Mahoshojo
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[特定分析]2014年8月西北太平洋無颱事件初探

楼主#
更多 发布于:2014-10-01 12:46
       如果,把7/30生成的娜克莉算进来到9/7号风神台风生成,西太平洋不仅创下了整个八月无台之纪录,同时整整间隔39天才诞生新的”本土”热带气旋,此风季無台时间之长也是历史首见,这中间西太平洋变成不利於台风生成的环境,当中的大气与海洋变化究竟出了甚麽问题,想必是许多气象迷所欲探讨的。


       所以本文简单的就目前观测资料显示的大气及海洋状态进行简单分析,由於魔法少女并非气候学门专业人士,此次也是生涯首度尝试将大尺度短期气候因子与较小的天气尺度因子等诸多要素进行整合已进行此次台风难产事件之初探,既名为初探,深度想必在诸位熟悉环流分析的板友看来十分浅显。加上大尺度环流分析是我的第一次…所以一些较为深入的大尺度环流因子比如遥相关之类的可能在应用上不会如同环流板上诸多板友般熟练,如有分析未及之处或资料观念引用错误等疏漏,恳请板友海涵,并欢迎讨论指正。

以下正文开始。
(友善提醒:文長字多,如果覺得太長不易消化建議先從三樓看起)
[Mahoshojo于2014-10-25 00:13编辑了帖子]
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  • wusifeng
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    2014-10-07 16:12
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    2014-10-03 13:44
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    Mahoshojo
    2014-10-01 15:22
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    Mahoshojo
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  • mikeliang
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    优秀大神型作品!
    2014-10-01 14:15
  • 风王2012
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    精华帖
    2014-10-01 12:47
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发布于:2014-10-01 12:47
一丶 事件近因追踪

   目前学界广泛承认的热带气旋形成之要素,主要可以归类成Gary(1968)所统整归纳出的六点:

热力条件:>26℃的海温+中低对流层(700~850hPa)够高的相对湿度(RH约80~90%)+较高的对流不稳定度。

动力条件:环境场垂直风切微弱+科氏力不可太小+初始系统有足够的相对涡度。

       再进一步简单归纳,也就是需要有微弱的垂直风切和较大的不稳定度,这两项对西北太平洋的热带气旋生成而言是必不可少的,垂直风切乃是动力因素,此受限於热带西北太平洋垂直向的环流场分布,也就是底到高层的季风槽(ITCZ)~副热带高压~南亚高压,三个夏季系统之平均垂直配置产生之垂直风切变化将会左右此区域的热带气旋的生成与否,不论是从天气还是短期气候尺度皆然。而不稳定度则是热力与动力两大因子共同作用的成果,要有足够潮湿的底层大气,便仰赖高海温以及旺盛的跨赤道季风水汽两者发挥,然而副热带高压的强度及分布也将左右此区域的稳定度大小,而且大气较海洋影响的程度更大。

       说穿了到这里,海温高低+副高势力强弱及分布+季风强度等三大因子,不论是以天气或短期气候等不同的时间尺度来看皆可反映出热带西北太平洋的台风生成有利程度,因此这是最直接影响此次无台事件的直接近因。以下便以先以此三大因子为出发点,探讨这三个因子其中是否乱了套,导致了此次的无台事件。

       首先是海温部分,8月份西北太平洋平均海温及距平图如下:

图片:1.gif

(平均海温)

图片:2.gif

(海温距平)

       可见热带西北太平洋除了在今年七月初以来连续历经浣熊+娜克莉+哈隆三个台风在130E附近北上造成台湾东南方那一片平均偏低的冷水区以外,其馀热带西北太平洋不论是平均海温还是距平均偏高,显然在大气不稳定度上面海温条件是有助加大不稳定度的,不是此阶段无台事件的因素,海温,out。

       其次是副高势力强弱及分布,8月分500hPa副高强度距平如下图:

图片:3.gif



以及500hPa垂直运动平均及距平:

图片:4.gif

(垂直运动平均)

图片:5.gif


(垂直运动距平)

       从副高势力看起来,8月份副高势力主要偏低纬,减弱了低纬的上升运动并使垂直速度出现下沉正距平,看起来第一个导致此时无台的凶手已经呼之欲出,没错,就是偏强且偏低纬发展的副高。

       光有偏强的副高是不够的,如果有强烈的跨赤道季风水汽支援,低纬一样有机会频繁形成扰动,所以来看看此时的季风强度及水汽通量场:

图片:6.gif

图片:7.gif

(上:东亚季风指数 下:西太平洋季风指数)

图片:8.gif


(850hPa低层风场距平)

图片:9.gif

(850hPa经向风场距平)

图片:9.5.gif

(水汽通量平均)

图片:10.gif

(水汽通量距平)

       上述的季风指数显示进入八月以来东亚及西太平洋区之季风强度出现了异常的减弱状况,反映在南海及菲律宾东方海面是一大片强烈的偏东风距平,经向风距平也呈现一大片偏北风分量,显示季风明显减弱。而水汽通量输送显示在西北太平洋低纬为水汽辐散(橘红色区域),也就是偏少的水汽负距平。於是乎第二号导致无台事件的凶手於焉现形:异常减弱的跨赤道季风水汽场。

             於是,在偏强偏低纬的副高以及异常偏弱的跨赤道季风作用下,加大了对流稳定度,海温再高也显得无力回天。形成了下图般8月份西北太平洋罕见的对流减弱情形:

图片:13.gif

(8月西太平洋OLR距平)

       在偏稳定的大气环境所引发的对流减弱环境,对应的自然就是不利台风生成的状态。在第一阶段的分析中暂时找到了导致此时无台的直接原因:偏强偏低纬的副高以及偏弱的季风水汽,导致了对流不易发展的大气环境。然而只点出直接原因是不足以称为分析的,接下来,本文将试图从两大因素出发,进一步探询在两大因素背後导致这一切可能的综合成因。
[Mahoshojo于2014-10-02 00:49编辑了帖子]
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发布于:2014-10-01 12:48
二丶 近因背景初探

A. 从季风指数观点探讨事件中副高与季风个别作用可能之强弱

      关於亚洲夏季季风分区定义,目前学界的看法主要分成两种:

