李肖雅,吳立廣,宗慧君

(氣象災(zāi)害省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南京信息工程大學(xué)),江蘇 南京 210044)

季風(fēng)渦旋影響西北太平洋臺(tái)風(fēng)生成初步分析

李肖雅,吳立廣,宗慧君

(氣象災(zāi)害省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南京信息工程大學(xué)),江蘇 南京 210044)

西北太平洋對(duì)流層低層大尺度低頻環(huán)流季風(fēng)渦旋與臺(tái)風(fēng)生成有密切的關(guān)系。利用時(shí)間濾波方法將季風(fēng)渦旋和臺(tái)風(fēng)環(huán)流從逐日臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)中分離出來(lái),對(duì)兩次季風(fēng)渦旋活動(dòng)個(gè)例分析發(fā)現(xiàn),氣旋初始擾動(dòng)都首先出現(xiàn)在季風(fēng)渦旋中心東部,一次季風(fēng)渦旋活動(dòng)可以伴隨著一個(gè)或幾個(gè)熱帶氣旋的生成。通過(guò)進(jìn)一步分析2000—2009年季風(fēng)渦旋活動(dòng)與熱帶氣旋的生成關(guān)系發(fā)現(xiàn),雖然季風(fēng)渦旋的定義與環(huán)流強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間有關(guān),但是熱帶氣旋的生成位置大多數(shù)分布在季風(fēng)渦旋的中心和東部,這可能與季風(fēng)渦旋的Rossby波能量頻散有關(guān)。

季風(fēng)渦旋;低頻環(huán)流;熱帶氣旋;Rossby波能量頻散

0 引言

太平洋和南海地區(qū)夏季盛行西南季風(fēng),對(duì)流層低層季節(jié)和氣候平均流場(chǎng)上西南季風(fēng)和信風(fēng)形成季風(fēng)槽。季風(fēng)槽活動(dòng)與熱帶氣旋生成的關(guān)系一直都受到廣泛關(guān)注(Harr and Elsberry,1991,1995a;Gray 1998)。Gray(1968)對(duì)西北太平洋達(dá)到臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度時(shí)的熱帶氣旋位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),這些位置大多分布在赤道槽至20°N以?xún)?nèi)。熱帶氣旋的生成位置與季風(fēng)槽的東進(jìn)和西退有聯(lián)系(Chen et al.,1998),其發(fā)生頻數(shù)和當(dāng)年季風(fēng)的強(qiáng)弱也存在較高的相關(guān)(孫秀榮和端義宏,2003)。Frank(1988)認(rèn)為約80%的熱帶氣旋初始擾動(dòng)來(lái)自于季風(fēng)槽。Harr and Elsberry(1991,1995a)的研究認(rèn)為,表征西北太平洋季風(fēng)槽強(qiáng)度的低層緯向風(fēng)異常對(duì)熱帶氣旋的生成位置和路徑有著重要影響,西北太平洋季風(fēng)槽活躍(不活躍)的流型在700 hPa表現(xiàn)為氣旋(反氣旋)性環(huán)流異常,對(duì)應(yīng)了熱帶氣旋的活躍(不活躍)階段(Harr and Elsberry,1995b)。

有時(shí)候季風(fēng)在活躍期間表現(xiàn)為季風(fēng)渦旋或季風(fēng)低壓的形式(Lander,2004)。Lander(1994)描述的季風(fēng)渦旋為發(fā)生在7—9月西北太平洋對(duì)流層低層最外層環(huán)流等壓線直徑接近2 500 km,歷時(shí)2～3周的近似圓形渦旋,上層配合弱脊或反氣旋性環(huán)流。Chen et al.(2004,2008)研究了包括部分天氣尺度(生命期5 d以上)在內(nèi)的季風(fēng)渦旋,發(fā)現(xiàn)82%的季風(fēng)渦旋發(fā)展來(lái)源于季風(fēng)槽和東風(fēng)波的相互作用。Lander(1994)認(rèn)為季風(fēng)渦旋和季風(fēng)槽是季風(fēng)環(huán)流與大尺度環(huán)流系統(tǒng)相互配置產(chǎn)生的不同環(huán)流形態(tài),它們之間可以相互演變并且沒(méi)有明確的劃分界限,并指出季風(fēng)渦旋的形成是由于對(duì)流層熱源響應(yīng)和上部槽向赤道的入侵,相同的機(jī)制能激發(fā)赤道羅斯貝波(Kiladis and Wheeler,1995;Bessafi and Wheeler,2006)。John et al.(2007)發(fā)現(xiàn)當(dāng)西傳的羅斯貝波包到達(dá)太平洋中部的強(qiáng)輻合區(qū)時(shí)振幅增加并且波的緯向尺度收縮,最大振幅出現(xiàn)在輻合區(qū)的最西端(Webster and Chang,1988;Chang and Webster,1990),因此也有人認(rèn)為季風(fēng)渦旋是由對(duì)流層低層西傳的赤道羅斯貝波包中的低壓發(fā)展而來(lái)。Holland(1995)對(duì)季風(fēng)環(huán)境里有利或不利臺(tái)風(fēng)發(fā)展的復(fù)雜動(dòng)力相互作用過(guò)程進(jìn)行了研究,指出非絕熱對(duì)流活動(dòng)和氣流輻散產(chǎn)生的平流渦度能在對(duì)流層低層產(chǎn)生閉合的類(lèi)似季風(fēng)渦旋的擾動(dòng)。

季風(fēng)渦旋活動(dòng)可以影響熱帶氣旋生成。早在20世紀(jì)50年代,Arakawa(1952)就觀測(cè)到一系列臺(tái)風(fēng)在中緯度氣旋中生成。Ritchie and Holland(1999)分析了與西北太平洋臺(tái)風(fēng)生成相關(guān)的五種典型的低層大尺度環(huán)流以及中尺度對(duì)流系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)1984—1992年3%熱帶氣旋生成與季風(fēng)渦旋有關(guān)。Lander(1994)對(duì)1991年8月的季風(fēng)渦旋活動(dòng)及活動(dòng)過(guò)程中生成的幾個(gè)熱帶氣旋進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)季風(fēng)渦旋出現(xiàn)的時(shí)候,持續(xù)的深對(duì)流云帶在系統(tǒng)的南—東南緣發(fā)展,云帶的邊緣會(huì)有中尺度渦旋出現(xiàn)。Chen et al.(2008)認(rèn)為西北太平洋氣旋活動(dòng)的年際變化是由于海溫異常引起的季風(fēng)環(huán)流變化,從而導(dǎo)致季風(fēng)渦旋活動(dòng)的調(diào)整,統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示熱帶氣旋發(fā)生的總頻數(shù)和季風(fēng)渦旋的累積生命期長(zhǎng)度有著很大程度的相關(guān)。對(duì)比西北太平洋和北大西洋的熱帶氣旋生成活動(dòng)發(fā)現(xiàn),北大西洋東風(fēng)波中生成的熱帶氣旋比例遠(yuǎn)大于西北太平洋東風(fēng)波中生成的熱帶氣旋比例,原因是西北太平洋約71%的熱帶氣旋在有利于季風(fēng)渦旋激發(fā)的天氣尺度環(huán)境中生成。

