北大西洋溫帶氣旋的時空變化特征分析

秦聽，魏立新，張藝博，姚宇，馬靜，張慧娟

（1. 自然資源部海洋災(zāi)害預(yù)報技術(shù)研究重點實驗室，北京100081；2.國家海洋環(huán)境預(yù)報中心，北京100081；3.中國海洋大學(xué)，山東青島266100；4.湖北省孝感市氣象局，湖北孝感432000）

1 引言

北大西洋海域有全球各類大小船只往來，還有豐富的海上油氣資源，中高緯度的北大西洋東岸更是遍布了世界上的有名港口，是歐洲航線中重要的交通樞紐區(qū)域。該區(qū)域主要的災(zāi)害性天氣系統(tǒng)為溫帶氣旋，氣旋過程常伴有多變天氣、較多降水和低能見度等惡劣的海況。尤其在冬季，強(qiáng)大的氣旋風(fēng)暴常常帶來暴風(fēng)雪，造成海上狂風(fēng)巨浪，嚴(yán)重影響航運(yùn)、海上漁業(yè)和石油工業(yè)生產(chǎn)安全。

國內(nèi)外學(xué)者對氣旋的研究起步較早。早期的氣旋識別手段主要依靠實況天氣圖，人工定位氣旋的位置與強(qiáng)度。宋家喜[1]通過分析1980——1982年的天氣圖實況，指出北大西洋溫帶氣旋活動受北美高空大槽的影響，槽位置偏北，氣旋生成源地也隨之偏北，反之位置偏南；文中同時總結(jié)了強(qiáng)氣旋發(fā)生、發(fā)展的幾種類型。早期人工氣旋統(tǒng)計方法工作量較大，若統(tǒng)計較長時間段內(nèi)的氣旋將耗費大量時間，并且具有人為主觀性。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們陸續(xù)開展了多種氣旋自動追蹤算法的研究，并利用這些算法從大氣再分析數(shù)據(jù)中定位、追蹤氣旋，由此開展氣旋統(tǒng)計，在此基礎(chǔ)上研究氣旋活動與大氣環(huán)流和海冰變化等因子之間的關(guān)聯(lián)。國外較早開展氣旋追蹤算法的研究者包括Hodges 和Simmonds等[2-5]。Geng 等[6]采用自動追蹤氣旋的方法統(tǒng)計了1958——1998 年共40 a 冬季的北大西洋溫帶氣旋，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域冬季溫帶氣旋無論從強(qiáng)度、移動速度還是數(shù)量都有著增強(qiáng)、增多的趨勢。Gulev 等[7]利用氣旋自動追蹤方法，統(tǒng)計了北半球冬季氣旋時空特征和強(qiáng)度特征。Sorteberg 等[8]統(tǒng)計了1948——2002 年從中緯度進(jìn)入70°N 極區(qū)氣旋的逐年變化特征及其與北極逐年水汽輸送狀況的關(guān)系，認(rèn)為北極極區(qū)的水汽輸送與該類氣旋活動有顯著相關(guān)，并且該類氣旋有減少趨勢。Gómara 等[9]揭示了北大西洋濤動指數(shù)（North Atlantic Oscillation，NAO）以及大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流和爆發(fā)性氣旋的生成發(fā)展之間有著密切關(guān)聯(lián)。國內(nèi)也開展了大量的氣旋追蹤研究工作。張穎嫻等[10]研究了北半球溫帶氣旋的風(fēng)暴軸隨時間的變化，并得出西北太平洋地區(qū)的溫帶氣旋風(fēng)暴軸有北移現(xiàn)象。任麗媛等[11]通過分析冬季北太平洋的溫帶氣旋活動與前期秋季北極海冰的關(guān)系，得出秋季的海冰減少導(dǎo)致冬季阿留申低壓區(qū)呈高壓異常，西風(fēng)急流北移，風(fēng)暴路徑向北偏移的結(jié)論。本文基于氣旋追蹤算法，較全面地分析北大西洋的氣旋數(shù)量和空間等特征，針對氣旋強(qiáng)度方面也做了詳細(xì)統(tǒng)計，特別是對不同爆發(fā)性程度的氣旋進(jìn)行統(tǒng)計分析，同時分析了大西洋氣旋進(jìn)入極區(qū)的比例情況，這些都為以后更加深入的研究做了初步工作。

