我国近海热带气旋活动与东亚副热带季风年际变化的关系

论文摘要

本文基于既有的关于夏季中纬度亚洲大陆和太平洋对流层中上层温度纬偏年际变化存在的大尺度东西向反位相现象,即亚洲—太平洋涛动(Asian—Pacific Oscillation,简称APO)的研究成果,以夏季APO强度指数来定量表征东亚副热带夏季风强度。然后,本文系统分析了秋冬季也存在的APO现象及其与东亚副热带冬季风环流和温压场特征的关系,得出秋冬季APO强弱也能较好地表征东亚副热带冬季风强度的年际变化。在对比了分别基于美国关岛联合台风警报中心、东京区域专业气象中心以及上海台风研究所三组台风数据集的热带气旋(tropical cyclone,以下简称TC)频数等统计差异性的基础上,选择1976—2005年联合台风警报中心台风最佳路径资料和NCEP/NCAR再分析月平均资料,采用相关分析与合成分析等统计方法,分别分析了夏季和秋冬季APO强弱与同期东亚—西北太平洋海—气环境的关系,并进一步探讨APO强弱与我国近海TC活跃度的关系及其联系机制。鉴于秋冬季APO强弱与El Nio(La Nia)现象的显著相关,本文利用CAM3.0全球大气模式对北太平洋海温的强廹作用进行了模拟试验。全文主要结论如下: (1)无论是夏季还是秋冬季,我国近海TC的活跃度与同期APO强弱均存在密切关系。夏季APO强(弱)年西北太平洋TC活动密集区偏西(东)偏北(南),我国东部近海TC明显增多(减少)。初秋(9—10月)和深秋初冬(11—12月)APO强(弱)年西北太平洋TC活动密集区偏西(东),我国南部近海TC增多(减少)。(2)夏季APO强度变化可通过改变我国近海对流层纬向风垂直切变、低层辐合与对流等局地环境场从而影响我国近海TC活跃度。APO强(弱)年,东亚副热带夏季风加强(减弱),我国东部近海低层存在气旋(反气旋)性环流异常和对流加强(减弱),对流层纬向风垂直切变减小(加强),近海环境有利(不利)于TC的维持和发展。(3)夏季APO强弱也与南海—热带西太平洋季风槽强度、位置和以及对流层中层引导气流等关系紧密,即通过改变西北太平洋TC活动密集区分布和移动路径从而也影响着进入我国近海TC的多少: APO强(弱)年南海—热带西太平洋季风槽偏北偏西(偏南偏东),热带西太平洋TC活动密集带偏北偏西(偏南偏东),有利于进入我国东部近海TC的增多(减少)。与此同时,APO强(弱)年西北太平洋副热带高压(以下简称副高)偏北偏东(偏南偏西),副高南侧偏东气流减弱(加强),有利于TC的西北行或偏北(南)西行,进入我国东部近海的TC将增多(减少)。(4)秋冬季,APO强度变化与东亚副热带冬季风环流和温压场存在着密切关联。9—10月APO偏强年东亚副热带冬季风偏弱,在大气环流上表现为东亚中高纬环流呈纬向,东亚沿海大槽减弱,副高偏北偏东,中纬度东亚大陆与低纬热带海域间的Hadley经向环流减弱,北半球中低纬存在的纬向垂直环流也减弱。11—12月APO偏强年东亚副热带冬季风偏强,在大气环流上表现为东亚沿海大槽加强南伸,副高偏弱偏东,东亚大陆与近赤道热带西太平洋海域间的Hadley环流和热带东、西太平洋间的Walker环流均显著加强。(5)初秋APO强度影响我国近海TC活跃度的可能机制是通过改变我国近海纬向风垂直切变、低层辐合和对流场等局地环境以及影响副高强度和位置、引导气流等大尺度环流形势来实现的:APO强(弱)年,东亚副热带冬季风减弱(加强),副高加强西伸(减弱东移),中低纬对流层西太平洋为偏东(西)风异常,有(不)利于TC的西行或近海转向点偏西(东),进入我国近海的TC将增加(减少)。同时,APO强(弱)年我国近海对流层高低层纬向风垂直切变减小(增大)、对流加强(减弱)以及南海气旋(反气旋)环流异常的存在也使得我国近海环境有(不)利于TC的维持和发展。(6)深秋初冬APO影响我国南部近海TC活跃度的可能机制包括改变冷空气强度、纬向风垂直切变、低层辐合场以及引导气流来实现的。APO强(弱)时东亚副热带冬季风加强(减弱),副高东移南退(西伸北抬),热带西太平洋对流层中高层出现偏东(西)风异常,使得我国南部近海西风纬向风垂直切变减小(增大),而华南沿海低层东北风(西南风)异常又使得南海出现气旋(反气旋)性环流异常,且南海至热带西太平洋西区冷空气强度偏弱,因此我国南部近海环境有(不)利于TC的维持和发展;同时,APO强(弱)年热带西太平洋对流层中层引导气流为偏东(西)风异常,有(不)利于TC的西行或转向点偏西(东),进入我国东南近海TC将增多(减少)。(7)尽管秋冬季APO强弱与El Ni o(La Ni a)现象关系紧密,而数值试验结果显示,无论是初秋还是深秋初冬,强El Ni o(La Ni a)发生时的热带太平洋海温强廹并不能激发出APO。

