西北太平洋热带气旋活动与季节内尺度振荡的关系

论文总字数：18537字

目 录

摘要 1

1.引言 3

2.资料和方法 4

3.台风密集度的季节及年际变化 5

3.1台风密集度的季节变化 5

每月的区域平均的台风密集度 6

3.2台风密集度的年际变化 7

每年的区域平均的台风密集度 8

4.BSISO不同位相时台风密集度 8

4.1 BSISO指数 8

4.2 BSISO1不同位相时台风密集度 9

BSISO1不同位相区域平均的台风密集度 11

4.3 BSISO2不同位相时台风密集度 11

BSISO2不同位相区域平均的台风密集度 12

4.4运用所有振幅进行验证 13

5. 总结和展望 14

参考文献 15

致谢 18

西北太平洋热带气旋活动与季节内尺度振荡的关系

刘志磊

，China

Abstract：Using the best track data provided by Naval Meteorology And Oceanography Command and the boreal summer intraseasonal oscillation (BSISO) index on Iprc International Pacific Research center,the applied index is tropical storm density,The seasonal and interannual variations of tropical cyclone ( TC ) in the northwest Pacific ocean during the summer of 2001 - 2010 ( may - October ) and its relationship with BSISO were analyzed.It is concluded that the probability of TC occurrence in the northwest Pacific has been increasing from may to September, reaching the maximum in September, and decreasing after October. During the period of 2001 - 2010, TC mainly occurred in 5 - 30°N, 105 - 160°E, and the occurrence probability of TC was higher in some years, but the interannual variation was not obvious. In different phase of that BSISO index ( BSISO1 and BSISO2 )，the probability of TC occurring in phases 1, 5, 6, 7, 8 of BSISO1 is significantly higher than that in phases 2, 3, 4; the probability of TC occurring in phases 1, 2, 3, 4, 8 of BSISO2 is significantly higher than that in phases 5, 6, 7.

Key words：tropical cyclone; BSISO; Western North Pacific Ocean; Tropical Storm Density;

1. 引言

西北太平洋（WNP）海域附近是人口比较密集的地区，也是全球热带气旋（TC）生成的主要源地之一，平均每年在此海域上空生成的热带气旋个数约占全球热带气旋总数的30%。由于受到东风带、西太平洋副热带高压和季风槽的影响，在西北太平洋生成的热带气旋绝大多数都发展成热带风暴或台风。并有不少登陆附近的沿海国家，如中国、韩国、日本和菲律宾等。台风的登陆往往伴随着狂风和暴雨，给当地的国民经济造成巨大损失并且还会严重威胁到人民的生命财产安全。因此，在全球气象灾害的研究和预报中，西北太平洋海域上空热带气旋的生成、路径以及持续时间的研究一直备受人们的关注。

我国位于西北太平洋海域附近，每年都会受到台风灾害的严重影响。近年来，有很多台风事件给我国当地居民造成了非常大的损失。如2006年7月的“碧利斯”台风，在我国福建省登陆后向西移动，伴随着特大暴雨，给当地带来了严重的洪涝和泥石流等灾害，造成当地650余人死亡和200余人失踪，同时造成的经济损失高达44亿美元；同年8月的“桑美”台风，登陆我国浙江省后并向西北偏西移动，造成了当地500余人死亡和150余人失踪，同时造成的经济损失达到25亿美元；2009年9月的“莫拉克”台风在我国台湾省登陆，同时伴有强烈的特大暴雨，降雨量达到3000mm之多，引发了当地严重的洪涝和泥石流等灾害，造成了当地400余人死亡和150余人失踪，同时也造成了巨大的经济损失。离我们现在非常近的2013年10月的“菲特”台风，在我国福建省福鼎市沙埕镇登陆，中心最大风力达到了14级（42米/秒），造成了当地倒塌房屋3万余间，强烈的大暴雨，导致附近18个县被淹，汽车受损达到超10万辆，受灾人员也达到了21万人之多。因此，为了保证当地居民人身安全和减少国民经济损失，对于西北太平洋热带气旋活动与季节内尺度振荡之间的联系的研究在我国防汛减灾中至关重要。

季节内尺度一般是指2周和2个月之间的时间范围，季节内尺度预报是成熟的天气预报和季节预报之间的桥梁，目前处于相对早期的发展阶段，业务中心和社会各界对季节内尺度预测的需求正在迅速增长。成熟的季节内尺度预测能提前准确的为业务人员提供极端事件的发生及变化，让人们提前做好准备，以便减小事件造成的损失。尽管要使季节内尺度预测更具有可靠性仍然存在许多的挑战，但如果季节内尺度预测的科学发展和预测产品能够成功地与社会应用相结合，就有望在气候科学和模型开发方面获得巨大的投资回报。