2 資料與方法

2.1 數(shù)據(jù)及研究區(qū)域

氣旋追蹤采用歐洲中期天氣預(yù)報中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）ERA-Interim 逐日4 次的平均海平面氣壓場，基于雷丁大學(xué)（University of Reading）的氣旋追蹤算法計算氣旋數(shù)據(jù)集。該海平面氣壓場的水平分辨率為0.75°×0.75°。文中氣旋的統(tǒng)計區(qū)域為23.5°～66.5°N，100°W～40°E（見圖1）。文中統(tǒng)計的時間長度為1979——2016 年，季節(jié)劃分為：春季3——5 月，夏季6——8 月，秋季9——11 月，冬季12月——次年2月。

2.2 氣旋追蹤算法

圖1 本文氣旋統(tǒng)計區(qū)域

計算氣旋數(shù)據(jù)集所用的氣旋自動識別算法來自雷丁大學(xué)[2-4]。該算法被廣泛應(yīng)用于溫帶氣旋的氣候統(tǒng)計[12-13]，大量的研究統(tǒng)計結(jié)果都證明了該方案較好的可信度，為研究奠定了可靠的基礎(chǔ)。氣旋追蹤的基本原理是從平均海平面氣壓場中找出氣壓場的極值或850 hPa 渦度場中的渦度極值，從而追蹤氣旋的整個生命過程。該算法的計算過程主要分為3個步驟：濾波、氣旋中心定位以及追蹤。濾波在氣旋中心識別前進(jìn)行，目的是消除大尺度環(huán)流背景場的影響以挑選出感興趣尺度的氣旋，尤其是中尺度的氣旋。濾波采用的計算方法是離散余弦變換（Discrete Cosine Transform，DCT），這是基于對稱過程下的不連續(xù)傅里葉變換的計算方法。在濾波后的場域進(jìn)行氣壓低值中心定位，定位方法為首先采用多運(yùn)動目標(biāo)的連通域進(jìn)行標(biāo)記，最后通過定位后的中心位置，采用最近鄰的方法連接極值點，形成氣旋的整體路徑。具體算法可參考Hodges 相關(guān)文獻(xiàn)[2-4]。

2.3 爆發(fā)性氣旋

大西洋爆發(fā)性氣旋活動較為頻繁，這類氣旋也稱為“氣象炸彈”，其迅速發(fā)展加深會給周圍區(qū)域的天氣帶來災(zāi)害性的影響。20 世紀(jì)80 年代初Sanders[14]首次提出爆發(fā)性氣旋的定義：當(dāng)某一個氣旋的中心氣壓值在24 h 內(nèi)下降24×（sin?/sin60°）hPa 以上。式中：? 為氣旋中心所在緯度，取24 h 內(nèi)的緯度平均值，定義60°N為標(biāo)準(zhǔn)緯度，1貝吉?。˙）=24 hPa/24 h。針對更短時段內(nèi)爆發(fā)的氣旋，Sanders補(bǔ)充了12 h的新標(biāo)準(zhǔn)，加深率為12×（sin?/sin45°）hPa。式中：?為氣旋中心12 h 內(nèi)的緯度平均值，45°N 為標(biāo)準(zhǔn)緯度。本文也沿用了該12 h的新統(tǒng)計方法計算爆發(fā)性氣旋。

