西北太平洋热带气旋的时空分布特征分析

西北太平洋是世界上热带气旋(TC)发生频率最高、强度最强的一个海区,因此对西北太平洋TC进行气候分析是很有意义的.根据1945-2006年JTWC的数据资料对西北太平洋的热带气旋时空分布特征进行了统计分析,得到TC活动的一些最新概况.从时间分布特征上来看:TC频数呈增加趋势,有两个上升阶段,两个下降阶段;台风和强台风与TC的变化趋势大致相同,但自2000年至今有上升趋势;在季节上分布上,热带气旋,台风和强台风频数存在时间上的延迟现象.从空间分布特征来看:TC源地在0°～30°N范围内,纬向发生高频区轴线位于12.6°N,经向对应于南海海区和菲律宾以东及关岛附近洋面有两个峰值;TC强度越强,其发生高频区纬向轴线向赤道方向移动,而经向轴线向东移动;南海海区不是强台风的高发区;台风和强台风源地高频区经向轴线在145°～155°E之间移动;纬向轴线在6°～14°E之间移动,强台风的源地高频区经向轴线始终位于台风轴线的东侧,而纬向轴线位于其南侧.     

1951-2006年西北太平洋热带气旋活动时空特征

西北太平洋是全球热带气旋(TC)发生次数最多、强度最大的区域之一,其TC研究受到该区域学者的广泛关注。基于日本气象厅(JMA)东京台风中心西北太平洋TC最佳路径数据资料,分析了该区域1951-2006年的TC频数和强度时空分布特征。首先,统计和分析了56年间(1951-2006年)TC的年际和年内变化,并通过建立1°×1°网格计算了落在每个网格内的TC次数,分析了多年TC的空间分布格局;其次,根据国际气象组织按照风速划分TC等级的标准,统计和分析了56年间不同强度TC的年际和年内特征,通过风速强度指数计算,获取了1°×1°网格单元区域内遭受TC影响的强度等级。结果显示,区域频数和强度时空分布规律较好地反映了该区域的TC影响特征,进而为区域台风灾害预报以及台风灾害风险评估提供了支持。     

基于人工智能的台风强度突变判别技术的应用

台风强度突变的趋势判别问题一直是台风预报中的难点。人工智能由于通过机器对大量样本进行分析和学习,能够隐式提取图像中深层抽象的复杂特征,而越来越多地被应用到气象领域中。以人工智能领域的深度残差网络(deep residual network)Resnet模型和基于时空关联深度学习模型LSTM (long short-term memory)为技术基础,通过标注、学习2005—2018年西北太平洋及南海台风的卫星云图数据中的关键信息,引入了生命周期指示,提出了一种自动、客观的台风快速增强趋势判别技术,可以有效地解决台风强度快速增强RI(rapid intensification)趋势预测和判别问题。通过对2019—2021年全年的业务台风云图和2022年多个强度突变的台风个例进行检验分析,结果表明基于人工智能的台风快速增强趋势判别技术优于传统主观的强度预报方法,具有一定的业务应用价值。     

近60年登陆和影响福建福鼎地区台风的统计分析

1948-2007年的60年间,福建福鼎地区登陆台风次数为16次,平均每10年2.7次;登陆台风主要来自菲律宾以东的西北太平洋海面,路径主要为西北移。60年间登陆和影响福鼎地区的台风平均每年3个,而有影响效应的台风的发生次数年际变化较大,近年来呈略微上升的趋势。台风的月际分布主要集中于7-9月,群发性强;月际频率呈现出为8月份为中心的正态分布。     

1994～1999年西北太平洋热带气旋活动时空分异研究

采用西北太平洋热带气旋年鉴数据(1949～1999年),进行了统计分析,然后以每次热带气旋的中心位置资料,建立起1.×1.经纬度的热带气旋路径频数分布图,从季节、年际变化全面分析了西北太平洋热带气旋的时空变化规律.结果表明(1)1949年到1999年,西北太平洋热带气旋活动频繁,20世纪60年代是热带旋多发期,70年代后期以后逐渐减少;而从年内的变化来看,7,8,9,m,这4个月热带气旋发生的次数占绝大多数;(2)热带气旋频数的分布大体以中国南海地区、菲律宾群岛以及马里亚纳群岛附近这3个密集区为中心,向各个方向呈辐射状减少;(3)热带气旋频数空间分布存在着明显的季节变化,而年际变化不明显.     