S2S预测研究项目的基本目标是提高对季节内尺度的预测能力和认识，并促进业务中心和社会各界对其的使用。目前已经建立了一个广泛的数据库，其中包括11个中心的近实时集合预报和重编:澳大利亚气象局(BOM)、中国气象局(CMA)、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、加拿大环境和气候变化中心(ECCC)、国家研究委员会大气科学和气候研究所(CNR-ISAC)、俄罗斯水文气象中心(HMCR)、日本气象局(JMA)、韩国气象局(KMA)、法国气象中心(CNRM)、国家环境预测中心( NCEP )和气象局( UKMO)。

季节内尺度振荡一般是指周期在2周和2个月之间的时间范围内的一种大气环流变化现象。Vitart（1997年）等人^[1]在GCM集成中对热带气旋频率年际变化的模拟得出，北太平洋西部和北太平洋东部的潜在可预测性特别强，而北大西洋西部的可预测性较小。以往的研究表明，西北太平洋热带气旋活动受季节内尺度振荡的影响，特别是MJO。众所周知，MJO是早在1971年Madden等^[2]发现的热带大气季节内振荡(MJO，Madden-Julian Oscillation)在热带大气环流系统中占有重要地位。近几十年来，已有许多国内外的学者研究了热带气旋活动和季节内尺度振荡之间的关系。黄荣辉等^[3]分析了西北太平洋热带气旋年际变化及其机理, 发现西北太平洋热带气旋在热带太平洋次表层处于偏暖时, 容易在西北太平洋的西部（150°E以西）生成并一般向西北方向移动，当热带太平洋次表层处于偏冷时，容易在西北太平洋的东部（150°E以东）生成并向东北方向移动。Gray等^[4]研究发现在季节内尺度上热带气旋有明显的集群现象，并指出这种集群现象与MJO存在密切的联系。孙长等^[5]在对1991年西北太平洋夏季热带气旋群发性的研究中，指出当大气季节内振荡处于湿位相时，热带气旋比较容易集群发生。研究表明^[11-14]，在MJO不同的传播位相中，热带气旋生成的概率不同。热带气旋在MJO活跃位相（4、5、6、7位相）时容易生成而在MJO非活跃位相（8、1、2、3位相）时不易生成。赵海坤等人^[6]研究了MJO和准双周振荡（QBWO）两种季节内振荡和西北太平洋热带气旋频数的关系，特别强调这两种季节内尺度振荡的联合影响。发现西北太平洋上的大多数热带气旋都生成在MJO和准双周振荡（QBWO）两种季节内振荡共同处于活跃位相时，且在两种季节内振荡都处于非活跃位相时发生的热带气旋数量非常少。

尽管MJO被认为适用于所有季节，并且北半球夏季的变异性普遍较弱，但北半球夏季季节内振荡（BSISO）被认为是热带季节内振荡在北半球夏季时的一种特殊表现方式。Lee等人^[7]指出RMM指数（Wheeler等人^[8]）对于北半球冬季还能描述到大部分季节内长波辐射（OLR）变化，但是RMM指数对于北半球夏季OLR变化的描述有所欠缺，并提出BSISO指数。使用经过滤波处理的OLR和850hPa纬向风异常场做多元经验正交函数（MV-EOF）分解，得到前四个主成分。定义了BSISO指数：BSISO1（第一主成分和第二主成分）和BSISO2（第三主成分和第四主成分），确定了BSISO的两个不同周期: 30-60天和10-20天。BSISO指数能更好地描述北半球夏季OLR的季节内变化。MJO在北半球冬季(12月至4月)占主导地位，BSISO在北半球夏季(6月至10月)占主导地位，5月和11月是过渡月份，在这两个月份中任一种振荡都可能占主导地位。

对于西北太平洋热带气旋和BSISO的关系，之前也有一些学者做了相关研究。林爱兰等人^[9]通过研究BSISO年际振荡和海气相互作用，分析表明BSISO的向北传播有明显的年际变化，西太平洋北传波包括两种周期且以准2年振荡为较强。施鸿等人^[10]通过研究BSISO对我国大陆热带气旋暴雨的影响，指出BSISO和我国大陆热带气旋暴雨之间的联系非常明显，通过热带气旋暴雨发生的频数和BSISO的8个位相可以注意到，7、8月的热带气旋暴雨在BSISO1的1、2、7、8位相发生的频数比较高；BSISO2在5、6、7位相发生的热带气旋暴雨频数也比较高。目前针对西北太平洋热带气旋和BSISO的关系的研究比较少。本文我们将进一步研究西北太平洋夏季热带气旋和BSISO的关系。

本文研究的时段是2001-2010年夏季（5-10月）西北太平洋热带气旋和BSISO的关系。应用的分析指标是台风密集度，台风密集度定义为一个网格上500公里范围内的台风数量除以总天数，它可以很好的表征某一地区在一段时间内台风发生的概率。本文分析了2001-2010年间台风密集度的季节、年际变化，BSISO指数（BSISO1和BSISO2）不同位相时的台风密集度变化。本文的第二节介绍了研究资料和方法，第三节分析台风密集度的季节及年际变化，第四节分析在BSISO指数（BSISO1和BSISO2）不同位相时台风密集度的变化，第五节是总结和展望。

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