3 結(jié)果與分析

3.1 氣旋基本統(tǒng)計特征

表1統(tǒng)計了各季節(jié)氣旋的數(shù)量和強(qiáng)度的基本情況。統(tǒng)計結(jié)果表明：各季節(jié)北大西洋氣旋的平均個數(shù)達(dá)到140～150，但各季節(jié)之間存在差異，春季氣旋個數(shù)最多，該季節(jié)的年平均個數(shù)達(dá)到147.2 個，夏季次之，達(dá)到145.5 個，冬季最少，為140.9 個。在統(tǒng)計的時間段內(nèi)氣旋出現(xiàn)最多的季節(jié)為1979年夏季，達(dá)到166 個，各季節(jié)最少的氣旋數(shù)也有120 個以上。另一方面，為了反映出該區(qū)域受氣旋破壞性影響的頻率，我們對強(qiáng)氣旋數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計。冬季大西洋統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)的氣旋個數(shù)雖然少，但是氣旋平均強(qiáng)度在各個季節(jié)中居首，曾出現(xiàn)過最低中心氣壓達(dá)到912.8 hPa 的氣旋，該強(qiáng)度堪比熱帶氣旋中的超強(qiáng)臺風(fēng)，其給海上造成的災(zāi)害性影響不容小覷，并且該季節(jié)內(nèi)爆發(fā)性氣旋占總氣旋的比例高達(dá)42.8%，低于980 hPa 氣旋的比例也高達(dá)33%。對比4 個季節(jié)，夏季氣旋強(qiáng)度最弱，38 a以來最強(qiáng)的氣旋中心氣壓為958.1 hPa，爆發(fā)性氣旋所占比例僅為5.2%，980 hPa以下的氣旋比例也僅為3.6%。冬季與夏季強(qiáng)度相差較大，秋季和春季分別是氣旋強(qiáng)度轉(zhuǎn)變的過渡季節(jié)，秋季強(qiáng)度僅次于冬季，爆發(fā)性氣旋以及強(qiáng)氣旋所占比例都略強(qiáng)于春季。自南向北進(jìn)入北極地區(qū)的氣旋對北極的天氣、氣候以及海冰都有一定的影響。從大西洋進(jìn)入北極的氣旋將會為北極輸送大量的水汽與熱量，其伴隨的大風(fēng)對極區(qū)的海冰漂移以及冰的堆積都會產(chǎn)生動力作用。因此，本文統(tǒng)計了北大西洋進(jìn)入極區(qū)的氣旋比例（見表1），除夏季外其他3 個季節(jié)該比例均達(dá)19% 以上，夏季比例較低，為16.8%。由此可見，有將近1/5 的大西洋氣旋會進(jìn)入極區(qū)，并對極地的大氣、海洋和海冰造成直接影響。

表1 北大西洋氣旋基本情況統(tǒng)計表（1979——2016年）

圖2 為逐季節(jié)的氣旋個數(shù)時間序列，圖中紅色虛線是時間序列的趨勢變化。由圖可知，春季、秋季以及冬季的氣旋個數(shù)均呈現(xiàn)不顯著的增長趨勢（在α=0.05 的標(biāo)準(zhǔn)下），氣旋個數(shù)的傾向率為春季1.27 個/（10 a），秋季0.7 個/（10 a），冬季0.5 個/（10 a），夏季變化趨勢不明顯。年總氣旋數(shù)呈現(xiàn)不顯著的增長趨勢（在α=0.05 的標(biāo)準(zhǔn)下），氣旋個數(shù)的傾向率為2.5個/(10 a)。

從氣旋數(shù)量時間序列的變化可以看出氣旋總個數(shù)的變化趨勢不明顯（見圖2），但是年際變化趨勢較強(qiáng)。為了進(jìn)一步探討氣旋年總個數(shù)的周期性變化規(guī)律，對氣旋總數(shù)進(jìn)行小波分析，分析結(jié)果如圖3 所示。計算結(jié)果表明：氣旋年總數(shù)的變化存在3～4 a的顯著性變化周期（在α=0.05的標(biāo)準(zhǔn)下，陰影區(qū)域達(dá)到顯著檢驗水平）。氣旋個數(shù)的周期性隨著時間尺度的增加表現(xiàn)得越來越弱，5 a以上的周期性變化均未達(dá)到顯著。