1. 东亚夏季季风:爆发时间较早,多自南海一带北上,为东亚梅雨期成因之一。性质乃是澳大利亚冷高压+东南信风跨赤道北上後,在西太平洋南海一带与副高驶流合流之三股气流形成之季风,由於受到副高平均强度以及位置之影响,故副高驶流多变的性质容易使此股季风在强度风向以及降水量上有显着的变化。

2. 南亚夏季季风:爆发时间较晚约在六月上旬,多自西印度洋一带跨赤道北上。性质乃是东南信风+马斯克林高压驶流跨赤道时受到索马利亚地形阻挡形成之索马利低层喷流之两股气流形成之季风,其性质稳定不易变,为南亚印度带来丰沛的降水。

      不过上述的季风分类法令有学者认为不够细致,且忽略了部分区域的热力与地形等性质,例如南亚部分由於有青藏高原之影响。高与汤(1962)提出了”高原季风”的概念,其原理乃是将青藏高原是为一中层大气之热源,盛夏时,高原热力性质使该区出现近地层热低压,相较於周围大气的相对高压区,形成一气压梯度,产生往高原辐合之气流引起降水,是为高原夏季季风降水型态。故一旦降水出现正距平往往即对应高原季风旺盛期,此时高原外侧之中层大气在南亚一带为相对高压区,下沉气流使得印度中北部降水中断,对应南亚(印度)季风中断期。相反的,当南亚夏季季风旺盛时,对应的将会是高原季风中断期。(李与段, 2011)两者交替形成夏季南亚季风区降水循环,并配合青藏高原热力性质,对该区大气环流如南亚高压构成深远之影响。

      在东亚夏季季风方面,Wang and Lin(2002)的研究中将东亚夏季季风的南侧热带区域另归纳为西北太平洋季风区域,形成南亚+东亚+西北太平洋三个亚洲夏季的季风区块,如下图:

图片:14.gif



      是以在影响台风活跃度的部分,当以西北太平洋季风区最为显着,在Wang and Fan(1999)的研究中将西太平洋夏季季风强度做出了明确之定义:

     “此季风指數的定义为(5?N -15?N,100?E -130?E)平均850 百帕纬向风减去(20?N -30?N,110?E -140?E)平均850 百帕纬向风。当季风指數为正时,南北风切 为负,涡度为正,季风槽强;相反的,当季风指數为负时,南北风切为正,涡度为负,季风槽偏弱。”(邱等(2011))

图示如下:(修改引用自台湾台风资讯中心)

图片:15.jpg


      可以看到在此季风指数的定义计算区域内不只有包含到跨赤道流路径区域,也包含到了副热带高压脊的主要活动范围,故此指数有效呈现了东亚以及西太平洋季风中副高的作用,并非仅考虑南半球跨赤道流之影响。故在第一阶段的分析中,可以此指数在8月份的变化趋势,配合综观尺度至大尺度的系统及因子初步判断在此次无台事件中副高与季风两者所占的影响比例。

图片:16.jpg


(夏季西太平洋季风指数特写)

图片:17.jpg


(南极震荡指数)

      从上图的季风指数强度变化对照南极震荡指数,可以发现在七月份上至中旬对应一次强烈的正距平,然而此阶段却有显着的对流活动并持续至七月下旬:

图片:18.gif

图片:19.jpg

(上:7月西太平洋OLR距平 下:低纬200hPa速度位距平)

      可以看到在此AAO正相位期间,整个西太平洋低纬度地区仍有显着的ITCZ活动(200hPa速度位负值表辐散,即表示有强对流发生) 。反映了大气震荡事件的影响滞後性,事实上此次强烈正相位活动的影响,在7月中下旬才开始逐渐显现,并在8月上旬出现了强烈的西太平洋季风衰退事件。此时的大幅季风衰退事件主要在8月上旬出现,於8月中旬以後缓步复苏,因此本阶段先将事件分成8月上与下旬比较,来看看8月时南半球的大气环流变化:

图片:20.gif

图片:21.gif

(上:澳洲8月500hPa距平 下:8月澳洲850hPa经向风距平)

      从以上的观测资料分析可以看出,7月份的强烈正AAO事件产生的作用很可能从7月底开始就使得亚澳一带跨赤道流偏弱,并维持整个8月,从经向风场和500hPa高度场距平均可以看出在西南澳至东印度洋(南海跨赤道流起点)中纬至低纬的跨赤道流出现大幅负距平,仅澳洲内陆可能因冷高压活动造成之局地正距平,然而范围很小故整体而言西太平洋季风此时是偏弱的。

图片:22.gif

图片:23.gif


(上:澳洲8月上旬500hPa距平 下:8月上旬澳洲850hPa经向风距平)

图片:24.gif


(8月上旬850hPa西太平洋风场距平)

图片:25.gif


(8月上旬西太平洋500hPa高度场距平)

      进一步来细分,在季风减弱阶段的8月上旬,此时的澳洲西南部至东印度洋中纬地区,有强烈的高度场正距平,对应此时的强烈低层经向风负距平,为8月份无台事件的低一阶段:季风大幅减弱揭开了序幕,此时的西北太平洋又是如何呢?从500hPa高度场距平可以看出在西太平洋副高开始出现盘据低纬的现象,而此时又伴随7月底的哈隆台风北上事件,在低层风场距平上可以看出副高盘距低纬以及哈隆北上引起的西南季风轴北抬事件,由於此时正逢西太平洋季风大幅减弱事件,此西南季风轴主要为哈隆之环流北上时接上孟加拉湾南亚季风所致,为此时的台湾西南部及中国华南带来丰沛降水。在季风指述特徵上显示此时为短时间大幅下降的季风强度,然而在8月上旬西太平洋的低层风场距平可以看出在季风指数计算的较高纬副热带区域(南海北部至日本以南海域)为偏西风,然而低纬处为强烈偏东风,可以归类为副高开始在低纬发展西伸盘据加上南半球因7月强烈AAO事件对冷空气活动之抑制导致跨赤道流大幅减弱,两者共同导致。

图片:26.jpg

(45-60S 500hPa高度场时间变化)