以往關(guān)于季風(fēng)渦旋的研究多使用Lander(2004)提出的定義,即季風(fēng)渦旋是為期2～3周的大尺度低頻環(huán)流系統(tǒng),有關(guān)季風(fēng)渦旋對(duì)熱帶氣旋活動(dòng)影響的統(tǒng)計(jì)分析使用的是逐日再分析資料或衛(wèi)星資料。但是實(shí)際觀測(cè)中發(fā)現(xiàn),由于季風(fēng)渦旋的時(shí)間、空間尺度和熱帶氣旋不同,當(dāng)一個(gè)甚至多個(gè)熱帶氣旋出現(xiàn)在季風(fēng)渦旋系統(tǒng)中心或附近時(shí),就很難區(qū)分出氣旋和季風(fēng)渦旋兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng),把熱帶氣旋視為季風(fēng)渦旋環(huán)流的一部分,影響了對(duì)低頻季風(fēng)渦旋范圍和強(qiáng)度的判斷,而濾波后風(fēng)場(chǎng)上天氣尺度擾動(dòng)的形態(tài)與濾波前是有區(qū)別的。在以往的研究中對(duì)于季風(fēng)渦旋活動(dòng)時(shí)間的判斷沒(méi)有客觀的方法,在逐日風(fēng)場(chǎng)上對(duì)季風(fēng)渦旋活動(dòng)的起止時(shí)間進(jìn)行識(shí)別不僅帶有主觀誤差,也使統(tǒng)計(jì)工作變得繁瑣。因此,我們針對(duì)系統(tǒng)的環(huán)流特征對(duì)低頻季風(fēng)渦旋進(jìn)行篩選。另外,目前學(xué)界對(duì)較長(zhǎng)時(shí)期西北太平洋低頻季風(fēng)渦旋活動(dòng)對(duì)熱帶氣旋生成影響進(jìn)行分析的文章并不多。本文通過(guò)個(gè)例分析初步探討熱帶氣旋生成與低頻季風(fēng)渦旋活動(dòng)關(guān)系,并對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)季風(fēng)渦旋活動(dòng)對(duì)熱帶氣旋生成影響進(jìn)行統(tǒng)計(jì),目的是為了進(jìn)一步探討西北太平洋季風(fēng)渦旋和熱帶氣旋生成的關(guān)系。

1 資料和方法

主要利用NCEP/NCAR的6 h一次,空間分辨率為1°×1°,700 hPa 的FNL風(fēng)場(chǎng)資料和高度場(chǎng)資料,以及關(guān)島聯(lián)合臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心(Joint Typhoon Warning Center)的最佳路徑資料集,包括每6 h的臺(tái)風(fēng)中心經(jīng)度、緯度和臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度(中心氣壓和最大風(fēng)速)。研究時(shí)段包括 2000—2009年5—10月。利用Lanczos濾波方法對(duì)FNL風(fēng)場(chǎng)資料進(jìn)行時(shí)間濾波,將風(fēng)場(chǎng)資料分成10 d以上的低頻部分和10 d以下的天氣尺度部分。由于季風(fēng)渦旋環(huán)流是主要出現(xiàn)在對(duì)流層中低層的低頻環(huán)流,因此采用了700 hPa低通濾波風(fēng)場(chǎng)資料研究季風(fēng)渦旋的活動(dòng)。

由于低頻風(fēng)場(chǎng)上渦旋的結(jié)構(gòu)常常不對(duì)稱(chēng),為保證準(zhǔn)確找出渦旋中心尤其是強(qiáng)度較弱的渦旋中心,首先要判斷低頻風(fēng)場(chǎng)上的渦旋是否閉合;其次,越接近氣旋中心,相鄰點(diǎn)的風(fēng)向(東、西、南、北四點(diǎn)風(fēng)向)轉(zhuǎn)變也越大,因此季風(fēng)渦旋的中心為渦旋內(nèi)相鄰點(diǎn)風(fēng)向轉(zhuǎn)變最大的單圈環(huán)流中心。

為了區(qū)別季風(fēng)渦旋和低頻風(fēng)場(chǎng)上的其他渦旋,對(duì)渦旋進(jìn)行挑選時(shí)不僅需要考慮渦旋的環(huán)流特征和生成位置,同時(shí)也要考慮渦旋的時(shí)空尺度。此外還考慮到渦旋出現(xiàn)多個(gè)環(huán)流中心的情況,當(dāng)出現(xiàn)多中心時(shí),則討論熱帶氣旋生成與最臨近渦旋的關(guān)系。因此對(duì)低頻風(fēng)場(chǎng)上每一個(gè)渦旋活動(dòng)主要進(jìn)行以下判斷:

1)生成區(qū)域。季風(fēng)渦旋多被認(rèn)為發(fā)生在低緯120～180°E、0～30°N范圍內(nèi),但觀測(cè)發(fā)現(xiàn)南海也是低頻渦旋的頻發(fā)區(qū)域。因此,本文研究的季風(fēng)渦旋為中心位置在110～170°E、0～30°N范圍內(nèi)的低頻閉合渦旋;

2)空間尺度。在本文研究中的,季風(fēng)渦旋的水平尺度(渦旋水平方向上的直徑)必須達(dá)到2 200 km;

圖1 環(huán)流積分運(yùn)算示意圖(圓點(diǎn)為計(jì)算區(qū)域中心,矩形abcda為環(huán)流積分運(yùn)算的最小運(yùn)算區(qū)域,最小區(qū)域面積為1 760 km×2 640 km;矩形ABCDA為環(huán)流積分運(yùn)算的最大運(yùn)算區(qū)域,最大區(qū)域面積為2 640 km×2 640 km)Fig.1 Schematic diagram of the circulation integration(The dots represent the regional calculation centers,rectangules abcda and ABCDA of Fig.1(a) and (b) represent the minimum and maximum circulation integral domains,respectively.The minimum circulation integral area is 1 760 km×2 640 km and the maximum circulation integral area is 2 640 km×2 640 km)