3.2 氣旋的空間活動特征

3.2.1 氣旋的密度分布特征

圖2 北大西洋各季節(jié)氣旋數(shù)量的時間序列

圖4 與圖5 分別是統(tǒng)計區(qū)域氣旋的源地數(shù)密度以及路徑數(shù)密度。數(shù)密度值的高低表征了氣旋生成地以及氣旋移動趨勢的大致分布。綜合兩類圖能夠判斷氣旋大致的活動區(qū)域，數(shù)密度的計算方法采用雷丁大學(xué)追蹤算法中自帶的核密度分布方案，其單位為：個/a×5°Cap（Cap 為球冠單位面積）。從氣旋的源地分布圖可知（見圖4），大洋中部氣旋生成較少，氣旋主要生成于近岸，主要生成地包括北大西洋西海岸（即北美的東南沿海，大致位于35°～45°N，70°～80°W 區(qū)域）以及北大西洋東海岸沿岸，尤其是歐洲的西南沿岸（25°～30°N，0°～10°E）在春季、夏季和秋季3 個季節(jié)都出現(xiàn)了氣旋的密度高值區(qū)；另一個較為明顯的氣旋生成源地位于中高緯度格陵蘭島的東南沿岸，該區(qū)域除夏季外的3 個季節(jié)都存在明顯的密度高值。夏季，北美大陸東岸50°N附近的高緯度區(qū)域也有一個氣旋的高密度生成區(qū)域。氣旋生成后的移動可以通過圖5 判斷，主要路徑位于大西洋的西北象限，4 個季節(jié)該路徑的密度高值區(qū)域都非常明顯，這條高密度帶的形成主要是因為北美東海岸生成的氣旋受西風(fēng)帶的影響，沿岸生成后沿西南-東北路徑向大西洋中高緯度的海域移動。歐洲西南部的氣旋生成后由于西風(fēng)環(huán)流背景的影響，不會向其東側(cè)的大西洋移動，而主要移向地中海及歐洲大陸一帶，影響陸地區(qū)域。

圖3 北大西洋年總氣旋數(shù)量的小波分析（顯著性檢驗水平α=0.05）

圖4 北大西洋氣旋源地密度（單位：個/a×5° Cap）

基于氣旋的路徑密度，進(jìn)一步計算了1986——2015 年共30 a 逐季節(jié)內(nèi)的氣旋氣候平均路徑，以及每10 a的平均路徑。該方法基于圖3 所得的氣旋路徑密度，計算所有格點的密度平均值，并以此值作為臨界閾值，統(tǒng)計大西洋區(qū)域所有格點密度在該閾值以上的網(wǎng)格點；計算該類格點的平均緯度，得到氣旋運(yùn)動的平均路徑，以此反映氣旋運(yùn)動的平均緯度分布，并通過對比每10 a 的氣旋平均路徑與氣候平均路徑來分析氣旋路徑的變化趨勢，計算的結(jié)果如圖6 所示。通過與30 a 的氣候平均態(tài)對比發(fā)現(xiàn)，1986——1995 年10 a 的氣旋平均路徑（藍(lán)線）與氣候態(tài)（黑線）在各個季節(jié)路徑都比較一致。1996——2005 年的氣旋平均路徑（黃線）與氣候平均態(tài)相比，春、秋兩季位于大西洋區(qū)域內(nèi)的氣旋路徑比氣候平均路徑略微偏南；冬、夏兩季的路徑則與氣候平均路徑比較一致。2006——2015 年的平均路徑（紅色）與氣候平均路徑比較而言，春、秋兩季較氣候平均路徑有向極偏移趨勢，尤其是位于高緯度的格陵蘭島以東，其平均路徑更加偏北，因此在春、秋季節(jié)北極海冰的外圍影響也更加明顯。但是這10 a的平均路徑顯示，夏季氣旋在大西洋上的平均路徑有向南偏移的趨勢；相比其他3個季節(jié)，冬季路徑30 a來變化不大，都比較接近氣候平均路徑。從平均路徑還可以發(fā)現(xiàn)，氣旋進(jìn)入大西洋以后，各季節(jié)的路徑都表現(xiàn)為西南-東北的走向，春、冬季的平均路徑比夏、秋季路徑的傾斜角度更加明顯，氣旋活動最為頻繁的區(qū)域集中在50°～60°N 之間，這與大西洋風(fēng)暴軸位置相對應(yīng)。