图片:27.gif

图片:28.gif

(上:澳洲8月下旬500hPa距平 下:8月下旬澳洲850hPa经向风距平)

图片:29.gif


(8月下旬850hPa西太平洋风场距平)

图片:30.gif


(8月下旬西太平洋500hPa高度场距平)

      8月下旬此阶段可以看到季风指数缓步复苏的过程,进入8月以後的AAO指数也在弱正与弱负相位之间徘徊,显示此时AAO的作用不管是加强还是减弱冷空气上效果已不如8月上旬那般显着,然而台风仍未生成一个,显示此时的西太平洋大气仍偏稳定不利扰动发展。从南纬45~60的500hPa高度距平随时间演变图可以看出位於澳洲西南的正高度距平随时间发展渐渐东移至东南澳,反映可能渐渐东移发展的脊位,而原先西南澳至东印度洋中纬区域的高度场下降反应至印度洋东移过来的可能槽位,在下方两张500hPa以及850hPa经向风场距平可以看出上述趋势,其中在西南澳的负经向风距平也往东移并偏中高纬,原先盘据区域已开始渐渐转为正距平的偏南风出现,象徵西太平洋季风在低纬跨赤道流部分的缓步复苏,拜此时印度洋上东移的槽所致。

      那麽此时的西太平洋呢?透过500hPa高度及850hPa风场距平可以看出,此时的西太平洋低纬不但被持续增强的太平洋高压垄罩,高压在低纬势力反而较上旬更加强大且西伸入孟加拉湾,显示整个8月副高都是一个不断增强且垄罩低纬的状态,相较於气候平均的正距平值大幅盘据低纬,导致逐渐增强的西南季风跨赤道流无法有效伸入西太平洋而使季风指数缓步回升且仍偏弱的状况,影响整个8月中至下旬使大气变得极度稳定。

      至此已经可以大概描绘出这个无台事件元凶的轮廓了:7月末期渐渐发展增强的副高与突然大幅减弱的西太平洋季风,在水气源以及稳定度上共同作用使大气变的稳定揭开无台事件的序幕,然而8月中下旬开始渐渐增强的西太平洋季风受限於此时仍稳定增强且渐渐盘据低纬的副高作用仍增强有限,此时的主要原由即是由副高偏低纬西伸发展所致,故从以上分析可以看出:在这起无台事件中,副高才是主要的元凶。因此在接下来的分析中,将尝试利用学界目前现有的各项可能影响副高发展因子之机制研究成果,依时间及空间尺度不同进行探讨,厘清导致此时期副高异常发展的可能因素。

B. 副高势力分布成因

图片:31.jpg


      上图是目前学界对於可能影响西太平洋副高强度型态等发展特徵的因子,依照影响程度以及时间尺度排列之示意图。

      在此阶段的探讨中,由於年代际变化的影响太过漫长和缓,属於相当低频讯号容易被其他时间尺度更短之讯号掩盖,故在此次季内尺度事件中先予以省略。本文主要以年际变化因子为出发点,逐渐缩短时间尺度,找出导致此次无台事件中副高得以扮演主要脚色可能之幕後黑手。

1. TBO与ENSO作用

      大气中的年际震荡影响在副高年际变化中,目前比较主要的观点是透过这些震荡过程中大气-海洋交互作用的影响如何作用到大气上,其中又以热带印度洋-海洋大陆-热带太平洋这一大片热带海洋区域的大尺度海气交互作用对副高的影响最为被广泛探讨,此区域内的大气震荡可以透过较长时间对大气环流作用影响,例如沃克环流与哈德里环流的位置强弱变化等等因素。

      在上述此区域中的大气震荡年际周期伴随副高周期性变异中最被广泛探讨的机制,当属在热带太平洋至海洋大陆此区域海温变化对大气影响反映在副高强度型态,最显着的代表乃是圣婴-南方震荡(ENSO)与对流层内准两年震荡(TBO)两种事件之影响,撷取相关研究如下:

      在Sui et al.(2007)之研究中针对上述两大热带大气震荡现象对於副高影响作了深入的探讨,研究中发现副高会有所谓的3~5年震荡与2~3年震荡,这些不同强度震荡周期对比同时期的ENSO与TBO事件有相当好的一致性,节录其研究重点图说如下:

图片:32.png

(副高变异的周期变化,注意到两个峰值均通过95%信心检定)

1-A. 关於ENSO的年代际变化对於副高强度周期影响相关研究:

“局部沃克环流及Rossby波列受东太平洋海温上升影响进而加强副高”

      “副高的3-5 年震荡主要伴随中丶东太平洋暖海温(上升运动)-西北太平洋冷海温(下沉运动)-印度洋暖海温(上升运动),从副高西伸的前一个冬季持续到同时间夏季而减弱,前一个冬季之後,印度洋及南中国海暖海温会增强且延伸到中国东南沿海,同时,从中丶东太平洋和西印度洋上升,到西太平洋下沉的二圈反转大尺度东西向环流,也从前一个冬季持续到同年夏季,此种海温及大尺度环流发展为典型El Nino decaying 时期常見之型态(e.g. Wang et al. 2000)。副高西伸所伴随的高度场正距平及反气旋环流,其中心在垂直方向上接近斜压结构,此反气旋距平是从前一个冬季,透过海-气交互作用维持到夏季,即Rossby wave 反应持续存在的西北太平洋负对流加热(局部有冷海温距平),藉由反气旋环流与气候平均风场间之风-蒸发-海温正反馈机制可以维持三个季节。夏季时,因为西北太平洋负对流加热区所在位置接近高层西风带,因此明显可見波列往北美洲传递的情形。”(锺与随(2007))

      在研究中主要认为沃克环流会因前一年冬季渐渐发展成熟的ENSO事件影响在西太平洋发展出下沉支,於ENSO成熟期之後到衰退阶段盘据於西北太平洋伴随较强副高并持续到夏天,主要见於ENSO事件末期,以此为出发,来看看此次副高增强事件是否有ENSO事件影响的因素在:

图片:33.jpg


(热带太平洋海温距平时间序列图)

图片:34.jpg

 