3)環(huán)流強(qiáng)度。渦旋的環(huán)流強(qiáng)度和空間尺度大小有關(guān)。觀測(cè)表明,渦旋的正渦度區(qū)域會(huì)隨著渦旋強(qiáng)度和尺度的增大而擴(kuò)大,因此可以用一定范圍內(nèi)的環(huán)流強(qiáng)度來(lái)表征渦旋的強(qiáng)度和判斷渦旋的尺度。流體力學(xué)中對(duì)環(huán)流的定義為流場(chǎng)中流體速度沿閉合曲線的線積分(Robert et al.,2003),根據(jù)斯托克斯理論,閉合曲線上的環(huán)流等于該曲線所包圍的面積上的渦度和,由于我們所用的資料是1°×1°,所以環(huán)流為某一區(qū)域內(nèi)渦度的離散積分,即系統(tǒng)的環(huán)流強(qiáng)度用區(qū)域內(nèi)的渦度和來(lái)表示。以渦旋中心點(diǎn)為計(jì)算區(qū)域中心,在1 760 km×2 640 km的最小范圍(圖1a中的矩形abcda)到2 640 km×2 640 km的最大范圍(圖1b中的矩形ABCDA)內(nèi),分別向東西(南北)向各擴(kuò)大110 km的寬度便進(jìn)行一次環(huán)流積分運(yùn)算,最后將所有橫縱向運(yùn)算的最大值作為判斷低頻渦旋是否是季風(fēng)渦旋的依據(jù),這樣計(jì)算能保證渦旋環(huán)流最強(qiáng)部分都落在計(jì)算區(qū)域。由于季風(fēng)渦旋的形狀多為東西向(也有少數(shù)為南北向),東—西或南—北向的直徑相差較大,取最大值是為了避免過(guò)多的將周?chē)呢?fù)渦度區(qū)域計(jì)算進(jìn)去,影響渦旋強(qiáng)度的判斷,漏選滿(mǎn)足尺度的渦旋。用以上方法統(tǒng)計(jì)得到2000—2009年5—10月低頻風(fēng)場(chǎng)上所有渦旋的平均環(huán)流積分值為1.98×10-3s-1,因此可以初步判斷季風(fēng)渦旋的環(huán)流積分值大于1.98×10-3s-1,為保證不漏掉環(huán)流強(qiáng)度較弱但尺度達(dá)到條件的閉合渦旋,環(huán)流積分值也不宜取太高。

圖2a—c為3個(gè)不同季風(fēng)渦旋的環(huán)流強(qiáng)度,分別為2.22×10-3s-1、3.22×10-3s-1、6.78×10-3s-1。通過(guò)對(duì)比不同環(huán)流強(qiáng)度的季風(fēng)渦旋(圖2)發(fā)現(xiàn),環(huán)流強(qiáng)度達(dá)到3.0×10-3s-1的渦旋其渦度值大于1.5×10-5s-1的區(qū)域至少有一個(gè)方向上尺度能達(dá)到20個(gè)經(jīng)緯度,且具有較清晰的閉合環(huán)流結(jié)構(gòu)(圖2b、c),故將3.0×10-3s-1的環(huán)流積分值規(guī)定為本文研究的季風(fēng)渦旋強(qiáng)度的臨界值。

圖2 環(huán)流強(qiáng)度為2.22×10-3 s-1(a)、3.22×10-3 s-1(b)、6.78×10-3 s-1(c)的季風(fēng)渦旋(黑色圓點(diǎn)為程序找出的季風(fēng)渦旋中心;陰影表示相對(duì)渦度,單位:10-5 s-1)Fig.2 Circulation intensity of three different monsoon gyres with circulation intensity of (a)2.22×10-3 s-1,(b)3.22×10-3 s-1 and (c)6.78×10-3 s-1,respectively (Centers of monsoon gyres are denoted by black dots and different relative vorticity values(10-5 s-1) are shaded in different colors)

圖3 2000年9月的季風(fēng)渦旋的環(huán)流強(qiáng)度演變(黑實(shí)線之間的區(qū)域?yàn)榧撅L(fēng)渦旋環(huán)流強(qiáng)度達(dá)到3.0×10-3 s-1的時(shí)段)Fig.3 Evolution of monsoon gyre circulation intensity in September,2000(Monsoon gyre circulation integral was over 3.0×10-3 s-1during the period between the two black solid lines)

一次季風(fēng)渦旋活動(dòng)渦旋的環(huán)流強(qiáng)度演變?nèi)鐖D3所示,是一個(gè)逐漸增強(qiáng)到減弱的過(guò)程。圖為2000年9月的季風(fēng)渦旋的環(huán)流強(qiáng)度演變。該季風(fēng)渦旋環(huán)流強(qiáng)度連續(xù)11.5d達(dá)到臨界值,黑實(shí)線之間的區(qū)域?yàn)榧撅L(fēng)渦旋環(huán)流強(qiáng)度達(dá)到3.0×10-3s-1的時(shí)段。本文研究的季風(fēng)渦旋為5—10月700 hPa 10 d低頻風(fēng)場(chǎng)上110～170°E、0～30°N范圍內(nèi)環(huán)流強(qiáng)度連續(xù)1 d達(dá)到臨界值,且水平尺度不小于2 200 km的閉合渦旋,即圖3實(shí)線區(qū)域內(nèi)的季風(fēng)渦旋活動(dòng)。為避免濾波方法帶來(lái)的誤差,我們通過(guò)空間尺度來(lái)區(qū)別季風(fēng)渦旋和熱帶氣旋這兩個(gè)不同的系統(tǒng)。但由于渦旋形態(tài)很不規(guī)則,在保證不漏選的情況下,少數(shù)尺度不滿(mǎn)足條件的個(gè)例仍需要人為去除。在下文的研究中,對(duì)強(qiáng)度在臨界值以外的渦旋活動(dòng)以及渦旋活動(dòng)期間生成的熱帶氣旋不進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2 季風(fēng)渦旋影響的熱帶氣旋生成個(gè)例分析

西北太平洋大尺度的季風(fēng)環(huán)流能顯著的影響熱帶氣旋形成、結(jié)構(gòu)以及形狀變化(Harr and Elsberry,1991),Lander(1994)對(duì)1991年8月季風(fēng)渦旋影響下生成的幾個(gè)熱帶氣旋/熱帶風(fēng)暴進(jìn)行分析后也得到一致的結(jié)論。為初步觀察季風(fēng)渦旋與臺(tái)風(fēng)生成的關(guān)系,本文挑選了2009年7月27日—8月10日和2002年10月4—13日兩個(gè)季風(fēng)渦旋個(gè)例以及這兩次過(guò)程中生成4個(gè)熱帶氣旋進(jìn)行分析。兩次個(gè)例活動(dòng)包括一次季風(fēng)渦旋活動(dòng)過(guò)程中伴隨單個(gè)和多個(gè)熱帶氣旋生成的情況。

