热带印度洋对南海热带气旋生成年代际变化的影响及其过程

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南海热带气旋(TC)是严重影响我国的气象灾害,其成因已成为亟待研究的课题之一。本文利用IBTrACS最佳TC路径资料、JRA-55资料、ERA-40资料、Hadley中心海表温度(SST)资料以及NCEP资料,通过数据分析、动力诊断以及数值模拟,研究了热带印度洋SST对南海TC生成数量年代际变化的影响及其过程。本文的主要结论如下:  1.1958-2011年,南海TC的生成数量呈现出显著的年代际变化特征。相对于1970年代中期以前,其后的南海TC数量明显减少。另外,南海TC与西北太平洋其它地区TC的活动特征具有显著差异。相比于西北太平洋其它地区TC,南海TC具有这些特点:生成数量较少,平均能量较小,生成最早的时间较晚,而生成最晚的时间较早,移动路径较为卷曲。  2.南海TC生成数量的年代际变化与热带印度洋SST明显相关。1958-2011年,热带印度洋SST具有明显的年代际变化。相对于1970年代中期以前,其后的热带印度洋SST明显升高。通过分析热带印度洋偏暖时期(1975-2011年)和偏冷时期(1958-1974年)的环流差异,揭示了热带印度洋影响南海TC生成年代际变化的过程:在热带印度洋偏暖时期,热带印度洋上空的低层气流辐合上升并在高层辐散,其中一部分流向南海高层并辐合下沉,导致南海低层季风环流出现反气旋式异常,从而抑制了南海TC的生成。  3.南海上空的季风环流在南海TC生成中具有重要作用。本研究将利于南海TC生成的季风环流分为五类冬季风环流型和五类夏季风环流型。冬季风环流型包括:季风涡旋型、东风型、季风倒槽型、季风辐合型和季风槽型。其中,季风涡旋型、东风型和季风倒槽型为主要环流型,这些环流型中生成的TC分别占总数的35.7%、26.2%和19.0%。夏季风环流型包括:季风槽型、季风涡旋型、西南风型、季风辐合型和季风倒槽型。其中,季风槽型、季风涡旋型和西南风型为主要环流型,这些环流型中生成的TC分别占总数的38.7%、24.3%和17.3%。季风环流型提供了有利于南海TC生成的环境场。正压能量转换诊断结果表明,季风环流型中的TC主要生成于正压能量转换导致的扰动动能增长区域,且扰动动能增长主要来源于基本气流的辐合和切变。另外,在热带印度洋增暖后,季风环流型的环流形态发生一定程度的改变,南海TC平均生成位置也稍有偏移。热带印度洋偏冷时期季风环流型中TC的年均生成数量约为偏暖时期的1.7倍。  4.使用WRF区域气候模式进行控制试验和敏感性试验,模拟了2009年4-12月南海TC的生成情况。控制试验表明WRF模式可以较好地模拟热带印度洋和南海上空的大气环流,模拟的南海TC生成数量和位置与观测较为接近。敏感性试验模拟了热带印度洋和南海大气环流对热带印度洋关键海区SST变化的响应,验证了热带印度洋SST对南海TC生成数量的影响。
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