西北太平洋热带气旋的问题

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2010年西北太平洋热带气旋活动特征及成因的初步分析

2010年西北太平洋热带气旋活动特征及成因的初步分析

2010年西北太平洋热带气旋活动特征及成因的初步分析孙冷【期刊名称】《气象》【年(卷),期】2011(037)008【摘要】文章用热带气旋资料和NCAR/NCEP再分析资料等,对2010年西北太平洋和南海热带气旋活动特征进行分析,总结有五方面的特点:(1)编号最少,登陆比例最高;(2)生成时间集中,生成位置偏西;(3)强台风和短生命期热带气旋比例偏高;(4)初台偏晚,终台偏晚;(5)登陆前少后多,登陆地点相对集中。

另外,还对热带气旋活动特征的成因进行了初步研究。

结果表明:(1)东印度洋持续偏暖是导致编号热带气旋异常偏少的重要原因;厄尔尼诺事件的滞后影响也是重要外强迫因素之一。

(2)大气环流异常是造成热带气旋活动异常的直接原因,%Characteristics and causation for tropical cyclone(TO activities over the Western North Pacific (WNP) and the South China Sea(SCS) in 2010 were analyzed by using the data of TCs,reanalysis data ofNCEP/NCAR in this paper.TC activities are characterized by(1) forming the least,and the highest percentages of landing,(2) concentrated and westward genesis,(3) higher proportion of strong TCs and short life cycle TCs,(4) the later for the first TC and last TC,and(5) TC landing fewer in July—August and more than normal in September,5 of 7 TCs landing on Fujian.The causes were studied and the results were listed as follows.Firstly,the warm mode in the East Indian Ocean in 2010 was one of the key extra forcing factors resulting in the least TC genesis in WNP andSCS in 2010,especially the lag response of extratropical atmosphere to El Nino.Secondly,the atmospheric circulation abnormity was the key reasons. It showed the combined impacts of multi-factors including the larger and stronger Northwest Pacific subtropical high extending abnormally west,the abnormally westward monsoon trough and large vertical shear anomalies.【总页数】7页(P929-935)【作者】孙冷【作者单位】国家气候中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P444【相关文献】1.2010年西北太平洋热带气旋活动特征分析 [J], 张飞成;任玉清;张永宁2.2010年西北太平洋与南海热带气旋活动异常的成因分析 [J], 龚振淞;陈丽娟3.2015年西北太平洋热带气旋活动特征及强El Ni(n)o现象对其影响的初步分析[J], 殷明;肖子牛;李崇银;葛耀明;贾亦君4.西北太平洋热带气旋活动特征 [J], 杨亚新;夏剑东5.3套资料中西北太平洋热带气旋活动特征的比较分析 [J], 张冬娜;张翰;程旭华;陈大可因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

台风百问(110)

台风百问(110)

西行台风有何特点?

“西行”是指在太平洋以东洋面生成的热 带气旋一直受东风气流牵引,进入南海并多在 广东到越南一带沿海登陆。此时副热带高压势 力强盛,东西向的脊线稳定在25-30°N之间, 其南缘维持深厚、持续的东风气流。受东风气 流操纵,“西行”热带气旋以较快的速度向偏 西方向移动,少有偏转。
西北路径台风特点如何?

西北太平洋台风的移动路径有哪 几种?




西北太平洋热带气旋的移动路径主要可分为西行、西北行、 转向路径三大类。 ①西行路径:从菲律宾以东洋面一直向偏西方向移动,经南海在 华南沿海、海南岛或越南一带登陆。沿这条路径移行的热带气旋, 对我国华南沿海地区、海南岛影响最大。 ②西北行路径:从菲律宾以东洋面向西北偏西方向移动,先后登 陆台湾和福建;或从菲律宾以东向西北方向移动,穿过硫球群岛, 在江、浙一带沿海登陆。该条路径的热带气旋对我国华面先向西北方向移动,以后转向东 北方向移去,路径呈抛物线状,是出现频率最多的一种路径。 西北太平洋热带气旋除以上三种基本路径外,有时也会出现 比较复杂的特殊路径,如打转、摆动、停滞,等等。

台风灾害有何特点?
热带气旋所带来的强风、暴雨和风暴潮是 地球上最严重的自然灾害之一。热带气旋灾害 的特点是,突发性强、破坏力大,给人类生活 和经济建设带来严重危害,因此必须给予足够 的重视和重点的防御。 热带气旋有带来灾害的一面,也有带来充 足雨水和凉爽天气、有利于人类生产和生活的 一面。

与台风移动有关的副热带高压是 一个什么样的天气系统?

南北半球纬度30度附近各常年存在一个高 压带,称为副热带高压,简称“副高”。位居 西太平洋的西太平洋副热带高压,多呈准东西 向带状分布,其强度、位置和范围随季节的变 化而变化。夏季副高强度最强,常西伸控制大 陆,其它季节多数盘踞在海上。副热带高压是 大尺度天气系统,与同在一个大洋的西北太平 洋热带气旋比起来属于“大哥大”。热带气旋 的移动经常受到副热带高压边缘气流的引导。

西北太平洋热带气旋对流与降水特征研究

西北太平洋热带气旋对流与降水特征研究

西北太平洋热带气旋对流与降水特征研究西北太平洋热带气旋对流与降水特征研究引言西北太平洋地区经常受到热带气旋(Tropical Cyclone,TC)的影响,造成严重的气象灾害。

研究热带气旋的对流和降水特征对于了解其演变和发展规律,提高预报准确性以及采取适当的防灾措施具有重要意义。

本文将对西北太平洋热带气旋的对流与降水特征展开研究。

一、热带气旋的形成和发展热带气旋是大气环流系统的一种强大而复杂的天气系统,主要发生在热带和亚热带海洋上。

热带气旋的形成需要特定的条件。

首先,海洋表面温度必须达到28℃以上,以提供充足的能量。

其次,大气环境要相对稳定,避免强垂直风切变的干扰,以保证对流层有效热量的输送和释放。

形成热带气旋的基本条件满足后,在某一海洋区域上空,通过热对流层和上层风场的相互作用,逐渐形成封闭环流,且沿着副热带高压脊移动,最后发展成热带气旋。

二、热带气旋的对流特征(一)热带气旋的云团结构热带气旋的对流主要体现在它的云团结构中。

根据卫星云图可以看出,热带气旋内部常常存在着大范围的云层和云簇。

其中,眼部通常是热带气旋中最为明显的特征之一,它是一个天空晴朗、风速较低的区域。

眼部周围是风眼墙,那里的风速最大、云团最密集。

离开风眼墙,云团逐渐减少,直到趋于平静的天空。

(二)热带气旋的对流发展热带气旋的对流主要发展在风眼墙和雨眼两个区域。

风眼墙区域是热带气旋中最活跃的地方,云层受到强烈强迫上升,伴随着大范围的雷暴和降水。

在风眼墙区域,垂直上升的气流和旋转气流相互作用,不断加强了对流的发展。

雨眼区域是热带气旋的另一个特征,云层密集,降水强度大。

尤其是在热带气旋的盛行阶段,雨眼区域往往会出现明显的降水带。

三、热带气旋的降水特征(一)热带气旋季节降水分布特征研究表明,热带气旋的降水特征在不同季节有所差异。

在夏季,热带气旋带来的降水量较大,且集中在热带气旋路径上。

热带气旋的降水对于我国的江南、华南以及台湾等地区来说,将是一个巨大的降水量来源。

西北太平洋热带气旋移动路径的年际变化及其机理研究

西北太平洋热带气旋移动路径的年际变化及其机理研究
修改稿时间 : 2 0 0 7年6月1 7日; 2 0 0 7年8月1 6日。 初稿时间 :
现代大气科学 大气科学前沿学科 研 讨 会 的 论 文 集 “
[ ] 1 前沿与展望 ” 写祝词 , 他的这个倡议迄今仍然 得到
大气科学有关院校 、 研究机构和业务单位的支持 , 他 所提出的 中 国 大 气 科 学 重 大 研 究 方 向 还 在 继 续 发 在他仙逝之后又召开了第三 、 四届全国大气科学 展, 前沿学科研讨会 。 我作为聆听过谢义炳院士亲自授课的北大地球 物理系的一名学子 , 并长期得到他关心 、 指导和启发 的学生 , 我和我的学生从 2 致 0 世纪 8 0 年代中期起 , 力于西太平洋暖池的热力变化及其对季风和台风活 动年际变化的影响机理研究 。 近年来我们开展了西 太平洋暖池热力作用下季风变异对台风活动年际变 化的影响及其机理的研究 。 而全球约三分之一 中国处于西太 平 洋 的 西 岸 ,
西北太平洋热带气旋移
中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心 , 北京 , 1 0 0 0 8 0
摘 要
/ TWC 的热带气旋资料 、 N C E P N C A R 再分析的风场资料以 及 S c r i s海 洋 研 究 所 的 海 温 资 料 分 析 了 西 利用 J p p 北太平洋热带气旋 ( 移动路径的年际变化及其机理 。 结果表明 , 西北太平洋 T T C) C 移动路径有明 显 的 年 际 变 化 并 西北太平洋上空 T 影响中 与西太平洋暖池热状态有很密切的关系 。 当西太平洋暖池处于暖状态 , C 移动路径偏西 , 相反, 当西太平洋暖池处于冷状态, 西北太平洋的 T 影响日本的台风个数偏 国的台风 个 数 偏 多 ; C 移动路径偏东, 而影响中国的台风个数可能偏少 。 本研究以西 太 平 洋 暖 池 处 于 冷 状 态 的 2 多, 0 0 4年与西太平洋暖池处于暖状态 的2 0 0 6 年的西北太平洋 T C 移动路径的差别进一步论证了这 一 分 析 结 果 并 从 动 力 理 论 方 面 分 析 了 在 西 太 平 洋 暖 季风槽对赤道西传天气尺度的 R 的 影 响, 池不同热状态下 , o s s b T D 型 波 动) y重 力 混 合 波 转 变 成 热 带 低 压 型 波 动 ( 以此揭示西太平洋暖池的热状态对西北太平洋 T 当 C 生成位置 与 移 动 路 径 年 际 变 化 的 影 响 机 理 。 分 析 结 果 表 明 , 西北太平洋暖池处于暖状态时 , 季风槽偏西 , 使得热带太平洋上空 对 流 层 低 层 R o s s b D 型波 y重 力 混 合 波 转 变 成 T 动的位置也偏西 , 从而造成 T 并易于出现西行路径; 相反, 当西太平洋暖池处于冷状态时, 季 C 生成平均位置偏西, 风槽偏东 , 这造成了对流层低层 R 以及 T 从 o s s b D 型波动的区域 , C 生成的平均位置 都 偏 东 , y 重力混合波转变成 T 而导致 T C 移动路径以东北转向为主 。 关键词 :热带气旋 ,台风 , 移动路径 ,年际变化 ,西太平洋暖池 。

