周婉君,徐海明

(1.氣象災(zāi)害教育部重點實驗室(南京信息工程大學(xué)),江蘇 南京 210044;2.南京信息工程大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 210044;3.上海市公共氣象服務(wù)中心,上海 200030)

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東中國海黑潮影響熱帶氣旋強度的觀測分析和數(shù)值模擬

周婉君1,2,3,徐海明1,2

(1.氣象災(zāi)害教育部重點實驗室(南京信息工程大學(xué)),江蘇 南京 210044;2.南京信息工程大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 210044;3.上海市公共氣象服務(wù)中心,上海 200030)

采用1982—2008年高分辨率海溫資料及日本氣象廳熱帶氣旋資料,對6—8月經(jīng)過東海黑潮海區(qū)的熱帶氣旋進行統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過該關(guān)鍵海區(qū)的熱帶氣旋中有30%的熱帶氣旋強度加強,而其中沿黑潮暖舌方向的熱帶氣旋中有90%的個例出現(xiàn)增強趨勢。對其中迅速加強的熱帶氣旋進行合成分析,發(fā)現(xiàn)黑潮暖舌區(qū)的熱通量增加對此類熱帶氣旋的強度起到重要的促進作用。選取熱帶氣旋個例Noguri為研究對象,通過中尺度數(shù)值模式再現(xiàn)其經(jīng)過黑潮暖舌區(qū)加強的過程,并設(shè)計兩組試驗來進一步探究東海黑潮暖舌對臺風(fēng)強度的影響。模擬研究表明,黑潮暖舌對熱帶氣旋強度的增強作用要強于熱帶氣旋引起的冷水上翻所產(chǎn)生的減弱作用,東海黑潮暖舌主要通過增強海表面熱通量來增強臺風(fēng)對流發(fā)展從而促使臺風(fēng)加強。

熱帶氣旋強度;東中國海黑潮;觀測分析;數(shù)值模擬

0 引言

近年來,熱帶氣旋(tropical cyclone,TC)與海洋渦旋、暖流的相互作用在TC的研究中日益受到重視。觀測研究表明,由于大西洋和墨西哥灣的颶風(fēng)Opal(1995年)、Mitch(1998年)和Bret(1999年)遇到暖渦,使得這些颶風(fēng)快速增強(Shay et al.,2000;Goni and Trinanes,2003;Lin et al.,2005)。張秀芝(1996)發(fā)現(xiàn)沿東中國海(以下簡稱東海)黑潮的TC增強頻數(shù)明顯高于東西兩側(cè)海域,表明暖流對TC的增強起到了一定的作用。

由于海上觀測資料稀少,海洋對TC的影響研究主要依賴于數(shù)值模擬。近年來,隨著數(shù)值模式的發(fā)展,人們在海洋渦旋、暖流對TC強度作用的研究方面取得了可喜的成果。Wu et al.(2007)和Shay et al.(2000)研究認為,海洋暖心渦旋對TC所產(chǎn)生的正反饋(增強)作用要強于冷水上翻所造成的負反饋(減弱)作用。Chan et al.(2001)利用一個簡單的海氣耦合模式來研究TC—海洋相互作用問題,發(fā)現(xiàn)TC經(jīng)過海溫梯度大值區(qū)時的強度變化與其經(jīng)過暖心渦旋時相類似。Wu et al.(2008)研究一次反復(fù)穿越黑潮的TC時發(fā)現(xiàn),黑潮主流軸上冷卻水溫的恢復(fù)速度要遠快于它以北的水溫。Shay et al.(2000)認為,前人的模式中海表溫度和最小海表氣壓的對應(yīng)關(guān)系雖有所差異,但無論在觀測還是在數(shù)值試驗中海洋熱力性質(zhì)對TC強度都有顯著的影響。

黑潮是世界上第二大暖流,它起源于菲律賓以東赤道流的北向分支,具有流速強、流量大、高溫和高鹽等特征,其對整個東亞區(qū)域氣候甚至全球氣候具有重要影響。由于黑潮對中國近海環(huán)流和氣候的重要作用,以及東海戰(zhàn)略位置的重要性,該流域是我國進行海洋科學(xué)研究最為密集的海區(qū)之一,但是長期以來人們對于該段黑潮的研究主要集中于黑潮加熱場與厄爾尼諾、大尺度環(huán)流關(guān)系的研究(倪東鴻和孫照渤,2003;程炳巖,2005;李忠賢等,2009;尹志聰?shù)?2011),而對于東海黑潮海區(qū)上的天氣系統(tǒng),尤其是其對TC影響的研究較少。

