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本文在前人的研究基础上,使用NCEP再分析资料、客观分析通量资料、卫星遥感资料、海上浮标和平台观测资料等,通过带通滤波、位涡反演诊断、合成分析和数值模拟等方法对南海热带气旋形成的途径、天气尺度扰动类型、南海热带气旋形成过程中大气和海洋不同尺度的影响、海表温度(SST)变化和海-气界面通量交换进行了研究。 2000-2011年间南海共有35个热带气旋形成,每年南海形成的热带气旋个数存在明显差异。南海热带气旋形成主要发生在5-10月份,其峰值在8-9月份。大多数南海热带气旋形成在南海10°N以北。南海热带气旋的形成途径可分为由下而上和由上而下两种类型。 从天气尺度(3-10天)扰动前兆信号的角度来看,南海热带气旋的形成共分为6种类型,它们分别是天气尺度波列(SWT)占29%、热带气旋能量频散(TCED)占14%、太平洋东风波(EW)占9%、Borneo涡旋(BV)占11%、热带气旋西南风切变引起的涡旋(TCSV)占23%和其他(Others)占14%。相对于西北太平洋主要发展区域(120°E以东),TCSV和BV是南海独有的2种类型,而TCSV类型是首次被提出。 在35个南海热带气旋当中,有13个(占37%)热带气旋的初始扰动源自于南海内部,其余22个(占63%)热带气旋的初始扰动源自于南海以外,且多数是源自于菲律宾以东。 在热带气旋形成前72 h内,有83%的热带气旋形成个例观测到了中尺度对流系统,有54%的热带气旋形成个例在单个时次观测到了多个中尺度对流系统,中尺度对流活动对南海热带气旋形成非常重要。 在2000-2011年间,南海大多数热带气旋(占86%)发生在大气准双周振荡(QBW)和季节内振荡(MJO)联合模态的活跃位相区域,大气MJO模态对热带气旋形成的影响大于QBW模态。海洋分析表明,在热带气旋形成前2-7天,有利的SST条件主要来自于10-20天和20-90天时间尺度,而在热带气旋形成当天有利的SST条件主要来自于天气尺度(3-10天)时间尺度。 通过对2001年南海中层涡旋由上而下形成热带气旋Usagi的典型个例进行分片位涡反演分析,结果发现,环境东风和干空气从高层侵入对中层涡旋向下发展很重要。中低层凝结潜热在热带气旋Usagi形成、气旋性环流和暖心向下发展过程中起了关键作用。另外,涡旋的斜压结构和对流不稳定也很重要。数值模拟也进一步验证了中低层凝结潜热在中层涡旋形成南海热带气旋Usagi过程中的关键作用。最后,提出了中层涡旋形成南海热带气旋的天气学概念模型。 合成结果表明,在南海热带气旋形成过程中SST在气旋中心东、南、西、北四个象限基本上没有明显的差异,热带气旋区域内平均的SST随时间是逐渐下降的,这跟风速增大引起的海表热通量增加和海水湍流混合作用加强等有关。 在热带气旋形成前第3天至热带气旋形成当天,气旋中心东侧的潜热和感热通量明显偏大,而西侧的潜热和感热通量明显偏小,这可能跟气旋中心东侧的风速偏大而西侧的风速偏小有关。从热带气旋形成前第4天至热带气旋形成当天海洋向大气输送的水汽是逐渐增加的,有利于热带气旋的发展。在南海热带气旋形成过程中海洋向大气输送的潜热和感热通量基本上都是逐渐增加的,但是感热通量要比潜热通量小一个量级左右,海洋向大气输送热通量以潜热通量为主。在南海热带气旋形成前第4天至热带气旋形成当天,TCED、EW、BV和TCSV类型的热带气旋平均潜热和感热通量都有增加趋势,而SWT和Others类型的热带气旋平均潜热和感热通量变化趋势不明显。海上浮标和平台的通量观测资料分析结果也表明,在热带气旋形成过程中海洋向大气输送热通量以潜热通量为主。