西北太平洋热带气旋快速加强的环境场变量影响

doi:10.3785/j.issn.1008-9497.2023.02.011

浙江大学学报（理学版）

2023, Vol. 50

Issue (2): 213-224 DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.02.011

地球科学

西北太平洋热带气旋快速加强的环境场变量影响

童梦烨(

),朱佩君(

)

浙江大学地球科学学院，浙江杭州 310027

The influence of environmental variables on the rapid intensification of tropical cyclones in the Western North Pacific

Mengye TONG(

),Peijun ZHU(

)

School of Earth Science，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China

全文: PDF(5923 KB)

HTML( 3 )

摘要：

利用中国气象局（CMA）整编的西北太平洋1999—2018年热带气旋最佳路径数据集和美国国家环境预报中心（NCEP）再分析资料，结合均值、标准差、极端天气阈值等方法，确定热带气旋快速加强（RI）的阈值为-29.82 hPa·（24 h）^-1，统计发现西北太平洋地区RI主要发生在7—10月，集中在5°N~20°N、120°E~160°E洋面。通过对RI与非快速加强（non-RI）的动态合成分析，对比2类样本多个环境变量的差异，结果发现：（1）RI对环境变量的响应时间与相关系数相关，对RI响应时间越早的环境变量，与RI的相关性越大；（2）对RI影响较显著的是海表面温度、高层散度和垂直风切变，其次是中层相对湿度和低层散度，影响较弱的是低层水汽通量散度和相对涡度；（3）热带气旋初始强度影响各环境变量对RI过程发生的贡献。

关键词： 热带气旋快速加强; 快速加强阈值; 环境变量

Abstract:

Using the best track data set of tropical cyclones in the Western North Pacific (WNP) from 1999 to 2018 compiled by the China Meteorological Administration (CMA) and National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis data, combined with the statistical significance of the mean and standard deviation, extreme weather threshold and other methods, the definition threshold of rapid intensification (RI) is determined to be -29.82 hPa·(24 h)^-1. Statistics show that RI mainly occurs in the Western North Pacific region from July to October, concentrated on the ocean surface of 5°N~20 ° N and 120°E~160°E. Through the dynamic synthesis analysis of RI and non-rapid intensification (non-RI), it is found that: (1) the response time of RI to environmental variables is significantly related to the correlation coefficient, and the earlier the environmental factors affect RI, the greater the correlation coefficient with RI; (2) The most obvious factors affecting RI are sea surface temperature(SST), high-level divergence and vertical wind shear, followed by middle-level relative humidity and low-level divergence, while low-level water vapor flux divergence and relative vorticity are the weakest; (3) The initial intensity of tropical cyclone also affects the contribution of different environmental factors to the occurrence of RI.

Key words: rapid intensification of tropical cyclone threshold of rapid intensification environmental variables

收稿日期: 2022-05-06 出版日期: 2023-03-21

CLC:

P 445

基金资助: 国家自然科学基金资助项目(41930967)

通讯作者: 朱佩君 E-mail: 21938001@zju.edu.cn;zhupj@zju.edu.cn

作者简介: 童梦烨（1995—），ORCID：https：//orcid.org/0000-0002-5468-7392，男，硕士研究生，主要从事天气和气候研究，E-mail：21938001@zju.edu.cn.

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童梦烨,朱佩君. 西北太平洋热带气旋快速加强的环境场变量影响[J]. 浙江大学学报（理学版）, 2023, 50(2): 213-224.

Mengye TONG,Peijun ZHU. The influence of environmental variables on the rapid intensification of tropical cyclones in the Western North Pacific. Journal of Zhejiang University (Science Edition), 2023, 50(2): 213-224.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/sci/CN/10.3785/j.issn.1008-9497.2023.02.011 或 https://www.zjujournals.com/sci/CN/Y2023/V50/I2/213

图1 在4个时间间隔下使用2种阈值方法的RI样本占比

表1 在4个时间间隔下变压值小于ΔP-2σ的样本统计特征

表2 不同类型加强过程的定义

图2 1999—2018年热带气旋的RI样本数（标准化后）与总加强样本数（标准化后）的年际变化

图3 1999—2018年热带气旋RI样本数、占比月际变化

图 4 1999—2018年RI过程空间分布红点为RI过程的起点，黑线为RI过程的移动轨迹。

表3 不同初始强度热带气旋的RI样本数

表4 环境变量及其区域平均值范围

图5 RI与non-RI过程850 hPa散度中心区域的平均散度及其与所有加强样本变压值相关系数横坐标负值表示过程发生前，正值表示过程发生后；柱状图以纯色（斜线）填充代表RI与non-RI的t检验在95%信度水平下显著（不显著），即二者均值有（无）显著差异；实（虚）线上的圆点代表该时次的相关系数在95%信度水平下显著（不显著）；下同。

图6 不同强度热带气旋在3类加强过程中850 hPa的散度场合成结果（a）以及区域平均散度（b）图（a）中右下角框内数据为样本数；图（b）中横坐标1~6对应强度依次为热带低压至超强台风；下同

图7 RI与non-RI过程200 hPa散度中心区域的平均散度及其与所有加强样本变压值的相关系数

图8 不同强度热带气旋在3类加强过程中200 hPa散度场合成结果（a）以及区域平均散度（b）

图9 RI与non-RI过程200~850 hPa垂直风切变及其与所有加强样本变压值的相关系数

图10 RI与non-RI过程处于200~850 hPa垂直风切变区间下的频率分布（a）以及区域平均垂直风切变（b）（a） and regional average vertical wind shear （b）

图11 RI与non-RI过程500 hPa相对湿度及其与所有加强样本变压值的相关系数

图12 不同强度热带气旋在3类加强过程中500 hPa相对湿度合成结果（a）以及区域平均相对湿度（b）

图13 RI与non-RI过程的925 hPa水汽通量散度和850 hPa相对涡度及其与所有加强样本变压值的相关系数

图14 RI与non-RI过程的海表面温度及其与所有加强样本变压值的相关系数

图15 不同强度热带气旋在3类加强过程中的海温合成结果（a）以及区域平均海温（b）

表5 环境变量对RI的影响特征

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