长三角地区台风危险性定量分析

台风灾害是影响我国最主要的自然灾害之一。由于地处西北太平洋西侧,长三角地区每年都会受到台风的侵袭。根据中国气象局公布的1949-2010年西北太平洋台风最佳路径数据,首先提取了影响长三角16个城市的台风最大风速数据,分别从台风影响频次、强度和最大风速极值分布的角度定量地分析了各个城市的台风灾害危险性,并通过对比分析得出了台风灾害危险性在长三角地区的分布状况。结果显示,台风影响频次和强度都呈现从东南向西北递减的趋势,综合台风影响频次、强度和极端台风重现水平,这16个城市可以划分为3个危险等级:"高危险"城市,包括台州、绍兴、宁波和舟山;"中危险"城市,包括杭州、上海、嘉兴、湖州、无锡和苏州;"低危险"城市,包括南通、常州、镇江、南京、泰州和扬州。致灾因子危险性定量评估是灾害风险评估中重要的一环,研究结果可供制定长三角地区台风灾害防灾规划参考。     

西北太平洋热带气旋风险分析

选取1949-2000年西北太平洋每6小时热带气旋中心位置的风速资料,统计了2×2经纬度网格的热带气旋中心位置次数,并构造了风速强度指数分析其大风强度.同时,选取风速为指标,计算了西北太平洋热带气旋风险,给出了10年一遇、20年一遇和50年一遇大风分布图.结果表明:(1)热带气旋中心点位置基本集中在以中国南海、菲律宾群岛以东以及马里亚纳群岛附近这3个地区,与热带气旋发生源地和路径频率图较为一致;(2)风速强度指数和热带气旋中心位置次数的分布相差不大,但风速强度指数最高值范围明显比热带气旋中心位置次数高值区分布范围广;(3)西北太平洋热带气旋最大风速的概率分布呈指数函数分布,主要分布在小于50m/s的范围内,小75m/s的大风占到99.41%,75m/s以上的大风比较罕见;(4)10年一遇和20一遇热带气旋大风高值区主要分布在菲律宾群岛附近、南海南部及台湾岛以东的地区,相对集中,而50年一遇风速分布图中,具有多个高值中心.     

台风能成为“人类福祉”吗?

台风,是发生在西北太平洋和南海一带热带海洋上猛烈的风暴。为什么称为台风呢?有人说,过去人们不了解台风发源于太平洋,认为这种巨大的风暴来自台湾,所以称为台风;也有人认为,台风侵袭我国广东省最多,台风是从广东话"大风"演变而来。     

1949～1999年西北太平洋热带气旋活动时空分异研究

采用西北太平洋热带气旋年鉴数据 (1949～ 1999年 ) ,进行了统计分析 ,然后以每次热带气旋的中心位置资料 ,建立起 1°× 1°经纬度的热带气旋路径频数分布图 ,从季节、年际变化全面分析了西北太平洋热带气旋的时空变化规律。结果表明 :(1) 1949年到 1999年 ,西北太平洋热带气旋活动频繁 ,2 0世纪 6 0年代是热带旋多发期 ,70年代后期以后逐渐减少 ;而从年内的变化来看 ,7,8,9,10 ,这 4个月热带气旋发生的次数占绝大多数 ;(2 )热带气旋频数的分布大体以中国南海地区、菲律宾群岛以及马里亚纳群岛附近这 3个密集区为中心 ,向各个方向呈辐射状减少 ;(3)热带气旋频数空间分布存在着明显的季节变化 ,而年际变化不明显。     

广西台风灾害性大风的气候特征

通过对40年广西台风大风实测资料的研究,分析了台风灾害性大风的时空分布特征,探讨其成因机制,进一步分析了各种灾害强度大风和各灾害地区大风的月分布特征及台风路径的差异性。分析表明:广西台风灾害性大风的气候分布特征为东南多,西北少,是特定的台风流场结构与广西地理地形条件相互作用的结果,并与台风活动路径和中心风力有关。大中范围风灾的高峰值出现在7月,小范围风灾的高峰值出现在8月。桂西南、桂南沿海和桂中地区台风大风主要由1类路径的台风引起,桂东南和桂东地区则受1、2类路径的台风影响。40年内共有238个台风影响广西,其中148个造成大风,造成大风的台风中约10.8%造成15站以上大范围风灾。值得注意的是,造成大范围风灾的均为进入北部湾北部海面的强台风。     