總結(jié)前人的研究可以發(fā)現(xiàn),TC與暖流的相互作用雖然取得了一定的成果,但是研究區(qū)域主要集中在大西洋,研究的重點也主要針對暖心渦旋。針對經(jīng)過中國東海黑潮區(qū)TC的研究十分匱乏,雖有不少個例分析,但缺乏對東海黑潮上空TC強度變化特征的系統(tǒng)性研究。

本文旨在利用高分辨率海溫再分析資料,研究經(jīng)過東海黑潮區(qū)的TC強度變化的統(tǒng)計特征和相應(yīng)的環(huán)境演變特征,并結(jié)合中尺度WRF模式,設(shè)計相關(guān)敏感性試驗來深入研究東海黑潮對TC強度的可能影響及機制。

1 資料和方法

1)美國海洋大氣局現(xiàn)代極高分辨率輻射儀 (advanced very high resolution radiometer,AVHRR)(Roozekrans,1997;方立新等,2004)提供的逐日海表面溫度資料,水平分辨率為0.25°×0.25°,資料時段為1982年1月1日—2008年12月31日。

2)日本氣象中心每6 h一次的TC最佳路徑資料,資料包括TC中心位置、中心最低氣壓和近中心最大風(fēng)速,選用時段與AVHRR一致(鄒燕和趙平,2009)。

3)Era-Interim全球再分析資料(the ECMWF interim re-analysis)(Tian et al,2010),水平分辨率為1.5°×1.5°,時間分辨率為一天4次,垂直分層為32層,每層包括位勢高度、風(fēng)場、溫度和比濕,資料時段為1982年1月—2011年1月(馬志泉等,2012)。

4)熱通量資料取自氣候預(yù)報系統(tǒng)再分析資料集(climate forecast system reanalysis,CFSR)(韓美等,2012),它將大氣、海洋、陸面以及海冰系統(tǒng)耦合起來,可信性比較高。水平分辨率為0.5°×0.5°,時間分辨率為一天4次,本文選取的資料長度為1979年1月—2010年12月。

對在6—8月經(jīng)過關(guān)鍵海區(qū)(120～130°E,20～30°N)(管秉賢,1983)的TC的強度變化進行統(tǒng)計分析。選擇6—8月的TC進行統(tǒng)計主要基于兩個原因:首先,每年6—11月內(nèi)生成的熱帶氣旋頻數(shù)可占全年85%左右(楊桂山和施雅風(fēng),1999)。其次,從27 a平均海溫來看,6—8月在東海黑潮關(guān)鍵海區(qū)出現(xiàn)較為明顯的暖舌(圖1),并呈現(xiàn)逐月減弱的趨勢,9月份黑潮暖舌趨于消失(圖略)。

圖1 1982—2008年多年平均的6月(a)、7月(b)和8月(c)海面溫度分布(單位:℃;等值線間隔為0.25 ℃;黑色方框內(nèi)為黑潮關(guān)鍵海區(qū))

TC強度變化采用中國近海熱帶氣旋12 h風(fēng)速變化標準(閆俊岳等,1995):12 h風(fēng)速變化小于5 m/s判定為強度穩(wěn)定,12 h風(fēng)速變化在5～9 m/s(包含5 m/s和9 m/s)判定為強度緩慢加強,12 h風(fēng)速變化大于10 m/s(包含10 m/s)判定為迅速加強,變化大于15 m/s(包含15 m/s)判定為特別迅速加強。

