热带季节内振荡对西北太平洋台风生成的大尺度环境的影响

周伟灿,沈海波,赵海坤,3

(1.气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),江苏 南京 210044;

2.南京信息工程大学 气象灾害预报预警与评估协同创新中心,江苏 南京 210044;

3.南京信息工程大学 太平洋台风研究中心,江苏 南京 210044)



热带季节内振荡对西北太平洋台风生成的大尺度环境的影响

周伟灿1,2,沈海波1,赵海坤1,3

(1.气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),江苏 南京 210044;

2.南京信息工程大学 气象灾害预报预警与评估协同创新中心,江苏 南京 210044;

3.南京信息工程大学 太平洋台风研究中心,江苏 南京 210044)

摘要：基于澳大利亚气象局发布的RMM(Real-time Multivariate Madden-Julian oscillation)指数,将热带大气季节内振荡划分为8个位相,统计分析了各位相西北太平洋台风生成频数和位置的变化特征,并进一步利用BDI(Box Difference Index)指数分析了台风生成的活跃和不活跃位相之间环境要素的差别。结果表明,相比于台风生成的不活跃位相(1、2、3位相),在利于台风生成的活跃位相(5、6、7位相)期间,环境场具有更强的低层辐合和高层辐散外流、更高的对流层中层相对湿度和更广的垂直切变较小区域。进一步研究表明,在台风生成的活跃和不活跃位相之间,大尺度环境场的差别主要体现在动力因子方面,尤其是低层辐合场。

关键词：大气季节内振荡;西北太平洋;台风生成;环境因子;BDI

0引言

大气季节内振荡作为重要的大气环流系统之一,其活动规律及异常会对全球天气气候系统产生影响。作为热带大气环流的主导模态,热带大气季节内振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)与台风的活动有着密切的联系(陶丽等，2013)。Gray(1979)首次发现全球海域上的热带气旋(Tropical Cyclone,TC)在季节内尺度上具有群发性的特点,活跃期集中在2～3周,并且与季节内振荡有着非常紧密的联系。随后许多研究表明MJO对全球海域的TC活动有着显著的影响(Straub and Kiladis,2010;高建芸等,2011;Hsu et al.,2011;赵威等,2015;Zhao et al.,2015a,2015b)。在北太平洋东部海域,Maloney and Hartmann(2000a)发现MJO处于西风位相时生成的飓风数量是处于东风位相时的4倍。在澳大利亚西北部,Hall et al.(2001)利用20 a的OLR(Outgoing Longwave Radiation)资料研究表明TC与MJO对流的湿位相之间具有显著正相关关系。在墨西哥湾区域,也有研究证实MJO对TC生成有强的调制作用(Maloney and Hartmann,2000b)。Bessafi and Wheeler(2006)指出在南印度洋MJO的活跃位相有利于100°E以西南印度洋上的TC生成。在东太平洋,飓风季节MJO西风异常时,热带低压扰动的发生会沿着MJO的相似路径东移,在赤道辐合带北移(Molinari and Vollaro,2000)。祝从文等(2004)对印度洋和西太平洋海域的TC生成进行了研究,西北太平洋之外,发生在其余区域的TC有半数以上生成在向东移动的MJO的湿位相中,西北太平洋上TC受到向东和向西传播MJO的影响。

