熱帶大氣準(zhǔn)雙周振蕩對西北太平洋地區(qū)熱帶氣旋路徑的影響

陶麗，李雙君，濮梅娟，夏瑛

(1．南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210044;2．江蘇省氣象局，江蘇南京210008)

熱帶大氣準(zhǔn)雙周振蕩對西北太平洋地區(qū)熱帶氣旋路徑的影響

陶麗1，李雙君1，濮梅娟2，夏瑛2

(1．南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210044;2．江蘇省氣象局，江蘇南京210008)

利用美國國家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，簡稱NOAA)的逐日對外長波輻射(outgoing longwave radiation，簡稱OLR)場資料，歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasting，簡稱ECMWF)逐日風(fēng)場(850 hPa)資料，以及美國聯(lián)合臺風(fēng)預(yù)警中心(Joint Typhoon Warning Center，簡稱JTWC)的熱帶氣旋(tropical cyclone，簡稱TC)數(shù)據(jù)，參考Wheeler and Hendon(2004)提出的季節(jié)內(nèi)振蕩(Madden-Julian oscillation，簡稱MJO)指數(shù)，通過多元EOF方法定義熱帶準(zhǔn)雙周振蕩(quasi-biweekly oscillation，簡稱QBW)指數(shù)，診斷分析了西北太平洋地區(qū)QBW不同位相對于TC路徑的影響。結(jié)果表明，TC主要生成在QBW對流濕位相中，集中位置隨QBW向西北的傳播而向西北移動(dòng)。在QBW位相phase1中，南海上空盛行QBW反氣旋性環(huán)流，西太副高西伸，其西南側(cè)偏東南氣流受QBW反氣旋性環(huán)流東北側(cè)氣流抑制，生成在副高南側(cè)的TC首先在副高南側(cè)偏東氣流的引導(dǎo)下移動(dòng)至近海，在西南季風(fēng)以及副高西側(cè)偏南氣流作用下順時(shí)針北折，因此在140°E以西轉(zhuǎn)折類路徑的TC比例最高;而在phase3中，西太副高偏東，南海上空盛行QBW氣旋性環(huán)流，西太副高西南側(cè)氣流強(qiáng)度受QBW氣旋東北側(cè)氣流影響增強(qiáng)，季風(fēng)槽偏東，140°E以東轉(zhuǎn)折類的TC比例最高。本文還對TC個(gè)例中的QBW流場形勢進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)QBW氣旋或反氣旋環(huán)流中心同TC中心一致時(shí)，熱帶氣旋路徑會(huì)發(fā)生突然的右折。

準(zhǔn)雙周振蕩;熱帶氣旋;路徑轉(zhuǎn)折

Abstract:By using outgoing longwave radiation(OLR)data from National Oceanic and Atmospheric Administration(NOAA)，daily wind(850 hPa)data from European Center for Medium-Range Weather Forecasting(ECMWF)and tropical cyclones(TC)data from Joint Typhoon Warning Center(JTWC)，the impact of quasi-biweekly oscillation(QBW)on tropical cyclone activity over the western North Pacific (WNP)is studied in this paper．The index of 10 to 20-day oscillation is defined by referring to the Madden-Julian oscillation(MJO)index proposed by Wheeler and Hendon(2004)．The analysis shows that TCs always occur in the area where convection is active．During QBW-phase1，the southeasterly of the western North Pacific subtropical high is weakened by the anticyclone-circulation of QBW．The westward(northwestward)moving TCs tend to change their tracks to the west of 140°E．During QBW-phase3，with the southeasterly of the western North Pacific subtropical high strengthened by the cyclone-circulation of QBW，TCs tend to change their tracks to the east of 140°E．Case studies of some TCs are discussed in this paper．The results show that TCs may present sudden poleward track change while its center overlaps with the center of the cyclone-circulations(anticyclone-circulations)of QBW．

Key words:quasi-biweekly oscillation;tropical cyclone;track change

0 引言

熱帶西北太平洋區(qū)域，是全球熱帶氣旋(tropical cyclone，簡稱TC)活動(dòng)的主要生成源地之一，平均每年在該區(qū)域生成的TC有30個(gè)左右，數(shù)量占全球生成總數(shù)的三分之一。而TC活動(dòng)在年代際、年際、季內(nèi)時(shí)間尺度和空間分布上存在明顯的差異，以往不少研究都證實(shí)，TC活動(dòng)季內(nèi)變化的活躍期和平靜期與大氣季節(jié)內(nèi)振蕩(Madden-Julian oscillation，簡稱MJO)存在密切的關(guān)系。