2.1 2009年7月的季風(fēng)渦旋

2009年7月的季風(fēng)渦旋為10 a中歷時(shí)最長(zhǎng)的季風(fēng)渦旋之一,環(huán)流強(qiáng)度連續(xù)14.25 d達(dá)到臨界值?；顒?dòng)期間季風(fēng)渦旋環(huán)流先后經(jīng)歷了一次分裂與合并,活動(dòng)期間共伴隨著3個(gè)熱帶氣旋的生成,分別為熱帶低壓天鵝(Goni)、臺(tái)風(fēng)莫拉克(Morakot)和熱帶低壓艾濤(Etau)。圖4a—e分別為2009年7月26日06時(shí)、27日12時(shí)、8月3日00時(shí)、7日00時(shí)和10日06時(shí)700 hPa 10 d以上FNL低通濾波風(fēng)場(chǎng)(矢量箭頭)和渦度場(chǎng)(彩色陰影),黑色圓點(diǎn)為季風(fēng)渦旋中心,黑色五星表示強(qiáng)度為熱帶風(fēng)暴以上(最大風(fēng)速大于17.2 m/s)熱帶氣旋中心,空心矩形為熱帶風(fēng)暴以下的(最大風(fēng)速小于17.2 m/s)熱帶氣旋中心。圖4f—j分別為2009年7月30日06時(shí)、8月2日00時(shí)、4日06時(shí)、5日18時(shí)和7日18時(shí)700 hPa 10 d以下FNL高通濾波風(fēng)場(chǎng)(矢量箭頭)和FNL 1 000 hPa位勢(shì)高度(彩色陰影)點(diǎn)G為天鵝,M為莫拉克,E為艾濤。

圖4 2009年7月26日06時(shí)(a)、27日12時(shí)(b)、8月3日00時(shí)(c)、7日00時(shí)(d)和10日06時(shí)(e)700 hPa 10 d以上FNL低通濾波風(fēng)場(chǎng)(箭矢;單位:m/s)和渦度場(chǎng)(陰影;單位:10-5 s-1)(黑色圓點(diǎn)為季風(fēng)渦旋中心,黑色五星表示強(qiáng)度為熱帶風(fēng)暴以上(最大風(fēng)速大于17.2 m/s)熱帶氣旋中心,空心矩形為熱帶風(fēng)暴以下(最大風(fēng)速小于17.2 m/s)熱帶氣旋中心);以及2009年7月30日06時(shí)(f)、8月2日00時(shí)(g)、4日06時(shí)(h)、5日18時(shí)(i)和7日18時(shí)(j)700 hPa 10 d以下FNL高通濾波風(fēng)場(chǎng)(箭矢;單位:m/s)和FNL 1 000 hPa位勢(shì)高度(陰影;單位:gpm)(點(diǎn)G為天鵝,M為莫拉克,E為艾濤)Fig.4 10 days lowpass filtered 700 hPa wind(m·s-1) superimposed with relative vorticity(10-5 s-1) valid at (a)0006 UTC on 26 July,(b)0012 UTC on 27 July,(c)0000 UTC on 3 August,(d)0000 UTC on 7 August and (e)0006 UTC on 10 August,2009;10 days highpass filtered 700 hPa wind(m·s-1) superimposed with geopotential height(gpm) valid at (f)0006 UTC on 30 July,(g)0000 UTC on 2 August,(h)0006 UTC on 4 August,(i)0018 UTC on 5 August and (j)0018 UTC on 7 August,2009.Centers of monsoon gyres,tropical cyclones whose intensity are stronger and weaker than tropical storm are denoted by black dots,black five-pointed stars and hollow rectangles,respectively.The letters “G”、“M” and “E” indicate Goni,Morakot and Etau,respectively

在季風(fēng)渦旋出現(xiàn)前西北太平洋副熱帶高壓的主體位置偏東,中心位于165°E附近,環(huán)流形勢(shì)有利于較大尺度季風(fēng)渦旋的形成。7月26日季風(fēng)渦旋的擾動(dòng)出現(xiàn)在10°N附近并沿緯向不斷發(fā)展,最西端可達(dá)到南海東部,直徑約30個(gè)緯度(圖4a)。由于Rossby波能量頻散,季風(fēng)渦旋東南部有弱的反氣旋生成。當(dāng)季風(fēng)渦旋經(jīng)過(guò)菲律賓時(shí)分裂為東、西兩個(gè)氣旋環(huán)流,渦旋呈現(xiàn)雙中心的結(jié)構(gòu)(圖4c)。天鵝的初始擾動(dòng)在未分裂的渦旋中心附近的東部出現(xiàn)(圖4b)。由于副高南部東風(fēng)加強(qiáng),7月30日00時(shí)在天鵝初始擾動(dòng)的東北方有一個(gè)閉合氣旋環(huán)流A在東風(fēng)波中形成,由于氣旋的能量頻散,天鵝擾動(dòng)和氣旋A的東南部分別出現(xiàn)反氣旋B和C(圖4f和圖4g),莫拉克的初始擾動(dòng)在B,C環(huán)流之間生成,此時(shí)天氣尺度風(fēng)場(chǎng)上形成清晰的正反氣旋交替的波列。隨著副高的持續(xù)西伸,西行的莫拉克進(jìn)入東部低頻渦旋中心并與之發(fā)生合并(圖4h)。熱帶氣旋與低頻渦旋的合并改變了季風(fēng)渦旋原有的能量分布,使季風(fēng)渦旋東南側(cè)反氣旋的強(qiáng)度增強(qiáng)(Elsberry and Carr,1995) (圖4d),反氣旋北部的西風(fēng)與季風(fēng)渦旋南部西南風(fēng)疊加,在季風(fēng)渦旋的東南部形成西南風(fēng)急流,加強(qiáng)了渦旋東南側(cè)的輻合。天氣尺度風(fēng)場(chǎng)上也觀測(cè)到在8月5到6日,10°N以南,135～155°E有明顯的西南風(fēng)加強(qiáng)(圖4i),8月7日艾濤的初始擾動(dòng)在急流的左側(cè)出現(xiàn)(圖4j)。