西北太平洋作为全球台风活动最活跃的区域且紧邻我国东部,平均每年在此生成大约27个TC,占全球TC频数的1/3,其中约有17个加强成为台风。MJO与西北太平洋台风生成的关系一直是国内外专家学者十分关注的问题。Nakazawa(1986a)通过OLR资料研究提出西北太平洋海域的季节内振荡对TC的发生发展提供有利条件,MJO活跃期有利于TC的生成或加强,并且发现西太平洋的台风多生成在MJO的湿位相中(Nakazawa,1986b),之后研究发现西北太平洋上TC源地位置与MJO位相及相关对流中心位置都有关,当MJO对流中心位于西北太平洋上时,TC频数增多,向东向北传播时,TC源地对应存在偶极子式且随对流中心变化而移动(Kim et al.,2008)。Liebmann et al.(1994)的研究指出,在MJO处于对流活跃位相时,热带低压型扰动和TC数量都会增加,且强度也会普遍增加。Sobel and Maloney(2000)从波动能量和波通量的角度解释了在MJO活跃位相更多的热带扰动可以加强为台风的原因。国内早在80年代,谢安和叶谦(1987)就注意到TC活动的集中性与OLR低频振荡的湿位相很一致,之后研究发现西太平洋上约2/3的TC发生在30～60 d振荡的对流活跃位相(刘舸等,2009)。孙长等(2009)对1991年6—9月西北太平洋TC的群发性特征及其与MJO的关系做了研究,发现TC的活动有明显的相似频率的季节内变化,具有明显的群发性和周期性,并指出集中发生在MJO的湿位相;田华等(2010)利用典型年合成方法研究了多台风年和少台风年MJO的影响,结果表明MJO对西北太平洋台风的生成具有明显的调节作用,在多台风年,MJO偏强,对周围大气产生正反馈作用进而导致积云对流进一步增强,有利于台风的生成;李崇银等(2012)也做过MJO对台风生成频数的研究,并从积云对流以及能量角度解释了MJO对台风生成发展的调节作用;陶丽等(2012)发现热带季节内的准双周振荡对西北太平洋TC的路径有重要影响，且TC主要生成在其对流湿位相中；陈光华和黄荣辉(2009)从动力和能量转换方面分析了MJO对西北太平洋TC生成的作用,结果表明MJO对西北太平洋西部海域的TC活动调控作用显著,对东部不显著,MJO的西风位相有利于TC生成,且西风增强,TC生成概率增加。

由上可知,当前大部分讨论MJO对西北太平洋台风生成影响的研究都是定性地从MJO改变影响台风生成的大尺度环境场进行分析,而对每个环境因子对台风生成贡献的定量分析却很少关注。本文首先将MJO划分为8个位相,统计每个位相中台风的生成频数和位置,然后分别对每个位相台风生成的环流场做了多种气象要素的分析,并对不同位相的环境场进行了合成分析,最后基于BDI(Box Difference Index)指数(Peng et al.,2012),定量分析各个因子的贡献大小,试图寻求MJO影响台风生成的关键环境因子。

1资料和方法

1.1资料

1.1.1MJO指数

1.1.2台风及环流资料

热带气旋资料来源于美国联合飓风警报中心(Joint Typhoon Warming Center,JTWC)的热带气旋最佳路径资料库数据,包括每6 h一次的热带气旋位置以及最大风速等信息。将第一时刻中心风速达到35 m/s(68 knot/h)定义为台风的生成时间,同时刻热带气旋的位置定义为台风生成的位置;OLR数据来自美国的NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration);风、气压场、湿度等逐日的气象数据均采用美国NCEP-DOE ReanalysisⅡ资料,垂直层1000～10 hPa共17层,分辨率为2.5°×2.5°。考虑到数据的准确性和研究的统一性,本文选取的资料是从1981—2012年逐年的6—10月,共4 896 d。

1.2统计方法

为了便于分离出大尺度环境场在季节内时间尺度下的周期性振荡特征,将所有大尺度环境因子都做了10～90 d的带通滤波。文中给出了不同位相西北太平洋大尺度环境场的异常分布,并对其进行差异显著性检验。采用均值t检验(黄嘉佑,2004)对标量进行差异性检验,对风场的差异性检验采用的是矢量F检验(施能等,2004),这是一种二维的统计检验方法。

BDI指数可以客观地定量衡量因子在不同时空条件下的差异性,可用于衡量发展成TC和未发展成TC的扰动之间的环境场因子的差异大小(Peng et al.,2012)。BDI指数(IBDI)的定义为:

(1)

MDEV和σDEV(MNONDEV和σNONDEV)分别表示发展(未发展)为TC的扰动个例环境因子的平均值和标准差。BDI指数考虑到样本的平均值和标准差,可以定量地衡量不同扰动之间环境因子的差别。某个因子的BDI的数值越大,说明其在热带扰动发展为TC的过程中起到更加重要的作用。本文利用BDI指数考察在MJO不同位相中生成的台风的环境因子差别大小,定量分析MJO对西北太平洋台风生成环境场的调制作用。

