西北太平洋热带气旋迅速增强的背景环流特征以及发生可能性分析

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本文利用西北太平洋上近32年热带气旋(TC)和大气海洋数据,选取TC24小时风速变化累积频率达95百分点所对应的15.4m/s作为迅速增强(RI)定义的标准,研究了TC迅速增强的基本特征及其与强台风的关系,分析了发生迅速增强的气候环境背景,并且讨论了迅速增强发生时的各种影响因子的具体分布特征及发生可能性。  1.RI的基本特征分析及RI与强台风的关系  71%TC在离其达到17.2m/s时刻0~48小时发生迅速增强,85.9%TC在离RI结束时刻0~54小时达到最大强度。RI持续时间平均为33小时,最长可达72小时。RI开始时的强度大部分在热带风暴和强热带风暴级别,31.8%在台风和强台风级别,TC经过迅速增强过程后几乎都达到了台风级别以上,其中,一半以上达到了强台风级别以上。  RI开始时TC的强度越小,离TC的所能达到的最大强度越远,POT值就越大,TC有较大的机会发展,有利于TC迅速加强并持续较长时间,整个RI过程风速增强较大。  RI频数和强台风频数有显著的相关,相关系数达到0.7。RI是强台风的一个重要特征,更好的理解RI的气候特征有助于理解强台风气候变化机制,而且,强台风RI的西北侧达到其最大强度,因此,RI发生位置对强台风达到最大强度位置有预报指示意义。  2.RI发生的大尺度环流背景特征  热带气旋发生迅速增强的有利大尺度背景环境特征为,SST高于29℃,850hPa和700hPa上的水汽通量辐合,并且处于最小水汽通量散度中心区域,此时,850hPa对应着气旋性环流,并且存在涡度最大中心,200hPa对应着反气旋性环流,最大辐散区位于其偏南方向。RI发生主要区域对应垂直风切变最小中心,最小切变中心南边是西南风切变,北边是东风切变,之间存在一个气旋性切变涡度。  弱的垂直风切变对RI的维持有重要作用,RI发生的背景风切变越小,RI持续时间越长。  与正常年相比,厄尔尼诺年RI数目偏多,位置偏东偏向赤道,持续时间偏长,发生时强度偏大;而拉尼娜年正好相反,RI数目偏少,位置偏西偏向极地,持续时间偏短,发生时强度偏小。  3.RI影响因子特征和发生可能性分析  比较迅速增强(RI)和非迅速增强(non-RI)个例得到,RI个例相对于non-RI个例发生区域偏南偏东,两者的移动速度没有明显差异,但RI个例有较大向西移动分量并且前12小时增强较大;相对于non-RI个例,RI个例离最大潜在强度较远并且发生在较暖水区和55%~75%的低层相对湿度的条件下;RI个例发生在较小的垂直风切和较弱的对流层上层东风气流情况下,由上层槽或冷低压引起的强迫弱于平均状况时RI较易发生。  TC前12小时强度变化(DVMX)、海表面温度(SST)和垂直风切变(SHR)是影响迅速增强的主要因子,当DVMX≥6.3m/s时RI发生的可能性最大,达到17.2%。当有若干个影响因子共同起作用时发生RI可能性显著升高,当前12小时强度变化较大(DVMX>=6.3m/s)、海表面温度较高(SST>=29.4℃)、垂直风切较小(SHR<=5.9m/s)、相对涡旋角动量通量辐合较弱(REFC<=-1.6m/s/day)、经度偏东(LON>=138.2°E)和纬度偏低(LAT<=16.7°N)时,RI发生的可能性达到最大,可达66.7%。
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