冬/夏季西北太平洋热带气旋活动特征、机理及气候趋势研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuln6
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鉴于西北太平洋上全年存在热带气旋(TC)活动及TC活动气候变化在变暖背景下的不确定性,本文利用中国气象局上海台风研究所提供的西北太平洋最佳TC路径资料和动力诊断、气候统计、天气学分析和数值试验等方法分别就冬、夏季西北太平洋TC活动特征、气候变化趋势、影响因子和可能物理机制进行研究,并对增暖情景下21世纪冬、夏季TC活动情况进行预估,主要结论如下:   ⑴在近60a全球气候变暖背景下,夏季和冬季西北太平洋TC逐年个数都出现了线性减少的气候趋势,且各强度等级TC中,仅超强台风的年生成个数出现了减少的气候趋势;夏季西行型TC和南海TC发生了减少的气候趋势,而冬季东北转向型路径TC发生了减少的气候趋势。   ⑵夏季和冬季TC生成偏多(少)年,赤道中东太平洋为负(正)海温距平,与拉尼娜(厄尔尼诺)事件联系。TC生成偏多(少)年的副热带高压偏弱(强)。在TC生成主要源地——菲律宾以东海区,TC生成偏多(少)年的低层环流异常呈气旋性(反气旋性)。海表温度(SST)和大气环流场的长期变化中,热带西北太平洋区域,夏季和冬季500hPa位势高度场都为高度升高的气候变化趋势,在菲律宾以东附近海区低层为异常反气旋性环流趋势,表明副热带高压的加强西伸及热带辐合带减弱的可能变化趋势,这种环流气候变化的趋势与赤道中东太平洋SST增高的气候变化趋势有关。在全球变暖背景下,大气环流的长期变化使夏季和冬季TC呈现生成个数减少及特定类型路径TC个数减少的气候变化。   ⑶冬季TC个例的合成分析结果表明:冬季TC形成的主要环流特征为东风波西移型;TC生成于东风基本气流中,初始扰动气旋形成于赤道以北东、西风辐合处;北半球冬季对流层低层出现的跨赤道气旋对是冬季北半球TC形成的重要特征,气旋对的出现使赤道西风加强,有利于TC形成;赤道混合Rossby重力波西北传过程中与强对流耦合,性质转变为“热带低压型扰动”,成为冬季TC的主要扰动源;低层波动从平均气流中获得正压不稳定能量,并与强积云对流耦合,在热力和动力共同作用下形成TC可能是冬季TC形成的主要物理机制。   ⑷诊断分析和利用GRAPES-TMM模式对冬季台风个例“南玛都”的数值试验结果表明:当北方高压减弱后,台风强度减弱,北方冷涌对台风强度加强有一定作用。   ⑸利用MJO业务指数进行西北太平洋TC活动的定量统计和显著性检验结果表明:夏季MJO3、4、5正位相期间,即西太平洋上空MJO对流抑制时,TC生成偏少,而其反位相或位相8、9、10正位相则相反,即西太平洋上空MJO对流强盛时,TC生成偏多,是偏少期间生成的1~2倍。在冬季,MJO位相4、5和8、9是对TC生成有显著影响的位相,位相4、5期间TC生成偏少,而在位相8、9期间生成偏多,MJO对流东移到冬季TC主要生成地后发生影响。随着TC强度的增强,MJO的调制作用逐渐减弱。MJO对冬季强TC的调节作用较夏季弱,MJO对强台风及以上等级TC无显著影响。MJO对冬、夏季节的TC路径也产生调节影响。夏季,MJO位相1~4及位相10期间,TC主要活动在西北太平洋东南部和西北部,西北偏北行或东北转向路径为主,有可能登陆我国华北及朝鲜半岛,而生成在南海或西行登陆华南的活动偏弱;在位相5~8期间,TC以生成在菲律宾附近西行到华南沿海或登陆为主;冬季,位相2~4时主要为东北行或东北转向行到日本以东洋面路径、位相4~6时主要为生成在菲律宾附近,西行进入南海或登陆华南路径、位相7~9则为生成在西北太平洋东南的偏西行路径为主。MJO对夏季登陆华南TC有显著调节作用,位相2、3时,登陆华南TC显著偏少,在位相7时,登陆华南TC显著偏多。   ⑹低频MJO现象通过改变大尺度环流背景和高低频能量转换对TC活动产生影响。在西风位相期间,低层偏西异常气流控制着热带西北太平洋,在夏季加强了季风槽,在冬季加强赤道上的纬向风辐合,辐合加强有利于波长较长波动转为波长较短的波动,热带西北太平洋地区上水汽充足,同时高层为辐散气流控制,这种大尺度环境有利于产生更多的热带扰动。在西风位相期间,MJO低频动能还通过正压转换向高频天气尺度波动能量转换。反之,在东风位相期间,低层偏东异常气流控制西北太平洋,在夏季减弱季风槽,在冬季加强东北季风的控制,辐合减弱,热带西北太平洋地区上水汽偏少,高层为辐合气流控制,MJO对流区域为下沉气流,抑制热带对流扰动生成,高频天气尺度波动能量向MJO低频动能转换,TC的生成和发展受到抑制。   ⑺利用气候模式预报集成结果对21世纪冬、夏季节TC活动的预估表明:SA2和SB1两种不同增暖情景下,未来近百年冬、夏季TC生成总体都呈减少的趋势,尤其是在21世纪中期后减少趋势更明显,SB1情景下的气候变化趋势比SA2缓和。
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