Gray(1979)在研究各個(gè)海域TC生成的特征后指出，在季節(jié)內(nèi)尺度上，TC具有群發(fā)的特點(diǎn)，其生成的活躍或中斷期各自可達(dá)2～3周。Nakazawa (1986)研究指出，西太平洋多數(shù)TC容易發(fā)生在MJO濕位相中。Liebmann and Hendon(1990)在研究了MJO對西北太平洋熱帶擾動(dòng)的影響后指出，當(dāng)MJO處于對流活躍位相時(shí)，熱帶擾動(dòng)、熱帶風(fēng)暴以及臺風(fēng)數(shù)量以幾乎相同的比例增加。Hall et al．(2001)利用20 a逐日向外長波輻射(outgoing longwave radiation，簡稱OLR)資料研究了影響澳大利亞的氣旋與MJO之間的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)，生成在澳大利亞西北區(qū)域的TC與MJO對流的濕位相具有顯著正相關(guān)關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)MJO對TC的調(diào)制作用會(huì)在El Nino年得到加強(qiáng)。祝從文等(2004)研究了MJO活動(dòng)對生成在印度洋西太平洋海域的TC的影響后發(fā)現(xiàn)，生成在西北太平洋的TC分別受到向東和向西傳播的MJO影響，而發(fā)生在其他區(qū)域的TC有半數(shù)以上生成在向東移動(dòng)的MJO的濕位相中。陳光華和黃榮輝(2009)分析了MJO對西北太平洋區(qū)域TC生成的調(diào)制作用，研究指出，當(dāng)西北太平洋西側(cè)為MJO西風(fēng)位相時(shí)，此區(qū)域TC生成的數(shù)量明顯偏多，當(dāng)西北太平洋西側(cè)為MJO東風(fēng)位相時(shí)，TC生成的數(shù)量受到抑制。王磊等(2009)分析了西北太平洋大氣準(zhǔn)雙周振蕩(quasi-biweekly oscillation，簡稱QBW)對TC活動(dòng)的影響，發(fā)現(xiàn)隨QBW對流和緯向風(fēng)沿?zé)釒蛭髌眰鞑?，季風(fēng)槽位置和強(qiáng)度也發(fā)生相應(yīng)改變，沿?zé)釒鱾鞯奶鞖獬叨炔▌?dòng)在西北太平洋通過季風(fēng)槽的緯向風(fēng)輻合作用，有利于TC的生成發(fā)展。

Carr and Elsberry(1995)利用正壓渦度方程模式模擬了季風(fēng)渦旋與TC渦旋的相互作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)TC中心和季風(fēng)渦旋中心重合時(shí)，會(huì)引起TC路徑突然向北轉(zhuǎn)折。Ko and Hsu(2006，2009)研究發(fā)現(xiàn)，MJO的西風(fēng)位相與臺灣附近的TC路徑的北折有密切聯(lián)系。Liang et al．(2011)、Wu et al．(2011)研究發(fā)現(xiàn)2009年臺風(fēng)莫拉克在臺灣時(shí)與QBW和MJO尺度的渦旋相互作用使得西南季風(fēng)加強(qiáng)，從而使降水在臺灣南部維持，造成臺灣南部災(zāi)難性的降水。田華等(2010)細(xì)化了西北太平洋的臺風(fēng)路徑類型，指出不同MJO低頻形勢，對于TC路徑類型的不同具有重要的指示作用。

以往的研究中，多數(shù)是分別分析了QBW和MJO活動(dòng)對于TC生成的調(diào)制影響，以及少量的MJO和QBW對TC活動(dòng)路徑的影響。

本文通過定義西北太平洋區(qū)域QBW指數(shù)，進(jìn)行QBW位相的劃分，系統(tǒng)地分析西北太平洋QBW的時(shí)空變化特征，探討QBW對西北太平洋TC路徑變化的調(diào)制影響，并通過臺風(fēng)個(gè)例分析臺風(fēng)活動(dòng)過程中的QBW形勢，分析QBW低頻流場對于TC路徑變化的影響。