2MJO各位相台风生成频数变化

根据表1,在6—10月台风频发季节,MJO八个位相中在西北太平洋总计生成260个台风,占总数的76%,另外弱MJO下生成了84个台风,可以很明显的看出在MJO活跃位相西北太平洋台风频数远多于弱MJO下的台风频数。在8个位相中,5、6位相生成的台风个数最多,占总数的35%,3、4位相个数最少,占总数的17%,1、2位相和7、8位相的台风频数相差不多。但由于各个位相的持续天数不同,第1、2位相天数最长,占8个位相总天数的33%,其次是5、6位相,而第7、8位相时间较短,只占总天数的19%。因此,用各位相中的台风频数除以其持续天数以消除时间的影响,结果表明5、6、7位相的比值相对较大,其次是第3、4、8位相,而1、2位相最小,与弱MJO的数值相当。

表1MJO各位相台风生成个数和位相天数

Table 1Typhoon frequencies and durations during the different phases of MJO

位相台风个数位相天数/d131561233547321324425379544498648430732298826343弱MJO841516

图1　OLR异常(阴影区;单位:W/m2;打点区域表示通过95%置信水平的显著性检验)和台风生成的空间分布　　a.位相1;b.位相2;c.位相3;d.位相4;e.位相5;f.位相6;g.位相7;h.位相8Fig.1　OLR anomalies(shaded areas;units:W/m2;the stippled areas passed the significance test at 95% confidence level) and typhoon genesis locations　　a.phase 1;b.phase 2;c.phase 3;d.phase 4;e.phase 5;f.phase 6;g.phase 7;h.phase 8

通过OLR异常分布可以大致看出MJO对流中心的移动过程,置信水平达到95%的区域打点标出。如图1所示,第1位相时OLR负值中心在赤道印度洋中部开始生成,第2位相逐渐加深,并向北向东传播,到第4位相时,负的极大值位于赤道以北,海洋性大陆西侧,第5位相负值中心东传到西太平洋,第6位相西太平洋上的OLR负值中心深厚且范围较广,印度洋区域已经被正距平所代替,第8位相负值开始衰退消失。当MJO对流中心东传越过海洋性大陆,到达西太平洋后,西北太平洋一直处在OLR较大的负距平中,此时西北太平洋区域对流旺盛,这就解释了MJO的5、6位相台风频数较多的事实。图中的黑色实心圆点表示台风的生成位置,集中在(110～160°E,10～30°N),图中用方框标出,将此区域作为下一部分环境因子的主要关注区域。

根据以上分析,MJO对西北太平洋台风频数有着显著的影响,不同位相中生成的台风数目有较大的差异,接下来将从大尺度环境要素场的角度定性解释MJO对台风生成频数的影响,分析在MJO不同的位相当中环境因子的变化对台风生成的调制作用。

3MJO各位相生成的台风的背景环境场

Gray(1979)曾经提出TC生成的6个必要条件:较高的海表面温度、对流不稳定、对流层中层相对湿度高、弱的垂直风切变、不能太小的科氏参数和低层大的相对涡度。随后丁一汇(1991)指出除了上述提及的六个环境条件外,高空辐散外流也对台风生成有重要影响。对于西北太平洋,受到暖池的影响,在台风季(6—10月)海表面平均温度在28 ℃以上,满足台风生成的暖海面条件,所以本文未考虑海表面温度这一因子。深对流对于成熟台风是非常重要的,因而台风生成应有强的对流不稳定(∂θe/∂p>0)。但是热带大气在夏季是条件不稳定的,∂θe/∂p的日变化也小,实际上这个量最大差别出现在地面θe中,所以会造成∂θe/∂p与台风生成没有明显的相关。在条件不稳定的情况下,积云对流的强度和特征是同其他的环流参数而非∂θe/∂p有关,如果没有低层的辐合,即使有条件不稳定也不会出现对流(丁一汇,1991)。

