西北太平洋热带气旋活动的年际变化及其机理研究

【摘要】： 鉴于西北太平洋暖池是全球海洋最暖海域,也是全球海-气相互作用最剧烈之处。因此,本论文以西北太平洋暖池次表层海温异常作为西太平洋冷暖状态的指标,来划分西太平洋热状态的差异,通过资料分析,动力诊断和数值模拟系统地研究了西北太平洋TC和台风活动的年际变化及其机理。得到如下主要结论: 1.从1958～2003年西太平洋暖池次表层海温与WNP区域TC活动之间的关系分析表明:当西太平洋暖池处于热状态时,热带西太平洋季风槽位置偏向于西北侧,使得上升支向西北偏移,这使得西北太平洋TC多生成于偏西北海域,从而导致TC经常在我国东南沿海登陆;相反,当西太平洋暖池处于冷状态时,情况正好相反,季风槽区向WNP东南侧延伸,使得环流上升支以及TC平均生成位置向东南侧转移,此时生成的TC移动路径向西北移动时容易发生朝向东北的转向,从而易于影响日本及其偏东地区。 2.本研究还把WNP划分4个不同的区域,以此深入研究热带西太平洋不同区域中TC生成的动力作用。分析结果表明:在WNP的西南区域,低层纬向风的纬向辐合对TC生成数量的年际变化起着重要的动力作用;而纬向风的经向切变对热带西太平洋的西北和东南区域TC的生成的动力作用显著;纬向风垂直切变与热带西太平洋的西南和东南区TC数量的年际异常有明显相关。当西太暖池处于暖状态时,可以激发出类似PJ-EAP沿东亚向北美传播的波列,波列在WNP西北侧出现气旋式环流异常,使得在此区域TC异常偏多;相反,当西太平洋暖池处于冷状态时,WNP西北侧则出现反气旋式异常环流,而异常气旋式环流出现在WNP东南侧,从而使得在WNP东南侧的TC异常偏多。 3.大部分热带西太平洋偏低纬TC的形成与来自赤道中东太平洋3～10天的天气尺度波动存在密切关系。在中东太平洋赤道地区,西传天气尺度波动的主要模态为MRG波动,它可以在季风槽南侧的纬向风辐合区发生波长缩短与波能累积的物理过程,并且此波动还逐渐偏离赤道而转向西北,转变为对流和气旋环流中心紧密耦合的热带TD型扰动;这种扰动呈现出东北-西南倾斜的结构特征,可以通过与季风槽气旋环流的相互作用,获得动能和热能从而得到发展,有利于最终诱发TC的形成。此外,研究结果还表明两类波动转变的位置存在着年际变化,在西太暖池偏暖时,季风槽偏西,MRG波向TD型波动转变的平均位置偏西;而当西太暖池为冷状态年时,季风槽东扩,使得两类波动转变位置也向东偏移。这种波动转变位置的东西偏移,在一定程度上调制了TC生成的平均经向位置。 4.热带太平洋上空大气的30～60天的低频振荡(MJO)对WNP区域TC生成起到调制作用。当WNP西侧为MJO的西风位相时,通过高低频正压能量的转换,使得在此区域生成的TC数量相对于东风位相要明显的偏多,而且随着西风位相中西风的加强(东风位相中东风的加强),TC的生成概率将得到增加(减少);并且分析结果也表明了在WNP东侧海域,MJO对TC活动的调制作用要减弱许多。此外,MJO经向的传播也可以使得WNP季风槽的槽线位置发生南北的偏移,从而对TC生成的平均位置产生调制。此外,在西太暖池处于暖年时,WNP西侧的MJO活动频繁,西风位相活跃,从而有利于此区域TC的生成,而冷年的情况正好相反。 5.通过全球大气环流模式ECHAM5进行的控制试验和敏感性试验,结果表明,模式可以较好的模拟对海温响应的热带西太平洋季风槽的位置分布。虽然由于模式分辨率和物理过程等原因造成模拟TC的数量要明显偏少,但是其地理位置和季节分布比较合理。敏感试验也表明,对应于暖池偏暖(冷)状态,季风槽系统位置偏西(东),从而使得TC的平均生成位置偏西(东)。