采用追隨TC中心坐標的動態(tài)合成法(李英等,2004)對迅速加強TC個例就TC加強前、后的環(huán)境場演變特征進行合成分析。

2 東海黑潮區(qū)熱帶氣旋強度的統(tǒng)計特征

表1給出了1982—2008年27 a間經(jīng)過東海黑潮暖舌關(guān)鍵海區(qū)的TC增強、減弱個例的統(tǒng)計結(jié)果。6—8月關(guān)鍵海區(qū)內(nèi)共出現(xiàn)TC 90個,從TC活動個數(shù)上來看,6、7、8三個月TC數(shù)量呈現(xiàn)逐月增多的趨勢。其中,在6月經(jīng)過關(guān)鍵海區(qū)的10個TC個例中有4個(40%)沿東海黑潮暖舌移動并呈增強趨勢;7月,關(guān)鍵區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的31個個例中有9個(29%)出現(xiàn)增強趨勢;8月,共有49個個例出現(xiàn)在關(guān)鍵海區(qū),其中的14個TC個例(28.6%)沿黑潮暖舌加強。這種逐月減少的比例分布與東海黑潮暖舌緯向海溫梯度從6—8月逐月減弱的趨勢是吻合的(圖1)。

表1 1982—2008年6—8月經(jīng)過關(guān)鍵黑潮海區(qū)的熱帶氣旋強度變化的統(tǒng)計特征

Table 1 Statistical characteristics of TCs intensity change when they pass the key Kuroshio area in June,July and August during 1982—2008

月份TC總數(shù)沿暖舌加強的TC個數(shù)沿暖舌減弱的TC個數(shù)不經(jīng)過暖舌的TC個數(shù)6月104067月3192208月4914134

圖2 6個迅速加強TC個例的移動路徑及迅速加強位置(黑點)

將在東海黑潮暖舌區(qū)增強的TC個例根據(jù)進入關(guān)鍵海區(qū)時所處的狀態(tài)分為減弱階段和發(fā)展階段。在全部27個個例中,有3例在進入該區(qū)域前強度已經(jīng)開始減弱,即本身處于減弱階段,進入黑潮暖舌區(qū)后這3例中有2例緩慢加強,1例維持原強度不變;另外的24例在進入黑潮區(qū)前處于發(fā)展階段,進入黑潮暖舌區(qū)后有11例緩慢加強,另外的13例迅速加強,其中6例風(fēng)速達特別迅速加強標準,表明黑潮暖水面對TC的加強有促進作用。雖然在所有經(jīng)過關(guān)鍵海區(qū)的90個TC中只有30%發(fā)生加強,但在沿黑潮暖舌方向的30個TC個例中,有27個出現(xiàn)增強趨勢,加強概率高達90%。

圖3 以TC為中心的區(qū)域平均的感熱通量(a)和潛熱通量(b)隨時間的變化(單位:W·m-2)

3 增強TC的環(huán)境場演變特征

為了清楚地揭示引起經(jīng)過東海黑潮關(guān)鍵海區(qū)TC加強的環(huán)境因子,選取黑潮暖舌相對強盛的6、7月的6個迅速加強的TC個例(圖2),對其加強前、后的環(huán)境場進行跟隨TC中心坐標的動態(tài)合成,以探究影響TC強度變化的環(huán)境場演變特征。

3.1 熱通量場演變特征

溫暖的洋面以熱量通量的形式提供TC生成及維持所需要的能量。潛熱通量表示由于水的相變而導(dǎo)致的熱量變化,而感熱通量是由于?！獨鉁夭顚?dǎo)致的熱量交換。圖3給出了以TC為中心的20°×20°范圍區(qū)域平均后的感熱通量和潛熱通量時間演變。其中以TC增強時刻為0,增強前時刻為負值,增強后時刻為正值。由圖3可見,從TC增強前18 h開始熱通量值都呈現(xiàn)逐漸增加趨勢,潛熱通量的數(shù)值明顯大于感熱通量,并且二者與TC強度變化的對應(yīng)關(guān)系比較一致。隨著熱輸送的增加,TC逐漸增強,在TC增強時刻熱通量達極值,這是由于TC此時位于黑潮暖舌最暖的區(qū)域,隨后TC移入偏冷的區(qū)域,熱通量值也隨之減小。在TC增強后12 h,潛熱通量持續(xù)減弱,感熱通量卻開始加強,可能與TC強度減弱、冷卻海溫快速恢復(fù)、海氣溫差加大有關(guān)。隨著熱輸送的明顯減少,TC開始減弱。因此,邊界層感熱、潛熱通量變化與TC的強度變化有較好的對應(yīng)關(guān)系,其中潛熱通量明顯大于感熱通量,并且與TC強度的對應(yīng)關(guān)系更好。與于波和管兆勇(2009)得出的較暖一極海表面處異常潛熱通量比異常感熱通量大的多的結(jié)論一致,可見東海黑潮暖舌區(qū)域較高的海溫可導(dǎo)致更多的海水蒸發(fā),高溫高濕的空氣不斷上升,大量水汽凝結(jié)釋放潛熱為TC增強提供了主要的能量。