可見(jiàn),2009年的季風(fēng)渦旋活動(dòng)中伴隨生成的3個(gè)熱帶氣旋是大尺度背景場(chǎng)和天氣尺度系統(tǒng)相互作用的結(jié)果。盡管這幾個(gè)熱帶氣旋的生成機(jī)制并不相同,但它們的初始擾動(dòng)都在季風(fēng)渦旋中心東部生成,其中天鵝和莫拉克初始擾動(dòng)距離渦旋中心較近,艾濤的初始擾動(dòng)則距離渦旋中心較遠(yuǎn)。初始擾動(dòng)距離季風(fēng)渦旋環(huán)流中心較近的熱帶氣旋其生成過(guò)程比較類(lèi)似,都經(jīng)歷了擾動(dòng)尺度收縮不斷增強(qiáng),從渦旋東部向渦旋中心移動(dòng),進(jìn)入季風(fēng)渦旋中心達(dá)到熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度這一過(guò)程。而距離季風(fēng)渦旋中心較遠(yuǎn)的艾濤則沿著季風(fēng)渦旋東部的大風(fēng)區(qū)向北移動(dòng)(圖4e)。天鵝的強(qiáng)度遠(yuǎn)弱于莫拉克的強(qiáng)度,這可能是與藤原效應(yīng)的合并型有關(guān)(Fujiwhara S,1921,1931)。Lander(1994)認(rèn)為在季風(fēng)渦旋東部生成的渦旋可以被季風(fēng)渦旋捕獲一并西移,渦旋以這樣的方式發(fā)生并維持自身中心強(qiáng)對(duì)流,最后可能發(fā)展成為熱帶氣旋。

在以往關(guān)于莫拉克的個(gè)例分析中指出,熱帶氣旋與低頻渦旋的合并影響了氣旋的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)路徑變化,合并過(guò)程中熱帶氣旋西南部氣壓梯度不斷增加,風(fēng)速不斷增強(qiáng)。同時(shí),低頻渦旋由于最初的能量分布發(fā)生變化也呈現(xiàn)出不對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)(Wu et al.,2011)。在莫拉克與不同時(shí)間尺度低頻渦旋相互作用的模擬試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn),當(dāng)莫拉克與渦旋合并時(shí)它的移動(dòng)路徑都會(huì)發(fā)生北折(Liang et al.,2011)。此外,不同尺度渦旋的合并也為艾濤的發(fā)生提供了有利條件。從觀測(cè)中可以看出,無(wú)論是天氣尺度風(fēng)場(chǎng)還是低頻風(fēng)場(chǎng),艾濤的生成位置都位于合并后季風(fēng)渦旋(熱帶氣旋)東南部增強(qiáng)的西南風(fēng)中,這一過(guò)程可能與Rossby波能量頻散有關(guān)。

2.2 2002年10月的季風(fēng)渦旋

2002年季風(fēng)渦旋活動(dòng)只生成強(qiáng)熱帶風(fēng)暴巴威(Bavi)。和2009年的季風(fēng)渦旋個(gè)例不同的是,渦旋出現(xiàn)前大尺度風(fēng)場(chǎng)較單一,寬闊且偏南的副高限制了季風(fēng)渦旋的發(fā)展,使得季風(fēng)渦旋形成于低緯15°N以南,整個(gè)活動(dòng)過(guò)程季風(fēng)渦旋均為單中心結(jié)構(gòu),空間尺度較小。圖5a—e為2002年10月2日00時(shí)、5日06時(shí)、10日06時(shí)、12日00時(shí)和13日12時(shí)700 hPa 10 d以上FNL低通濾波風(fēng)場(chǎng)(矢量箭頭)和渦度場(chǎng)(彩色陰影),黑色圓點(diǎn)為季風(fēng)渦旋中心,黑色五星為熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度以上(最大風(fēng)速大于17.2 m/s)熱帶氣旋中心。圖5f—j為2002年10月6日00時(shí)、8日06時(shí)、10日06時(shí)、12日00時(shí)和13日12時(shí)700 hPa 10 d以下FNL高通濾波風(fēng)場(chǎng)(矢量箭頭)和FNL 1 000 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)(彩色陰影)。

9月下旬,西北太平洋副熱帶高壓南部東風(fēng)和南半球高壓北部越赤道的西南風(fēng)在150～180° E、0～10° N形成東——西向輻合帶,季風(fēng)渦旋最初的擾動(dòng)在輻合帶中出現(xiàn),表現(xiàn)為160 °E東西兩側(cè)各為一個(gè)弱的閉合渦旋(圖5a)。隨著160° E東側(cè)的氣旋的減弱,西側(cè)渦旋的強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)(圖5b),最后流場(chǎng)上只有中心位于150° E、13° N的一個(gè)橢圓形大尺度渦旋(圖5c)。6日00時(shí)(圖5f)熱帶氣旋的擾動(dòng)也在季風(fēng)渦旋中心東部出現(xiàn),擾動(dòng)逐漸移至季風(fēng)渦旋中心并跟隨引導(dǎo)氣流向西移動(dòng),8日06時(shí)在季風(fēng)渦旋中心附近加強(qiáng)致1 000 hPa以下(圖5g),10日06時(shí)達(dá)到熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度(圖5h),氣旋的東南方出現(xiàn)明顯的波列頻散。在季風(fēng)渦旋活動(dòng)的后期,熱帶氣旋并沒(méi)有隨著季風(fēng)渦旋強(qiáng)度的減弱而減弱(圖5d和圖5i),直到13日季風(fēng)渦旋消亡(圖5e),熱帶氣旋的強(qiáng)度才迅速減弱為熱帶風(fēng)暴并沿副高西北側(cè)轉(zhuǎn)為東北行(圖5j)。

圖5 2002年10月2日00時(shí)(a)、5日06時(shí)(b)、10日06時(shí)(c)、12日00時(shí)(d)和13日12時(shí)(e)700 hPa 10 d以上FNL低通濾波風(fēng)場(chǎng)(箭矢;單位:m/s)和渦度場(chǎng)(陰影;單位:10-5 s-1)(黑色圓點(diǎn)為季風(fēng)渦旋中心,黑色五星為熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度以上(最大風(fēng)速大于17.2 m/s)熱帶氣旋中心);以及2002年10月6日00時(shí)(f)、8日06時(shí)(g)、10日06時(shí)(h)、12日00時(shí)(i)和13日12時(shí)(j)700 hPa 10 d以下FNL高通濾波風(fēng)場(chǎng)(箭矢;單位:m/s)和FNL 1 000 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)(陰影;單位:gpm)Fig.5 10 days lowpass filtered 700 hPa wind(m·s-1) superimposed with relative vorticity(10-5 s-1) valid at (a)0000 UTC on 2 October,(b)0006 UTC on 5 October,(c)0006 UTC on 10 October,(d)0000 UTC on 12 October and (e)0012 UTC on 13 October,2002;10 days highpass filtered 700 hPa wind(m·s-1) superimposed with geopotential height(gpm) valid at (f)0000 UTC on 6 October,(g)0006 UTC on 8 October,(h)0006 UTC on 10 October,(i)0000 UTC on 12 October and (j)0012 UTC on 13 October,2002.Centers of monsoon gyres,tropical cyclones whose intensity are stronger than tropical storm are denoted by black dots and black five-pointed stars,respectively