西北太平洋热带气旋迅速增强的确定及分布特征

西北太平洋热带气旋迅速增强的确定及分布特征

西北太平洋热带气旋迅速增强的确定及分布特征侯曾译(中国民用航空中南地区空中交通管理局河南分局,河南郑州450000)【摘要】文章利用1980年~2011年中国气象局上海台风研究所整编的CMA-STI热带气旋最佳路径数据集,进行西北太平洋热带气旋快速增强阈值的计算确定,并分析快速增强个例的时空分布特征。

主要结果有:(1)在西北太平洋海区,选取-30hPa/24h作为快速增强热带气旋的阈值最恰当;(2)120°E~140°E、12°N~20°N是快速增强热带气旋出现频率最高的区域;(3)9月是快速增强热带气旋出现频数最高的月份,11月是最易形成热带气旋的月份。

【关键词】热带气旋;快速增强;阈值;中心气压【中图分类号】P44【文献标识码】A【文章编号】1008-1151(2018)05-0025-05Determination and distribution characteristics of the rapid intensificationtropical cyclone in the northwest Pacific OceanAbstract: The rapid intensification threshold vale of tropical cyclone in the northwest Pacific was determined by calculating using the best route data of CMA - STI tropical cyclone from 1980 to 2011 provided by Shanghai typhoon institute of China meteorological administration, and then the spatial and temporal characteristics of the rapid intensification tropical cyclone was analyzed. The main results show that: (1)In the northwest Pacific Ocean, -30 hPa/24 h is the most threshold value of the rapid intensification tropical cyclone; (2) The occurrence frequency of the rapid intensification tropical cyclones is highest in the areas of 120 °E~140 °E and 12 °N~20 °N ; (3) September is the month with the highest frequency of the rapid intensification tropical cyclones, and tropical cyclones is most easily formed into rapid intensification tropical cyclones in November.Key words: Tropical cyclone; rapid intensification; threshold value; central pressure热带气旋(Tropical Cyclone,TC)是形成于热带或副热带洋面上,具有有组织的对流和确定的气旋性地面风环流的非锋面性的天气尺度系统,总是伴有狂风暴雨,常给受影响地区造成严重的灾害[1]。

西北太平洋热带气旋气候变化的若干研究进展

西北太平洋热带气旋气候变化的若干研究进展

西北太平洋热带气旋气候变化的若干研究进展西北太平洋热带气旋气候变化的若干研究进展近年来,全球气候变化引起了人们极大的关注。

其中,热带气旋是气候系统的重要组成部分之一,其在太平洋地区尤其活跃。

研究热带气旋气候变化,可以提高对于气候现象的认识,并为灾害预防和气候调控提供重要的科学依据。

本文将重点介绍西北太平洋热带气旋气候变化的一些研究进展。

一、热带气旋的活动变化西北太平洋热带气旋的活动变化一直备受关注。

研究发现,近年来热带气旋的频次和强度呈现出一定的变化趋势。

在全球变暖的影响下,热带气旋的频次正在逐渐增加。

而且,有一些研究发现,热带气旋的强度也在增强,尤其是超强台风的数量在逐年上升。

这些变化对于相关地区的气候和环境造成了较大的影响。

二、热带气旋路径的变化除了活动变化外,热带气旋路径的变化也是值得关注的。

研究发现,热带气旋路径呈现出一定的变化趋势。

一些研究表明,热带气旋的路径逐渐向西岛弯曲,造成了一些地区长期遭受热带气旋侵袭的风险增加。

而且,还有一些研究发现,热带气旋在移动过程中的速度也在逐渐增加,这增加了对于热带气旋的预测和防御的难度。

三、热带气旋与气候变化的关系热带气旋与气候变化之间存在着密切的关系。

研究表明,全球气候变暖导致热带海域温度升高,从而增加了热带气旋的发生几率。

此外,大气环流模式的变化也会对热带气旋的形成和发展产生重要的影响。

例如,厄尔尼诺现象的出现会导致太平洋地区风场和海温异常,进而对热带气旋的形成和路径产生重要的影响。

四、热带气旋对人类的影响热带气旋的频繁发生和不断增强对人类社会产生了重要的影响。

一方面,热带气旋给沿海地区带来了强风和暴雨,造成了巨大的经济损失和人员伤亡。

另一方面,热带气旋还可能引发洪涝、山体滑坡等次生灾害,对社会稳定和人民生活带来了严重威胁。

因此,研究热带气旋的气候变化,可以提高对于灾害的预测和防御能力,为相关地区的发展和稳定做出重要贡献。

综上所述,西北太平洋热带气旋的气候变化是一个复杂且值得关注的问题。

西北太平洋热带气旋和台风活动若干气候问题的研究

西北太平洋热带气旋和台风活动若干气候问题的研究

第21卷第6期2006年6月地球科学进展A DVANCE S I N E AR TH S C I ENC EV o l.21 N o.6J u n.,2006文章编号:1001-8166(2006)06-0610-07西北太平洋热带气旋和台风活动若干气候问题的研究*陈光华,黄荣辉(中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心,北京 100080)摘 要:热带气旋和台风是严重的突发性自然灾害之一。

近20年来,对热带气旋和台风活动的气候学研究成为台风领域的一个重要研究方向,并取得了显著的研究进展。

通过对西北太平洋热带气旋和台风活动的季节、年际和年代际时间尺度变化的研究回顾,揭示了造成热带气旋和台风活动不同时间尺度变化的主要影响机制,其中包括低频振荡、季风槽和西传赤道波动、E N SO和Q B O现象等,这些系统主要通过改变西北太平洋上空的环流,而影响到西北太平洋热带气旋活动以及登陆我国台风的不同时间尺度变化。

还在西北太平洋海域热带气旋和台风活动的气候学研究进展和作者最新的研究成果的基础上,展望了该领域的研究前景,并提出当前此研究领域中一些亟需研究的科学问题,主要包括了季风槽区能量交换、不同海域动力过程、赤道波动演变,以及热带气旋的季节和更长时间尺度的预测。

关 键 词:西北太平洋;热带气旋;气候学;研究进展中图分类号:P44 文献标识码:A1 引 言每年在热带西北太平洋、热带大西洋和孟加拉湾海域发生数十个风速超过17.0m/s的热带气旋或热带风暴。

热带气旋和热带风暴,由于会带来狂风和暴雨以及风暴潮,故会给受影响的国家造成巨大的经济损失和人员伤亡,是全球突发性严重的自然灾害之一。

西北太平洋(W N P)是全球唯一的一年四季都有热带气旋(TC)或热带风暴生成的海域。

每年在此海域年平均气旋生成数为30个左右,约占全球热带洋面上热带气旋年生成总数的1/3。

这其中有80%发展成为(最大风速超过32m/s)热带风暴(台风)。

一次西北太平洋多热带气旋天气过程成因分析

一次西北太平洋多热带气旋天气过程成因分析

一次西北太平洋多热带气旋天气过程成因分析吴炎成;马卫民;张钊扬;李阳【摘要】通过卫星云图、海洋热状态和环境流场条件,分析了2015年7月上旬连续产生于西北太平洋的3个热带气旋成因,得到以下几点结论:从云图特征分析得知,这3个热带气旋都孕育发展于一条纬状分布的热带辐合带中;在2015年7月持续增强的厄尔尼诺事件导致了160°E以东的中东太平洋低纬度地区大范围增温,对于这3个热带气旋的发生发展有利,并且导致了季风槽的东扩;季风槽中的对流不稳定、水汽条件、高低层相对涡度垂直切变以及环境风垂直切变是影响这3个热带气旋发生发展的有利因素.【期刊名称】《海洋预报》【年(卷),期】2016(033)004【总页数】8页(P1-8)【关键词】热带气旋;厄尔尼诺;季风槽【作者】吴炎成;马卫民;张钊扬;李阳【作者单位】中国卫星海上测控部,江苏江阴214431;中国卫星海上测控部,江苏江阴214431;中国卫星海上测控部,江苏江阴214431;中国卫星海上测控部,江苏江阴214431【正文语种】中文【中图分类】P444西北太平洋是热带气旋(Tropical Cyclone,TC)的多发海域,由于海上观测资料不足以及对TC生成的物理机制缺乏认识,目前对于近海及登陆类TC活动研究较多,而对于深远海TC发展的研究相对较少[1],海上TC的发生发展仍然是大气科学领域至今尚未解决的重要科学问题之一[2]。

Gray[3]和陈联寿等[4]概括了4个有利于热带气旋发生发展的环境条件,它包含高于26℃的海表面温度(SST)、对流层低层的对流不稳定及高相对湿度、对流层低层有强气旋式绝对涡度和高层反气旋式相对涡度、弱水平风垂直切变。

其中,前两项为热力条件,后两项为动力条件。

对于西北太平洋上TC生成的影响因子,不少研究[5]都揭示了西北太平洋季风槽的位置和强度对于此区域TC生成有重要影响,并表明了西北太平洋上70%以上TC的生成与季风槽有联系。

西北太平洋季风槽对热带气旋活动的影响及其机理研究

西北太平洋季风槽对热带气旋活动的影响及其机理研究

西北太平洋季风槽对热带气旋活动的影响及其机理研究
《西北太平洋季风槽对热带气旋活动的影响及其机理研究》
本文主要就西北太平洋季风槽对热带气旋活动的影响及其机理研究,重点介绍以下几点:
1、西北太平洋季风槽是影响热带气旋活动的重要因素之一:热带气旋的形成、运动和发展受西北太平洋季风槽的影响。