1 資料

文中所考察的時(shí)間段為1986—2009年的6—9月，與TC活動(dòng)的主要生成時(shí)間區(qū)間一致。用到的資料來自:

1)美國國家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，簡稱NOAA)的OLR再分析資料，空間分辨率為2.5°×2.5°。

2)歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasting，簡稱ECMWF)的風(fēng)場、位勢高度場資料，空間分辨率為2.5°×2.5°。

3)美國聯(lián)合臺風(fēng)預(yù)警中心(Joint Typhoon Warning Center，簡稱JTWC)的熱帶氣旋資料，該資料包含熱帶氣旋活動(dòng)的中心位置和最大風(fēng)速，時(shí)間間隔為6 h。本研究選取的TC為最大風(fēng)速大于或等于17.2 m/s的TC，TC生成的時(shí)間和位置定義為JTWC發(fā)布的TC第一時(shí)刻的時(shí)間和位置。

2 QBW指數(shù)的建立

參考Wheeler and Hendon(2004)提出的全年實(shí)時(shí)多變量MJO指數(shù)，本文首先對OLR場和850 hPa的U、V風(fēng)場進(jìn)行10～20 d的諧波濾波處理，之后對濾波后的OLR距平場和水平風(fēng)場進(jìn)行多元EOF分析，得到的前兩個(gè)模態(tài)作為QBW的主要模態(tài)，可以更為清晰直觀地揭示QBW的空間模態(tài)以及隨時(shí)間的變化。

依據(jù)Matthews(2000)的方法，可以用一個(gè)二維相空間矢量Z來表示某一時(shí)刻的QBW，Z的兩個(gè)分量分別為EOF分解后的對應(yīng)的兩個(gè)時(shí)間序列PC1和PC2

QBW的振幅A(t)定義為

PC1和PC2之間的位相角α(t)表示為

那么振幅A可以反映QBW的強(qiáng)度，位相角α可以反映QBW位相的傳播。為了研究方便，這里按位相角α，將QBW的周期劃分為4個(gè)位相，各位相的中心分別為α=－π/2，α=0，α=π/2，α=π，每個(gè)位相覆蓋四分之一周期。用這種方法可以有效地劃分QBW不同位相，提取更為直觀清晰的QBW傳播信號。

為了說明QBW的振蕩信號達(dá)到了一定的強(qiáng)度，指定以振幅A的標(biāo)準(zhǔn)差σ為標(biāo)準(zhǔn)，將振幅A大于或等于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差σ的時(shí)間視為滿足QBW的時(shí)間。

3 QBW對TC路徑的影響

依照上述定義QBW指數(shù)的方法，本文對1986—2009年6—9月的10～20 d濾波OLR場、850 hPa的U、V風(fēng)場進(jìn)行多元EOF分解，空間范圍為100～170°E、20～30°N。第一模態(tài)和第二模態(tài)的方差貢獻(xiàn)分別為7.5%、6.5%。以α=－π/2，α= 0，α=π/2，α=π為中心，劃分為4個(gè)位相phase1、phase2、phase3、phase4。將分解后的前兩個(gè)模態(tài)重建后得到的OLR距平場、10～20 d濾波風(fēng)場進(jìn)行位相合成，得到QBW在phase1、phase2、phase3、phase4這4個(gè)位相的發(fā)展形勢(圖1)。

由圖1可以看出，合成后的OLR距平場由phase1到phase4完成了一次完整的QBW循環(huán)過程，熱帶對流增強(qiáng)區(qū)域由西北太平洋東部向西北傳播到西北太平洋西北部;同時(shí)，在對流活動(dòng)增強(qiáng)區(qū)域偏西北方向上空對應(yīng)著氣旋性環(huán)流，而在對流活動(dòng)受抑制區(qū)域偏西北方向上空，則對應(yīng)著反氣旋性環(huán)流，超前相應(yīng)的對流活動(dòng)區(qū)域大約四分之一個(gè)位相?？梢钥闯?，定義的QBW指數(shù)不僅可以保留QBW的基本結(jié)構(gòu)，更可以清晰地揭示QBW的時(shí)間傳播特征與空間分布特征。