圖6 2000—2009年5—10月間連續(xù)10 d環(huán)流強(qiáng)度達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋活動(dòng)特征 a.季風(fēng)渦旋年活動(dòng)特征(不同顏色柱狀表示2000—2009各年不同月份的季風(fēng)渦旋活動(dòng)天數(shù));b.季風(fēng)渦旋的月活動(dòng)頻數(shù)Fig.6 Characteristics of monsoon gyres reaching the critical threshold for a successive 10 days in May-October during 2000—2009 a.Inter-annual activity variation of monsoon gyres during 2000—2009(Monsoon gyre activity days in different months are shaded in different colors);b.Monthly activity frequency of monsoon gyres during 2000—2009

3 季風(fēng)渦旋活動(dòng)的統(tǒng)計(jì)特征

觀測(cè)發(fā)現(xiàn),西北太平洋2～3周的低頻季風(fēng)渦旋大概2 a出現(xiàn)1次(Lander,1994)。本文對(duì)2000—2009年5—10月的環(huán)流強(qiáng)度連續(xù)10、5、1 d達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋活動(dòng)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果顯示季風(fēng)渦旋活動(dòng)存在著明顯的年際變化,環(huán)流強(qiáng)度連續(xù)不同天數(shù)達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋,其活動(dòng)頻數(shù)也不一樣。

圖6a、7a、8a分別表示2000—2009年5—10月間700 hPa 10 d低頻風(fēng)場(chǎng)上強(qiáng)度連續(xù)10、5和1 d達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋的活動(dòng)天數(shù)。不同顏色柱狀表示在不同月份出現(xiàn)的季風(fēng)渦旋,縱坐標(biāo)為活動(dòng)天數(shù),橫坐標(biāo)為年份;圖6b、7b、8b分別表示2000—2009年5—10月各月份環(huán)流強(qiáng)度連續(xù)10、5和1 d達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋的活動(dòng)次數(shù),縱坐標(biāo)為頻數(shù),橫坐標(biāo)為月份。這些渦旋中達(dá)到臨界值時(shí)間最長(zhǎng)的為15 d,最短的為1.5 d,較短時(shí)間達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋其空間尺度也能滿(mǎn)足條件。2000—2009年環(huán)流強(qiáng)度連續(xù)10 d達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋共有6個(gè)(圖6a),只在2000年、2006年和2009年出現(xiàn),5、6月沒(méi)有渦旋活動(dòng),8、9月的活動(dòng)次數(shù)最多,均為兩次(圖6b)。連續(xù)5 d達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋個(gè)數(shù)明顯多于連續(xù)10 d達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋個(gè)數(shù),共有季風(fēng)渦旋活動(dòng)20個(gè),且在6月也有渦旋活動(dòng)(圖7a),活動(dòng)頻率為2 次/a。除2003年和2008年外,其余年份都有次數(shù)不等的季風(fēng)渦旋活動(dòng)發(fā)生,其中活動(dòng)的高峰期在8月和9月,各出現(xiàn)5次,其次是10月,出現(xiàn)4次,6、7月最少,各3次(圖7b)。連續(xù)1 d達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋每年都有發(fā)生(圖8a),10 a發(fā)生次數(shù)為39個(gè),年發(fā)生頻數(shù)為3.9次/a。2000年和2001年發(fā)生的次數(shù)最多,均為6次,2008年只發(fā)生了兩次。季風(fēng)渦旋活動(dòng)在5—10月都有出現(xiàn),活動(dòng)次數(shù)呈明顯的單峰型,8月為高峰期(圖8b)。

可見(jiàn),挑選季風(fēng)渦旋的條件不一樣,統(tǒng)計(jì)得到渦旋的活動(dòng)頻數(shù)也不一洋。但從統(tǒng)計(jì)中可以看到,季節(jié)變化是基本一致的,即8、9月時(shí)季風(fēng)渦旋活動(dòng)最活躍的月份,其次是7月和10月。季風(fēng)渦旋多發(fā)生年和少發(fā)生年的大尺度環(huán)流特征存在較大區(qū)別。在季風(fēng)渦旋多發(fā)年份(2000、2006和2009年,7—10月季風(fēng)渦旋達(dá)到臨界值天數(shù)為37.7 d/a),大尺度平均流場(chǎng)上副高范圍較小,赤道到20°N以南,南海到菲律賓東部140°E范圍內(nèi)為明顯的閉合氣旋性環(huán)流(圖9a)。而在季風(fēng)渦旋很少發(fā)生的年份(2003年和2008年,7—10月季風(fēng)渦旋達(dá)到臨界值天數(shù)為7.8 d/a),大尺度平均流場(chǎng)上副高較強(qiáng)盛且脊線位置偏南,副高的外圍環(huán)流能達(dá)到東南沿海,南海區(qū)域?qū)?yīng)弱的季風(fēng)槽,并不形成閉合氣旋環(huán)流(圖9b)。

圖7 2000—2009年5—10月間連續(xù)5 d環(huán)流強(qiáng)度達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋活動(dòng)特征 a.季風(fēng)渦旋年活動(dòng)特征(不同顏色柱狀表示2000—2009各年不同月份的季風(fēng)渦旋活動(dòng)天數(shù));b.季風(fēng)渦旋的月活動(dòng)頻數(shù)Fig.7 Characteristics of monsoon gyres reaching the critical threshold for a successive 5 days in May-October during 2000—2009 a.Inter-annual activity variation of monsoon gyres during 2000—2009(Monsoon gyre activity days in different months are shaded in different colors);b.Monthly activity frequency of monsoon gyres during 2000—2009

圖8 2000—2009年5—10月間連續(xù)1 d環(huán)流強(qiáng)度達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋活動(dòng)特征 a.季風(fēng)渦旋年活動(dòng)特征(不同顏色柱狀表示2000—2009各年不同月份的季風(fēng)渦旋活動(dòng)天數(shù));b.季風(fēng)渦旋的月活動(dòng)頻數(shù)Fig.8 Characteristics of monsoon gyres reaching the critical threshold for one day in May-October during 2000—2009 a.Inter-annual activity variation of monsoon gyres during 2000—2009(Monsoon gyre activity days in different months are shaded in different colors);b.Monthly activity frequency of monsoon gyres during 2000—2009