季风槽的热通量可以使热带海洋南下,在热带降水区内产生一系列的热力和对流强度的变化,从而影响和控制热带气旋的形成、运动和发展。

2、西北太平洋季风槽的异常特征:西北太平洋季风槽的异常特征及联系热带气旋的异常发展特别是热带低压系统的异常形成。

季风槽的异常可以分为两种,即异常强烈的槽(南下槽)和异常弱烈的槽(北上槽)。

在异常强烈的槽中,热带气旋形成和强度较大,因此可以被称为“热带气旋强力形成区”;而在异常弱烈的槽中,热带低压系统难以形成,因此可以被称为“热带气旋弱力形成区”。

3、西北太平洋季风槽对热带气旋发展的影响:西北太平洋季风槽可以影响热带气旋的发展,从而对其多尺度运动和结构产生重要影响。

季风槽在静力和动量分布上的异常可以改变热带低压中心的气压及大气层结构,进而影响热带气旋的发展。

另外,季风槽可以影响低空大气环流的分布,对热带气旋的发展、移动及变化形态也有重要影响。

本文对西北太平洋季风槽对热带气旋活动的影响及其机理进行了研究,可以改善对热带气旋强度及发展的分析与预报,对此有着重
要的理论意义和实用价值。

全球变暖背景下西北太平洋热带气旋活动的时空变化特征及潜在风险分析

全球变暖背景下西北太平洋热带气旋活动的时空变化特征及潜在风险分析

全球变暖背景下西北太平洋热带气旋活动的时空变化特征及潜在风险分析顾成林;康建成;闫国东;陈志伟【摘要】以美国联合台风中心的热带气旋资料为基础,探讨全球变暖背景下1951-2015年65年间西北太平洋热带气旋(TC)活动变化的时空特征,并对中国所受潜在风险进行分析.结论如下:①1951-2015年热带气旋频数、超强台风频数长期变化趋势并不明显.热带气旋频数在1950年左右发生突变,由1950年以前的偏少期向偏多期转变,但只有在1960年代初期到1970年代初期、1990年代末期至2000年代初期两个阶段增加趋势通过0.05的显著水平检验.②从1950年代初期至1950年代末期,西北太平洋热带气旋年均最大强度与年均强度呈现短期加强趋势,之后呈现长期减弱趋势.总体上看,西北太平洋热带气旋年均最大强度与年均强度总体上呈明显下降趋势.平均强度在1972年左右发生突变,说明在1972年以后平均强度减少的趋势显著.最大强度在1968年左右发生突变,说明在1968年以后最大强度减少的趋势显著.③从热带气旋最大强度(成熟)阶段,路径频数,观测强度线性变化趋势的空间分布来看,线性变化呈上升趋势的位置均向东亚大陆靠近,这也就意味着西北太平洋热带气旋活动强度在一定程度上呈减弱趋势,但是登陆的频次、强度极有可能加强.也就是在整个东亚大陆受西北太平洋热带气旋潜在威胁会进一步加剧.④产生这样结果极有可能是由于全球变暖导致的西太平洋与中东太平洋纬向温度梯度加大,从而导致walker环流的加强,正在加强的walker环流能够加强热带西北太平洋风垂直切变与相对涡度的变化,从而影响西北太平洋TC活动的时空变化.【期刊名称】《灾害学》【年(卷),期】2019(034)002【总页数】8页(P89-96)【关键词】全球变暖;西北太平洋;热带气旋;时空变化特征;大尺度背景场【作者】顾成林;康建成;闫国东;陈志伟【作者单位】上海师范大学环境与地理科学学院,上海200234;佳木斯大学理学院环境科学系,黑龙江佳木斯154007;上海师范大学环境与地理科学学院,上海200234;上海工程技术大学,上海200234;上海师范大学环境与地理科学学院,上海200234【正文语种】中文【中图分类】X43;X915.5;P444;P461在过去几十年,揭示热带气旋的生成、发展以及影响因素一直是气象学所面临的挑战。

西北太平洋热带气旋中大风和波浪分布特征

西北太平洋热带气旋中大风和波浪分布特征

西北太平洋热带气旋中大风和波浪分布特征作者:杨亚新来源:《上海海事大学学报》2015年第04期摘要:为给航行船舶有效避离热带气旋提供参考,利用日本发布的2011-2013年亚洲地面分析图和西北太平洋波浪分析图,对发生在西北太平洋上的61个热带气旋的大风和波浪分布特征进行统计分析,主要结论:热带气旋的近中心最大平均风速与中心气压存在较好的二次非线性关系;10级以上大风一般以热带气旋为中心呈对称分布,7级以上大风以热带气旋为中心呈不对称分布的居多,7级以上大风最大范围一般出现在热带气旋前进方向的右半圆;10级以上大风圈平均半径为73.5n mile,7级以上大风圈平均半径为187.9n mile;热带气旋中的最大波高中心与热带气旋中心一般不重合,最大波高中心和4m浪最大范围主要出现在热带气旋前进方向的右半圆,特别是右后半圆;最大波高中心与热带气旋中心平均距离为93n mile左右,4m等波高线与热带气旋中心平均距离为235n mile左右.关键词:水路运输;西北太平洋;热带气旋;大风;波浪;分布特征中图分类号:U675.12文献标志码:A0 引言热带气旋是发生在热带洋面上的强烈的气旋性风暴,它来临时会带来狂风、暴雨、巨浪、风暴潮等恶劣天气,给船舶的航行安全带来巨大威胁.因此,正确掌握热带气旋大风和波浪分布特征,对有效避开热带气旋的恶劣天气区、保障航行安全具有重要意义.在热带气旋风浪分布特征方面,前人也已开展一些研究.林均珊等应用西北太平洋50个台风的波浪资料进行统计分析,获得台风主要参数与台风波高之间的关系;庄丽通过对西北太平洋1986-1996年7-11月具有代表性的35个台风波浪场资料的统计分析,给出不同强度的台风波浪场分布特征的统计模型;孔亚珍等通过对3次台风过程的波浪实际观测,分析台风浪的分布特征;庄红波等利用海洋自动站的监测资料分析“海马”(1104)、“韦森特”(1208)台风影响下的气象及海洋水文参数变化;陈登俊等分析中国近海主要天气系统影响下的海浪场分布特点;邹燕等基于台风年鉴资料建立台风近中心最大风速与其近中心最低气压之间的统计关系式;一些学者利用海浪模式对台风浪场进行数值模拟.上述研究都得到一些有意义的结论,具有较好的实用价值,但在热带气旋7级和10级以上大风的分布特征以及对船舶航行影响较大的4m以上大浪分布特征方面的研究还未见有报道,本文利用2011-2013年日本发布的地面分析图和波浪分析图上61个热带气旋的大风和波浪资料,对西北太平洋热带气旋的大风和波浪分布特征进行统计分析,得到一些有意义的统计结果,为航行船舶有效避离热带气旋的恶劣天气区域提供参考.1 资料来源及说明热带气旋的近中心最大风速、近中心最低气压、10级和7级以上大风圈半径等资料取自2011-2013年日本发布的每日世界时00时,06时,12时,18时地面分析图.热带气旋的最大波高、4m以上大浪等资料取自2011-2013年日本发布的每日世界时00时的波浪分析图,在分析大风和波浪分布特征时,为便于叙述,将热带气旋按其移动路径顺时针方向划分为8个风区,见图1.下文提到的热带气旋的前半圆、后半圆、右半圆、左半圆、右前部、右中部、右后部、左前部、左中部、左后部、前中部、后中部等各部位名称与风区的对应关系见表1.2 热带气旋中的大风分布特征2.1 近中心最大平均风速热带气旋近中心最大平均风速与其强度有非常密切的关系.图2为近中心最大平均风速随中心气压的分布.由图2可见,近中心最大平均风速随中心气压的升高而逐渐减小,通过线性、指数、对数、非线性等曲线模拟,发现两者之间存在较好的二次非线性关系,相关系数R 高达0.996.拟合方程为式中:y为近中心最大平均风速,kn;x=(P min-895)/5,P min为近中心最低气压,单位为hPa.根据上述拟合方程计算得到的近中心最大平均风速的平均绝对误差小于利用旋衡风方程导出的经验公式和目前业务使用的Atkinson—Holliday经验公式计算得到的平均绝对误差(见表2).该统计结果可为船舶利用热带气旋的中心气压值估算热带气旋近中心最大平均风速提供一种有效途径.2.2 10级以上大风圈分布特征热带气旋10级以上大风圈半径一般为20-200n mile,平均为73.5n mile. 一般热带气旋强度越强,10级以上大风圈半径也越大.图3为不同强度等级热带气旋10级以上大风圈半径的分布图.由图3可见:对于中心气压小于940hPa的强热带气旋,其半径变化幅度相对较小,一般为80-100n mile;而对于中心气压大于940hPa的热带气旋,其半径变化幅度相对较大,一般为40-80n mile;随着热带气旋强度的增强,其半径呈线性趋势增大.热带气旋10级以上大风一般以热带气旋为中心呈对称分布,这类热带气旋占85.9%.在不对称分布的热带气旋中,94.2%的热带气旋10级以上大风最大范围出现在热带气旋前进方向的右半圆.2.3 7级以上大风圈分布特征热带气旋7级以上大风圈半径一般为50-400n mile,平均为187.9n mile.一般热带气旋强度越强,7级以上大风圈半径也越大,图4为不同强度等级热带气旋7级以上大风圈半径的分布图.由图4可见:对于中心气压小于960hPa的强热带气旋,其半径变化幅度相对较小,一般为200-250n mile;而对于中心气压大于960hPa的热带气旋,其半径变化幅度相对较大,一般为100-200n mile;随着热带气旋强度的增强,其半径呈线性趋势增大.这与10级以上大风圈半径的变化趋势相似.与10级以上大风分布不同的是,7级以上大风以热带气旋为中心呈不对称分布的居多,占57.4%.在不对称分布的热带气旋中,7级以上大风最大范围主要出现在热带气旋前进方向的右半圆,占76.5%,出现在其他半圆的占23.5%.由此可见,无论是10级以上还是7级以上大风,如大风范围分布不对称,则大风范围最大区域一般都出现在热带气旋前进方向的右半圆,这主要是因为北半球右半圆紧邻副热带高压,那里气压梯度大,大风风力和范围相对也较大.3 热带气旋中的波浪分布特征3.1 最大波高及其分布热带气旋中的最大波高与热带气旋强度有密切的关系.图5和6分别为热带气旋中的最大波高随中心气压和近中心最大平均风速的分布,由图5和6可见,热带气旋中心气压越低、近中心最大平均风速越大,最大波高也越大,最大波高分别与中心气压和近中心最大平均风速之间存在较好的二次非线性关系,相关系数R分别达到0.995和0.992.对于中心气压在950hPa以下,近中心最大平均风速在80kn以上的热带气旋,平均最大波高达到8m以上,而且各强度等级热带气旋的平均最大波高差异较小;对于中心气压在950hPa以上,近中心最大平均风速在80kn以下的热带气旋,平均最大波高随强度的变化较为明显,随强度的减弱而迅速减小.热带气旋中的最大波高中心与热带气旋中心一般不重合,图7为最大波高中心在热带气旋前进方向各方位上出现的百分比.由图7可见:最大波高中心主要出现在热带气旋前进方向的右半圆(含右前、右中和右后),占88.7%,其中又以右中和右后最多,占71.2%;出现在热带气旋前进方向后方、前方和左半圆(含左前、左中和左后)的分别占4.7%,3.9%和2.7%.这主要是由于右半圆紧邻副热带高压,两者之间气压梯度大,风浪相对也大,图8为最大波高中心与热带气旋中心各距离上最大波高中心出现的百分比.由图8可见,最大波高中心主要出现在离热带气旋中心100n mile以内的范围内,占70%以上,其中在50-100n mile内出现频率最高,占40%以上,最大波高中心与热带气旋中心平均距离为92.9n mile.3.2 4m以上大浪的分布特征4m以上的大浪对船舶航行会造成巨大威胁.本文对热带气旋4m以上的大浪范围进行统计分析.4m以上的大浪范围以热带气旋中心到4m等高线的距离表示,因在不同方位上热带气旋中心到4m等高线的距离是不相等的,分析中以热带气旋NE,SE,SW,NW等4个方位作为代表性方位,分别统计这4个方位上热带气旋中心到4m等高线的距离,并将其平均值作为热带气旋4m以上大浪的范围,分析发现,4m以上大浪范围以热带气旋为中心呈不对称分布,4m浪最大范围主要出现在热带气旋前进方向的右半圆,占75%以上,其中又以右后半圆居多,占60%以上,出现在其他部位的不到25%.4m以上的大浪范围与气旋强度有密切的关系.表3为不同强度热带气旋4m等波高线与热带气旋中心平均距离,由表3可见,一般强度越强,4m浪范围越大,对于中心气压在980hPa以下的热带气旋,4m等波高线与热带气旋中心平均距离在250n mile以上,平均最大距离在380n mile以上;对于中心气压在980 hPa以上的热带气旋,4m等波高线与热带气旋中心平均距离在170n mile以下,平均最大距离在310n mile以下.笔者曾对温带气旋的波浪分布特征进行过研究,通过对热带气旋与温带气旋波浪分布特征的比较,发现热带气旋的波浪分布特点与温带气旋有很大的不同,北半球温带气旋中最大波高中心主要出现在气旋中心西南部位,而热带气旋主要出现在其前进方向的右后半圆;温带气旋最大波高中心与气旋中心的平均距离为350n mile左右,而热带气旋中最大波高中心与热带气旋中心的平均距离为93n mile左右,远小于温带气旋;4m以上大浪范围温带气旋远大于热带气旋,对于中心气压在980hPa以下的温带气旋,4m等波高线与其中心平均距离在800n mile 以上,平均最大距离在l200n mile以上,而对于同样强度的热带气旋,4m等波高线与其中心平均距离在250n mile以上,平均最大距离在380n mile以上,鉴于热带气旋与温带气旋在风浪分布特征上的不同,对这两种气旋可以采取不同的避离方法,对于热带气旋,由于其大风浪范围相对较小,可以采取绕航的方法来避离;对于温带气旋,由于其大风浪范围相对较大,采取绕航的方法来避离是不可取的,必要时可以穿越,但尽量考虑从其北侧(高纬度一侧)通过,因为那里的风浪相对较小.4 结束语通过对热带气旋大风和波浪分布特征的分析,得到以下几点主要结论:(1)热带气旋的近中心最大平均风速与中心气压存在较好的二次非线性关系,利用该统计关系式计算得到的近中心最大平均风速的平均绝对误差小于利用其他经验公式计算得到的近中心最大平均风速的平均绝对误差.(2)热带气旋10级以上大风基本上以热带气旋为中心呈对称分布,7级以上大风以热带气旋为中心呈不对称分布的居多,大风范围最大区域一般出现在热带气旋前进方向的右半圆.10级以上大风圈平均半径为73.5n mile,7级以上大风圈平均半径为187.9n mile.一般热带气旋越强,大风范围也越大.(3)热带气旋中的最大波高与热带气旋强度有密切的关系.热带气旋中心气压越低、近中心最大风速越大,最大波高也越大.最大波高中心与热带气旋中心一般不重合,最大波高中心主要出现在热带气旋前进方向的右半圆,特别是右后半圆,与热带气旋中心的距离一般在100n mile范围内.(4)热带气旋4m以上大浪范围以热带气旋为中心呈不对称分布,4m浪最大范围主要出现在热带气旋前进方向的右半圆,特别是右后半圆.4m以上的大浪范围与气旋强度有密切的关系,一般强度越强,4m浪范围越大.4m等波高线与热带气旋中心平均距离为235n mile左右,平均最大距离为377n mile左右,。