3.2 高空流場演變特征

李英等(2006)指出在TC—槽相互作用過程中,較深的高空槽由于攜帶較強的正渦度平流,有利于TC低壓的維持和加強,并且當其與槽前高空急流相結(jié)合時,配合具有強烈的抽吸作用(閔穎等,2010),對TC的強度起到增強作用。圖4給出了TC加強前后200 hPa位勢高度場,從圖上可以看出,高空槽的經(jīng)向度始終不是很大,并且TC與高空槽前的高空急流(風(fēng)速大于等于30 m/s的陰影區(qū))始終存在較大的距離,不利于高空外流的增加。高空槽前的正渦度平流注入TC,可以促進TC低壓的發(fā)展。然而在TC增強時刻(圖4c),TC尚未與高空槽發(fā)生耦合,當TC增強后6 h(圖4d),TC雖與高空槽距離明顯縮小,但是也未與高空槽發(fā)生耦合,而此時TC已經(jīng)進入維持甚至減弱階段,表明高空槽對TC強度的促進作用不大,一方面是因為高空槽的強度比較弱,另一方面是因為此類臺風(fēng)與高空槽距離比較遠。

圖4 在TC增強前12 h(a)、增強前6 h(b)、增強時刻(c)和增強后6 h(d)的200 hPa高度合成場(單位:gpm;實線,等值線間隔為40 gpm)和正渦度平流分布(單位:10-10 s-2;虛線,等值線間隔為6×10-10 s-2)(陰影表示風(fēng)速大于等于30 m/s區(qū)域;黑點表示TC中心;縱、橫坐標正值分別表示在TC的北面、東面,負值分別表示在TC的南面、西面)

4 數(shù)值模擬

為了進一步研究東海黑潮暖舌影響TC強度的可能途徑和機制,選擇2002年在暖舌區(qū)迅速加強的TC個例Noguri作為研究對象,利用WRF數(shù)值模式再現(xiàn)其在東海黑潮暖舌區(qū)迅速加強的過程,并設(shè)計相關(guān)敏感性試驗來探求東海黑潮暖水區(qū)對Noguri加強的可能機制。

4.1 模式簡介及試驗設(shè)計

本次模擬的模式采用雙重嵌套網(wǎng)格方案,以124°E、23°N為模式中心區(qū)域,粗細網(wǎng)格的分辨率分別為30 km和10 km,所對應(yīng)的格點數(shù)分別為101×

117和274×193,垂直方向分19層。粗細網(wǎng)格區(qū)域采用同樣的物理過程,積分時間為2002年6月7日00時—10日06時(世界時,下同),模式的初始場和側(cè)邊界條件采用美國國家環(huán)境預(yù)報中心(NCEP)每6 h一次的全球分析場(FNL),水平分辨率為1°×1°。 采用每天一次0.5°×0.5°分辨率的RTG海溫(Real-Time Global SST analysis)作為模式的底邊界條件。

為研究東海黑潮暖水區(qū)對TC強度的影響,設(shè)計了如下三組試驗:

1)控制試驗,簡稱CTL試驗,主要考察模式對Noguri強度演變的模擬能力。

2)海溫恒定試驗,簡稱KPSST試驗,即從2002年6月8日18時(TC進入東海黑潮暖舌區(qū)時刻,下同)起使海溫保持恒定,以去除TC引起的海溫冷卻效應(yīng)。圖5a為控制試驗和海溫恒定試驗的海溫分布。

3)海溫平滑試驗,簡稱SMSST試驗,即從2002年6月8日18時開始對海溫進行平滑,以去除東海黑潮暖舌區(qū),圖5b給出了控制實驗和海溫平滑試驗的海溫分布。

圖5 2002年6月8日18時—10日06時平均的海面溫度場(單位:℃;實線為原始海溫,虛線為修改后海溫;等值線間隔為0.5 ℃;) a.KPSST試驗;b.SMSST試驗