4 季風(fēng)渦旋活動(dòng)與臺(tái)風(fēng)生成的關(guān)系

Ritchie and Holland(1999)和Chen et al.(2004)分別對(duì)連續(xù)8 a(1984—1992年,除1989年)和23 a(1979—2002)的季風(fēng)渦旋活動(dòng)中生成的熱帶氣旋進(jìn)行統(tǒng)計(jì),前者認(rèn)為與季風(fēng)渦旋活動(dòng)有關(guān)的熱帶氣旋生成僅占?xì)庑倲?shù)的3%,而后者則認(rèn)為達(dá)到71%。對(duì)比兩者的研究發(fā)現(xiàn),使統(tǒng)計(jì)結(jié)果存在較大差異的原因可能是對(duì)季風(fēng)渦旋的定義不同。Ritchie and Holland(1999)用的是Lander(1994)研究中提出的定義,即西北太平洋上歷時(shí)2～3周的低頻渦旋,而Chen et al.(2004)則定義季風(fēng)渦旋為生命期達(dá)到5 d以上的渦旋。為檢驗(yàn)季風(fēng)渦旋定義的不同是否會(huì)影響熱帶氣旋的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,分別統(tǒng)計(jì)了環(huán)流強(qiáng)度連續(xù)10、5和1 d達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋其達(dá)到臨界值期間生成的熱帶氣旋數(shù)量。

圖9 季風(fēng)渦旋7—10月700 hPa 10 d以上的低頻風(fēng)場(chǎng)特征 a.季風(fēng)渦旋多發(fā)生年(2000、2006和2009年);b.季風(fēng)渦旋少發(fā)生年(2003和2008年)Fig.9 10 days lowpass filtered 700 hPa wind averaged over July to October a.Monsoon gyre high occurrence years (2000,2006 and 2009);b.Monsoon gyre rare occurrence years(2003 and 2008)

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,強(qiáng)度連續(xù)不同天數(shù)達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋,其臨界值期間生成的熱帶氣旋數(shù)量也不一樣(圖10)。圖10a—c分別表示低頻風(fēng)場(chǎng)上環(huán)流強(qiáng)度連續(xù)10 d(圖10a)、5 d(圖10b)、1 d(圖10c)達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋活動(dòng)期間生成的熱帶氣旋生成點(diǎn)相對(duì)渦旋中心的經(jīng)緯向距離,橫向表示緯度距離,縱向表示經(jīng)度距離,單位為°。

低頻風(fēng)場(chǎng)上環(huán)流強(qiáng)度連續(xù)10、5和1 d達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋在其達(dá)到臨界值期間生成熱帶氣旋數(shù)目分別為15個(gè)、42個(gè)和56個(gè),分別占2000—2009年5—10月生成的熱帶氣旋總數(shù)(201個(gè))的7.5%、20.9%和27.9%。而無(wú)論強(qiáng)度連續(xù)10、5和1 d達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋,臨界值期間熱帶氣旋的生成位置(最大風(fēng)速到達(dá)17.2 m/s時(shí)的位置)大多都位于季風(fēng)渦旋中心和中心東部,這兩個(gè)區(qū)域氣旋的生成數(shù)量在強(qiáng)度連續(xù)10 d、5 d和1 d達(dá)到臨界值的渦旋活動(dòng)期間生成氣旋總數(shù)中所占的比例分別為73.3%、81.0%和85.7%。經(jīng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn),這些熱帶氣旋的最初擾動(dòng)主要形成于三個(gè)區(qū)域。

1)擾動(dòng)在季風(fēng)渦旋環(huán)流的東—東南側(cè)生成

以往的研究指出,季風(fēng)渦旋的東—東南側(cè)是熱帶氣旋擾動(dòng)易發(fā)生的區(qū)域(Holland,1995),除了渦旋東側(cè)和渦旋東部的輻合區(qū)外,季風(fēng)渦旋大部分區(qū)域是無(wú)云的(Webster and Chang,1988)。統(tǒng)計(jì)中也發(fā)現(xiàn),強(qiáng)度達(dá)到臨界值以上的季風(fēng)渦旋,其最強(qiáng)的輻合區(qū)一般偏向渦旋的東南部,這一區(qū)域強(qiáng)對(duì)流的形成可能與季風(fēng)渦旋的Rossby波能量頻散有關(guān)。

由于Rossby波能量頻散,渦旋的東南部有時(shí)會(huì)有反氣旋生成,渦旋的東側(cè)邊緣伴隨著大風(fēng)和強(qiáng)輻合的出現(xiàn),使季風(fēng)渦旋呈現(xiàn)出不對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)(Ritchie and Holland,1999)。Chen et al.(2008)認(rèn)為季風(fēng)渦旋東南側(cè)輻合區(qū)的形成可能是渦旋東南側(cè)強(qiáng)的南風(fēng)將小行星渦度向極輸送,在下游方向形成負(fù)渦度傾向,東南側(cè)正渦度延伸抵抗了β平流的影響,因此該區(qū)域強(qiáng)對(duì)流和降水得以維持。當(dāng)西傳的東風(fēng)波到達(dá)輻合區(qū)便會(huì)產(chǎn)生一系列的擾動(dòng),在這種能量頻散環(huán)境下,熱帶氣旋的發(fā)展速度比平常更快。相反的,熱帶氣旋的初始位置也會(huì)影響季風(fēng)渦旋最終的能量分布,當(dāng)季風(fēng)渦旋中有熱帶氣旋生成,熱帶氣旋外部的相對(duì)渦度平流會(huì)改變季風(fēng)渦旋原有的相對(duì)渦度分布,進(jìn)而影響熱帶氣旋移動(dòng)路徑和輻合區(qū)的對(duì)流活動(dòng)(Ritchie and Holland,1999)。

2)擾動(dòng)在季風(fēng)渦旋中心生成

季風(fēng)渦旋環(huán)流結(jié)構(gòu)較對(duì)稱(chēng)的時(shí)候,擾動(dòng)會(huì)在渦旋中心生成,這樣的情況通常多發(fā)生在季風(fēng)渦旋發(fā)展較成熟的階段。Lander(1994)分析了1991年8月16日生成于季風(fēng)渦旋中心的葛拉絲(Gladys),發(fā)現(xiàn)前半個(gè)生命期西移的季風(fēng)渦旋中心氣壓1 d僅降低1 hPa,當(dāng)其中心具有熱帶氣旋的特征后,中心氣壓便快速下降,數(shù)日后渦旋的中心區(qū)域發(fā)展為一個(gè)完整的熱帶氣旋。在我們的統(tǒng)計(jì)中,自身發(fā)展成為熱帶氣旋的季風(fēng)渦旋個(gè)例往往空間尺度較小。