3.1 不同QBW位相下的TC生成特征

1986—2009年6—9月共2 928 d，其中達(dá)到QBW標(biāo)準(zhǔn)的為2 283 d，表1統(tǒng)計(jì)了滿足QBW強(qiáng)度條件(振幅A大于等于一個(gè)振幅標(biāo)準(zhǔn)差σ)的4個(gè)位相的天數(shù)、發(fā)生TC的天數(shù)(即TC的個(gè)數(shù))以及TC的發(fā)生概率(該位相發(fā)生TC的天數(shù)除以位相天數(shù))、生成在各位相對流活動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域的TC的個(gè)數(shù)及其占該位相TC總數(shù)的比例(加強(qiáng)區(qū)域的TC個(gè)數(shù)除以該位相生成TC的總個(gè)數(shù))。在phase4時(shí)，西北太平洋生成的TC個(gè)數(shù)最多(85個(gè))，TC的發(fā)生概率最高，達(dá)到15.15%;在phase1時(shí)，TC生成個(gè)數(shù)最少(69個(gè))、發(fā)生概率最小(11.71%);在phase2、phase3，TC生成個(gè)數(shù)(phase2、phase3均為78個(gè))，生成概率(phase2為13.90%，phase3為13.64%)介于phase1和phase4之間。

表1 1986 —2009年6—9月在西北太平洋達(dá)到QBW標(biāo)準(zhǔn)的4個(gè)位相的天數(shù)、發(fā)生TC的個(gè)數(shù)(天數(shù))以及TC發(fā)生的概率(TC發(fā)生天數(shù)/位相天數(shù))、生成在對流活躍區(qū)域的TC個(gè)數(shù)以及所占該位相總數(shù)的比例Table 1The days of the QBW amplitude A≥σ;the days of TC occurs during QBW;the ratio of TC days to QBW days;the number of TCs in OLR negative area and the ratio of it to the total TC number in phase1，phase2，phase3，phase4，respectively，in June—September from 1986 to 2009

圖1 1986—2009年6—9月期間對模態(tài)重建后的OLR距平場(單位:W/m2)和10～20 d濾波風(fēng)場(單位:m/s)在QBW phase1(a)、phase2(b)、phase3(c)、phase4(d)合成圖(陰影部分為濾波后OLR為負(fù)距平的區(qū)域)Fig．1The composite of QBW wind vector(m/s)at 850 hPa and QBW OLR(shaded area denotes negative OLR area;units:W/m2)in(a)phase1，(b)phase2，(c)phase3，and(d)phase4 in June—September from 1986 to 2009

分析在西北太平洋QBW 4個(gè)位相phase1、 phase2、phase3和phase4中所生成的TC的生成位置(圖2)可以發(fā)現(xiàn)，在phase1、phase2、phase3中，TC的生成位置主要集中在對流活躍區(qū)域和QBW氣旋區(qū)域;而在phase4，由于QBW對流活動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域移至南海地區(qū)，菲律賓海域則完全由受抑制對流所控制，TC的分布較為分散。由表1可見，在phase1，生成在OLR負(fù)距平區(qū)域的TC有42個(gè)，占phase1生成TC總數(shù)的60.87%。在phase2和phase3中生成在OLR負(fù)距平區(qū)域的TC分別為58個(gè)、57個(gè)，各占phase2和phase3生成TC總數(shù)的74.36%、73.08%，從統(tǒng)計(jì)上證明了TC更容易在濕位相中生成。而在phase4中，由于QBW對流活動(dòng)加強(qiáng)區(qū)已移至南海地區(qū)，生成在該區(qū)域的TC較少，OLR負(fù)距平區(qū)域中生成的TC僅有28個(gè)，占該位相生成TC總數(shù)的32.94%。TC生成位置在整體上表現(xiàn)出隨著QBW向西北傳播而向西向北移動(dòng)的特征。