4.2 試驗結(jié)果分析

由于細網(wǎng)格更能反映臺風(fēng)系統(tǒng)的中尺度特征,以下著重對比分析3個試驗方案中細網(wǎng)格輸出的模擬結(jié)果。

4.2.1 控制試驗

圖6a給出了模擬與觀測的臺風(fēng)路徑。由圖可知,模式對TC路徑的模擬較為成功,CTL試驗?zāi)M的TC路徑基本的走勢與觀測路徑是一致的。CTL試驗與觀測的TC中心氣壓變化見圖6b,由圖可見,模擬與觀測的臺風(fēng)中心氣壓變化趨勢比較一致,模式較好地再現(xiàn)了TC在經(jīng)過東海黑潮暖舌時發(fā)生迅速加強的過程。CTL試驗?zāi)M的臺風(fēng)在6月7日06時之前比實況偏弱,之后偏強,模擬與觀測的中心氣壓平均偏差為3.2 hPa?？傮w來看,模式還是較好地模擬出了TC的路徑和強度變化特征。

圖7給出了6月7日00時至10日06時的平均熱通量分布場。從圖中可以看出,模式模擬出了東海黑潮暖舌區(qū)的熱通量大值區(qū)。仔細比較二者的數(shù)值發(fā)現(xiàn),模擬與實測的潛熱通量值差別不大,模式模擬的感熱通量值略大于實況值,這也解釋了為什么模式模擬的TC強度要略強于實況值。無論是數(shù)值模擬還是實測結(jié)果,感熱通量和潛熱通量的分布形勢非常相似,但是感熱通量的數(shù)值比潛熱通量小得多,可見感熱通量對臺風(fēng)強度雖有一定影響,但其作用較潛熱通量小。

圖6 2002年6月7日00時—10日06時每6 h一次的Noguri路徑(a,c)和海面中心氣壓變化(b,d;單位:hPa)

圖7 2002年6月7日00時—10日06時平均的實測感熱通量(a)、潛熱通量(b)和CTL試驗?zāi)M的感熱通量(c)、潛熱通量(d)(陰影,單位:W·m-2;等值線為相應(yīng)的平均海溫場,等值線間隔為0.5 ℃)

圖8 2002年6月8日18時—10日06時以TC為中心的區(qū)域平均的感熱通量(a)和潛熱通量(b)隨時間的變化(單位:W·m-2)

圖9 2002年6月8日18時—9日18時CTL試驗與SMSST試驗的平均感熱通量(a)、平均潛熱通量(b)的差值分布(陰影,單位:W·m-2;等值線為對應(yīng)時段的平均海溫差值,等值線間隔為0.5 ℃)

4.2.2 敏感性試驗

圖6c給出了CTL、SMSST和KPSST試驗?zāi)M的TC路徑。由圖可見,三者的路徑幾乎完全一致,表明TC路徑對東海黑潮暖舌的強度變化并不敏感。圖6d為三組試驗中TC中心最低氣壓的演變。SMSST試驗和KPSST試驗都從2002年6月8日18時(第42小時)開始改變海溫,SMSST試驗?zāi)M的TC中心氣壓在修改海溫后6 h就與CTL試驗產(chǎn)生明顯差異,而KPSST試驗中TC中心強度對海溫的改變則在經(jīng)過18 h后才有所反映,表明相較于冷水上翻引起的TC強度減弱,TC對于東海黑潮暖舌的存在更為敏感。從兩組試驗引起的TC強度變化來看,KPSST試驗從海溫發(fā)生改變的2002年6月8日18時開始到6月10日06時,TC中心氣壓與CTL試驗相比共加深了9 hPa,而SMSST試驗?zāi)M的TC與CTL試驗相比中心氣壓上升了20 hPa,可見,冷水上翻對TC強度的減弱作用要遠小于東海黑潮暖舌引起的增強作用。

4.2.3 東海黑潮影響TC強度的機制分析

為了揭示東海黑潮暖舌影響TC強度的可能機制,將控制試驗(CTL)中的物理量與海溫平滑試驗(SMSST)中相應(yīng)的物理量作對比,以分析由東海黑潮暖舌引起的大氣變化。