30年来我国农业气象灾害变化趋势和分布特征

利用1979-2008年的统计数据分析了我国近30年来农业气象灾害的时间变化趋势和空间分布特征。结果表明:(1)1979-2008期间,我国农业气象灾害的灾情日趋严重,农业气象灾害总成灾面积和成灾比率都呈增加趋势;各类灾害中,旱灾和霜冻成灾面积和成灾比率呈增加趋势,风雹成灾面积和成灾比率变化不大呈略微下降趋势,而1989-1998年段水灾严重。(2)旱灾成灾面积在总成灾面积中所占比例最大(约占总成灾面积的1/2),其次是水灾(约占总成灾面积的1/4),再次是风雹,而霜冻成灾面积最小。(3)在区域分布方面,旱灾灾情华北地区最为严重,其次是东北,再次是西北;水灾和旱灾的轻重程度往往是一个此消彼长的关系,华中的水灾最严重,其次为华东、华南和西南;风雹灾情的轻重程度在我国的分布也有较强的区域性,华北、西北和东北是风雹的重灾区;霜冻分布各区域差异较小,西北和华中的灾情相对较重。     

基于阻滞增长模型的台风强度演变模拟

我国位于西北太平洋的西岸,是全球范围内受热带气旋影响最为严重的国家之一。从1963-2019年,热带气旋在我国造成的损失占自然灾害损失的50%甚至更多。可靠的台风危险性量化分析对政府部门制定防灾减灾规划、金融机构（如保险及再保险业）以及个人家庭都很重要。全路径随机台风模型可以合成出大量的台风从生成到消亡的路径和强度样本,可对大范围区域台风进行危险性分析,是评估台风危险性最有潜力的模型。其基本思想是先对路径分段模拟,再组合成完整的路径和强度。文中针对西北太平洋区域的台风活动建立了基于阻滞增长模型的热带气旋强度模型,模拟热带气旋在其生命周期内的强度演变。在模型中纳入海气环境因素的影响,并依据热带气旋强度增减状态以及强度等级将样本数据划分为10类,分别建立基于阻滞增长模型的强度模型。最后通过对比西北太平洋1979-2018年JTWC最佳路径数据和模型模拟结果,发现文中建立的模型模拟的强度与历史的平均强度较为吻合,但是对于强度的快速增强模拟效果不佳,这可能与样本数据不足有关。     

华北地区冬小麦干旱时空分布特征

根据作物气候指标距平,利用经验正交函数和小波分析方法,研究了华北地区冬小麦干旱的空间分布和时间演变特征。研究结果表明,主要有3种空间分布类型:以中西部为中心的全区一致型;西北、东南相反分布型,其正值中心分布在北京、霸州等区域,负值中心分布在济南、淄川、临沂等区域;东、西相反分布型,其正值中心分布在河北省东北部的唐山、秦皇岛和山东省的烟台、福山、海阳为等区域,负值中心分布在河北省的邢台、石家庄以及河南省的安阳和新乡等区域;3种空间分布型时间系数变化趋势都表明,20世纪90年代以后华北地区冬小麦干旱呈加重的趋势。     

海南省台风特点与灾情评估时空关联分析

基于2014-2018年海南省气象、台风灾情及社会经济数据,构建海南省台风致灾因子指数与灾情评估指数模型,揭示两者的时空分布特征及关系。结果表明:近年来,影响海南省的台风主要集中在7-9月份,强度中等偏弱;各市(县)致灾因子指数数值在0.08～0.92之间,危险性最高值分布在北部的文昌、海口和澄迈县,西部和南部危险性较低。多年平均历史灾情指数数值在4.47～11.76之间,高值区位于北部的文昌、海口和西北的白沙县,南部损失较轻。历次台风灾情指数与最大日降雨量、极大风速、台风强度和台风持续时长等致灾因子的相关系数分别为0.88、0.74、0.63和0.55;历史灾情指数与致灾因子指数相关系数为0.76,二者呈现较好的相关性和空间一致性。     

2007年5～8月云南省雷电活动特点和致灾因子分析

对2007年5～8月雷电活动及其灾害成因进行了分析,结果表明:云南雷电活动频繁,但空间分布不均匀;雷电活动的时间分布基本呈一峰一谷变化,峰值出现在17～18时,谷值出现在10～11时;雷击灾害发生的可能性不但与闪电频数有关,还与闪电强度有关,闪电一般发生在回波强度≥40 dBz、组合反射率≥45 dBz、回波顶高≥12 km的具有典型强对流特征的区域;回波强度越强、顶高越高,发生雷电的可能性越大,出现的雷电灾害越严重;低槽切变、两高辐合型北方系统以及南海低压、热带辐合带型、西行台风型南方热带系统为雷电的发生发展提供了有利的环流背景以及动力、热力或者水汽条件;雷电发生在SI<0℃和θse850-θse500>6℃的强烈对流不稳定区域内.     