3.2 不同QBW位相下的TC路徑特征

為了分析QBW位相對TC路徑的影響，在傳統(tǒng)臺風(fēng)路徑分類的基礎(chǔ)上，將臺風(fēng)路徑分為西行類、西北行類、140°E以西轉(zhuǎn)折類、140°E以東轉(zhuǎn)折類和北上類5種類型:1)西行類，臺風(fēng)從菲律賓以東一直向偏西方向移動(dòng)，經(jīng)南海在華南沿海、海南島或越南一帶登陸;2)西北行類，臺風(fēng)從菲律賓以東向西北偏西方向移動(dòng)，在我國臺灣、福建一帶登陸;或從菲律賓以東向西北方向移動(dòng)，穿過琉球群島，在浙江一帶登陸，然后消失;3)轉(zhuǎn)折類，臺風(fēng)從菲律賓以東向西北方向移動(dòng)，然后轉(zhuǎn)向東北方向移動(dòng)，路徑呈拋物線狀，以140°E為分界，將路徑在140°E以西轉(zhuǎn)折類和140°E以東轉(zhuǎn)折的分別統(tǒng)計(jì);4)北上類，臺風(fēng)從菲律賓以東向北移動(dòng)或向北偏東方向移動(dòng)。此外還有其他一些奇異類型的路徑，在這里不做統(tǒng)計(jì)。

圖2 1986—2009年6—9月生成在西北太平洋QBW 4個(gè)位相phase1(a)、phase2(b)、phase3(c)、phase4(d)中的TC的生成位置(十字符號)合成圖(陰影部分為濾波后OLR為負(fù)距平的區(qū)域;單位:W/m2)Fig．2The composite of QBW OLR(shaded area denotes the negative area;units:W/m2)and the locations of TCs (marked by cross)in(a)phase1，(b)phase2，(c)phase3，and(d)phase4 of QBW in June—September from 1986 to 2009

圖3 及表2統(tǒng)計(jì)了生成在QBW各位相不同類型TC的數(shù)量以及比例，可以發(fā)現(xiàn)各種路徑類型的TC比例在不同位相表現(xiàn)出明顯的變化特征:西行、西北行類路徑的TC比例在phase2最高，均分別占該位相TC總數(shù)的23.08%，隨著QBW向西向北發(fā)展，西行、西北行類路徑的TC比例減小;對于轉(zhuǎn)折類路徑來說，140°E以西轉(zhuǎn)折類路徑的TC比例在phase1時(shí)最高(50.72%)，在phase3最低(30.77%);而140°E以東轉(zhuǎn)折類路徑以及北上類路徑的TC比例在phase3時(shí)最高，分別為15.38%、17.95%。轉(zhuǎn)折類路徑是TC中最常見的類型，約占到TC總數(shù)的二分之一。這表明，在西北太平洋，QBW對西北太平洋TC活動(dòng)的路徑具有一定的調(diào)制影響。

西北太平洋QBW活動(dòng)同諸多環(huán)流系統(tǒng)都有密切關(guān)系。黃士松(1979)指出，西北太平洋副熱帶高壓存在準(zhǔn)雙周的振蕩周期。畢慕瑩(1989)用CEOF方法作研究，也得到了西太平洋副熱帶高壓主要存在著15～20 d以及10 d的振蕩周期。同時(shí)，QBW的發(fā)展演變也將導(dǎo)致西北太平洋季風(fēng)槽在不同位相的差異。如圖4所示，圖中給出了1986—2009年6—9月850 hPa原始風(fēng)場的QBW位相合成圖。在phase2期間，菲律賓以東存在有一個(gè)明顯的季風(fēng)槽，槽線呈西北—東南走向，槽底在西北太平洋(145°E，10°N)附近;到phase3，季風(fēng)槽向西向北移動(dòng)到(135°E，15°N)附近，與QBW對流活動(dòng)增強(qiáng)中心區(qū)域較為吻合;在phase4，隨著QBW向西北的傳播，季風(fēng)槽也繼續(xù)向西北移動(dòng);在phase1，季風(fēng)槽移動(dòng)到南海地區(qū)。

表2 1986—2009年6—9月生成在西北太平洋QBW 4個(gè)位相phase1、phase2、phase3、phase4的各種路徑類型TC的個(gè)數(shù)以及比例Table 2The number and ratio of five types of TC tracks in QBW phase1，phase2，phase3，and phase4 in June—September from 1986 to2009

圖3 1986—2009年6—9月生成在QBW phase1(a)、phase2(b)、phase3(c)、phase4(d)位相的TC移動(dòng)路徑合成Fig．3The composite of the TC track in(a)phase1，(b)phase2，(c)phase3，and(d)phase4 of QBW in June—September from 1986 to 2009

