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利用先进的微波探测(AMSU—A)反演的温度资料,对比揭示、分析了西北太平洋变性TC在变性前、后热力结构的特征变化。基于中国台风年鉴资料,从气候学角度出发,对西北太平洋热带气旋(TC)发生温带变性(ExtratropicalTransition)的时、空分布特征及变性TC频数与大尺度环流系统间的关系进行了诊断和分析。
本文运用美国NOAA-15极轨气象卫星高分辨率的AMSU探测资料和Joint Typhoon Warning Center(JTWC)台风最佳路径分析资料,并结合NCAR/NCEP逐日4次平均高度场(1°×1°)再分析资料和GMS—5气象卫星红外云顶亮温(TBB)资料,揭示了西北太平洋变性TC热力结构的特征,得到TC在与中纬度系统相互作用下,逐步转变成温带气旋的基本演变模型;本文同时利用上海台风研究所整编的1961-2000年共40年中国台风年鉴资料,采用统计分析、小波分析等方法,分析了西北太平洋上变性TC频数的年代际、年际、月际变化的特征,分析了西北太平洋变性TC强度、路径的季节性变化特征;结合同期NCAR/NCEP月平均高度场(2.5°×2.5°)再分析资料,采用相关分析、经验正交函数分解(EOF)、Mann-Kendall检测等方法,对西北太平洋变性TC发生的频数与大尺度环流系统的相互关系进行了气候诊断分析。
本研究的主要结果和结论如下:
(一)西北太平洋变性TC的热力结构特征变化。
运用美国NOAA-15极轨气象卫星高分辨率的AMSU—A(AdvancedMicrowave Sounding Unit temperature sounder)探测资料,并结合NCEP再分析资料和GMS—5气象卫星红外云顶亮温(TBB)资料,对2004年Chaba台风变性前后的热力结构特征进行了分析。发现变性前TC暖核结构呈对称分布,在高空存在一强暖心;变性后气旋中心对称暖心结构破坏,暖核整体下沉,呈现出倾斜的非对称分布,在高、低层各形成一弱暖心,锋面的斜压特性显著。揭示出TC在向高纬方向移动时,与中纬度系统相互作用发生温带变性,实质上是两个相继过程的发生,即热带气旋的消亡和温带气旋的生成发展。TC西侧高空干冷空气的入侵下沉,破坏了其发展所需的水汽条件,造成TC对称暖心结构的削弱和损毁。同时,在TC残留所在的区域,由于空气较暖且存在气旋式环流,暖空气在东侧呈气旋式上升,与西侧高空入侵下沉的干冷空气形成偶极,TC暖气团与冷空气相交发展形成斜压过程的结果,易于温带气旋的生成发展。
(二)西北太平洋变性TC的时、空分布特征。
就长期变化来看,研究发现西北太平洋变性TC频数呈逐年下降的趋势,与西北太平洋总TC发生频数的变化趋势一致。变性TC多发生于夏(6-8月)、秋(9-11月)两季,特别集中于夏季与秋季的转换时期(变性比例分别达到40%及46%)。
在空间分布上,秋季较夏季TC变性的位置整体偏东,变性TC变性前移动路径主要集中于朝鲜半岛以南及日本海附近,变性后路径多北上偏东。西北太平洋上各月变性TC在变性后6小内平均强度均减弱,变性后12小时内平均强度仍继续减弱,变性后强度加强的变性TC最低平均气压仅在6、7月份较变性前明显加强。
(三)大尺度环流系统对西北太平洋变性TC频数的影响。
通过相关性分析,发现夏、秋两季,纬向环流指数与变性TC的频数呈显著负相关;发现西北太平洋TC变性的频数与65°N附近强冷高压系统在夏、秋两季都存在着正相关关系,且相关性在秋季高于夏季;与30°N附近强副热带高压系统存在负相关关系,夏季副热带高压系统的作用更大;与30°N以南西北太平洋多台风活动区域的弱低压存在显著的负相关,低压越弱,对流越弱,则TC的生成数越少,其中发生变性的TC数也会减少。
通过高度场的EOF分解,发现中高纬度500hPa距平高度场在夏半年为正距平区,对应着高压,易于冷空气入侵北上的TC,使TC发生变性;EOF分解的第一特征向量所对应的时间函数分布较好地反映了TC变性频数的年代际趋势变化。20世纪70年代中期之前,TC变性的频数呈总体偏多;而70年代中期后TC变性的频数总体偏少,呈明显下降趋势。利用Mann-Kendall方法检测变性TC年频数的变化,也得到了同样的结果。