图片:35.jpg

(上:5月沃克环流距平 下:6月沃克环流距平)

      从上海温距平时间序列图可以看出,在热带东太平洋(红框)於上一个冬季并未如典型ENSO般发展出大规模且持续的正海温距平,类似正海温距平讯号在今年春才因一次举世瞩目的次表层暖水东移事件引发,对於大气环流及副高的影响稍後详述,而下方5~6月沃克环流踞平图也未显示有春季开始发展之显着下沉支,热带西太平洋在此时仍是以上升为主。故从上面图可以看出不论是上个冬季或是此次春季开始的海温上升事件,均与ENSO无关,因此此次副高增强事件可以说并非由ENSO的三到五年周期震荡所引发。

ENSO,out

1-B.  关於TBO的年代际变化对於副高强度周期影响相关研究:

在介绍TBO以前,先来看看此震荡之源地-海洋大陆:

图片:36.jpg



      板上若有从事热带气象研究的板友对於这块区域想必并不陌生,由於此地位於赤道附近加上其为岛屿遍布地形,故因加热会形成一块准上升区域,影响印度洋及太平洋的赤道大气环流,事实上在着名的Gill solution中便将此地之加热上升视为驱动印度洋及太平洋之热带大气沃克环流之源头,同时位於亚澳季风之中心枢纽地带,故对於热带大气乃至於全球气候之影响程度之重要性可见一斑。

       TBO(Tropospheric Biennial Oscillation,对流层准两年震荡),是一种在海洋大陆之季风降水以及海温的准两年震荡,其表现为:

       "海洋大陆(苏门答腊印尼至婆罗洲一带)至孟加拉湾高海温的夏季,南亚及海洋大陆北方一带会因此形成强对流,强对流会导致低层大气风场辐合加强,也就是南亚及亚澳季风增强,增强的季风以及对流系统北移位南亚夏季带来丰沛降水,然而在海洋大陆强对流生成区域却因为强劲的季风导致大规模蒸发,造成降温,自夏季结束後入秋一直到隔年夏季都是低海温的状态,因此在季风肇始时此区就不易生成强对流,导致季风跟降水偏弱,然而在缺乏强风以及对流弱不易反射太阳辐射的情况下,弱季风夏季结束至入秋,海温会再度上升,并且维持到第三年夏季,再度引发强对流和季风"……形成一个震荡循环,如下图:

图片:37.png

TBO概念模式(Meehl(1987))

      故可以看出,高海温伴随强对流事件将与低海温伴随弱对流构成海洋大陆区域降水及海温的准两年震荡,此震荡背後成因在此暂不细究,来看看此震荡如何透过加热变化影响到大气环流进而影响副高强度型态:

“局部哈德里环流受海洋大陆一带海温准两年震荡影响进而加强副高”

       “2-3 年震荡主要伴随热带太平洋海温及大尺度环流的准兩年变化,且有明显的向东传播特徵,主要讯号为副高西伸的前一个冬季到同年夏季,印度洋的暖海温及上升运动渐渐往东南传到海洋大陸一带;讯号较弱的中丶东太平洋暖海温在副高西伸的前一年秋季最强,到同年夏季转为冷海温,類似La Nina 开始发展。同年夏季,相对应的重要大尺度环流为从海洋大陸上升到菲律宾北边下沉的反转局部哈德里环流。当副高西伸时,西北太平洋有高度场正距平及反气旋环流存在,高度场正距平中心在垂直方向接近相当正压结构,其维持主要跟局部南北向环流在西北太平洋的中丶高层产生强下沉运动让空气变乾,向外长波輻射被吸收较少,产生较强的輻射冷却有关。夏季时,由於下沉区的高层为东风,因此其波动传播型态類似南北向的正丶负距平震荡。”锺与随(2007))

      TBO不像目前许多已知的震荡有一所谓的震荡指数可供参考(至少我怎麽查都查不到),大致上还是只能依靠海洋大陆地区夏季海温以及降水距平值,如果有板友知道TBO指数的网址还请提供,魔法少女感谢你。

      先依TBO定义来看看海洋大陆在过去两年以来的降水及海温距平值是否具有准两年震荡特徵:"高海温年伴随强季风降水-降水遮蔽短波辐射加上风蒸发效应降低海温-隔年成为低海温年伴随弱季风降水-夏天结束入秋有利海温在度上升并延续至第三年夏天…循环"

图片:38.jpg


      透过上面2012海洋大陆热力及状水状态可以看出该年夏季的海洋大陆是较接近於气候平均值的,或稍微偏低(海温降水垂直运动等因子),海温为正常偏低,降水及对流方面偏低,垂直运动上升区范围较小并有部分下沉等因子。

图片:39.jpg


      透过上面2013海洋大陆热力及状水状态可以看出该年夏季的海洋大陆是高於气候平均值的,海温大幅偏高且集中海洋大陆区域,降水及对流方面也偏高,垂直运动上升区范围相当大并集中海洋大陆。故可以将2013年视为一个TBO正相位事件年。

图片:40.jpg


      透过上面2014海洋大陆热力及状水状态可以看出今年夏季的海洋大陆也是高於气候平均值的,海温偏高且集中海洋大陆及南侧区域,降水及对流方面也偏高且偏南侧,垂直运动上升区范围亦相当大并集中海洋大陆南侧。故可以将2014年也视为一个类似TBO正相位事件年之讯号。

      2014年的海洋大陆是一个较为特殊的状况,并未如同典型的TBO出现应该是海温及降水偏低的状况,可见准两年震荡周期也许并非海表层与大气之间的热量动量交换所决定,也许更该考虑下方海洋的洋流动力状况等外在因素。这部分由於了解不多,所以关於2014年的海洋大陆并未出现TBO负相位事件之可能因素,希望板上对此有研究的板友不吝提出你的看法并讨论,魔法少女在此不献丑了。还是把焦点拉回对副高影响上。

图片:41.jpg

(13vs14年海洋大陆垂直运动比较剖面)