圖8a、b分別給出了TC為中心的10°×10°的區(qū)域平均后的感熱通量和潛熱通量隨時間的演變?？梢?熱通量對于海溫的變化非常敏感,CTL試驗的熱通量始終大于SMSST試驗的熱通量,兩試驗的熱通量最大差值出現(xiàn)在6月9日06時(第54小時),可能與此時海溫冷卻作用尚未顯現(xiàn)有關(guān)。從6月9日12時(第60小時)開始,伴隨著逐漸顯著的海溫冷卻作用,二者的差值有所減小,但是直到TC移出黑潮暖水區(qū),二者的差值才明顯減小。與潛熱通量不同的是,從6月9日12時(第60小時)開始,感熱通量數(shù)值增強,這可能與此時TC強度穩(wěn)定,冷卻海溫恢復(fù),海氣溫差增大有關(guān)。圖9a、b分別給出了CTL試驗與SMSST試驗的海表面感熱和潛熱通量差值場。由圖可見,二者的分布與海表面溫度差值場有很好的對應(yīng)關(guān)系。在差值海溫為正的黑潮暖水區(qū),感熱通量差值和潛熱通量差值均為正值,CTL試驗在TC區(qū)域的感熱通量極大值比SMSST試驗高出40 W/m2以上,潛熱通量則高200 W/m2以上,表明暖舌的存在使對應(yīng)的TC區(qū)域潛熱、感熱通量的輸送明顯增強,并且這種加熱表現(xiàn)為明顯的不對稱分布,TC左側(cè)的熱量通量要大于右側(cè)。潛熱通量差值和感熱通量差值總體分布比較一致,潛熱通量差值為感熱通量差值的4～5倍,可見潛熱蒸發(fā)對Noguri的加強起主要作用,感熱通量作用相對較小。

圖10 2002年6月8日18時—9日18時CTL試驗與SMSST試驗的平均CAPE(a;陰影,單位:J·kg-1)、累積對流性降水(b;陰影,單位:mm)的差值分布(等值線為相應(yīng)時段的平均海溫差值,等值線間隔為0.5 ℃)

在深對流可能發(fā)生的環(huán)境中,對流有效位能(CAPE)是一個與環(huán)境聯(lián)系最為密切的熱力學(xué)變量,CAPE的值越大,發(fā)生強對流的可能性大(王堅紅等,2011)。圖10a給出了6月8日18時至9日18時CTL試驗減去SMSST試驗的CAPE平均差值場。可見,在整個過程中CAPE差值的正值區(qū)主要位于黑潮暖舌區(qū)域,最大差值達到400 J/kg,表明該區(qū)域較強的熱通量輸送促進了更多不穩(wěn)定能量的積累,有利于產(chǎn)生較強的上升運動。圖10b給出了相應(yīng)時段的累積積云對流降水差值場。由圖可知,對流性降水大值區(qū)主要分布在海溫正值區(qū)即東海黑潮暖舌區(qū)上方,與CAPE差值大值區(qū)相對應(yīng),表明黑潮區(qū)高海溫有利于更多的對流不穩(wěn)定能量釋放,促進積云對流發(fā)展,從而促進TC加強發(fā)展。

5 結(jié)論與討論

本文首先利用1982—2008年的高分辨率海溫資料和JMA臺風(fēng)資料對經(jīng)過東海黑潮海區(qū)的TC強度變化進行了統(tǒng)計。結(jié)果表明,6—8月經(jīng)過該關(guān)鍵海區(qū)的TC加強比例占30%,而其中沿黑潮暖舌方向的熱帶氣旋中有90%的個例出現(xiàn)增強趨勢。通過對經(jīng)過黑潮區(qū)迅速加強的多個個例合成分析,發(fā)現(xiàn)黑潮暖舌區(qū)的感熱通量和潛熱通量的增加對TC的強度增強起到重要的促進作用。隨后,選取2002年經(jīng)過黑潮暖舌并發(fā)生迅速加強過程的TC個例Noguri作為研究對象,利用中尺度模式WRF模擬其在黑潮海區(qū)的加強過程,并通過設(shè)計海溫恒定試驗和海溫平滑試驗研究了海溫冷卻和黑潮暖舌對TC強度的影響。模擬結(jié)果表明,WRF模式很好地再現(xiàn)了TC經(jīng)過東海黑潮暖舌區(qū)時的強度演變和移動路徑,海溫的變化對TC強度變化有明顯的作用,對其路徑則幾乎沒有影響。黑潮暖舌對TC強度的增強作用要遠大于海溫冷卻引起的TC強度的減弱。通過對控制試驗和海溫平滑試驗的比較,發(fā)現(xiàn)東海黑潮暖舌的存在主要通過加強海表面熱通量尤其是潛熱通量的輸送,增強對流發(fā)展,從而促使TC加強發(fā)展。