西北太平洋海面高度异常对热带气旋的响应

西北太平洋海面高度异常对热带气旋的响应

第40卷第1期2022年1月海洋科学进展A D V A N C E S I N MA R I N E S C I E N C E V o l .40 N o .1J a n u a r y,2022西北太平洋海面高度异常对热带气旋的响应王 雪1,2,3,蒋暑民1,2,3,戴德君1,2,3*,马洪余1,2,3(1.自然资源部第一海洋研究所,山东青岛266061;2.青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室,山东青岛266237;3.自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室,山东青岛266061)收稿日期:2021-01-25资助项目:国家重点研发计划项目 两洋一海 区域超高分辨率多圈层耦合短期数值预报系统研制(2017Y F C 1404000);国家自然科学基金项目 基于海上观测平台的海洋飞沫通量观测研究(42076014);山东省支持青岛海洋科学与技术试点国家实验室重大科技专项课题 两洋一海 海洋环境业务化预报及示范应用(2018S D K J 0106-2)作者简介:王 雪(1994-),女,硕士研究生,主要从事物理海洋学方面研究.E -m a i l :1849710126@q q.c o m *通信作者:戴德君(1973-),男,研究员,博士,主要从事海洋混合与内波方面研究.E -m a i l :d j d a i @f i o .o r g .c n (李 燕 编辑)摘 要:采用一种海面高度异常(S e aL e v e lA n o m a l y ,S L A )对热带气旋响应的合成分析方法,即根据热带气旋的路径位置和运动方向对海面高度异常进行插值㊁旋转和平均,得到不同热带气旋强度下,以热带气旋最佳路径点为原点的海面高度异常场㊂利用该方法,基于A v i s o 卫星高度计数据和中国气象局热带气旋最佳路径数据,得到了1993-2018年期间西北太平洋海面高度异常对热带气旋响应的特征㊂结果表明:热带气旋过境对海面高度有显著的影响,在热带气旋到达时刻的7d 之前,海面高度已经开始下降,海面高度异常变化较小;热带气旋经过时,路径中心海面高度明显降低,其右侧海面高度升高;在热带气旋经过6~7d 之后,海面高度降到最低值,随后缓慢升高㊂热带气旋经过海面时,其风速和移动速度对海面高度变化均有不同程度影响㊂随着风速增大,海面高度降低值也会增大㊂风速大于51.0m /s 时海面高度最大降幅达10.93c m ㊂热带气旋移动速度越慢,对海面高度影响越大㊂移动速度小于5k m /h 时,海面高度最大降幅为19.79c m ㊂关键词:西北太平洋;海面高度异常;热带气旋中图分类号:P 731 文献标志码:A 文章编号:1671-6647(2022)01-0001-12d o i :10.12362/j .i s s n .1671-6647.2022.01.001引用格式:王雪,蒋暑民,戴德君,等.西北太平洋海面高度异常对热带气旋的响应[J ].海洋科学进展,2022,40(1):1-12.WA N GX ,J I A N GSM ,D A I DJ ,e t a l .R e s p o n s e s o f s e a l e v e l a n o m a l y t o t r o p i c a l c yc l o n e s i nn o r t h w e s t P a c i f i cO c e a n [J ].Ad v a n ce s i n M a r i n eS c i e n c e ,2022,40(1):1-12.西北太平洋是热带气旋最活跃的海域之一,平均每年有20多个热带气旋㊂海洋对热带气旋的响应和反馈是一种从天气到气候尺度㊁从局地到全球范围㊁从动力学和热力学要素到多种环境变量的复杂过程[1]㊂在热带气旋经过期间,会发生剧烈的海气相互作用,海洋表层水汽㊁热量损失,上层海水冷却;强大的风应力可以穿透到海洋100~200m 深度并引起湍流混合㊁强烈的上升流,通过将温跃层的冷海水带入上层海洋的混合层中进行搅拌㊁混合层底部的剪切和对流冷却的共同作用导致不可逆的垂直混合,从而使混合层上层加深[2-6]㊂海洋对热带气旋的局地响应有较长的研究历史[7-8],很多研究学者利用现场观测㊁数据分析和数值模拟方法,从温度㊁盐度㊁海面高度㊁海流㊁生化要素和近惯性运动等不同方面开展了海洋对热带气旋的响应研究工作[9-18]㊂海洋对热带气旋的局地响应和反馈在很大程度上由中尺度过程主导,其中中尺度涡的存在会改变海洋热力学结构,调节热带气旋期间的海气相互作用[1]㊂热带气旋过境时将会对已经存在冷涡的海域产生明显的扰动㊂如在热带气旋经过后海表面高度降低㊁环流加强,甚至还可能影响黑潮路径;先前存在的冷涡强度增大㊁面积和范围扩大,在热带气旋经过后可能会形成新的冷涡[19-23];热带气旋可以通过影响海洋涡旋使黑潮加速,而气候变暖会进一步促进热带气旋增强[24]㊂此外,研究还发现,在热带气旋条件下,近惯性运动2海洋科学进展40卷的能量显著增强,且具有左右不对称特征[25],北半球热带气旋右侧近惯性运动更强㊂基于经典的E k m a n理论, L u和H u a n g也提出了均质海洋中热带气旋风场不移动时所驱动的海洋三维环流的解析解[26]㊂热带气旋引起的地转响应包括正压和斜压两部分㊂正压地转响应的特征是沿弱地转流的海表面高度(S e aS u r f a c eH e i g h t,S S H)低槽;斜压地转响应表现为与诱生环流保持地转平衡的温跃层脊以及沿轨的S S H低槽㊂斜压地转响应是S S H负异常产生的主要原因[27-30]㊂L u等研究2003年第21号热带气旋L u p i t 诱发的S S H负异常变化时发现,热带气旋通过地转响应注入海洋正位涡异常,可以扰动背景涡旋场,使受扰涡旋发生准地转调整,并进一步通过多个热带气旋的累积作用影响大中尺度环流和气候[31-32]㊂热带气旋过境期间海况恶劣,因此,现场海洋观测困难,相应的观测资料缺乏,针对热带气旋过程的长期监测系统更是欠缺㊂目前各类卫星遥感资料为研究上层海洋对热带气旋的响应提供了极大便利,尤其是海表面要素(如海面高度)对热带气旋的响应㊂根据卫星高度计数据,热带气旋可能导致S S H下降达20~60 c m[30,33]㊂S u n等基于测高仪和A r g o观测资料,发现2004年第10号热带气旋N a m t h e u n导致S S H最大降低6c m,同时温跃层冷却0.5~1.0ħ,这些信号至少持续15d,为斜压地转响应提供了现场观测证据[34]㊂杨元建等利用多卫星观测资料,分析了2008年9月3个连续热带气旋经过前后的海面高度异常的时空变化特征,结果发现3个热带气旋引起了局地海洋的海面高度异常的显著变化,海面高度异常下降幅度在10~ 50c m[35]㊂牟平宇等利用再分析资料㊁卫星遥感资料分析了2013年第7号热带气旋S o u l i k过境所引起的海表面温度㊁海面高度异常的变化规律㊂S o u l i k所经过的海域都存在着明显的降温,同时造成海面高度异常降低,最大降幅为20c m㊂海表面高度的降低具有不对称性,海表面温度的变化滞后于海表面高度的变化,降温区域集中在路径的右侧㊂从最大海面高度异常变化可以预测海表面温度降低最大的区域[36]㊂然而,以上研究主要基于个例研究,且不同的个例分析结果可能存在较大差异㊂本文利用卫星高度计资料和中国气象局(C h i n a M e t e r o r o l o g i c a lA d m i n i s t r a t i o n,C MA)热带气旋最佳路径数据集[37],合成分析了1993 2018年西北太平洋海域海面高度异常(S e aL e v e lA n o m a l y,S L A)对热带气旋的平均响应特征,以此提高对西北太平洋上层海洋物理环境对热带气旋响应的认识㊂1资料和方法1.1数据介绍本文使用的C MA热带气旋最佳路径数据集[37]提供了1949年以来西北太平洋(含南海㊁赤道以北㊁180ʎE以西)海域热带气旋每6h的位置㊁强度和风速㊂表1给出了热带气旋分级表㊂本文使用的海面高度异常数据为法国A V I S O(A r c h i v i n g,V a l i d a t i o n,a n d I n t e r p r e t a t i o no fS a t e l l i t eO c e a n o g r a p h i cD a t a)提供的多源高度计海面高度异常融合产品[38],其空间分辨率为0.25ʎˑ0.25ʎ,时间分辨率为1d,时间跨度为1993 2018年㊂由于2种数据的时间分辨率不同,为避免同一天卫星高度数据的累加问题,本文选取了每天00:00时刻的热带气旋最佳路径数据与海面高度异常数据进行合成分析㊂表1热带气旋分级表[37]T a b l e1 C l a s s i f i c a t i o no f t r o p i c a l c y c l o n e s[37]热带气旋等级底层中心附近最大风速/(m㊃s-1)底层中心附近最大风力热带低压(T r o p i c a lD e p r e s s i o n,T D)10.8~17.16~7级热带风暴(T r o p i c a l S t o r m,T S)17.2~24.48~9级强热带风暴(S e v e r eT r o p i c a l S t o r m,S T S)24.5~32.610~11级台风(T y p h o o n,T Y)32.7~41.412~13级强台风(S e v e r eT y p h o o n,S T Y)41.5~50.914~15级超强台风(S u p e rT y p h o o n,S u p e rT Y)ȡ51.016级以上1期王雪,等:西北太平洋海面高度异常对热带气旋的响应3 1.2合成方法为了更好地体现热带气旋左右两侧海面高度的响应,我们首先计算热带气旋的移动方向,并将对应时刻海面高度异常数据旋转,使得热带气旋移动方向指向正北,即通过旋转后,热带气旋经过最佳路径点时,其移动方向指向正北,且从我们选取的区域中心穿过㊂下面以1997年热带气旋W i n n i e为例进行说明㊂如图1所示,1997年8月14日00:00(U T C时间),热带气旋W i n n i e经过A点(139ʎ24'E,20ʎ54'N),并达到强台风级别㊂利用W i n n i e经过A点前后两天的移动距离d除以移动时间,求得其经过A点的平均速度,由此可得到热带气旋该时刻的移动速度和方向㊂将A点对应时刻的海面高度异常数据插值到以热带气旋最佳路径坐标点(A点)为原点的18ʎˑ18ʎ的网格上(图2a),然后将插值后的数据顺时针旋转α角度,即可得到以热带气旋最佳路径坐标点为原点,能明确区分热带气旋左侧㊁右侧影响的海面高度异常数据(图2b)㊂再选取以热带气旋最佳路径坐标点为原点的12ʎˑ12ʎ的网格数据进行合成分析(图2b中黑框标出区域)㊂注:A点为1997-08-14T00:00热带气旋W i n n i e的路径中心点,d为1997-08-13T00:00-1997-08-15T00:00W i n n i e的移动距离,α为热带气旋移动方向与正北方的夹角图1热带气旋W i n n i e的移动路径及影响海域的海面高度异常F i g.1 P a t ho f t h e t r o p i c a l c y c l o n eW i n n i e a n d c o r r e s p o n d i n g d i s t r i b u t i o no f S L A注:图中箭头为热带气旋移动方向,图b中黑色方框内为用于合成分析的㊁以热带气旋最佳路径坐标点为原点的12ʎˑ12ʎ的网格数据图2海面高度异常数据插值与旋转结果F i g.2 D i s t r i b u t i o no f S L Aa s s o c i a t e dw i t h t h e t r o p i c a l c y c l o n eW i n n i e a f t e r i n t e r p o l a t i o na n d r o t a t i o n4海洋科学进展40卷然后选择同一强度热带气旋经过的所有n个最佳路径点,分别通过插值㊁旋转得到气旋经过每一个坐标点之前14d㊁经过当天以及之后28d海面高度异常数据,再对每天的n个海面高度异常场求平均值,得到对应该天的海面高度异常合成场,最终可获得每一强度热带气旋43d内00:00时刻以其最佳路径坐标点为原点的海面高度异常合成场㊂2海面高度对热带气旋响应的合成结果分析本研究选取了1993 2018年强热带风暴(S T S)及以上级别的热带气旋数据,分别进行了海面高度异常响应的合成统计分析㊂为了减小浅水区域卫星高度计数据不准确以及近岸热带气旋增(减)水带来的影响,分析时去掉了水深小于200m的热带气旋最佳路径数据㊂另外,部分最佳路径坐标点位于南海北部湾内或者靠近日本群岛㊁台湾岛和菲律宾群岛等,为了减小陆地岸线的影响,分析时去掉了距离岸线150k m以内的热带气旋最佳路径数据㊂1993-2018年期间共统计得到了1704个00:00时刻热带气旋最佳路径坐标点,其分布如图3所示㊂注:n为最佳路径坐标点数量(已去除等级为热带低压和热带风暴㊁水深小于200m以及距离陆地海岸线150k m以内的坐标点)图3热带气旋最佳路径坐标点位置(00:00,U T C)F i g.3 L o c a t i o n s o f t r o p i c a l c y c l o n e s a t00:00,U T C1993 