      从比较海洋大陆一带夏季之低纬垂直运动距平可以知道海洋大陆的准两年海温对流震荡对於大气环流之可能影响,也就是局地哈德里胞的部份,这种局地哈德里胞不像典型纬向平均的三胞垂直环流般定常且边界分明,是会随局地条件以及季节而有所变化的,然而下沉或上升支的发展均会影响海洋大陆以外区域之大气稳定度,在西北太平洋即是影响副高强度及分布。

      上面两个年份的比较均呈现出TBO正相位年的局地哈德里胞特徵:在海洋大陆出现上升支并於西北太平洋低纬出现下沉,其中有一点很值得玩味,由於色阶棒在图中并未清楚呈现(图太大张),在这里向大家说明其实13年的海洋大陆上升运动距平是14年的两倍以上,然而在西北太平洋低纬的下沉支却是14年的较强且强上许多,这显示了14年夏季确实有”东西”造就了低纬强烈下沉支发展,且不只是类TBO正相位讯号产生出的局地哈德里胞强迫作用。但不论如何均可以看出海洋大陆在TBO正相位事件中确实有助於产生局地哈德里胞的低纬下沉支增强作用。强弱则可能会与外在其他因素例如西北太平洋海温以及其他大气环流因子决定,故上升运动强弱与下沉支发展很可能并无直接相关性。

      我们可以藉由比较13与14年夏季西北太平洋海温以及副高平均势力分布以了解这两年海洋大陆较强上升所产生出的局地哈德里环流变化是否影响到副高强度,以及影响程度,并推测可能的因素:

图片:42.jpg


      从上述2013年夏季西太副高海温距平可以看出,即使海洋大陆有强上升造就的局地哈德里胞在低纬下沉支,副高也并未出现大幅南落状况,显示此效应可能被其他更强的机制因子所掩盖甚至抵消。看到海温及副高距平部份可以发现,在13年夏季菲东海温偏高,对比此时的副高距平,可以发现副高呈现在日韩华北一带偏高的状况,并以类似波列结构向中高纬传递,此海温及副高距平特徵非常类似Nitta(1987)研究中提到由菲东高海温距平产生加热强迫作用激发出Rossby波列以大圆路径向中高纬传播的遥相关机制,此效应倾向使菲东大气高度场偏向正常或较低,日本一带大气高度场偏高,也就是造成副高偏北,由上述分析看起来的确有如此结构,这个因素也可能是造成13年有海洋大陆正TBO事件产生哈德里胞低纬下沉支,副高却未如期南落发展的可能因素之一:TBO正相位事件被更大尺度且更强的强迫机制(高海温下之遥相关事件)所抵消掩盖。这可能只是13年副高并未大幅南落且偏北的因素之一,是否仍有其他因子影响不得而知,有兴趣板友不妨继续深入研究,此处不再深究,还是把焦点放在14年副高发展上。

图片:43.jpg


      2014年夏天真的是很有趣的一个季节,似乎许多东西都乱了套。从上图的夏季西太海温副高距平可以看出今年似乎是一个更有助於P-J遥相关波列发展的季节,但副高却很神奇地出现了大幅西伸南落状况,这部份我们或许可以归咎於由海洋大陆类正TBO讯号产生之局地哈德里胞下沉支发展有关。但就如同前述13年的状况,若是单由TBO作用强迫出的下沉可能会被海温异常掩盖抵销,且今年的类TBO讯号其实强度不如去年,却产生出了相当可观的下沉作用。这说明了一件事:TBO讯号产生局地哈德里胞下沉支之强度与海洋大陆上升强弱可能无关,且造就此次偏强下沉的事件可能不只类正TBO讯号,还有别的因素在里头,而且这个讯号比起海温强迫作用更加强大,足以加强TBO正讯号产生之下沉支并抵销菲东更高海温之波列强迫激发作用。

      由於TBO影响周期之时间尺度大约是2~3年会对副高有一显着的增强作用,且影响方式较为和缓。故进一步的可以来看看TBO与副高势力在今年夏季以来演变渐进状况来更深入了解TBO在整起副高增强事件过程中扮演之脚色为何:

图片:44.jpg

(西太平洋中低层高度场随时间演变图)

图片:45.jpg

(海洋大陆垂直运动随时间演变图)

      从最上面的中低层高度场变化来看,西太平洋入夏以来之副高势力确实有随季节北移的状况,符合平均状态,唯有一点较为特别的是中层的副高势力在南方的部份始终偏强,但这不足以表示副高真实强度状态,特别是7月份的中层副高势力偏南但同期仍有5个台风生成,反映了动力下沉高压的结构特徵:越往下越减弱。故看到下层高度场演变赫然可见其实6至7月底层副高势力仍弱,高度场偏低,整体而言大气并不稳定仍有利对流,而在8月时副高的中低层势力才均反映出同时增强的信号。

      TBO呢?其在海洋大陆一带强迫出北半球低纬的下沉支,的确有随时间加强并到8月份达鼎盛的状况,但注意到上升区的强度其实均无太大变化,显示8月的下沉支突变增强的确是有其他因素在里头的。而在对副高的影响上,下沉支在这三个月中强度增强但位置有所偏移,在7月甚至一度几乎完全离开北半球,但副高在中层以上的强度始终均偏南,且一直到8月才呈现出中低层均强的状况,这说明了由TBO类正相位讯号强迫出的局地哈德里环流下沉作用对整个副高的势力影响是较为有限的且可能主要偏中层以上,很可能也受到下方高海温作用减弱影响有关,仅8月份可以看出哈德里下沉支与副高整体势力有相当一致的同时增强状况,但又如前述此时的下沉增强作用可能有其他因素在,後将详述。

小结:就ENSO与TBO对副高影响的机制探讨发现,本次副高在8月份的加强事件,TBO在海洋大陆的类正相位讯号产生之局地哈德里胞强迫下沉很可能是幕後元凶之一,而与ENSO无关。然而此下沉运动似乎与海洋大陆该处上升强度不成比例,显示仍有其他外在作用在里头加强下沉,TBO事件可能只是诸多加强低纬下沉使副高南落西伸加强因素之一,且可能并非主要因素。