TC的移動(dòng)主要受到周圍大尺度環(huán)境場基本氣流的引導(dǎo)作用，西北太平洋TC路徑在QBW各個(gè)位相的不同變化同西太平洋副熱帶高壓以及季風(fēng)槽的位置和強(qiáng)度密切相關(guān)。正常情況下，TC生成后，在西北太平洋洋面上受到副熱帶高壓南側(cè)東風(fēng)氣流的影響，在東風(fēng)氣流的引導(dǎo)下向偏西或西北方向移動(dòng)，到了副熱帶高壓的西側(cè)時(shí)，則在西南季風(fēng)氣流以及副熱帶高壓西側(cè)東南氣流的作用下，順時(shí)針向北或北偏東移動(dòng)，并迅速減弱或消失。結(jié)合圖1、3、4和5可以看出，在phase1，南海在QBW反氣旋性環(huán)流的控制下，西太平洋副熱帶高壓西伸，生成在副高南側(cè)的TC在西太副高南側(cè)東風(fēng)氣流的引導(dǎo)下首先向西或西北方向移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)近海區(qū)域時(shí)，在QBW反氣旋東北部氣流的影響下，西太平洋副高強(qiáng)度減弱，同時(shí)在西南季風(fēng)氣流的影響下，TC移動(dòng)路徑容易發(fā)生沿西太副高外緣呈順時(shí)針北折的變化，因此在140°E以西轉(zhuǎn)折類路徑比例最高;在phase3，南海上空由QBW氣旋性環(huán)流控制，西太副高位置偏東，副高西南側(cè)與QBW氣旋性環(huán)流東北側(cè)輻合，強(qiáng)度加強(qiáng)，同時(shí)西北太平洋季風(fēng)槽位置偏東，在西太平洋副高西側(cè)偏南氣流以及西南季風(fēng)的引導(dǎo)下，生成在副高中的TC移動(dòng)路徑在前期偏北的現(xiàn)象比較明顯，因此在140°E以東轉(zhuǎn)折類以及北上類比例最高?？梢姡魈备咭约凹撅L(fēng)槽的位置和強(qiáng)度在QBW各個(gè)位相的不同形勢，是影響西北太平洋TC路徑發(fā)展的重要環(huán)境因子之一。

圖4 1986—2009年6—9月期間對模態(tài)重建后的OLR距平場(單位:W/m2)以及850 hPa原始風(fēng)場(單位:m/s)在QBW位相phase1(a)、phase2(b)、phase3(c)、phase4(d)合成圖(陰影部分為濾波后OLR為負(fù)距平的區(qū)域)Fig．4The composite of QBW OLR(shaded area denotes the negative area;units:W/m2)and unfiltered wind vector(units:m/s)at 850 hPa in(a)phase1，(b)phase2，(c)phase3，and(d)phase4 in June—September from 1986 to 2009

4 臺風(fēng)個(gè)例中的QBW形勢分析

為了進(jìn)一步探討QBW和TC路徑的關(guān)系，本文選取了2000年Saomai(桑美)、2001年Lekima(利馬奇)、2003年Choi-wan(彩云)、2003年Soudelor (蘇迪羅)、2004年Mindulle(蒲公英)、2004年 Meari(米雷)、2009年Linfa(蓮花)等多個(gè)臺風(fēng)個(gè)例進(jìn)行了過程分析。

圖6給出的是2004年Mindulle(蒲公英)過程中QBW以及850 hPa原始風(fēng)場的環(huán)流形勢。在前3 d，TC處于QBW反氣旋性環(huán)流東部，在東風(fēng)氣流的引導(dǎo)下向西偏北方向移動(dòng)。到了第4天，隨著QBW向西北的傳播，TC移動(dòng)至QBW反氣旋環(huán)流和氣旋環(huán)流之間的輻合帶，作用于TC的向西南方向的風(fēng)矢量增大，從原始風(fēng)場來看，在TC氣旋的東部又生成一個(gè)新的氣旋，在這幾者的共同影響下，有利于TC移動(dòng)路徑向西偏南轉(zhuǎn)折。到第6天，QBW反氣旋快速向西北移動(dòng)，TC開始處于QBW氣旋性環(huán)流中心控制下，同時(shí)，從原始風(fēng)場來看，TC南部越赤道氣流以及西南季風(fēng)經(jīng)向切變增強(qiáng)，TC開始繼續(xù)向西北方向移動(dòng)。隨著QBW向西北的傳播，到了第10天，QBW氣旋性環(huán)流中心與TC氣旋中心重合，這種環(huán)境，配合西南季風(fēng)氣流對TC的作用，Mindulle路徑發(fā)生突然的右折?？梢?，QBW氣旋性(反氣旋性)環(huán)流的強(qiáng)度以及相對位置的變化對于熱帶氣旋Mindulle路徑的發(fā)展具有一定的影響。