不稳定(∂θe/∂p)在文中也没有考虑。科氏参数影响了地转偏向力的大小,台风的生成需要一定的地转偏向力,这就决定了台风的生成位置不可能位于赤道上,西北太平洋台风生成大都在5°N以北,以保证足够大的科氏参数。因此本文将主要考虑4个因子(低层涡度、高层散度、中层湿度和垂直风切变),探讨MJO对影响西北太平洋台风生成的环境场的调制作用。

3.1对流层低层风场及相对涡度场

热带地区低层盛行的东北/东南信风是主导热带气候的主要因子之一,在西北太平洋地区,信风影响TC主要通过两种方式,一是通过低层辐合影响热带扰动的产生,另外是通过赤道东风波。南北半球两支信风的交汇地带称作赤道辐合带(InterTropical Convergence Zone,ITCZ),他为台风的生成提供了有利的条件。学界普遍认为台风起源于ITCZ,观测表明,80～85%的天气尺度的热带扰动发生在ITCZ向极一侧2～4°的纬距范围内(吕美仲和侯志明,2004)。第二类条件不稳定机制(Conditional Instability of Second Kind,CISK)的积云对流自激反馈作用,有利于TC的生成及发展。其中,低层足够大的向内径向风速和辐合流入是至关重要的因素。从850 hPa水平风场及相对涡度场的异常分布(图2)可以看出,第1、2、3位相,台风集中生成区域受到异常反气旋环流控制,相对涡度为负,相对涡度的极大值位于低纬的赤道印度洋海域;到第4位相,台风生成区域地区反气旋环流减弱,但低层整体的辐合条件并不好,相对涡度仍为负值;在MJO的5、6位相,潮湿的西南气流到达西太平洋地区,与东风在西太平洋处交汇,西北太平洋相对涡度明显增大,相对涡度的极大值位于菲律宾群岛及其东部,西北太平洋大部分地区被气旋环流所控制;到第7位相,气旋环流仍控制西北太平洋,带状辐合区域分布于菲律宾以东的大范围区域,这与ITCZ和季风槽的位置配合的相当一致。这个阶段西北太平洋地区低层辐合明显加强,对ITCZ上TC的发生发展十分有利。到第8位相低层辐合区域依然会向北向东延伸,但量级减小,西北太平洋区域相对涡度减小,辐合减弱。可以看出,5、6、7位相的低层配置有利于TC的生成和加强。

3.2对流层高层风场及散度场

台风生成的背景环境场,除了对流层低层需要辐合上升运动外,高层存在辐散场会更加有利于气旋加强。高层大气向外辐散,使地面气压降低,这种类似抽吸作用会增强低层空气的气旋性环流以及上升运动,有利于台风的生成。从对流层高层的环流异常可以看出(图略),在MJO的第1位相,西北太平洋上空的风场呈较弱的气旋环流,台风集中生成区域大部分为散度负值区域,且有散度的最小值;直到第3位相,西北太平洋上空的风场气旋环流才有所减弱,散度有所增加却依旧是负值区域较广。与上节850 hPa第1、2、3位相的环流形势相联系,这种高低空的配置不利于台风的发生发展;到第5、6、7位相,西北太平洋上空的风场呈反气旋环流,风速逐渐增大,散度为正值,呈现明显的正值中心和辐散外流。高低空反相的斜压性配置,低层气流辐合上升,高层气流辐散外流,这是比较有利于台风生成和发展的背景环境场;在第8位相,辐散区范围减小,风速减小,外流减弱,不具有很好的适于气旋发展的高空条件。

图2　850 hPa风矢量异常(箭矢;单位:m/s)和相对涡度异常(阴影区;单位:10-6 s-1)的分布(打点区域表示通过95%置信水平的显著性检验)　　a.位相1;b.位相2;c.位相3;d.位相4;e.位相5;f.位相6;g.位相7;h.位相8Fig.2　Distributions of wind vector anomalies(arrows;units:m/s) and relative vorticity anomalies(shaded areas;units:10-6 s-1) at 850 hPa(the stippled areas passed the significance test at 95% confidence level)a.phase 1;b.phase 2;c.phase 3;d.phase 4;e.phase 5;f.phase 6;g.phase 7;h.phase 8