3)擾動(dòng)在季風(fēng)渦旋環(huán)流外東部生成

季風(fēng)渦旋的東部有時(shí)會(huì)伴隨疊加了越赤道氣流的西南風(fēng)急流和強(qiáng)的東西輻合區(qū),發(fā)展到輻合帶中的急流往往會(huì)沿著渦旋東側(cè)形成南北向結(jié)構(gòu),為熱帶氣旋發(fā)展提供有利環(huán)境(Webster and Chang,1988)。除此之外,由于季風(fēng)渦旋多位于西北太平洋西部,因此一些天氣尺度系統(tǒng),如東風(fēng)波、熱帶氣旋的羅斯貝波列頻散和赤道混合Rossby 波等,往往在季風(fēng)渦旋的東部生成,這些天氣尺度系統(tǒng)也是促使熱帶氣旋早低頻渦旋東部生成的原因之一(Fu et al.,2007)。

圖10 環(huán)流強(qiáng)度達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋活動(dòng)期間生成的熱帶氣旋生成點(diǎn)相對(duì)渦旋中心的經(jīng)緯向距離(單位:(°);a—c分別表示環(huán)流強(qiáng)度連續(xù)10、5和1 d達(dá)到臨界值)Fig.10 The relative positions of tropical cyclogenesis(black dots) to monsoon gyre centers during the periods with monsoon gyre activity(the vertical coordinate and the horizontal coordinate indicate latitude and longitude distances,respectively.Units:(°)) Circulation intensity reaching the critical threshold for a successive (a)10 days,(b)5 days and (c)1 day,respectively

通過(guò)以上分析可知,熱帶氣旋的生成與季風(fēng)渦旋的活動(dòng)有關(guān),熱帶氣旋生成數(shù)量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示季風(fēng)渦旋東部的確是熱帶氣旋的易發(fā)生區(qū)域,但統(tǒng)計(jì)結(jié)果也會(huì)因?yàn)榧撅L(fēng)渦旋定義的不同而存在差異。

5 結(jié)論和討論

1)在個(gè)例分析中我們發(fā)現(xiàn),一次季風(fēng)渦旋活動(dòng)可能伴隨單個(gè)或者多個(gè)熱帶氣旋生成。對(duì)兩次季風(fēng)渦旋活動(dòng)以及活動(dòng)中生成的4個(gè)熱帶氣旋進(jìn)行初步分析發(fā)現(xiàn),盡管4個(gè)熱帶氣旋的生成機(jī)制不同,但它們的初始擾動(dòng)都在季風(fēng)渦旋中心東部生成。

2)對(duì)2000—2009年5—10月環(huán)流強(qiáng)度連續(xù)10、5和1 d達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋活動(dòng)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果顯示季風(fēng)渦旋活動(dòng)頻數(shù)存在較大差別。環(huán)流強(qiáng)度持續(xù)1 d達(dá)到臨界值的季風(fēng)渦旋每年都有發(fā)生,其中8、9月為季風(fēng)渦旋活動(dòng)高峰期。季風(fēng)渦旋多發(fā)年份和較少發(fā)生年份7—10月的平均環(huán)流場(chǎng)特征分別對(duì)應(yīng)南海到菲律賓東部有明顯的閉合氣旋性環(huán)流和南海區(qū)域?yàn)槿醯募撅L(fēng)槽。

3)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,臨界值期間熱帶氣旋大多在季風(fēng)渦旋的中心和東部生成,它們的初始擾動(dòng)主要出現(xiàn)在季風(fēng)渦旋中心附近的東部、渦旋中心生成和季風(fēng)渦旋環(huán)流外東部,與以往研究中季風(fēng)渦旋東——東南部是中小尺度渦旋擾動(dòng)的易發(fā)生區(qū)域這一結(jié)論是一致的。這可能和Rossby波頻散使渦旋東南側(cè)形成強(qiáng)對(duì)流區(qū)有關(guān)。

本文的研究是根據(jù)觀測(cè)資料分析季風(fēng)渦旋活動(dòng)對(duì)熱帶氣旋生成的影響,所得的結(jié)論是建立在前人研究的結(jié)果和觀測(cè)事實(shí)的基礎(chǔ)上的。但是熱帶氣旋生成與多尺度系統(tǒng)相互作用的機(jī)制是復(fù)雜的,對(duì)于季風(fēng)渦旋活動(dòng)具體如何影響熱帶氣旋生成,目前我們還沒(méi)有一個(gè)確定的結(jié)論,它們之間相互作用的機(jī)制有待進(jìn)一步分析研究。

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(責(zé)任編輯：孫寧)

AnalysisofinfluenceofmonsoongyresontropicalcyclogenesisoverthewesternNorthPacific

LI Xiao-ya,WU Li-guang,ZONG Hui-jun

(Key Laboratory of Meteorological Disaster(NUIST),Ministry of Education,Nanjing 210044,China)

Studies have shown that large-scale monsoon gyre activity is closely associated with tropical cyclogenesis over the western North Pacific.In this study,two cases of monsoon gyre activities in 2002 and 2009 were first examined.It was found that a monsoon gyre can be linked to the formation of one or more tropical cyclones,which usually occur near or to the east of the gyre center.Further analysis of the monsoon gyre activity during the period of 2000—2009 indicates that tropical cyclogenesis mainly occurs near or to the east of the gyre center,although the definition of a monsoon gyre depends on its duration and the circulation intensity.It is suggested that the tropical cyclogensis may be associated with the Rossby wave energy dispersion of monsoon gyres.

monsoon gyre;low-frequency circulation;tropical cyclone;Rossby wave energy dispersion

2011-12-30；改回日期2012-03-29

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40875038)

吳立廣,教授,研究方向?yàn)闊釒庑?liguang@nuist.edu.cn.

10.13878/j.cnki.dqkxxb.20111230001.

1674-7097(2014)05-0653-12

P424

A

10.13878/j.cnki.dqkxxb.20111230001

李肖雅,吳立廣,宗慧君.2014.季風(fēng)渦旋影響西北太平洋臺(tái)風(fēng)生成初步分析[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào),37(5):653-664.

Li Xiao-ya,Wu Li-guang,Zong Hui-jun.2014.Analysis of influence of monsoon gyres on tropical cyclogenesis over the western North Pacific[J].Trans Atmos Sci,37(5):653-664.(in Chinese)