圖5 北大西洋氣旋路徑密度（單位：個/a×5°Cap）

圖6 北大西洋氣旋平均路徑分布

本文統(tǒng)計了1979——2016 年氣旋路徑密度的變化趨勢。由圖7 可知，各個季節(jié)路徑密度的變化趨勢在大西洋區(qū)域的分布并不一致，春季大部分區(qū)域呈現(xiàn)出較明顯的增長趨勢，中高緯度海域（60°～20°W，30°～60°N）的增長達(dá)到了顯著水平；夏季大西洋的東西兩側(cè)表現(xiàn)出相反的變化趨勢，大洋東側(cè)表現(xiàn)為顯著的增長，西側(cè)為顯著的下降（在α=0.05的標(biāo)準(zhǔn)下）；秋季的氣旋密度緯向、經(jīng)向差異明顯，在大西洋的西側(cè)北美大陸沿岸，40°N 以南的低緯度地區(qū)主要表現(xiàn)為增長趨勢，40°N 以北表現(xiàn)為減少趨勢，而東側(cè)的歐洲大陸沿岸趨勢正好相反；冬季變化趨勢與秋季相反，北美大陸沿岸40°N 以南低緯度地區(qū)氣旋活動減少，40°N 以北氣旋活動增加，而歐洲大陸的趨勢相反。因此氣旋活動的年代變化并不是均勻的，具有明顯的季節(jié)性以及區(qū)域性特點。氣旋的生消活動往往與大氣環(huán)流和海氣相互作用之間的關(guān)系密切。因此，北大西洋濤動作為北大西洋區(qū)域最顯著的模態(tài)，其對氣旋的變化將會有一定的影響，當(dāng)北大西洋濤動增加，北大西洋中緯度西風(fēng)增強(qiáng)，這時墨西哥灣暖流及拉布拉多寒流均增強(qiáng)，西北歐和美國東南部地區(qū)因受強(qiáng)暖洋流影響，氣旋活動增多；反之北大西洋濤動減弱，對應(yīng)氣旋活動的減少。

3.2.2 進(jìn)入極區(qū)的氣旋分布特征

前文的統(tǒng)計已表明，北大西洋氣旋近1/5 能夠進(jìn)入北冰洋，氣旋進(jìn)入北極區(qū)域會直接造成明顯的降水及大風(fēng)，對極區(qū)的大氣、海洋以及海冰都造成直接的影響，這部分氣旋也是中高緯度與極區(qū)進(jìn)行熱量以及水汽交換的重要通道。因此文中統(tǒng)計了100°W～40°E 范圍每隔20°經(jīng)度區(qū)間氣旋進(jìn)入極區(qū)的比例。通過該統(tǒng)計，可以掌握氣旋對北極地區(qū)影響的關(guān)鍵海域，結(jié)果如圖7所示。4個季節(jié)中氣旋進(jìn)入極區(qū)有兩個關(guān)鍵的區(qū)域，位于20°W～20°E，覆蓋了格陵蘭海海域和挪威海域，在各季節(jié)中所占比例幾乎都達(dá)到了20% 以上；其他較多的區(qū)域分別是格陵蘭島（20°～60°W）以及80°～100°W 巴芬島以西的一部分群島附近；巴倫支海以及巴芬灣都較少有氣旋進(jìn)入極區(qū)，因此北大西洋氣旋進(jìn)入極區(qū)的路徑相對較集中，從平均路徑也能看到其進(jìn)入極區(qū)較為集中的分布位置。