2018年期间,强热带风暴经过前后海面高度异常数据合成统计分析结果如图4所示(已减去强热带风暴经过之前第14天的结果),共统计得到601个强热带风暴最佳路径坐标点㊂在强热带风暴到达时刻的7d之前,路径中心处海面高度已经开始下降,但海面高度异常变化较小;强热带风暴经过时路径中心海面高度明显下降,其右侧海面高度升高,在强热带风暴经过后第7天,海面高度异常负值中心逐渐左移,海面高度异常降到最低值(-6.30c m),然后缓慢升高㊂在强热带风暴经过后的第28天,热带气旋左侧为海面高度负异常㊁热带气旋右侧为海面高度正异常㊂1993 2018年期间,台风㊁强台风和超强台风经过前后海面高度异常数据合成统计分析结果分别如图5㊁图6和图7所示(已分别减去台风㊁强台风和超强台风经过之前第14天的结果),这3种情况下分别统计得到了566㊁358和179个最佳路径坐标点㊂与强热带风暴情况相似,在台风㊁强台风和超强台风到达时刻的7天之前,路径中心处海面高度已经开始下降,海面高度异常变化较小;热带气旋经过时路径中心海面高度明显下降,其右侧海面高度升高,热带气旋经过后第7天,海面高度降到最低值(台风㊁强台风和超强台风这3种情况下,海面高度异常最大降低值分别为7.82㊁9.85和11.14c m),然后缓慢升高㊂同样地,在热带气旋经过后,海面高度异常负值中心逐渐左移(图5c~图5e㊁图6c~图6e和图7c~图7e);在热带气旋经过后的第28天,热带气旋左侧为海面高度负异常㊁热带气旋右侧为海面高度正异常(图5f㊁图6f和图7f)㊂随着热带气旋等级增加,热带气旋中心附近海面高度降低的范围明显加大(图5c㊁图6c和图7c),尤其在超强台风的影响下,海面高度降低区域呈现条带状分布㊂1期王雪,等:西北太平洋海面高度异常对热带气旋的响应5注:强热带风暴情况下,共统计得到601个最佳路径坐标点,坐标原点为其合成中心;填充颜色为海面高度异常,已减去强热带风暴到达时刻14d之前的结果图4海面高度异常对强热带风暴的响应F i g.4 R e s p o n s e s o f S L At o s t r o n g t r o p i c a l s t o r m s注:台风情况下,共统计得到566个最佳路径坐标点,坐标原点为其合成中心;填充颜色为海面高度异常,已减去台风到达时刻14d之前的结果图5海面高度异常对台风的响应F i g.5 R e s p o n s e s o f S L At o t y p h o o n s6海洋科学进展40卷注:强台风情况下,共统计得到358个最佳路径坐标点,坐标原点为其合成中心;填充颜色为海面高度异常,已减去强台风到达时刻14d之前的结果图6海面高度异常对强台风的响应F i g.6 R e s p o n s e s o f S L At o s t r o n g t y p h o o n s注:超强台风情况下,共统计得到179个最佳路径坐标点,坐标原点为其合成中心;填充颜色为海面高度异常,已减去超强台风到达时刻14d之前的结果图7海面高度异常对超强台风的响应F i g.7 R e s p o n s e s o f S L At o s u p e r s t r o n g t y p h o o n s1期王雪,等:西北太平洋海面高度异常对热带气旋的响应7 3热带气旋路径中心海面高度异常随时间变化图8给出了1993 2018年期间台风情况下,最佳路径坐标点处海面高度异常随时间变化图,其中图8a 为566个台风最佳路径坐标点43d内海面高度异常随时间变化图,海面高度异常的变化趋势与前面合成结果分析一致,在台风到达时刻的7d之前海面高度已经开始降低,约在台风经过后的第7天,海面高度异常降到最低值,随后增高㊂在台风影响下,海面高度异常最大降低幅度(相比台风影响之前第14天结果)达7.36c m㊂图8b分别为每天00:00㊁06:00㊁12:00和18:00的台风最佳路径坐标点处海面高度异常随时间变化的平均结果的误差分析,最大误差值为0.35c m㊂强热带风暴㊁强台风以及超强台风情况下,最佳路径坐标点处海面高度异常随时间变化结果与台风情况下结果相似㊂注:图a中红色竖线为台风经过时刻,黑色粗线为高度异常平均结果;图b中黑色粗线为每天00:00㊁06:00㊁12:00和18:00平均结果的平均值,灰色阴影区域为平均结果对应的均方差图8台风路径中心处海面高度异常随时间变化F i g.8 T e m p o r a l v a r i a t i o no f S L Aa t t h e c e n t e r o f t y p h o o n s根据已有的研究表明,热带气旋对海面影响的剧烈程度与其本身的移动速度有关,移动比较缓慢的热带气旋对局地海面的作用时间会更持久,对海面高度的影响更为显著[22,35]㊂图9给出了台风情况下,不同移动速度对最佳路径处平均海面高度异常随时间变化的影响㊂表2给出了台风不同移动速度对应的S L A最大降幅(此处的最大降幅为相对于台风影响前第14天的平均结果),台风移动速度小于5k m/h时,在台风影响第6天,海面高度异常降到最低值,降幅可达19.79c m;台风移动速度为5~10k m/h时,海面高度异常的最大降幅在台风经过后第8天达到18.78c m;台风移动速度为10~15k m/h时,海面高度的最大降幅发生在台风经过后第7天,为9.79c m;台风移动速度为15~20k m/h时,海面高度异常的最大降幅发生在台风经过后第6天,为6.20c m;台风移动速度为20~25k m/h时,海面高度异常的最大降幅发生在第8天,为4.43c m;当台风移动速度大于25k m/h,海面高度异常降幅最大约为3.67c m,发生在台风经过后第7天㊂台风移动速度越小,海面高度异常的降幅越大㊂8海洋科学进展40卷注:v为台风移动速度,其对海平面高度异常的影响已减去台风经过之前第14天的结果图9台风移动速度对海面高度异常影响F i g.9 E f f e c t s o f t y p h o o n t r a n s l a t i o n s p e e do nS L Ae v o l u t i o n表2不同台风移动速度对应的S L A最大降幅T a b l e2 T h em a x i m u mr e d u c t i o n i nS L Ac o r r e s p o n d i n g t od i f f e r e n t t y p h o o n t r a n s l a t i o n s p e e d 台风移动速度v/(k m㊃h-1)S L A最大降幅/c m最大降幅对应时间(台风经过后第n天)/d 0ɤvɤ519.7965<vɤ1018.78810<vɤ159.79715<vɤ206.20620<vɤ254.438v>253.677此外,不同等级的热带气旋对海面高度影响程度也有较大差异㊂高风速(>17m/s)气旋型风场将引起大范围的海面变化,热带气旋强度越大(即中心气压越低㊁近中心最大风速越大)对海面的影响幅度和范围也越大[35]㊂图10给出了强热带风暴㊁台风㊁强台风和超强台风这4种情况下,路径中心平均海面高度异常随时间的变化㊂不同热带气旋强度情况下,海面高度异常的变化趋势基本一致,约在热带气旋影响6~7d后,海面高度异常达到最小值,随后缓慢增大㊂表3给出了不同强度热带气旋对应的S L A最大降幅(此处的最大降幅为相对于热带气旋影响前第14天的平均结果)㊂强热带风暴(近中心最大风速为24.5~32.6m/s)影响下海面高度异常最大降低值为5.70c m;台风(风速为32.7~41.4m/s)影响下,海面高度异常最大降低约7.82c m;强台风(风速为41.5~50.9m/s)影响下,海面高度异常降低为9.64c m;而在超强台风(风速大于51.0m/s)情况下,海面高度异常最大降幅为10.93c m㊂随着近中心最大风速增大,海面高度异常降低的幅度也增大,这与前人的研究结果[22,35]一致㊂从常理来讲,只有当热带气旋直接影响到研究区域时,海面高度才发生变化㊂而图9和图10显示:在热带气旋到达研究区域7天之前海面高度就已经开始下降㊂若以热带气旋移动速度为5k m/h,7级最大风圈半径为550k m计算,在热带气旋到达研究区域的7天前,热带气旋中心在距离研究区域约840k m㊂热带气旋7级最大风圈直接影响的区域仍然距离研究区域约300k m,对该区域海面高度的影响应该很小㊂热带气旋到达研究区域7天之前海面高度就已经开始下降的具体原因目前尚不明确,需要开展进一步研究㊂1期王雪,等:西北太平洋海面高度异常对热带气旋的响应9注:海面高度异常已减去热带气旋经过之前14d的结果图10风速对海面高度异常的影响F i g.10 E f f e c t s o fw i n d s p e e do nS L Ae v o l u t i o n表3不同风速对应的S L A最大降幅T a b l e3 T h em a x i m u mr e d u c t i o n i nS L Ac o r r e s p o n d i n g t od i f f e r e n tw i n d s p e e d s 热带气旋近中心最大风速/(m㊃s-1)S L A最大降幅/c m最大降幅对应时间(热带气旋经过后第n天)/d24.5~32.65.70732.7~41.47.82741.5~50.99.646ȡ51.010.9364结语本文采用了一种海面高度异常对热带气旋响应的合成分析方法,即通过插值㊁旋转㊁平均,获取不同热带气旋强度下,以热带气旋最佳路径点为原点的海面高度异常场,且热带气旋路径由下(南)向上(北)穿过该异常场,该合成分析方法能够更好地体现热带气旋左右两侧海面高度的响应㊂利用卫星高度计数据和热带气旋最佳路径数据,合成分析了1993 2018年期间西北太平洋热带气旋经过时海面高度异常的变化㊂合成分析结果表明:在强热带风暴㊁台风㊁强台风和超强台风这四种情况下,热带气旋到达时刻的7d之前,路径中心处海面高度已经开始下降,但海面高度异常变化较小;热带气旋经过时路径中心海面高度明显下降,其右侧海面高度升高,热带气旋经过后第6~7天,海面高度降到最低值,然后缓慢升高㊂在热带气旋经过之后,海面高度异常负值中心逐渐左移;在热带气旋经过后的第28天,热带气旋左侧为海面高度负异常㊁热带气旋右侧为海面高度正异常㊂热带气旋等级越大,近中心风速也越大,其路径中心附近海面高度降低的范围明显增大,海面高度异常最大降幅也越大;在超强台风(风速大于51.0m/s)的影响下,海面高度异常最大降低量值为10.93c m㊂热带气旋本身的移动速度对海面高度变化也有影响,移动速度越慢,作用时间越长,对海面高度的影响越大;台风情况下,移动速度小于5k m/h时,对海面高度的影响最大,海面高度异常最大降低值达19.79c m㊂需要注意的是,由于同一经线上,纬度相差1ʎ的两点的实际距离约为111k m,而同一纬线上,经度相差1ʎ的两点的实际距离约为111k mˑc o sθ(θ为纬度)㊂在本文的合成分析中,考虑到热带气旋最佳路径坐标10海洋科学进展40卷点集中在10ʎ~35ʎN,c o sθ的取值范围为0.82~0.98,我们没有区分纬度变化带来的影响㊂针对热带气旋经过时路径中心海面高度异常变化左右不对称㊁其右侧海面高度升高的现象,其原因可能是北半球热带气旋右侧局地风场的旋转方向为顺时针方向,和埃克曼漂流的方向一致㊂对于缓慢移动的热带气旋,风场将会进一步触发E k m a n抽吸,产生比左侧更强的上升流,驱使海表水远离热带气旋中心[39-40],导致右侧海水体较厚,海面高度升高㊂本文统计的平均响应特征显示在热带气旋经过后第6~7天海面高度降到最低值㊂一般来讲,热带气旋可通过以下方式影响海面高度异常:一是热带气旋通过风应力对海流做正功,使得海表流速加快,引起水平压强梯度力的调整,最终造成海面高度下降[33];二是热带气旋造成海水强烈垂直混合,引起海洋上层海水密度的变化,从而使得海表面高度降低[41-42];三是热带气旋经过后的海洋正压㊁斜压地转调整过程使得海表面高度降低[33]㊂但在热带气旋过境后,风应力便不再向研究海域输入能量,该海域的机械能会不断耗散,海面高度不会再下降[41]㊂因而风应力做功导致海表面高度降低不能解释热带气旋过境后的7d内,海面高度持续下降的现象㊂产生该现象的可能原因是地转调整过程,已有研究表明热带气旋经过后,海水密度层结产生较大变化,地转调整过程导致的海面高度异常减小的特征可能会持续存在,超过数周[33]㊂本文的分析结果显示在热带气旋到达研究区域7d之前,海面高度已经开始降低,其原因尚不明确㊂热带气旋的风速和移动速度对海面高度异常变化均有影响,但是对于海面高度变化的影响具体是热带气旋的哪个因素发挥主要作用也有待进一步研究㊂参考文献(R e f e r e n c e s):[1]陈大可,雷小途,王伟,等.上层海洋对台风的响应和调制机理[J].地球科学进展,2013,28(10):14-23.C H E N D K,L E IX T,WA N G W,e t a l.U p p e r o c e a n r e s p o n s e a n d f e e d b a c km e c h a n i s m s t o t y p h o o n[J].A d v a n c e s i nE a r t hS c i e n c e,2013,28(10):1077-1086.[2] C H A N G Y,C H E N G,T S E N G R,e ta l.O b s e r v e dn e a r-s u r f a c e f l o w su n d e ra l l t r o p i c a l c y c l o n e i n t e n s i t y l e v e l su s 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西北太平洋双热带气旋相互作用统计分类及其特征分析

