类型a
研究作者与机构及发表信息
本研究由赵伟(Zhao Wei)、赵海坤(Zhao Hai-kun)、魏志刚(Wei Zhi-gang)和郑智远(Zheng Zhi-yuan)共同完成,主要隶属于北京师范大学地球表面过程与资源生态国家重点实验室(State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology, Beijing Normal University),以及南京信息工程大学大气科学学院气象灾害教育部重点实验室(Key Laboratory of Meteorological Disaster of Ministry of Education/Nanjing University of Information Science & Technology Institute of Atmosphere Science)。该研究于2015年4月发表在《热带气象学报》(Journal of Tropical Meteorology)第31卷第2期。
学术背景
本研究属于气候学与热带气旋(Tropical Cyclone, TC)领域。研究的核心目标是探讨西太平洋(Western North Pacific, WNP)区域热带气旋的年代际变化及其与马登-朱利安振荡(Madden-Julian Oscillation, MJO)之间的关系。热带气旋作为全球气候变化的重要组成部分,其频率和强度的变化不仅影响区域气候模式,还对人类社会产生深远影响。过去研究表明,热带气旋活动与大尺度环流、海表温度(Sea Surface Temperature, SST)等因素密切相关。然而,关于MJO如何调制热带气旋活动的研究仍存在不足,尤其是从年代际变化的角度进行分析的研究较少。因此,本研究旨在通过分析1979年至2010年间的数据,揭示MJO对西太平洋热带气旋活动的调制作用及其年代际变化的原因。
研究流程
本研究主要包括以下几个步骤:
数据收集与处理
研究使用了多套数据集,包括澳大利亚气象局(Bureau of Meteorology)提供的实时多变量MJO指数(Real-time Multivariate MJO Index, RMM)、联合台风预警中心(Joint Typhoon Warning Center, JTWC)的最佳路径数据(Best Tracks),以及美国国家环境预测中心/国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析数据中的日均和月均数据。这些数据覆盖了1979年至2010年的长时间序列,用于分析热带气旋活动与MJO的关系。
数据分析方法
研究采用了经验正交函数(Empirical Orthogonal Function, EOF)分解技术,提取MJO的主要模态,并计算其时间序列。通过对1979—1997年和1998—2010年两个时间段的对比分析,研究了MJO周期长度、活跃相位持续时间以及传播特征的变化。此外,研究还利用统计方法分析了MJO不同相位下热带气旋活动的频率变化。
实验设计
本研究未涉及传统意义上的实验,而是基于观测数据分析展开。研究对象为西太平洋区域的热带气旋活动,样本量涵盖了1979年至2010年间每年6月至10月期间生成的所有热带气旋。研究通过对比分析两个时间段内的热带气旋活动频率、MJO传播特征及气候背景差异,探讨了热带气旋活动减少的原因。
数据分析流程
数据分析流程包括以下步骤:首先,通过EOF分解提取RMM1和RMM2时间序列;其次,根据MJO的八个相位划分热带气旋活动;再次,对比两个时间段内MJO的周期长度、活跃相位持续时间及传播特征;最后,结合海表温度、低层风场、相对涡度、海平面气压等气候背景因素,综合分析MJO对热带气旋活动的调制作用。
主要结果
1. 热带气旋活动的年代际变化
研究发现,1998—2010年间西太平洋区域的热带气旋活动频率显著低于1979—1997年。特别是在MJO的活跃相位(第4、5、6、7相位),热带气旋活动的减少尤为明显。数据显示,在1979—1997年间,第4至第7相位的热带气旋平均数量分别为17.0、15.5、15.5和9.3,而1998—2010年间则下降至15.5、10.3、7.6和13.0。
气候背景的变化
对比两个时间段的气候背景发现,1998—2010年间呈现出类似拉尼娜(La Niña)现象的海表温度冷却趋势,导致沃克环流(Walker Circulation)增强。这种增强的沃克环流带来了不利于热带气旋生成的大气条件,包括低层东风异常、负相对涡度异常、海平面气压升高以及强烈的垂直风切变。
MJO传播特征的变化
研究还发现,1998—2010年间MJO的周期长度缩短,活跃相位在西太平洋区域的持续时间减少,同时部分活跃相位中出现了东风异常和对流区域缩小的现象。这些变化进一步抑制了热带气旋的生成。
结论与意义
本研究揭示了西太平洋区域热带气旋活动的年代际变化及其与MJO之间的关系。研究结果表明,1998—2010年间热带气旋活动的减少主要归因于类似拉尼娜现象的海表温度冷却、沃克环流增强以及MJO传播特征的变化。这些发现不仅丰富了我们对热带气旋活动年代际变化机制的理解,还为改进热带气旋预测模型提供了重要参考。
研究亮点
1. 首次系统分析了MJO对西太平洋热带气旋活动的年代际调制作用。
2. 结合多种气候背景因素,全面解释了热带气旋活动减少的原因。
3. 提出了MJO传播特征变化对热带气旋活动的影响机制。
其他有价值内容
研究还指出,太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation, PDO)和厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation, ENSO)可能通过调制MJO进一步影响热带气旋活动。这一观点为未来研究提供了新的方向。