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台风的形成和演变与南北半球大气相互作用,特别是中低纬度经向大气运动密切相关。本文主要从越赤道气流、西太平洋南北半球间的空间遥相关,以及MJO(Madden and JulianOscillation)的角度,研究了台风的形成和演变的中低纬度天气背景。
众所周知,南半球冬季越赤道气流对于西太平洋和南海的台风的形成和演变有重要的作用.为研究越赤道气流在台风形成和演变中的机理,利用NCEP资料诊断和动力学相结合的方法,本文对20世纪近20年夏季平均(JJA)NCEP资料中的经向风进行剖析。分析结果表明,在赤道垂直剖面上,越赤道气流显著的南风分布于500hPa以下整层范围,850hPa上经过6月,7月到8月,以南风为标记的水平气流通道在索马里(45°E)、南海(105°E)和西太平洋上(125°E和145°E)相对集中;而对西太平洋和南海的台风的形成和演变有重要影响的澳大利亚高压,其触发的越赤道气流主要有三支,分别位于105°E,125°E和145°E。
利用NCEP资料进行的遥相关模态分析表明,500hPa上位于西太平洋低纬度(150°E,22.5°N,基点)与中纬度(160°E,45°N,显著相关点)的位势高度相关系数大约为—0.7,从而揭示出副热带地区天气气候系统和中高纬度系统的负相关模态,并暗示着副热带高压和中高纬度急流带的内在联系。1000hPa上位于低纬度的索马里附近(55°E,5°S,基点)与西太平洋(135°E,17.5°N,显著相关点)的位势高度的相关系数可到—0.5:与前述的索马里越赤道急流相联系,此种遥相关模态表征了马斯克林高压所产生越赤道气流(即索马里急流)和副热带高压的反相关模态。同样在1000hPa上,以澳大利亚附近海域为中心(105°E,10°S,基点)和南半球南极地区(130°E,57.5°S,显著相关点)的相关系数大于—0.5,并与北半球副热带高压盘踞海域(180°E,20.0°N附近)的相关系数约—0.5,这意味着南半球的冷空气活动,特别是澳大利亚高压爆发所激发的越赤道气流与北半球副热带高压变化存在密切关系;而在850hPa上根据经向速度分量进行的遥相关模态分析同样证实了上述结论。
在MJO研究上,利用NOAA的OLR(表征了MJO造成的印度洋和西太平洋问的低纬度云的传播)资料的诊断,得出1974至2005年平均的赤道附近OLR逐日分布存在明显的季节内振荡。利用OLR小波能量密度的天数/周期分布,发现西太平洋低纬度带上存在明显的三周振荡(在累年平均的夏季逐日资料分析基础上,共64天);个例研究表明,单年(2005年)夏季逐日分析意义上存在MJO双周振荡,以及单周和四周的明显信号;进一步地分析了2001年8月6日前期(2001年8月5~6日发生了在上海登陆的热带低压降水,即著名的0185~6热带低压暴雨过程),发生在西北太平洋上的MJO振荡过程,发现0185~6过程与MJO相联系的经向风活动以及西北太平洋副热带高压对热带低压的引导有密切的关系。在对0185~6过程的天气学诊断和数值模拟研究中,本文利用了日本20km高分辨率RSM—RANAL资料进行天气学分析,发现在西北太平洋副热带高压和南压高压之间,由于向北经向风活动,并在三者共同作用下,形成了中尺度鞍型场,从而构成了此次暴雨过程的重要天气学背景。在此基础上,利用TOGA资料对模式(MM5)初始场进行强迫,并按1km水平格距对辐射参数化过程采取模式意义上对云的“配料”敏感性实验,实验结果表明,与MJO传播有关的云系,以及云的辐射效应对于正确再现降水过程具有重要的作用。