西北太平洋双热带气旋相互作用统计分类及其特征分析
文献标 识码 :A D i 03 6  ̄i n10 .9 52 1 . .0 o :1 . 9 .s . 44 6 . 1 40 3 9 s 0 0 0 中图分类号:P 4 44
陈联寿等[] 出 T 1 8 指 C相互作用有直接和间接
1 引

作 用之 分 。L n e [提 出 “ 原 效应 ” 的订 正 adr等 ] 藤
C r等[] a r 1随之又归纳出区分这些情形的临界距离 o 和互旋速率标准 ,但 同时表明在分类过程 中仍存 在很大的主观性 。以上研究的主观性都较大 ,且 统计研究时间区间较短。 本文首先从 14- 2 0 9 9 07
年 ( 5 共 9年 )西北太 平 洋 ( 包括 中国南海 海域 )
基金项 目:国家自然科学基金重点项 目 ( 03 2 5 4 80 3 );国家重点基础研究发展规划项 目 ( 7 ) 93 课题 ( 0 9 B 2 52 共同资助 20 C 4 10 )
通讯作者:吴限,女,山东省人 ,硕士 ,主要从事灾害性天气形成机理和预报研究。Ema :wu i p@13 o - i l xa p 6 . m n c
类型的平均 回归路径 。第 三部分详细介绍这些类 型的路径特征 。第四部分统计分析每一类双 T C 的登陆情况 、季节规律和两气旋 的共存生命史 。 第五部分着重分析各类双 T C相互作用过程中的 大尺度引导气流场特征 ,得到各类相互作用的开 始 、中间和结束阶段的典型引导流场 。
文章编号:10 —9 52 1)40 5—0 0 44 6(0 0 .4 51 1
西北太平洋双热带气旋相互作用统计分类及其特征分析
吴 限 ,费建 芳 ,黄小 刚 2 ,程小平 ,任建奇
( . 放 军理 工大 学气 象学 院 ,江 苏 南 京 2 10 ;2 1解 1 1 1 .海军 海洋 水 文气 象 中心 ,北京 10 6 ) 0 11

浅析太平洋的热带气旋

浅析太平洋的热带气旋

关于西北太平洋热带气旋的模型建立与研究摘要21世纪人类仍将面临频繁发生的自然灾害的威胁,热带气旋是世界上主要的自然灾害之一。

本文针对热带气旋的多项属性,对各属性间的相关程度作了分析与研究,并进行了建模与分析设计。

根据各项影响热带气旋的因子,运用多种分析方法,并结合SPSS和Matlab工具从不同角度进行了分析,再用最小二乘拟合模型进行了预测。

对于问题一,为了研究因子间的相关性,我们采用Copula方法与Kendall算法相结合,求得各因子间的相关系数,并对因子的可信度进行了检验。

得出最大气压与最大风速呈明显负相关;最大气压、最大风速、暴风域最大半径、强风域最大半径、移动距离五个因素两两之间存在相关性的结论。

对于问题二,运用最小二乘拟合模型结合Matlab工具在所给数据中求得拟合函数,预测出2014年热带气旋数为32个。

对于问题三,运用主成分分析法在SPSS中调用命令后得出:移动距离是贡献率最大的因子,与2006年修订的热带气旋等级国家标准中将气旋进行分类的标准不同,所以我们认为应该将移动距离也作为分类标准的一个因素。