2. 海温丶垂直环流与南亚高压作用

      在本阶段一开始的各项因子时间分析归纳当中,在海温以及垂直环流到南亚高压ITCZ等因子在影响时间尺度上虽然有差,但较接近,有时甚至互相影响。在这部份由於海洋会透过热力状态的变化影响到大气,因此本阶段会将大气部份的影响因子,也就是影响较为短暂显着的系统例如南亚高压与副高之间关连研究先介绍,然後比对观测资料了解副高与南高之间关系,再从更大尺度的海温及垂直环流变化着手找出导致此状况的可能因素。相关研究汇整摘录如下:

"当夏季南亚高压为青藏高压型时,高压偏南偏强,这时相应的低层西太平洋副热带高压也偏南偏强;当夏季南亚高压为伊朗高压型时,高压偏北偏弱,这时相应的低层西太平洋副热带高压也偏北偏弱,并且西伸明显。"张(1999)

"南亚高压脊线与副热带高压脊线的位置移动具有同向同步性。当南亚高压位置东移时,西太副高有一次西伸北上过程;反之南亚高压位置偏西时,中国大陆东部的西太副高则向东南撤,位置偏南,亦即两者有"相向而行,相背而去"的趋势。"刘等(2007)

"青藏高原以东的热源异常是强迫南亚高压东伸和西太副高西进的主要原因。"张等(2010)

-南亚高压 vs 副热带高压

"南海对流活动的作用,发现南海对流活动增强将促使西太副高北抬。"王与唐(1994)

"夏季东亚-西太平洋区域赤道强对流北移不显着时,热带地区对流较弱,则西太平洋副热带高压脊线相对偏南,当赤道强对流北移显着时,热带对流加强,则西太平洋副热带高压脊线相对偏北。"张与陶(1998)

"东太平洋海温异常後约3~5个月西太平洋副高会增强西伸。"张(1988)

-太平洋海温vs对流&垂直次环流vs 副热带高压

"当北印度洋出现正的海表温度异常时, 500 hPa 及以下层次上西太平洋副热带高压将异常发展; 200 hPa 上南亚高压也将异常发展。当然异常反气旋环流出现的纬度与印度洋上SSTA 的位置有关。"吴等(2000)

"赤道印度洋海温偶极子还通过影响对流层上层青藏高原反气旋以及西太平洋副热带高压,也对亚洲夏季风有明显影响。因为对应海温偶极子的正(负)位相,青藏高原反气旋将偏弱(强),而西太平洋副热带高压也将偏弱(强)。"李与穆(2001)

-印度洋海温vs南亚高压vs副热带高压

"当青藏高原夏季风活跃,其上为低压系统,其东侧维持偏南气流,有利於引导和加强印度夏季风从孟加拉湾北上;反之,当青藏高原夏季风中断,其上为高压系统,其东侧维持偏北气流,有利於阻挡和削弱印度夏季风从孟加拉湾北上。"汤等(1998)

"高原夏季风活跃,印度大陆受高压脊控制,印缅槽东移北抬至高原东南侧,对应印度夏季风中断期。高原夏季风中断时则为印度夏季风的活跃期,高原季风和印度夏季风降水存在跷跷板关系。

高原夏季风强(弱)时,印度全区及我国华北地区容易出现降水偏少(多)。高原夏季风偏强通常对应低层印缅槽偏东偏北,槽前水汽输送有利於高原东南部降水产生,而印度大陆受高压脊控制,为季风中断期。"李与段(2011)

"分析了高原季风强弱对夏季南亚高压活动和三峡库区旱涝的影响,揭示了如高原夏季风偏强(弱),青藏高原上空及其以东地区100 hPa 南亚高压也偏强(弱), 位置偏北偏东(偏南偏西)。"马(2003)

-高原夏季风vs印度季风降水vs南亚高压vs副热带高压

      上述研究中各项因子对於副高影响将在接下来分析中一一表明,首先先从最直接的影响开始,也就是南亚高压vs副高的部份:

"南亚高压偏东,对应并导致副高偏南偏西"
"相向而行,相背而去"

图片:46.jpg

(西太平洋中高层高度场随时间演变图)

      比较入夏以来南高与副高间关系可以发现,南高在今年夏季主要较为偏北偏东,到8月分偏东状况最为明显,虽然不是最强的状态,但在其显着的偏东位移之下依据副高与南高之间相向而行的研究成果,对应此时8月份的副高脊确实大幅西伸且亦有南偏趋势,故造成8月副高偏强的另一凶手再度现形:偏东发展的南亚高压。所以在接下来分析中先将焦点摆在其他更大尺度的因子如何导致南亚高压入夏以来出现的偏东发展趋势。

      由於此夏季的南高并非在8月分才偏东,而是维持整个夏季的偏东趋势(当然是就平均场而言,更短尺度的周尺度还是有偏西或中间型发展之状况),所以在这方面的状况必须要由较大尺度的影响切入,了解造成此现象的平均海洋或大气背景因素,随後针对8月分大幅东伸的状况进行时间空间尺度更小的分析,找出南高在此夏季演变状态不同尺度之综合因素。

首先由上述研究看到印度洋海温的部份:

"IOD正(负)相位青藏高原反气旋将偏弱(强),而西太平洋副热带高压也将偏弱(强)"

      (IOD, Indian Ocean Dipole)即印度洋偶极子,是由Saji et al.(1999)研究中所发现一种位於热带印度洋东西两侧海温高低不同产生之相位年际变化,具体类似热带太平洋的圣婴/反圣婴现象,在近年来的热带大气以及季风相关研究中是一个相当热门的研究重点,诸如上述IOD相位变化对於南高及副高影响。在定义上,IOD海温定义区块如下区域:

图片:47.png

(图片来源:澳洲气象局)

当IOD为正相位,海温为西高东低,当IOD为负相位,海温为西低东高。

来看看当前状况:

图片:48.gif

(IOD指数变化,圖片來源:http://stateoftheocean.osmc.noaa.gov/sur/ind/dmi.php)

图片:49.jpg


(2014夏季印度洋海温距平)

      在前述学者对於北印度洋海温以及印度洋偶极子变化对於南亚高压的正面贡献,从目前分析资料看来,IOD在今年夏天强负相位以及孟加拉湾的高海温,均合此时偏东的南亚高压十分吻合,在前述研究中认为高海温容易形成可感热以及对流潜热加热的方式加强南亚高压,同时北印度洋的高海温作用也是使副高西伸增强的可能性之一:

