西北太平洋台风活动频次的变化特征及预测

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台风活动频次的年际变化和发生机理是国际台风气候学领域中的重要科学问题之一。虽然近几十年来台风路径预报与预测水平显著提高,台风活动频次仍然是台风业务预报和气候预测面临的主要挑战之一。本文利用联合台风预警中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)和日本气象厅(Japan Meteorological Administration,JMA)的台风最佳路径资料,以及NCEP/NCAR(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research)、JRA55(Japanese 55-year Reanalysis)的再分析资料,NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)的月平均积雪资料、海表面温度(Sea surface temperature,SST),哈德莱中心(Hadley center)的海冰资料等,系统地分析了西北太平洋台风的活动频次。描述台风的活动频次主要采用三个不同的指标:台风生成频次、存在频次和登陆频次。重点研究了台风生成频次的变化规律、影响机理,并建立有效的预测模型;同时也探讨了存在频次对于区域环流异常表征的优越性以及登陆频次与前二者的联系。论文主要结论如下:(1)研究了北半球春季(4月)太平洋地区SST与7-10月台风生成频次的联系,以及台风生成频次的可预测性并建立预测模型。台风生成频次与前期4月份西北太平洋SST异常的三极子型(NPTApr)呈正相关,而与澳大利亚东部的珊瑚海的SST异常(CSSTApr)呈负相关。NPTApr导致北太平洋上空大型的气旋性异常环流形成。在热带北太平洋中部,异常的西南风削弱了东北信风,使得海水蒸发减少,从而导致海温异常增暖。热带北太平洋中部的增暖效应导致洋表温度梯度加大,这反过来促使热带西太平洋上空的气旋性异常环流的维持,有利于台风在西北太平洋生成。在南太平洋,CSSTApr促使西北太平洋台风形成主要是通过(a)增强越赤道气流和热带辐合带;(b)削弱东南和东北信风,维持热带太平洋中部的持续增暖。NPTApr和CSSTApr都能持续影响热带太平洋地区的纬向风,并在台风季形成有利于台风生成的条件。利用4月份的NPTApr和CSSTApr指数作为预测因子构建的泊松回归模型,对于台风季西北太平洋台风生成频次的预测取得了较好的预报效果。(2)用台风“存在频次”,即一定时段和区域内台风出现的次数,对台风活动频次进行统计,从另一个角度补充了台风活动频次的特征。“存在频次”能更清楚地反映该区域流场的信息,更易与大尺度环流场(如,ENSO)建立联系。西北太平洋台风存在频次和生成频次的年循环特征是一致的,7-10月份最为活跃。台风生成频次高发区位置偏南偏东,而台风存在频次的偏北偏西,更加靠近中国东南沿海区域,与中国天气气候的联系更紧密。夏季(7-9月)是中国台风登陆频次最多的季节,它与台风生成频次的关系更为密切。(3)春季(2-4月)北太平洋SSTA的主模态VM(Victoria mode)是影响西北太平洋台风生成和存在频次年际变化的重要因子。春季VM与随后7-10月的西北太平洋东部的台风生成和存在频次呈显著的正相关关系,而与西北太平洋西部的为负相关,但不显著,区域差异明显。春季VM通过风-蒸发-SST(wind-evaporation-SST,WES)机制调控热带太平洋海温的年际变率,台风季热带太平洋形成类El Ni(?)o的海温分布。热带中、东太平洋海温的异常增暖,加大了其与热带西太平洋的温度梯度,促使热带西太平洋纬向西风异常进一步增强,异常西风北侧形成气旋性风切变,有利于西北太平洋台风的活跃和维持,而台湾岛附近一直处于异常冷海温和偏北气流的控制中,不利于台风的活跃。
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