圖7 北大西洋氣旋路徑密度變化趨勢（單位：個/a×5° Cap，黑色陰影區(qū)域為達(dá)到顯著水平區(qū)域）

3.3 爆發(fā)性氣旋的分布

圖8 氣旋進(jìn)入北極極區(qū)的比例分布

前文統(tǒng)計了各季節(jié)爆發(fā)性氣旋的平均個數(shù)，為掌握爆發(fā)性氣旋的空間分布，為海上船只航行提供一定的航線參考，本文對大西洋區(qū)域活動的溫帶氣旋爆發(fā)性增長的位置進(jìn)行統(tǒng)計。只要氣旋的增長達(dá)到爆發(fā)性的標(biāo)準(zhǔn)，其位置將被統(tǒng)計，結(jié)果如圖9所示。統(tǒng)計的單位網(wǎng)格為5°×5°，不同顏色的實心點代表落入該單位網(wǎng)格范圍內(nèi)的氣旋數(shù)量。結(jié)果表明：北大西洋氣旋爆發(fā)性增長的位置集中分布在北大西洋的西海岸，特別是緊鄰北美洲東南海岸的近海沿岸，4 個季節(jié)的統(tǒng)計結(jié)果都明顯多于其他區(qū)域；相比而言，歐洲西側(cè)的北大西洋以東沿岸附近海域氣旋的爆發(fā)性增長少，增長位置多集中在沿岸附近海域，北大西洋中部僅部分海域出現(xiàn)氣旋的爆發(fā)性增長。氣旋爆發(fā)性發(fā)展的整體緯度集中于30°～50°N的中緯度范圍，50°N 以北的高緯度區(qū)域氣旋的爆發(fā)性增長相對少，僅存在于格陵蘭的東南側(cè)。氣旋的爆發(fā)性增長在冬季最頻繁，夏季最弱，春季北美沿岸爆發(fā)性氣旋的頻次略高于秋季。北大西洋爆發(fā)性氣旋集中分布在大西洋西岸的特征主要受到海洋和大氣的共同作用。一方面，由于墨西哥灣暖流起源于墨西哥灣，經(jīng)過佛羅里達(dá)海峽沿著美國的東部海域與加拿大紐芬蘭省向北，這一途徑區(qū)域正好是氣旋爆發(fā)性發(fā)展的主要區(qū)域，暖流經(jīng)過時提供了潛熱以及感熱能量，使得該區(qū)域大氣的穩(wěn)定度減小，有利于氣旋的爆發(fā)性增長。自動追蹤計算的爆發(fā)性氣旋的分布與前人通過人工統(tǒng)計得出的區(qū)域也一致[13]。除了海洋熱力因素，大氣動力因素也不容忽視，通常高空西風(fēng)槽前的正渦度平流有利于氣旋的發(fā)展，北大西洋的西海岸正好位于北美大槽前部，因此該區(qū)域的氣旋爆發(fā)性發(fā)展還受到大氣環(huán)流的渦度平流支撐。由于海洋與大氣的共同作用，使得北大西洋的西海岸成為氣旋爆發(fā)性增長的主要區(qū)域。

圖9 北大西洋爆發(fā)性氣旋分布

圖10 不同爆發(fā)性增長程度的氣旋時間序列

3.4 爆發(fā)性氣旋的變化特征

大西洋爆發(fā)性氣旋的增長存在強(qiáng)弱差別，文中分別統(tǒng)計了1979——2016 年不同強(qiáng)度級別的爆發(fā)性氣旋在各季節(jié)的變化情況。強(qiáng)度級別依據(jù)貝吉隆大小進(jìn)行區(qū)分，分別按1、2、3 個貝吉隆的強(qiáng)度級別進(jìn)行統(tǒng)計。統(tǒng)計的結(jié)果如圖10，總的爆發(fā)性氣旋（達(dá)到1個貝吉隆以上的氣旋個數(shù)）的整體趨勢除秋季以外都達(dá)到了顯著增長的水平，氣旋個數(shù)的傾向率分別為春季4.1個/（10 a）、夏季2.3個/（10 a）、秋季1.2個/（10 a）、冬季3.2個/（10 a）。2、3個貝吉隆的氣旋整體為不顯著的增長趨勢，但2010 年以后，特別是達(dá)到2貝吉隆爆發(fā)性增長程度的氣旋趨勢十分明顯（見圖10中藍(lán)色柱狀分布）。因此，近年來迅速發(fā)展的爆發(fā)性氣旋個數(shù)呈現(xiàn)明顯的增長趨勢。