关键字:热带气旋分类相关系数最小二乘拟合主成分分析法一、问题重述20世纪是人类历史上物质文明发展最快的世纪,科学技术取得了巨大的进展,数值天气预报的成功也重要展现了社会和科技的进步。

但是,经济越发展自然灾害造成的损失就越大,21世纪人类仍将面临频繁发生的自然灾害的威胁,热带气旋是世界上主要的自然灾害之一。

在我国, 气象灾害频数占整个自然灾害的70%以上,造成的经济损失占国内生产总值的3%-6%,这一比率比一般发达国家高,而台风灾害在气象灾害中占有相当一部分。

附录1给出了2000-2013年的西北太平洋热带气旋基础信息,附录2给出了2006年修订的热带气旋等级国家标准。

试利用附录1给出的2000-2013年的西北太平洋热带气旋基础信息分析如下问题:1)西北太平洋热带气旋基础信息要素之间相关吗?若相关,关系如何?2)近年来西北太平洋热带气旋发生频率在升高吗?2014年西北太平洋上会发生多少个热带气旋?3)2006年修订的热带气旋等级国家标准还合适吗?若不合适,你认为应该怎样调整?二、问题分析在此问题中,首先得对数据进行处理,剔除一些无关数据和影响小的因子,我们将热带气旋定义成了点模型,而气旋的相关属性则是点的属性,所以忽略了经纬度位置的影响。

西北太平洋暖池热状态对热带气旋活动的影响

西北太平洋暖池热状态对热带气旋活动的影响

西北太平洋暖池热状态对热带气旋活动的影响
研究1959-2003年西北太平洋热带气旋与暖池热状况的联系.结果发现暖池次表层海温与生成的台风个数具有显著相关,当暖池处于热状态时,台风偏少,生成热带风暴的位置偏向于靠近大陆的西北侧,且以西行路径为主,因此对我国的影响较为频繁.而暖池处于冷状态时,生成于西北太平洋东南侧的台风较为频繁,西北向移动至日本东南侧易于发生东北的转向.另外,对暖池冷暖状态年的环流合成发现,海表温度不是影响热带气旋年际数量异常的主要因子,而是由大气环流所引发的动力因素起决定作用.当暖池暖状态时,季风槽东端位置偏西北,对应于低层涡度和高层散度为正距平,引发中层垂直上升运动异常,有利于热带气旋在西北侧海域生成.此时500hPa风场以东风距平为主,且西北太平洋南北侧分别为西风和东风垂直切变距平.而暖池处于冷状态时,东亚季风槽东扩,使得西北太平洋东南侧产生有利于气旋生成的环流背景,同时东亚大槽加强,中层西南风易引导热带气旋东北转向,西北太平洋南北侧分别为东风和西风垂直切变距平.。

西北太平洋热带气旋生成的源地和年代际变化特征

西北太平洋热带气旋生成的源地和年代际变化特征

西北太平洋热带气旋生成的源地和年代际变化特征热带气旋主要发生在6°N~20°N的纬度带内,我国南海中部偏东洋面(16°N~18°N,114°E~120°E)、菲律宾群岛东部洋面(10°N~14°N,128°E~132°E)、加罗林群岛中部洋面(6°N~14°N,134°E~152°E)和马绍尔群岛附近洋面(8°N-10°N,160°E-162°E)为高发海域;热带气旋生成的平均位置存在明显的季节变化,冬季偏南偏东,夏季偏北偏西;热带气旋发生频数具有明显的年际变化特征,20世纪60年代、80年代发生数较多,21世纪00年代发生数最少;西北太平洋全年各月都有热带气旋发生,发生频数最多的为8月份,最少的为2月份,7—10月是热带气旋发生的盛行期,期间热带气旋发生数占全年总数的近70%。

厄尔尼诺年西北太平洋异常反气旋的年际变化特征及其影响

厄尔尼诺年西北太平洋异常反气旋的年际变化特征及其影响

厄尔尼诺年西北太平洋异常反气旋的年际变化特征及其影响厄尔尼诺(El Niño)是一种自然现象,通常周期为2至7年,其对全球气候和海洋系统产生了广泛的影响。

其中,厄尔尼诺年西北太平洋异常反气旋的年际变化特征引起了广泛关注。

本文将探讨这些变化特征,并分析其对气候现象和生态系统的影响。

1. 异常反气旋的形成机制异常反气旋是厄尔尼诺事件期间西北太平洋区域出现的一种特殊气象现象,其形成是由厄尔尼诺引发的大气环流变化所造成的。

在厄尔尼诺年,赤道东太平洋暖流向西向赤道中太平洋传播,导致海洋温度升高。

升温的海洋表面使得大气中水汽含量增加,气流变得更加湿润,形成了异常反气旋。

2. 年际变化特征异常反气旋在厄尔尼诺年表现出了明显的年际变化特征。

首先,异常反气旋的发生频率明显增加,且持续时间延长。

其次,异常反气旋在厄尔尼诺年更加稳定且强大,对气象变化的调制作用更为显著。

此外,异常反气旋的空间范围也有所扩大,覆盖面积更广。

3. 对气候现象的影响厄尔尼诺年西北太平洋异常反气旋对气候现象产生了重要的影响。

首先,它对西北太平洋地区的降水模式产生了显著影响。

异常反气旋的存在导致该地区出现异常干旱和降水不足的情况,给当地农业生产和水资源管理带来了挑战。

其次,异常反气旋还与风暴形成和路径变化相关,可能引发更多的风暴和极端天气事件。

4. 对生态系统的影响厄尔尼诺年西北太平洋异常反气旋的年际变化特征还对当地生态系统产生了重要的影响。

异常反气旋导致海洋环境发生变化,影响海洋生物的分布和生态链的稳定性。

此外,异常反气旋还可能导致热带珊瑚礁的大规模死亡,对海洋生态系统造成长期的影响。

结论厄尔尼诺年西北太平洋异常反气旋的年际变化特征明显,对气候现象和生态系统产生了重要的影响。

了解和研究这些变化特征对于预测和应对厄尔尼诺事件的影响具有重要意义。

未来的研究应进一步深入探讨异常反气旋和厄尔尼诺事件之间的关系,并为应对气候变化和生态系统保护提供科学依据。

西北太平洋西行热带气旋对云南强降水的影响研究的开题报告

西北太平洋西行热带气旋对云南强降水的影响研究的开题报告

西北太平洋西行热带气旋对云南强降水的影响研究的开题报告一、选题背景和意义:云南是中国西南地区的重要省份,同时也是中国南方地区的重要水源补给。

然而,云南地区经常发生的强降水事件给当地的生产和生活带来了巨大的影响,常常导致洪涝灾害和土地荒化。

西北太平洋西行热带气旋是影响云南强降水的重要原因之一,因此,对其影响机制的深入研究具有极大的实际意义。

二、研究内容和重点:本研究旨在探讨西北太平洋西行热带气旋对云南强降水的影响机制,包括如下几个方面:1. 西北太平洋西行热带气旋的生成和移动规律。

2. 西北太平洋西行热带气旋与云南强降水的时空关系。

3. 西北太平洋西行热带气旋对云南强降水的影响机制研究,包括动力和热力等因素。

4. 数值模拟实验,探讨西北太平洋西行热带气旋对云南强降水的影响预测方法。

三、研究方法和技术路线:本研究主要采用实测和模型模拟相结合的方法,其中实测数据主要包括卫星遥感和地面观测数据;模型模拟方面主要采用大气环流模式和降水模式等数值模拟手段,通过对模拟结果的对比分析,进一步验证模拟结果的可靠性和准确性。

四、预期成果和创新点:本研究可望取得如下成果:1. 揭示西北太平洋西行热带气旋对云南强降水的影响机制。

2. 发展基于数值模拟的西北太平洋西行热带气旋对云南强降水的影响预测方法。

3. 积累云南地区强降水事件的观测资料和模拟数据,为今后加强对云南地区强降水的预测和防御提供依据。

本研究具有如下创新点:1. 该研究是首次对西北太平洋西行热带气旋对云南地区强降水的影响机制进行系统研究,填补了该领域的研究空白。

2. 研究中首次采用基于数值模拟的方法探讨西北太平洋西行热带气旋对云南强降水的影响预测方法,对未来的预测和规划具有重要意义。

五、研究难点:本研究的主要难点在于:1. 气象数据的获取和分析。

2. 对研究所选模型进行优化和改进。

3. 模型模拟结果和实测数据的对比验证。

六、论文安排:第一章绪论1.1 研究背景和意义1.2 主要研究内容和重点1.3 研究方法和技术路线1.4 预期成果和创新点1.5 研究难点1.6 论文安排第二章西北太平洋西行热带气旋的生成和移动规律2.1 西北太平洋西行热带气旋的定义2.2 生成机制2.3 移动规律第三章西北太平洋西行热带气旋与云南强降水的时空关系3.1 强降水事件的气象特征3.2 西北太平洋西行热带气旋和强降水的时空关系第四章西北太平洋西行热带气旋对云南强降水的影响机制研究4.1 动力机制4.2 热力机制第五章基于数值模拟的西北太平洋西行热带气旋对云南强降水的影响预测方法5.1 数值模拟方法的简介5.2 模拟结果的分析和验证5.3 西北太平洋西行热带气旋对云南强降水的预测方法第六章结论和展望6.1 结论6.2 研究展望参考文献致谢。

西北太平洋热带气旋移动方向变化异常的环流特征

西北太平洋热带气旋移动方向变化异常的环流特征

西北太平洋热带气旋移动方向变化异常的环流特征周宜卿;余锦华【期刊名称】《气象科学》【年(卷),期】2015(035)006【摘要】基于中国气象局和上海台风研究所整编的1972-2011年热带气旋(TC) best-track资料,采用极端天气气候事件定义的百分位法确定TC移动方向异常变化的阈值,利用Lanczos滤波法将大气环流分解成为季节内振荡(MJO)、准两周振荡(QBW)和天气3种尺度环流场,研究这3种尺度环流对热带气旋在南海地区异常北折的影响.结果表明:近40 a的资料统计显示,热带气旋12 h内移向逆时针方向偏转50°以及顺时针方向偏转47°为TC移动方向变化的95%分位数值,将12 h移动方向变化大于该数值的TC定义为移动方向变化异常.TC异常路径平均每年发生2.68次,9月份发生的概率最大,约为7%,最常发生在南海海域.分析3个发生在南海地区热带气旋异常北折的引导气流发现,在TC转向前,向西的引导气流纬向速度减慢,经向分量先向南加速,随后突然转为向北加速.天气尺度对应的引导气流对TC异常右偏影响最为明显,对流层中高层热带气旋中心东南侧强天气尺度西南气流引导TC异常右偏.【总页数】8页(P720-727)【作者】周宜卿;余锦华【作者单位】南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室大气科学学院,南京210044;南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室大气科学学院,南京210044【正文语种】中文【中图分类】P444【相关文献】1.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 [J], 周波涛;崔绚2.1994/1995年西北太平洋热带气旋气候特征与热带海洋和大气环流分析 [J], 叶英;董波3.西北太平洋热带气旋强度的年际变化特征及其大气环流背景场分析 [J], 赖芬芬;江静4.埃尔-尼诺现象与西北太平洋上强热带气旋发生频数及热带大气环流的某些特征[J], 杨祖芳;董守玉;王文东;范永祥5.西北太平洋热带气旋频数异常与五类主要大尺度环流型的关系 [J], 周伟灿;张小雨;赵海坤;沈新勇因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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西北太平洋热带气旋问题摘要随着社会经济的不断发展,自然灾害带给人类生活的影响也在扩大,热带气旋作为主要自然灾害之一,一直是人类重点研究关注的对象。