圖5 1986—2009年6—9月期間在QBW位相phase1(a)、phase2(b)、phase3(c)、phase4(d)所對應(yīng)的500 hPa位勢高度場合成(單位:gpm)Fig．5The composite of geopotential height(units:gpm)at 500 hPa in(a)phase1，(b)phase2，(c)phase3，and (d)phase4 of QBW in June—September from 1986 to 2009

圖7 給出的是2003年Choi-wan(彩云)過程中路徑發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)西北太平洋QBW以及原始風(fēng)場的環(huán)流形勢。在第2天，從QBW環(huán)流場來看，TC處于QBW反氣旋性環(huán)流中心的東偏南部，在東風(fēng)氣流的引導(dǎo)下向西偏北移動(dòng)。到第3天，隨著QBW反氣旋性環(huán)流向西北方向移動(dòng)，TC中心開始和QBW反氣旋性環(huán)流中心重合，同時(shí)TC南部的越赤道氣流增強(qiáng)，Choi-wan在附近突然打轉(zhuǎn)后向北轉(zhuǎn)折。

Carr and Elsberry(1995)根據(jù)正壓相對渦度方程式中:ζ為相對渦度;V=ui+vj為無輻散風(fēng);β為科氏參數(shù)f隨緯度的變化，設(shè)計(jì)了一個(gè)正壓無輻散模型。模擬結(jié)果表明，季風(fēng)渦旋與TC渦旋的相互作用會(huì)引起TC路徑突然向北轉(zhuǎn)折。季風(fēng)渦旋與TC的相互影響是西北太平洋TC路徑的突然變化的重要因素之一。季風(fēng)渦旋的初始位置、初始強(qiáng)度、尺度大小，TC相對于季風(fēng)渦旋的初始位置、尺度大小的不同組合，將影響TC發(fā)展成不同類型的轉(zhuǎn)折路徑。當(dāng)TC的初始位置在季風(fēng)渦旋東部且在季風(fēng)渦旋影響半徑之內(nèi)時(shí)，TC開始向西、西北移動(dòng)。類似于藤原效應(yīng)，TC渦旋與季風(fēng)渦旋隨時(shí)間而重合，在β效應(yīng)的作用下，從季風(fēng)渦旋獲得能量激發(fā)生成西北—東南走向的Rossby波，在季風(fēng)渦旋與TC的東南方向生成反氣旋，此時(shí)，該東南方反氣旋成為TC渦旋路徑突然轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵因子，TC渦旋開始北折。本文中，2004年臺風(fēng)Mindulle、2003年臺風(fēng)Choi-wan在西北行過程中，當(dāng)TC中心與QBW氣旋性環(huán)流中心重合時(shí)，二者相互作用，TC路徑發(fā)生突然的右折?？梢?，在西北太平洋區(qū)域QBW氣旋性環(huán)流對于TC路徑的突然轉(zhuǎn)折具有重要的影響。

圖6 2004年Mindulle臺風(fēng)生成的第4天(a1)、第6天(a2)、第10天(a3)850 hPa QBW風(fēng)場(單位:m/s)和QBW OLR場(單位:W/m2;陰影部分為OLR場負(fù)距平區(qū)域)及臺風(fēng)路徑(折線)以及第4天(b1)、第6天(b2)、第10天(b3)的850 hPa原始風(fēng)場(單位:m/s)及臺風(fēng)路徑(折線)Fig．6The QBW wind vector(m/s)，QBW OLR(shaded area denotes the negative area;units:W/m2)and the position of Typhoon Mindulle on(a1)day 4，(a2)day 6 and(a3)day 10 in 2004 and the unfiltered wind vector (m/s)and the position of Typhoon Mindulle on(b1)day 4，(b2)day 6 and(b3)day 10 at 850 hPa in 2004

在其他TC個(gè)例分析中發(fā)現(xiàn)，在QBW強(qiáng)度較弱情況下，MJO氣旋(反氣旋)環(huán)流對于TC路徑的突然右折有類似的影響(李雙君，2011)。本文主要探討QBW對TC路徑的影響，故在此不多做論述，將在其他文章中進(jìn)行討論。