4 總結(jié)與討論

本文通過自動追蹤算法，計算并建立了北大西洋1979——2016年的溫帶氣旋數(shù)據(jù)集，通過這套數(shù)據(jù)集，對北大西洋氣旋的數(shù)量、強(qiáng)度、位置以及爆發(fā)性氣旋的活動等基本特征進(jìn)行統(tǒng)計分析，再通過相關(guān)分析，初步討論了不同程度爆發(fā)性氣旋與北大西洋濤動、厄爾尼諾指數(shù)等大氣和海洋影響因子之間的關(guān)系。結(jié)論如下：

（1）1979——2016 年38 a 的氣旋個數(shù)統(tǒng)計表明，統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)逐個季節(jié)的年總氣旋個數(shù)為140～150，其中春季氣旋個數(shù)最多，平均為147個，冬季氣旋個數(shù)最少，平均為141個，各個季節(jié)的氣旋活動都比較頻繁；年總氣旋個數(shù)整體表現(xiàn)為不顯著的增加趨勢；氣旋的年際變化明顯，氣旋總個數(shù)表現(xiàn)出3～4 a的主要變化周期；冬季雖然氣旋個數(shù)最少，但是冬季強(qiáng)氣旋、爆發(fā)性氣旋的個數(shù)所占比例最高，秋季、春季次之，夏季的氣旋強(qiáng)度最弱。

（2）氣旋的生成區(qū)域主要有兩處：一是位于北大西洋的西海岸，即北美的東南沿海，另一處位于北大西洋的東海岸，即歐洲的西南沿海。從平均氣旋的路徑可以看出，大西洋氣旋活動最為頻繁的區(qū)域集中在50°～60°N 之間，中高緯度的氣旋活動比低緯度地區(qū)更頻繁的受西風(fēng)帶影響。北美大陸生成的氣旋主要以西南-東北路徑移入北大西洋，并成為北大西洋主要的氣旋路徑，歐洲西南沿海生成的氣旋主要移動至歐洲大陸以及地中海附近，對大西洋中部海域的影響較弱。氣旋移向東北后，有將近1/5 的氣旋從格陵蘭島、格陵蘭海等區(qū)域進(jìn)入北極，從而影響北極的天氣和海冰變化。38 a 以來，氣旋的密度變化具有明顯的季節(jié)性和局地性，變化的趨勢并不是均一的。除夏季之外，氣旋在其他3 個季節(jié)的平均路徑有北移趨勢。之后我們將在氣旋進(jìn)入較多的北極關(guān)鍵海區(qū)（格陵蘭海）與進(jìn)入較少的跨極區(qū)域，針對降水、海冰漂移等變化做對比研究，以期更好地了解氣旋活動對海冰、當(dāng)?shù)靥鞖庖约皻夂虻挠绊懱卣鳌?/p>

（3）北大西洋的爆發(fā)性氣旋除秋季外，其他季節(jié)都達(dá)到了顯著性的增長水平，較強(qiáng)程度的爆發(fā)性氣旋自2010 年來表現(xiàn)出較明顯的增長趨勢。冬季的爆發(fā)性氣旋最多，夏季最少。氣旋的爆發(fā)具有明顯的地域特點，主要爆發(fā)于北大西洋的西海岸，尤其是北美大陸沿岸附近；氣旋爆發(fā)集中在中緯度區(qū)域，高緯度區(qū)域較少。主要原因是受到墨西哥灣暖流的熱量輸送導(dǎo)致大氣的穩(wěn)定度減小以及北美大槽的槽前正渦度平流的有力支撐的影響；另一方面，氣旋的爆發(fā)性增長可能與北大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流的變化有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)代氣候背景下，北大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流減弱[15]，導(dǎo)致北大西洋區(qū)域低緯度向高緯度熱量輸送減少，同時向次表層及中深層海洋的熱量輸送也會減少，因此溫室氣體熱輻射作用形成的熱量更多地停留在海洋表面，使得海上的氣旋能獲得更多的熱量，促使其爆發(fā)性的增長，文中爆發(fā)性氣旋在近年來的確處于增長趨勢，并且氣旋爆發(fā)的位置也多位于海上。這一增長趨勢與北大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流變化之間的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。