程炳巖.2005.熱帶海表溫度及北大西洋濤動與ENSO 事件的相關(guān)分析[J].氣象科技,33(4):318-323.

方立新,陳戈,方朝陽,等.2004.基于AVHRR/SST 的西太平洋暖池近期變化研究[J].中國海洋大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,34(1):103-108.

管秉賢.1983.臺灣以東及東海黑潮調(diào)查研究的主要動向及結(jié)果[J].海洋學(xué)報,5(2):133-144.

韓美,張?zhí)K平,尹躍進,等.2012.黃東海大氣邊界層高度季節(jié)變化特征及其成因[J].中國海洋大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,42(增刊):34-44.

李英,陳聯(lián)壽,王繼志,等.2004.登陸熱帶氣旋長久維持與迅速消亡的大尺度環(huán)流特征[J].氣象學(xué)報,62(2):167-179.

李英,陳聯(lián)壽,雷小途.2006.高空槽對9711號TC變性加強影響的數(shù)值研究[J].氣象學(xué)報,64(5):553-563.

李忠賢,孫照渤,倪東鴻,等.2009.北太平洋海平面氣壓場變化與海溫的關(guān)系[J].大氣科學(xué)學(xué)報,32(5):637-644.

馬志泉,陳欽明,高德政.2012.用中國地區(qū)ERA-Interim資料計算ZTD和ZWD的精度分析[J].大地測量與地球動力學(xué),32(2):100-104.

閔穎,沈桐利,朱偉軍,等.2010.臺風(fēng)“珍珠”螺旋雨帶的數(shù)值模擬與診斷分析[J].大氣科學(xué)學(xué)報,33(2):227-235.

倪東鴻,孫照渤.2003.冬季黑潮區(qū)域SSTA的時空演變及其與大氣環(huán)流的聯(lián)系[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報,26(6):740-748.

王堅紅,張楠,苗春生,等.2011.天津地區(qū)080625強對流天氣過程的分析[J].大氣科學(xué)學(xué)報,34(6):688-696.

閆俊岳,張秀芝,陳乾金,等.1995.熱帶氣旋迅速加強的標準[J].氣象,21(5):9-13.

楊桂山,施雅風(fēng).1999.西北太平洋熱帶氣旋頻數(shù)的變化及與海表溫度的相關(guān)研究[J].地理學(xué)報,54(1):24-31.

尹志聰,王亞非,袁東敏,等.2011.梅雨準雙周振蕩的年際變化及其前期強信號分析[J].大氣科學(xué)學(xué)報,34(3):297-304.

于波,管兆勇.2009.亞洲夏季風(fēng)環(huán)流結(jié)構(gòu)與熱帶印度洋偶極型海溫異常[J].大氣科學(xué)學(xué)報,32(6):765-774.

張秀芝.1996.西北太平洋熱帶氣旋增強的氣候特征分析[J].海洋預(yù)報,13(1):1-9.

鄒燕,趙平.2009.幾種臺風(fēng)資料的對比及臺風(fēng)年鑒數(shù)據(jù)的訂正[J].熱帶氣象學(xué),25(3):295-299.

Chan J C L,Duan Y H,Shay L K.2001.Tropical cyclone intensity change from a simple ocean-atmosphere coupled model[J].J Atmos Sci,58:154-172.

Chen S H,Sun W Y.2003.A one-dimensional time dependent cloud model[J].J Meteor Soc Japan,80:99-118.

Goni G J,Trinanes J A.2003.Ocean thermal structure monitoring could aid in the intensity forecast of tropical cyclones[J].Eos Trans Amer Geophys Union,84:573-580.

Janjic＇ Z I.2002.Nonsingular implementation of the Mellor-Yamada Level 2.5 scheme in the NCEP meso model[R].NCEP Office Note:61.