图片:50.jpg

(印度洋及南亚夏季降水比(下)及OLR(上)距平)

      上述两图分析可知在今夏的青藏高原东南侧以及东印度洋有显着的对流降水,可能是南亚季风经过高海温区域所致,降水潜热释放加大了青藏高原的加热作用,且加热位置在高原东部,造就了偏东的南亚高压,除偏东的南亚高压回馈使得副高偏强以外,北印度洋海温偏高也可能如研究成果般为一使副高偏西偏强的可能因素之一,凶手又浮现一只:负IOD与偏高的北印度洋海温。


图片:51.jpg

(印度洋及南亚夏季垂直运动距平剖面(上)及高层距平(下))

      由於高海温作用,忍不住检查了一下垂直运动距平,发现在东印度洋高海温区北侧北半球低纬中高层有强烈的下沉运动,由於此区域拜青藏高原及南高所赐有反向的哈德里胞,且下沉集中中高层也很符合南高是高层系统的特性,但是却呈现如此强烈的正距平下沉,在将高层垂直运动距平以水平方式来看,发现在印度洋高海温区北方北苏门答腊到南中南半岛有很强并向东延伸的下沉运动距平,虽然目前无文献(也许是我不知道,若有板友知道这方面相关研究还请不吝提供)可证实负IOD作用会透过加强局地上升到北半球印度洋低纬下沉,增强南亚高压,也就是类似前述TBO正相位的作用,故这只是我自己的推测:负IOD也会透过加强局地哈德里胞来反馈加强南亚高压,并使其偏东偏南。也许是也许不是,欢迎讨论。

      从上述资料分析可知负IOD发展乃是今夏以来南亚高压偏东发展的主因之一,乃是由较大尺度的海洋热力状态导致且维持整个夏天。而前述观测资料显示南亚高压在8月分东伸幅度最大,显示在8月份的南亚及印度洋地区有大气方面的变化,以下便由月尺度的大气变化过程来分析这一段南亚高压大幅偏东过程:

      在南亚地区尤其是印度一带的季风在夏季其实不完全是连绵不绝的,这当中尤其降水的部份常常出现急遽趋缓而後又复上升的状况,此即所谓的季风中断现象。在过去数十年来的研究中,此种中断现象其中之一因素被认为与上世纪60年代由中国学者提出的高原季风概念有关;详细变化描述已如前述,这里来看看8月份的印度季风指数以及高原降水分布是否构成印度季风中断减弱,对应高原季风旺盛,降水集中高原东南侧使南亚高压偏东的特徵:

"高原季风旺盛对应并导致印度季风中断,降水集中高原东南侧,潜热释放使南亚高压偏东(亦可能偏強)"

图片:52.jpg


(印度季风(降水))指数变化)

图片:53.gif

(8月份南亚地区500hPa高度距平)

图片:54.gif

(8月份南亚地区低层平均风场)


图片:55.jpg

(8月份南亚地区水汽通量平均(上)距平(下))

图片:56.gif

(8月份南亚地区中层垂直运动距平)

图片:57.gif

(8月份南亚地区降水率距平)

      从最上面的印度季风指数可以看出,在整个8月份印度季风呈现十分低迷的状态,此时反映出的动力及热力特徵应当是印度上方被相对高压区覆盖,降水偏少的现象,对比观测资料也十分吻合。而在相对高压区的作用之下印度洋跨赤道流便不易流入印度地区,而从低层平均风场观测上可以看到强风区"绕行"印度半岛并进入孟加拉湾,所携带大量水汽又受到北孟加拉湾高海温区的影响,在青藏高原东南麓迎風面形成水汽距平上的水汽汇区,而该区也有着最强的上升趋势,对比同时的印度次大陆便是下沉趋势。故综合以上结果可知在青藏高原东南侧有着最大的降水正距平,此阶段特徵便与前述研究提到的高原季风旺盛时降水集中高原东南侧且印度季风中断等结果十分一致。故反映在南亚高压强度上便是使其东伸发展,自然有利於副高此时西伸南移了,又一个幕後元凶现形:高原季风旺盛导致的印度季风中断周期。

     上面提及的部份皆是从大尺度海温以及局地季风降水变化分析导致南亚高压今夏及8月东伸的因素,都能有效解释副高的西伸,但在低纬度的部份,在8月份的整层副高大幅南落是有别於6与7月的状态,南亚高压的影响主要是反映在中上层的副高势力上,从6与7月的副高底层势力就可看出此时的南亚高压对副高影响不达底层,且7月也有一次的印度季风中断也对应偏东之南高,所以在8月份副高南落部份便不能完全由南亚高压来解释,前述分析提及的类TBO正相位事件在8月份於西太平洋的下沉强度倍增事件暗示了低纬度垂直运动不只是由局地哈德里胞所导致,故也不能以TBO来解释8月的副高大幅南落。

      那麽在海洋与大气环流影响副高强度的因素目前只剩一个,就是大尺度的热带太平洋海温异常以及对沃克环流的影响:

"东太平洋海温异常後约3~5个月西太平洋副高会增强西伸。

     今夏的堪比97年圣婴事件前的超强次表层暖水距平东移事件一度让板上的圣婴讨论以及国际间气象单位的忧心及警告沸腾一时,幸好目前看来是个空包弹,事件凸显出了大尺度大气与海洋偶合状态之变化在现在的技术上要准确掌握仍是困难重重。总之看来这波雷声大雨点小的类圣婴事件算是告一段落了,但也不能说完全无影响:

图片:58.gif

(热带东太平洋海温距平)

      事实上这波东太平洋海温增温事件从3月开始发展,上述的5~8月变化是从较成熟的时段来作出的距平场,因此根据大气的滞後性以及研究成果,发展於春季的事件在入夏以後便会影响到沃克环流并进一步影响到副高使其南落,来看看沃克环流的逐月变化吧:

图片:59.jpg

(沃克环流逐月变化,红色表上升蓝色表下沉)