气候变化条件下21世纪中国九大流域极端月降水量时空演变分析

基于广义极值分布(GEV)建立了极端降水统计模拟模型,以20 a一遇重现期定义极端降水事件,利用误差订正与空间分解方法(BCSD)降尺度后的耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的全球气候模式模拟及预估月降水数据,对中国九大流域未来21世纪极端月降水量时空变化进行了预估分析,同时评估了CMIP5数据(降尺度后)对中国区域极端降水事件的模拟效果,探讨了极端降水和平均降水之间的相关性特征。结果表明:CMIP5数据在中国区域模拟效果良好,基本能保证在一个较高的可信度水平;1901-2005年历史极端月降水量呈"东南多、西北少"的分布格局,未来21世纪上下半叶各流域极端月降水量分别表现出+3.2%~+12.8%和+7.7%~+24.7%不同程度的增长趋势,增强变化形成近似由西北往东南"高-低-高"的空间分布格局;未来情景模式假定的辐射强迫加剧了未来极端月降水量的增长变化,尤其表现在21世纪下半叶;极端降水和平均降水在未来变化方面,北部和中部流域基本保持正相关性,而南部东南诸河流域和珠江流域呈负相关性。     

基于标准化降水指数的锡林郭勒盟干旱特征分析

在全球气候变暖的大背景下,锡林郭勒盟干旱灾害频发,给农牧业生产和人民生活等造成了严重的影响和损失,分析其干旱的时空特征和规律,能为防灾减灾提供借鉴。基于全盟15个气象站点1960-2013年的逐月降水资料,计算了12个月和3个月尺度的标准化降水指数,分析了年度和季节干旱演变规律,并应用主成份分析和空间插值方法分析了干旱的空间特征。结果表明:(1)锡林郭勒盟的年度与季节的干旱均较为频繁且持续时间较长,各尺度干旱频率均为30%左右,干旱等级主要为轻旱和中旱,重旱和特旱频率较低;年度与夏季干旱站次比和干旱强度呈增加和增强趋势,春季、秋季和冬季的干旱站次比和干旱强度呈减少和减轻趋势。(2)前4个特征向量的空间分布与锡林郭勒盟4大类植被覆盖区域基本一致,即农牧交错区、荒漠草原区、典型草原区和草甸草原区,4个区域的干旱时段存在很强的一致性,且均存在干旱化趋势,干旱强度为荒漠草原区典型草原区农牧交错区草甸草原区,4个区域的干旱频率和干旱站次比基本一致。     

基于SPEI的华北地区近50年干旱发生强度的特征及成因分析

基于华北地区67个气象站1962-2011年的实测资料,利用标准化降水蒸散指数(SPEI),统计了近50 a各站点出现的干旱过程,探讨了华北地区干旱发生强度的时空分布特征和中度以上干旱的空间分布特征,并对干旱成因进行了分析。结果表明,近50 a来华北地区干旱发生强度呈明显的增强趋势,尤其是在20世纪80、90年代;华北地区干旱发生强度的整体特征是西北和东南部地区较强,东北和中西部地区较弱;造成华北干旱的最主要因素是降水量的起伏变化,这在20世纪80,90年代表现得特别显著。     

中国热带气旋灾害及全球变暖背景下的可能趋势分析

在分析中国热带气旋灾害影响及时空分布的基础上，计算得出近４０年西北太平洋年平均热带气旋发生总数和其中台风发生数与海表温度，以及与年平均登陆中国热带气旋总数和其中台风登陆数长趋势变化之间的相互关系，并据此估算了全球变暖后中国热带气旋灾害的可能变化趋势。结果表明，若至２０５０年前后全球变暖引起西北太平洋海表温度升高１℃，则在中国登陆热带气旋总数年平均将比现状增加６５％，其中年平均登陆台风数将可能增加５８％左右。     

太阳活动与异常地球物理现象

本文分析了近400年(1610—1984)太阳黑子数与异常地球物理现象的关系,发现在太阳黑子极弱期多发生埃尔尼诺事件和火山大爆发事件。运用关键年分析方法,分析了太阳黑子数多、少年的关键年与三大洋上台风的关系,表明:西北太平洋和澳大利亚海域的台风在关键年多年(或少年)之后都显著偏多(或偏少);北太平洋暖流区和赤道东太平洋东端海域的海温,在多年的关键年及前后1年两者趋势相反,前者显著偏高、后者偏低,在少年的关键年,前者在前3显著偏高,后者在后4年显著偏高。同时,还发现埃尔尼诺事件、火山爆发的关键年也与三大洋台风有类似的关系;通过计算太平洋海温与三大洋台风的相关性,证明它们均具有海温超前2年的最佳相关期及3块最好的相关区,即北太平洋暖流区、赤道东太平洋和加利福尼亚寒流区。