3.3对流层垂直风切变

对流层低层空气气旋性辐合,高层质量流出辐散,引发空气上升释放凝结潜热加热大气,使扰动增强。但只有将释放出的潜热集中在一个相对较小的区域中加热气柱,形成暖心结构,才能进而加强为台风—这就决定于对流层风速垂直切变的大小。在弱垂直切变(“不通风”)的环境下,相对于移动扰动的温度和湿度平流都很小,气旋系统的温湿显著增加,远远超过周围环境场的值,TC在这样的环境中更容易得以发展和增强。

通过计算850、200 hPa间的纬向西风风速差(U850-U200)来表示风速的垂直切变。在西北太平洋台风集中生成的范围,根据切变零线的位置可以看出区域内风速垂直切变的大小(图略)。第1位相,零线位于区域南部,台风生成区域大部分为正垂直切变区域,且量值较大;到第2、3、4位相,零线位于区域北侧,大范围为负的垂直切变区域,此时垂直切变的量值较大,且零线南边为负值,不利于台风的生成;到第5、6位相,零线位于区域中间,整个区域垂直切变较小,零线走向很好的配合了季风槽的位置,零线以南为正的垂直切变区域,为明显的辐合区,台风多集中生成在零线附近;第7、8位相,零线北移,区域内为正的垂直切变区,垂直切变增大。

图3　MJO第1、2、3位相(a)和第5、6、7位相(b)合成的850 hPa风矢量异常(箭矢;单位:m/s)和相对涡度异常(单位:10-6 s-1)的分布Fig.3　Composite distributions of wind vector anomalies(arrows;units:m/s) and relative vorticity anomalies(shaded areas;units:10-6 s-1) at 850 hPa in (a)phases 1,2 and 3 and (b)phases 5,6 and 7 of MJO

3.4对流层中层相对湿度

TC的发展需要大量的潜热释放,这不仅需要低层辐合和上升运动,还需要空气足够的湿度使其更易凝结释放潜热。研究表明(吕美仲和侯志明,2004),湿度很低时,对流受到对流层中层干空气的侵蚀而有所减弱,与此同时气柱内总的水汽含量会降低,总潜热释放量减少,不利于台风的生成及发展。在MJO第1、2位相时,西北太平洋区域对流层中层(600 hPa)相对湿度很小,相对湿度的极大值位于南印度洋;到MJO第3、4位相,湿度极大值向北向东移动,在海洋性大陆有一个湿度的极大值区域,西北太平洋湿度所有增加;到MJO第5、6位相,西北太平洋地区相对湿度显著增大,极大值位于低纬西太平洋,印度洋区域相对湿度显著减小并被负值取代。7、8位相,西北太平洋地区的湿度逐渐减小,湿度差异减弱(图略)。

4MJO影响台风生成的环境要素的贡献分析

4.1台风生成的活跃位相划分

上述结果表明在5、6、7位相环境场呈现出有利于台风生成发展的环流形势,而1、2、3位相的背景环境场不利于台风的生成;表1显示,1、2、3位相台风生成频数为85个,5、6、7位相台风频数是124个,5、6、7位相的台风频数大约是1、2、3位相的1.5倍;图1表明MJO的3、4位相台风的生成数是最少的,但1、2位相的持续天数是最长的(表1),用各位相台风生成数除以其持续天数(消除天数不同的影响),得到的比值显示1、2、3位相的值最低,与弱MJO的值持平;另外,发现1、2、3位相的对流中心在印度洋,位于海洋性大陆以西,5、6、7位相的对流中心位于海洋性大陆以东,西北太平洋区域,西北太平洋更强的热带对流给台风的生成提供优越的条件(图1)。综上,将MJO的1、2、3位相定义为西北太平洋台风生成的不活跃位相,MJO第5、6、7位相定义为台风生成的活跃位相。

图4　MJO第1、2、3位相(a)和第5、6、7位相(b)合成的200 hPa风矢量异常(单位:m/s)和散度异常(单位:10-6 s-1)的分布Fig.4　Composite distributions of wind vector anomalies(arrows;units:m/s) and divergence anomalies(shaded areas;units:10-6 s-1) at 200 hPa in (a)phases 1,2 and 3 and (b)phases 5,6 and 7 of MJO

