安全验证
冬季北美大西洋地区温带气旋的活动特征及与NAO的关系
付强;钟霖浩;罗德海
【摘要】基于气旋识别追踪算方法和ERA-Interim再分析数据,提取获得了北美北大西洋地区(20°N-80°N,130°W-0°W1979-2012年冬季的温带气旋数据集.经统计分析表明,温带气旋的生成源地和活动范围有向西南方向漂移的趋势,且温带气旋生成源地的平均纬向、经向位置,以及其活动范围的平均经向位置与冬季NAO指数具有显著相关性.通过进一步合成分析发现,冬季NAO正位相事件期间700hPa强斜压性区域较负位相事件期间偏北、偏东,这在一定程度上解释了不同位相事件期间温带气旋生成源地的分布差异.NAO正位相事件期间500hPa的西风带位置较负位相事件期间偏北则是NAO正位相事件期间温带气旋活动范围偏北的原因.而冬季NAO正(负位相显示出减少(增加的趋势,进而导致了研究区域内温带气旋的生成源地向西南偏移,活动范围向南偏移.【期刊名称】《海洋通报》【年(卷,期】2016(035001【总页数】8页(P46-53
【关键词】温带气旋;识别追踪;北大西洋涛动;合成分析【作者】付强;钟霖浩;罗德海
【作者单位】中国海洋大学物理海洋实验室,山东青岛266100;中国科学院大气物理研究所东亚区域气候-环境重点实验室,北京100029;中国西昌卫星发射中心,四川西昌615000;中国科学院大气物理研究所东亚区域气候-环境重点实验室,北京100029;中国科学院大气物理研究所东亚区域气候-环境重点实验室,北京100029
【正文语种】中文【中图分类】P447
温带气旋是发生在中高纬度地区的中心气压低于四周,且具有冷中心性质的近似椭圆型的斜压性空气涡旋。它是低纬地区的热量、水分和动量向极地运输的一种主要媒介,在全球气候系统中扮演着十分重要的角色。但温带气旋通常伴随着不利的天气条件,例如极端气温、极端强降水、强风暴和风暴潮等气象灾害,因此研究温带气旋的时空分布及变化规律对于理解区域气候和全球气候都具有十分重要的意义。早期对温带气旋的气候学研究主要是在人工识别的基础上进行统计分析,后来随着观测和再分析资料的丰富,使得客观判定和追踪的方法被逐步运用于统计研究。对于温带气旋的客观判定,不同研究中采用的识别算法原理大致相似,差异主要集中体现在分析场的不同。例如,Murray等(1991)将平均海平面气压场(MSLP)资料作为分析场,利用MSLP的局地最小值来识别出温带气旋的中心位置。Sinclair(1994)则使用对流层低层的涡度场作为分析场,并通过涡度场的局地最大值来确定温带气旋的中心。后来Blender等(1997)采用1000hPa等压面上的位势高度场作为分析场,通过确定位势高度场的局地最小值找到温带气旋的中心。而气旋的客观追踪方法,大多数研究中均是以某一时刻温带气旋的位置为中心,选择一定的距离作为搜索半径,按照添加的限制条件搜索下一时刻温带气旋可能的位置(Blenderetal,1997;Wangetal,2012),差异主要在于搜索半径和限制条件有所不同。
利用气旋的客观识别和追踪算方法,Geng等(2001)在分析了1958-1998年冬季北大西洋温带气旋的移动速度和生成频率的变化后指出,研究时段内温带气旋的强度具有不断增大的趋势,这与对流层低层的大尺度斜压波及NAO有关。Favre等(2006)研究了太平洋的温带气旋气候特征,并认为1970s之后气旋的移动路
径向南偏移可能与太平洋年代际振荡呈正位相,以及阿留申低压气压偏低有关。张颖娴等(2012)讨论了1958-2001年北半球和东亚地区温带气旋生成频率的变化,并指出不同区域的温带气旋生成数目呈现出不同的变化趋势,这主要是由于大气斜压性发生变化的结果。上述研究表明,全球气候变化背景下温带气旋确实呈现出了显著的变化,但由于所处地域不同因而具有不同的变化特征。同时还可以看到温带气旋活动的变化特征与大尺度环流异常有关。因此考虑到北美北大西洋地区(20°N-80°N,130°W-0°W)作为全球温带气旋活动最为频繁的两大区域之一,本文将利用改进后的气旋识别和追踪算法来统计此区域内温带气旋的生成源地和活动范围的变化特征,并从大尺度环流异常的角度来探讨引起其变化的可能原因。1.1资料介绍
本文采用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)最新开发的全球大气再分析数据ERA-Interim,其基本克服了ERA-40数据在平流层大气环流的质量以及处理观测系统中的偏差和变化等方面所存在的问题(Berrisfordetal,2009),具有多种的水平分辨率供用户选择。文中使用了1979-2012年的平均海平面气压场(MSLP),以及风场、温度场和高度场数据,水平分辨率均为1°×1°。同时还使用了美国气候预测中心(ClimatePredictionCenter,CPC)提供的1979-2012年冬季(12月-2月)的逐日NAO指数,以及冬季月份的NAO指数。1.2方法介绍
本文以Hart(2002