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摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 引言

1.2 东亚季风研究进展

1.2.1 对东亚热带、副热带季风的认识

1.2.2 东亚季风强度指数的定义

1.3 亚洲—太平洋海—气环境与西北太平洋台风活动关系的研究进展

1.3.1 西北太平洋台风年代际分布研究回顾

1.3.2 亚洲—太平洋海—气环境与西北太平洋台风生成

1.3.3 亚洲—太平洋海—气环境与台风移动路径

1.3.4 亚洲—太平洋海—气环境对台风强度的影响

1.3.5 亚洲—太平洋海—气环境与我国（近海）台风活动

1.4 海—气相互作用与西北太平洋台风活动

1.5 存在的问题

1.6 研究内容和章节安排

1.7 本研究的创新点

第二章不同台风资料的对比及台风年鉴数据的质量控制

2.1 引言

2.2 资料与方法

2.3 不同台风资料的统计特征对比

SHI 数据中风速的订正'>2.4 CMA_SHI 数据中风速的订正

2.5 台风频数的控制

2.6 基于台风年鉴资料的台风风—压公式重建

2.7 本章小结

第三章亚洲—太平洋涛动（APO）及其与东亚副热带季风

3.1 前言

3.2 资料和方法

3.3 夏季APO 强度指数的定义及其与东亚副热带夏季风

3.3.1 夏季APO 强度指数的定义

3.3.2 夏季APO 强弱与东亚副热带夏季风强度年变化

3.4 秋冬季APO 强度指数的定义及其与东亚副热带冬季风

3.4.1 秋冬季APO 空间分布特征及其强度指数的定义

3.4.2 秋冬季APO 强度的年代际分布特征

3.5 秋冬季APO 强弱与东亚副热带冬季风环流和温压场

3.5.1 9—10 月APO 强弱与东亚副热带冬季风环流和温压场

3.5.2 11—12 月APO 强弱与东亚副热带冬季风环流和温压场

3.6 本章小节

第四章夏季我国近海热带气旋活动与亚洲–太平洋涛动的关系

4.1 前言

4.2 资料和方法

4.3 夏季西北太平洋及我国近海TC 活动的时空分布特征

4.3.1 本研究中表征TC 活跃度的统计量选择

4.3.2 夏季西北太平洋TC 活动的时空分布特征

4.3.3 我国近海TC 活动时空分布特征

4.4 APO 强弱与西北太平洋和我国近海TC 分布

4.4.1 APO 强弱与西北太平洋TC 海域分布

4.4.2 APO 强度与西北太平洋及我国近海TC 活跃度的年际变化

4.5 APO 强弱与东亚—西北太平洋大气环境及我国近海TC 活动

4.5.1 APO 强弱与南海—热带西太平洋季风槽

4.5.2 APO 强弱与我国近海对流层纬向风垂直切变

4.5.3 APO 强弱与对流层中层引导气流

4.5.4 APO 强弱与热带西太平洋和我国近海对流场

4.5.5 APO 强弱与西太平洋对流层中层水汽输送

4.6 夏季APO 强弱影响我国近海TC 活跃度的可能机制模型和示意图

4.7 本章小结

第五章秋冬季我国近海热带气旋活动与亚洲—太平洋涛动的关系

5.1 前言

5.2 秋冬APO 强弱与西太平洋海—气环境及我国近海TC 活动的关系

5.2.1 秋冬TC 活跃度表征量及我国近海区域的选择

5.2.2 APO 强弱与西北太平洋TC 区域分布

5.2.3 APO 强度与西北太平洋不同海域TC 活跃度的相关分析

5.3 APO 强弱与西北太平洋海—气环境及我国近海TC 活跃度的关系

5.3.1 APO 强弱与初秋（9—10 月）西北太平洋海—气环境及我国近海TC 活跃度

5.3.2 APO 强弱与深秋初冬（11—12 月）西北太平洋海—气环境及我国近海TC 活跃度

5.4 秋冬季APO 强弱影响我国近海TC 活跃度的可能机制示意图

5.5 本章小结

）O （LA NI（N|^）A）关系的数值试验'>第六章秋冬季APO 与EL NI（N|^）O （LA NI（N|^）A）关系的数值试验

6.1 前言

）o （La Ni（n|^）a）现象'>6.1.1 9—10 月APO 强弱与El Ni（n|^）o （La Ni（n|^）a）现象

）o （La Ni（n|^）a）现象'>6.1.2 11—12 月APO 强弱与El Ni（n|^）o （La Ni（n|^）a）现象

6.1.3 问题的提出

6.2 CAM3.0 模式简介及模拟能力评估

6.2.1 模式简介

6.2.2 模式模拟能力评估

）O（LA NI（N|^）A）关系的数值试验'>6.3 秋冬季APO 与EL NI（N|^）O（LA NI（N|^）A）关系的数值试验

6.3.1 模拟试验方案设计

6.3.2 对9—10 月试验结果分析

6.3.3 对11—12 月试验结果分析

6.4 本章小结

第七章总结和讨论

7.1 主要的研究内容及结论

7.2 讨论与展望

参考文献

致谢

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