图5　MJO第1、2、3位相(a)和第5、6、7位相(b)合成的600 hPa相对湿度异常(单位:%)的分布Fig.5　Composite distributions of relative humidity anomalies(units:%) at 600 hPa in (a)phases 1,2 and 3 and (b)phases 5,6 and 7 of MJO

图6　MJO第1、2、3位相(a)和第5、6、7位相(b)合成的垂直切变(U850-U200;单位:m/s)的分布Fig.6　Composite distributions of zonal wind differences(units:m/s) between 850 hPa and 200 hPa in (a)phases 1,2 and 3 and (b)phases 5,6 and 7 of MJO

为了更加清楚的看出MJO的5、6、7位相和1、2、3位相在台风生成的背景环境场上的差别,图3—6是MJO的1、2、3位相和5、6、7位相环境要素场异常的合成图。对比4张图可以看出,在MJO的1、2、3位相,西北太平洋低层受东风控制,呈反气旋环流,大部分地区的相对涡度为负值,高层气流呈气旋性旋转,散度为正值,中层湿度较小,高低层垂直风切变零等值线偏北,区域内垂直切变较大;而在5、6、7位相,西北太平洋地区低层受西南风控制,呈气旋环流,相对涡度极大值位于海洋性大陆,台风集中生成范围都处于相对涡度的大值区域中,高层呈反气旋环流,辐散中心位于西北太平洋,辐散有所增大,中层湿度增大,高低层垂直切变的零线位于区域中间,整个区域切变较小,南侧的为正值区。

4.2各环境因子的贡献大小比较

通过上一部分的分析可以看出,在西北太平洋地区,尤其在台风集中生成的区域,MJO在第5、6、7位相比1、2、3位相显示出更强的低层辐合、高层辐散,中层较高的相对湿度和较弱的高低层垂直切变,因此更有利于台风的生成。通过定量计算在5、6、7位相和1、2、3位相台风生成时段其周围环境因子的差别可以揭示MJO影响下环境因子对台风生成的贡献大小。采用BDI指数分析在不同位相生成的台风周围环境因子的差异,BDI指数的表达式如下:

(2)

其中:MH和σH(ML和σL)分别为在MJO的5、6、7位相(1、2、3位相)生成的多个台风周围环境因子的平均值和标准差。本文分析了在MJO的1、2、3位相和5、6、7位相中分别生成的85个和124个台风个例,提取每个台风的生成时间和位置,然后尝试以其生成位置为中心10°×10°或20°×20°的范围内的相同时间的环境要素值作为台风生成时的环境要素值,对1、2、3位相和5、6、7位相进行对比分析,计算每个环境因子的BDI指数。指数的符号代表前后两个位相集合内因子均值的相对大小,量值代表均值的差别大小,其物理意义可理解为环境因子在MJO活跃位相对台风生成频数的贡献,以此进一步分析MJO对台风生成大尺度环境场的影响机制。

McBride and Zehr(1981)最早提出发展和未发展热带扰动的环境场差别主要在于动力学参量,Fu et al.(2012)通过BDI指数研究了西北太平洋上发展成TC的热带扰动和未发展成TC的扰动的背景环境场的区别,也得出了类似的结论。究竟MJO影响西北太平洋台风生成的多个环境因子的贡献大小如何?根据前人的研究以及考虑到西北太平洋上的天气尺度系统,本文计算的环境因子主要侧重于动力因子,包括850 hPa的相对涡度、200 hPa的水平散度、600 hPa相对湿度、纬向风垂直切变(200～850 hPa)和纬向风水平切变(∂u/∂y)。

