西北太平洋热带气旋活动的年循环变异机理研究

季节更替是地球气候系统对于季节性辐射强迫变化的非线性响应, 气候系统不同现象的年循环过程并不同步. 热带气旋作为强烈致灾的极端天气气候事件, 其活动具有明显的季节性, 年循环是其最显著的准周期性特征, 并在其短期气候变化中有着重要的作用. 本项目不再使用"年循环周期不变"的惯用近似, 在"变化的年循环"框架下对东亚夏季风的季节进程和ENSO的年循环与西北太平洋热带气旋活动年循环变异的关系进行研究, 揭示东亚季风和ENSO在准一年周期上对热带气旋活动的影响规律, 探讨西北太平洋热带气旋年循环过程变异的机制. 本项目的研究对揭示热带气旋的短期气候变化规律具有重要的意义, 项目的研究成果将加固热带气旋活动短期气候预测的物理基础, 并为业务预测提供理论依据, 进而利益于社会的防灾减灾.

热带气旋活动的季节预测是目前国内外短期气候预测业务的一项重要内容，但其预测技巧普遍不是很高。一方面原因是在气候尺度上，热带气旋的活动表现为一次次事件的统计特征，由于天气尺度特征明显而其年际变化受到年内尺度变化的影响十分明显。本项目从热带气旋年循环特征及其年际变化特征着手，对热带气旋活动的年内变化与年际变化的关系进行了研究。结果表明，西北太平洋热带气旋的年循环可分为5种类型（一种正常型和四种异常型），这5种类型之间的迁移呈现出年代际尺度的特征。进一步的分析表明，ENSO循环对西北太平洋热带气旋活动的影响主要侧重于年际尺度，而东亚夏季风的影响主要在于年内尺度（季节内－季节尺度）。ENSO循环的影响可使西北太平洋热带气旋源地在西北和东南象限之间发生年际尺度上的迁移；而东亚夏季风的季节进程则可使得热带气旋的源地在西南和东北象限之间发生季节尺度的迁移。进一步的分析表明，全球热带气旋活动的地域分布和各海域热带气旋的年循环特征受到海陆热力差异的调控，这也是决定热带气旋活动的基本物理条件（低层涡度、垂直风切变、海洋热状况、对流稳定性和相对湿度）的根本因素。海陆热力差异使得不同海域的热带气旋活动呈现出不同的季节变化特征。通过本项目的研究，明确了东亚夏季风和ENSO循环对热带气旋活动影响的不同之处，并形成了清晰的物理图像。