Kain J S,Fritsch J M.1990.A one-dimensional entraining/detraining plume model and its application in convection parameterization[J].J Atoms Sci,47:2784-2802.

Klemp J B.2004.Weather research and forecasting model:A technical overview[C]//84th AMS Annual Meeting.Seattle,USA:10-15.

Lin I I,Wu C C,Emanuel K A,et al.2005.The interaction of super typhoon Maemi with a warm ocean eddy[J].Mon Wea Rev,133:2635-2649.

Roozekrans J N.1997.Operational use of NOAA AVHRR imagery in the marine environment[J].Operational Oceanogr,62:259-266.

Shay L K,Goni G J,Black P G.2000.Effects of a warm oceanic feature on Hurricane Opal[J].Mon Wea Rev,128:1366-1383.

Tian B J,Waliser D E,Fetzer E J,et al.2010.Vertical moist thermodynamic structure of the Madden-Julian oscillation in atmospheric infrared sounder retrievals:An update and a comparison to ECMWF interim re-analysis[J].Mon Wea Rev,138:4576-4582.

Wu C C,Lee C Y,Lin I I.2007.The effect of the ocean eddy on tropical cyclone intensity[J].J Atmos Sci,64:3562-3578.

Wu C R,Chang Y L,Oey L Y,et al.2008.Air-sea interaction between tropical cyclone Nari and Kuroshio[J].Geophy Res Lett,35:1-7.

(責任編輯：劉菲)

Observational analysis and numerical simulation of influence of Kuroshio over East China Sea on intensity of tropical cyclones

ZHOU Wan-jun1,2,3,XU Hai-ming1,2

(1.Key Laboratory of Meteorological Disaster(NUIST),Ministry of Education,Nanjing 210044,China;2.School of Atmospheric Sciences,NUIST,Nanjing 210044,China;3.Shanghai Public Meteorological Service Centre,Shanghai 200030,China)

Based on the AVHRR high-resolution sea surface temperatures and the tropical cyclone(TC) dataset of Japan Meteorological Agency during 1982—2008,statistical analyses are firstly performed to study effects of Kuroshio over East China Sea on TCs in summer(JJA).The statistical analyses reveal that thirty percent of TC cases are strengthened when they pass the key Kuroshio region,while ninety percent of TC cases across the warm tongue of Kuroshio are intensified.Then,based on the composite analysis method,six rapidly intensified TCs are selected to study the effect mechanism of Kuroshio enhancing TCs,indicating that the increased heat fluxes along the warm tongue of Kuroshio play an important role in strengthening the intensity of TCs.Finally,a mesoscale numerical model(WRF) is used to study the effect of Kuroshio on TC Noguri—a typical intensified case in 2002.The WRF model well reproduces the rapidly intensified process of Noguri when it passes the warm tongue of Kuroshio.Two sensitivity experiments are designed to further explore the influence of the warm tongue on the intensity of TC with different sea surface temperatures.Numerical results show that the enhanced effect by the warm tongue of Kuroshio is much larger than the weakened effect by cold water due to TC-induced upwelling.As a result,the warm tongue of Kuroshio excites cumulus convection and then enhances intensity of TC through increasing sea surface heat fluxes.

tropical cyclone intensity;Kuroshio over East China Sea;observational analysis;numerical simulation

2012-11-28；改回日期：2013-05-03

國家重大科學(xué)研究計劃項目(2012CB955602);國家自然科學(xué)基金資助項目(41275094);江蘇省“青藍工程”資助項目:江蘇省高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目(PAPD)

徐海明,博士,教授,研究方向為區(qū)域氣候變化與海氣相互作用,hxu@nuist.edu.cn.

10.13878/j.cnki.dqkxxb.20121128002.

1674-7097(2015)01-0009-10

P447

A

10.13878/j.cnki.dqkxxb.20121128002

周婉君,徐海明.2015.東中國海黑潮影響熱帶氣旋強度的觀測分析和數(shù)值模擬[J].大氣科學(xué)學(xué)報,38(1):9-18.

Zhou Wan-jun,Xu Hai-ming.2015.Observational analysis and numerical simulation of influence of Kuroshio over East China Sea on intensity of tropical cyclones[J].Trans Atmos Sci,38(1):9-18.(in Chinese)