圖7 2003年Choi-wan臺風(fēng)生成的第2天(a1)、第3天(a2)、第4天(a3)850 hPa QBW風(fēng)場(單位:m/s)和QBW OLR場(單位:W/m2;陰影部分為OLR場負(fù)距平區(qū)域)及臺風(fēng)路徑(折線)以及第2天(b1)、第3天(b2)、第4天(b3)的850 hPa原始風(fēng)場(單位:m/s)及臺風(fēng)路徑(折線)Fig．7The QBW wind vector(m/s)，QBW OLR(shaded area denotes the negative area;units:W/m2)and the position of Typhoon Choi-wan on(a1)day 2，(a2)day 3 and(a3)day 4 in 2003 and the unfiltered wind vector(m/s)and the position of Typhoon Choi-wan on(b1)day 2，(b2)day 3 and(b3)day 4 at 850 hPa in 2003

本文初步分析了QBW反氣旋(氣旋)性環(huán)流對熱帶氣旋的影響，對于更進(jìn)一步的QBW反氣旋(氣旋)性環(huán)流同TC氣旋之間可能的相互作用，將在以后的工作中設(shè)計(jì)模擬試驗(yàn)，進(jìn)行更深入的探討與驗(yàn)證。

5 小結(jié)

本文通過參考Wheeler-Hendon的MJO指數(shù)，較好地定義了西北太平洋區(qū)域QBW指數(shù)，主要探討了熱帶大氣準(zhǔn)雙周振蕩對于西北太平洋TC路徑變化的調(diào)制作用。主要結(jié)論如下:

1)西北太平洋大氣準(zhǔn)雙周振蕩對TC的生成有一定的調(diào)制影響。TC主要生成在QBW對流濕位相中，主要生成區(qū)域在整體上表現(xiàn)出隨QBW向西北傳播而向西北移動(dòng)的形勢。

2)西北太平洋大氣準(zhǔn)雙周振蕩對TC的路徑有一定的調(diào)制影響。在QBW位相phase1中，140°E以西轉(zhuǎn)折類路徑的TC比例最高，phase3最低;而140°E以東轉(zhuǎn)折類的TC比例相反，在phase3最高，在phase1最低。在QBW位相phase3中，南海上空盛行QBW氣旋性環(huán)流，西北太平洋副高西南側(cè)偏東南氣流強(qiáng)度受QBW氣旋東北側(cè)氣流影響增強(qiáng)，季風(fēng)槽位置偏東，有利于生成在副高中的TC路徑順時(shí)針向右偏轉(zhuǎn)，因此140°E以東轉(zhuǎn)折類的TC比例最高。在phase1中，南海上空盛行QBW反氣旋性環(huán)流，副高西南側(cè)氣流受QBW反氣旋環(huán)流東北側(cè)影響減弱，生成在副高南側(cè)的TC首先在副高南側(cè)偏東氣流的影響下西(西北)移至近海，在西南季風(fēng)氣流以及副高西側(cè)偏南氣流的引導(dǎo)下向北偏轉(zhuǎn)，因此，140°E以西轉(zhuǎn)折類路徑的TC比例最高。

3)通過對諸多臺風(fēng)個(gè)例過程中QBW環(huán)流形勢的分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)QBW氣旋或者反氣旋性環(huán)流中心和TC中心重合時(shí)，TC會(huì)發(fā)生突然的右折。QBW反氣旋性環(huán)流同TC氣旋之間可能的相互作用，還需要進(jìn)一步的數(shù)值模擬試驗(yàn)去探討。

總的來說，西北太平洋大氣準(zhǔn)雙周振蕩低頻氣旋(反氣旋)性環(huán)流通過對TC周圍環(huán)境場的調(diào)制，以及與TC氣旋之間的相互作用，對TC路徑的變化有一定的影響，進(jìn)一步理解了TC路徑轉(zhuǎn)折的機(jī)理。

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(責(zé)任編輯:劉菲)

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P444

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2011-05-12;改回日期:2011-08-31

公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(GYHY200806009);國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40875038);江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目(PAPD)

陶麗(1970—)，女，寧夏固原人，博士，副教授，研究方向?yàn)榈皖l振蕩、臺風(fēng)氣候?qū)W，taoli@nuist．edu．cn．