不同环境因子的BDI数值大小排列如表2,数值从大到小排列依次是低层的涡度、高层散度、中层相对湿度、纬向风水平切变的垂直平均(∂u/∂y)和纬向风的垂直切变(数值太小可忽略)。可以看出,在MJO的不同位相,西北太平洋生成的台风其周围环境场的差别大小是不同的,低层相对涡度是差别最大的环境因子,其次是高层散度、中层湿度、纬向风的水平切变、纬向风的垂直切变。Camargo et al.(2009)以及Zhao et al.(2015b)根据GPI(Genesis Potential Index) 指数研究其中的环境因子对MJO影响全球TC生成的贡献大小,指出中层湿度和低层涡度是贡献最大的两个因子,而风速的垂直切变和潜在强度的贡献很小。本文重点关注西北太平洋的台风,结果表明低层辐合场是MJO影响西北太平洋台风生成最关键的因子,且总体上动力因子的影响大于热力因子。

表2各环境因子的BDI值

Table 2BDI values of different environmental factors

环境因子BDI850hPa相对涡度(20°×20°)+0.31200hPa水平散度(10°×10°)-0.16600hPa相对湿度(20°×20°)+0.12纬向风水平切变(10°×10°)+0.06纬向风垂直切变(10°×10°)+0.01

5结论

1)统计结果表明,相比于弱MJO时段,更多的台风生成在MJO较活跃的时段。北半球夏季,MJO的对流中心从赤道印度洋中部开始出现,逐步东传并北传,5、6位相到达海洋性大陆以东的西北太平洋区域,此时台风生成频数最多,显示了MJO活动对西北太平洋地区的台风生成具有显著的调制作用。

2)台风生成最多的活跃位相(5、6、7位相)的大尺度环境场比台风频数较少的位相(1、2、3位相)的环境场展现出更强的低层气旋性辐合和高层辐散流出、更丰富的中层水汽和更广的较小垂直切变区域,有利的大尺度背景场催生出更多的台风。这表明MJO的传播会改变西北太平洋台风生成的大尺度环境场,进而影响了台风生成。

3)通过BDI指数定量分析了台风生成的活跃位相(5、6、7位相)和不活跃位相(1、2、3位相)间不同环境因子的差别大小,从大到小依次为850 hPa相对涡度、200 hPa水平散度、500 hPa相对湿度、水平西风切变的垂直平均(∂u/∂y)和西风垂直切变。由此可见,MJO影响西北太平洋台风生成的关键因子主要体现在动力因子的不同,尤其是低层辐合场。

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(责任编辑：孙宁)

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Effect of tropical intraseasonal oscillation on large-scale

enviornment of typhoon genesis over the northwestern Pacific

ZHOU Wei-can1,2,SHEN Hai-bo1,ZHAO Hai-kun1,3

(1.Key Laboratory of Meteorological Disasters(NUIST),Ministry of Education,Nanjing 210044,China;

2.Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters,NUIST,Nanjing 210044,China;

3.Pacific Typhoon Research Center,NUIST,Nanjing 210044,China)

Abstract:Based on the RMM(Real-time Multivariate Madden-Julian oscillation) index from Australia Meteorological Bureau,the tropical atmospheric intraseasonal oscillation is divided into eight phases.The variations of typhoon genesis frequency and location over the northwestern Pacific during the eight phases are statistically analyzed.It is found that more(less) typhoons generate during the active phases 5,6 and 7(the inactive phases 1,2 and 3) over the northwestern Pacific.The box difference index(BDI) is further used to investigate the differences in environmental factors between the active and inactive phases.Results show that,compared to those during the inactive phases 1,2 and 3,the stronger low level convergence and upper level divergence outflows,the higher relative humidity in middle troposphere,as well as wider areas with small vertical shear can be found during the active phases 5,6 and 7.Moreover,the most significant difference in large scale environment field between the inactive and active phases is dynamical factor,especially low level convergence field.

Key words:atmospheric intraseasonal oscillation;northwestern Pacific;typhoon genesis;environmental factor;box difference index

通信作者：徐海明,教授,博士,研究方向为区域气候变化与海气相互作用,hxu@nuist.edu.cn.

基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)项目;国家自然科学基金资助项目(41275094);江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD);江苏省高校“青蓝工程”创新团队共同资助

收稿日期：2013-10-09；改回日期：2014-01-15

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20141103001

中图分类号：

文章编号：1674-7097(2015)06-0731-11P444

文献标志码：A