平洋地区高低层大气环流的季节特征,选取700 hPa不同关键区区域平均相对涡度定义了一个新的表征副高位置东西变动的VORT指数。分析发现:该指数不仅能客观定性地表征副高反气旋环流位置的东西变动,而且能反映副高与东亚经向环流变化的关系,副高偏东(西)时,东亚呈负-正-负(正-负-正)经向异常波列。与其他副高指数相比,该指数能较好地反映夏季中国东部雨带位置的季节性移动,并与西南地区降水呈显著相关,对西南地区降水变化有指示意义。其中,6月和7月的相关非常显著,副高偏西时,6月四川西部和南部、云南中北部地区降水偏少,贵州大部降水偏多;7月四川北部和东部、贵州东北部降水偏多,而云南中部和西北部降水偏少,反之亦然。进一步分析还发现,副高与海温的关系与副高活动的位置有关,副高越偏北,与海温的关系就越弱。