本文从热带气旋信息基础要素之间相关性关系,以及构建热带气旋发生频率模型和对热带气旋等级标准的评估与优化展开讨论。

针对问题一,基于西北太平洋热带气旋基础信息数据,利用相关性和显著性指标分析各信息要素间相关性水平,分析出各个基础信息要素之间是否存在的相关关系,以及其相关关系程度。

针对问题二,根据所给数据中历年台风发生次数,建立台风发生次数模型,并结合最小二乘法拟合图像,在此基础上进行模型优化,使得模型拟合度最高。

经分析近年来热带气旋发生频率整体呈震荡趋势,在最近三年有所上升,并根据此模型预测2014年发生频率为21次。

针对问题三,经过问题分析我们发现国家等级划分标准过于单一,无法准确评估热带气旋,因此本文引进多项指标作为评定标准。

首先将热带气旋各信息要素进行聚类,从而简化信息要素,再根据简化后各要素对数据进行聚类,依据各类的指标,将其划为四类,接着对所划分标准与相关参考资料进行比对和考证,说明划分标准的可靠性。

关键词:相关性、曲线拟合、聚类1.问题的重述20世纪是人类历史上物质文明发展最快的世纪,科学技术取得了巨大的进展,数值天气预报的成功也重要展现了社会和科技的进步。

但是,经济越发展自然灾害造成的损失就越大,21世纪人类仍将面临频繁发生的自然灾害的威胁,热带气旋是世界上主要的自然灾害之一。

在我国, 气象灾害频数占整个自然灾害的70%以上,造成的经济损失占国内生产总值的3%-6%,这一比率比一般发达国家高,而台风灾害在气象灾害中占有相当一部分。

附录1给出了2000-2013年的西北太平洋热带气旋基础信息,附录2给出了2006年修订的热带气旋等级国家标准。

试利用附录1给出的2000-2013年的西北太平洋热带气旋基础信息分析如下问题:1)西北太平洋热带气旋基础信息要素之间相关吗?若相关,关系如何?2)近年来西北太平洋热带气旋发生频率在升高吗?2014年西北太平洋上会发生多少个热带气旋?3)2006年修订的热带气旋等级国家标准还合适吗?若不合适,你认为应该怎样调整?2.模型的假设(1)假设附录所给数据真实可靠;(2)假设数据足够精确,能够放映出改热带气旋的各项指标;(3)假设附录中测量的数据有足够的依据。

3.符号说明符号含义x年份y台风发生次数4.问题的分析4.1 问题一的分析问题一是在给定326条西北太平洋热带气旋基础信息的基本数据,和11项基础信息下的不同数据的分析,寻找基础信息要素之间是否存在相关关系,以及相关关系的程度。

其关键在于分析各个基础要素之间的相关性和显著性。

因此,本文拟用相关性和显著性这两个指标对各个因素逐一分析,找出存在的相关关系并求出相关关系程度。

4.2 问题二的分析问题要求根据所给数据中历年台风次数判断近年来台风次数的趋势,并预测2014年的台风次数,即需要建立与年份相关的台风次数预测模型。

因此,建立以年份为x轴与以台风次数为y轴坐标轴,在此坐标轴上画出年份与台风次数的散点图,观察并考虑采用最小二乘法拟合图像,即观测值与预测值的差值平方和达到最小。

在次基础上改进模型,判断比较回归平方和与总离差平方和的比值2R。

2R介于0和1之间,越接近1,回归拟合效果越好,一般认为超过0.8的模型拟合度比较高。

4.3 问题三的分析本文问题三在于讨论2006年修订的热带气旋等级国家标准是否合适,经过问题一的分析,我们发现,国家制定的等级标准评定标准过于单一,只以最大风速为参考标准,因此本文考虑引进多项因素作为评定标准,从而更加客观的评定热带气旋等级,此题首先根据问题一求解结果,利用SPSS软件将热带气旋的基础信息要素进行聚类,从而简化信息要素,再利用简化后信息要素将数据资料进行聚类,从而分为三类,并根据每类特点制定等级划分标准,再通过历史文献资料的比对考证,证明划分标准的可靠性。

5.模型的建立与求解5.1 问题一模型的建立与求解Step1:Pearson相关系数Pearson相关系数用来衡量两个数据集合是否在一条线上面,它用来衡量定距变量间的线性关系。

如衡量国民收入和居民储蓄存款、身高和体重、高中成绩和高考成绩等变量间的线性相关关系。

当两个变量都是正态连续变量,而且两者之间呈线性关系时,表现这两个变量之间相关程度用积差相关系数,主要有Pearson 简单相关系数值域等级的解释(见表 1 )表 1 相关系数和值域等级系数值域等级解释0.8-1.0 极强相关 0.6-0.8 强相关 0.4-0.6 中等程度相关 0.2-0.4 弱相关0.0-0.2极弱相关或无相关Pearson 计算公式:i i cov(X ,Y )cov(X ,X )cov(Y ,Y )i i i i i R =展开得:2222=N X ()()i i i ii i i i i N X Y X Y R X N Y Y -⎡⎤⎡⎤--⎣⎦⎣⎦∑∑∑∑∑∑∑其中i X 、i Y 代表各个基础信息要素,i R 代表各个基础信息要素之间的Pearson系数。

Step2:显著性水平P 检验显著性的含义是指两个群体的态度之间的任何差异是由于系统因素而不是偶然因素的影响。

我们假定控制了可能影响两个群体之间的差异的所有其他因素,因此,余下的解释就是我们所推断的因素,而这个因素不能够100%保证,所以有一定的概率值,叫显著性水平。

显著性水平是估计总体参数落在某一区间内,可能犯错误的概率为显著性水平,用α表示。

显著性是对差异的程度而言的,程度不同说明引起变动的原因也有不同:一类是条件差异,一类是随机差异。

它是在进行假设检验时事先确定一个可允许的作为判断界限的小概率标准。

P 值的理解:假设检验是推断统计中的一项重要内容。

用SAS 、SPSS 等专业统计软件进行假设检验,在假设检验中常见到P 值( P-Value ,Probability ,Pr),P 值是进行检验决策的另一个依据。

P 值即概率,反映某一事件发生的可能性大小。

统计学根据显著性检验方法所得到的P 值,一般以P < 0.05 为显著,P<0.01 为非常显著,其含义是样本间的差异由抽样误差所致的概率小于0.05 或0.01。

运用显著性水平P检验来分析各个基础信息要素之间具有相关关系的可能性大小。

Step3:模型求解依据上述原理结合附录1中数据,将不完整数据补全空数据以0代替,寿命统一换算为小时单位,经过SPSS程序依次各个基础信息要素之间的相关性,见表2如下:表 2 各个基础信息要素之间的相关性和显著性相关性最低气圧(hPa) 最大风速(kt)暴风域最大半径(nm)强风域最大半径(nm)强风域最大直径(nm)移动距离(km)寿命(h)平均速度(km/h)维度幅度经度幅度最低气圧(hPa) 1 -.978**-.784**-.502**-.549**-.721**-.753**.067 -.602**-.571**最大风速(kt) -.978** 1 .778**.467**.511**.727**.754**-.045 .600**.586**暴风域最大半径-.784**.778** 1 .711**.736**.690**.647**.019 .628**.510**强风域最大半径-.502**.467**.711** 1 .965**.559**.493**.073 .568**.340**强风域最大直径-.549**.511**.736**.965** 1 .587**.538**.044 .575**.375**移动距离(km) -.721**.727**.690**.559**.587** 1 .848**.231**.825**.771**寿命(h)-.753**.754**.647**.493**.538**.848** 1 -.213**.656**.681**平均速度(km/h) .067 -.045 .019 .073 .044 .231**-.213** 1 .253**.163**维度幅度-.602**.600**.628**.568**.575**.825**.656**.253** 1 .380**经度幅度-.571**.586**.510**.340**.375**.771**.681**.163**.380** 1 **. 在 .01 水平(双侧)上显著相关。

分析上述数据可以看出最低气压与其他九种基本信息要素呈负相关,其中与最大风速、暴风区域最大半径、强风区域最大直径、强风区域最大半径、移动距离、寿命和经纬度相关性较大。

最大风速除与最低气压和平均速度呈负相关,与其他因素呈正相关,除与平均速度外与其他因素显著相关。

暴风域最大半径除与最低气压呈负相关,与其他因素呈正相关,除与平均速度外与其他因素显著相关。

强风区域最大半径除与最低气压呈负相关,与其他因素呈正相关,除与平均速度外与其他因素显著相关。

强风区域最大直径除与最低气压呈负相关,与其他因素呈正相关,除与平年份与台风次数的散点图05101520253035199820002002200420062008201020122014年份台风次数次数均速度外与其他因素显著相关。

移动距离除与最低气压呈负相关,与其他因素呈正相关,与其他因素显著相关。

寿命除与最低气压和平均速度呈负相关,与其他因素呈正相关,与其他因素显著相关。

平均速度除与最大风速和寿命呈负相关,与其他因素呈正相关,与移动距离、寿命和经纬度显著相关。

维度幅度除与最低气压呈负相关,与其他因素呈正相关,与其他因素显著相关。

经度幅度除与最低气压呈负相关,与其他因素呈正相关,与其他因素显著相关。

5.2 问题二模型的建立与求解Step1:建立以年份为x 轴与以台风次数为y 轴坐标轴,在此坐标轴上画出年份与台风次数的散点图图 1观察易知,台风次数呈上下震荡趋势,因此,考虑采用三角函数拟合图像。

Step2:首先考虑采用较为简便的三角函数拟合,因此选择函数()()()0111 f x a a cos x b sin x ωω=++利用MATLAB 曲线拟合工具箱,可得到拟合图像19901995200020052010201520201416182022242628xyy vs. xuntitled fit 119901995200020052010201520201416182022242628xyy vs. xuntitled fit 1图 2 ()1f x 的函数图像其中()()()1 24.340.4282 2.456 2.681 2.456f x cos x sin x =--,20.2244R = 因此,可知回归平方和与总离差平方和的比值2R 较小,拟合效果较差,不符合问题所需的预测模型要求。

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