图片:60.jpg

(不同年份8月沃克环流演变)



      透过逐月演变可以看出今年夏季西至中太平洋的沃克上升支不断减弱,下沉支发展,相信是受到春季的东太平洋海温正距平发展有关。而与过去两年同期的西太平洋沃克环流距平场相比也有着显着的上升减弱下沉发展之异常讯号,相信是受到春季开始发展的东太平洋海温正距平事件有关。

      最後也是最重要的凶手终於现形了:东太平洋海温异常导致的西太平洋沃克下沉支发展,加强了低纬下沉使8月副高不但大幅西伸且南落。

小结:集大尺度缓慢演变的IOD负相位以及类TBO正相位讯号於一身,加上适逢印度季风大幅中断,最後又遇上年初春季开始发展的东太平洋正海温距平引发的夏末沃克环流下沉支发展补上这临门一脚,多重因素作用之下,造就了超强副高。

3. 其他可能导致无台或副高偏强的因素

      在前述的7月对流活动分析中可知其实7月的ITCZ相当旺盛,须知ITCZ是哈德里胞的一环,根据我长期观察的结果,其实副高与ITCZ间的状况似乎是互相抑制也可说是互相回馈的:副高强西伸南落=低纬大气稳定=ITCZ不活跃,又ITCZ不活跃後,副高动力源之一的哈德里胞在低纬上升趋势便减弱,反映在哈德里胞上便是减弱,副热带近中纬区下沉减弱,副高便会减弱,随着副高减弱势力撤出低纬,又有利於ITCZ对流活跃再度加强上升运动及哈德里胞,於是乎下沉加强并使副高又再度加强西伸…变成一个循环,观察7月及8月的副高及ITCZ消长状况,似乎也能符合这种过程,当然此循环容易被其他系统的信号影响所掩盖,故只能说是可能因素,且未看到有相关文献支持,故此回馈效应仍属较为保留的看法,不列入主因讨论。如果板友对这方面有研究,也欢迎讨论。

      最後在对流部份,热带气象中一个显着的因子:MJO也会对对流活动产生显着效应,一般而言其所在相位伴随对流发展,研究并指出其经过之热带海域较易有台风生成,来看看夏季MJO的走势吧:

图片:61.gif





      差不多7月底到整个8月,MJO均在西印度洋一带活动,故未在西太平洋一带引发对流,不过其实这不算一个负面因子,因在夏季季风盛行的西太平洋,即使没有MJO移入仍旧可以有旺盛对流生成,只要大气环流及海洋条件配合的好,故在夏季MJO顶多只能说是辅助脚色,没有MJO顶多对流就是不那麽旺盛,而在这样本就不利对流的8月,MJO未至只是让不利对流环境下要形成扰动更加渺茫,而不能视为抑制主因。
[Mahoshojo于2014-11-27 12:08编辑了帖子]
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发布于:2014-10-01 12:49
三丶结论

      2014年8月的西太平洋真的是相当特别的一个夏天,集大尺度缓慢演变的IOD负相位以及类TBO正相位讯号於一身,加上适逢印度季风大幅中断以及AAO正相位,最後又遇上年初春季开始发展的东太平洋正海温距平引发的夏末沃克环流下沉支发展,导致了这个历史纪录的无台事件,甚至维持超过一个月之久。

      经过上面的分析可以看出,其实在这次事件中,东太平洋海温正距平引发西太平洋下沉支沃克环流才是本次事件中最主要使副高增强抑制扰动成长的因素,前述的IOD负相位与TBO类正相位都是在2013年夏季都出现的,印度季风中断以及AAO正相位也都是夏季会出现个一两次的,但就只有今年8月出现了无台事件,可以今年比起往年多了点特别的因子:西太平洋沃克環流下沉支的发展。简单而言,此次无台事件有两大特性:

A. 多重综合要素同时间集结同时对西太平洋动力场及热力场结构影响造成不利台风生成之環境。

B. 东太平洋海温正距平引发西太平洋下沉支沃克环流加强上述因子影响最终导致无台事件发生。


      打这麽多字想必不少人看了很累,结论的部份就不再以大量文字疲劳轰炸大家,将上述重点以图像逻辑的方式清楚呈现,作为这篇文章的结尾:

结论中影响因子流程图说:

图片:結論流程.jpg



或更简单的影响因子示意图:

图片:63.jpg




[Mahoshojo于2014-10-01 22:04编辑了帖子]
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发布于:2014-10-01 13:02
    终於结束了,历时三个多礼拜一面工作一面查文献资料构思逻辑流程与绘图,最终呈现出这篇生涯第一次环流分析,本以为会难产的啊。或许会有人说:只有这五大因素吗?这些因素在我看来有些应用不当…等相关意见。当然,大气运动是连续而复杂的,这篇文章也只是就我能力所及可能的推敲出这次历史性低迷风季背後因素的全貌与关联,有没有更多的因素在背後?也许有,也许没有,不好说,毕竟大气总是浑沌的,是吧。

    加上大气运动的复杂度会随着尺度增加而牵涉到更多不同因子之间的交互作用,使得一件事件的背後因子变得更加复杂,故分析上必须先从近处的直接因素着手再慢慢往远处背景因素回推,方能推敲出整体事件幕後因素轮廓。本文算是个人头一次尝试作天气尺度以外的大尺度短期气候事件分析,惟大尺度领域这方面仍在探索,故文中难免有疏漏错误之处,还请其他板友能多多提供指教及意见,互相交流学习。文章欢迎转载,注明出处即可。


資料來源:


ESRL


中國氣象局國家氣候中心


參考文獻:參考文獻.txt

全文完
[Mahoshojo于2014-10-03 11:13编辑了帖子]
1条评分, 好评度 +10
  • zhu
    好评度 +10
    优秀作品
    2014-10-01 20:07
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mikeliang
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发布于:2014-10-01 16:40
没有别的表情了!
只有

图片:QQ图片20141001141919.gif


-------------------------------理性讨论 理性膜拜------------------
关于学灰对于这篇特特特特特特大神作的渣评(只是对个人认为需要补充的地方的渣评):
1.1楼的风切变定义实际上并不是通常热带气旋动力学中考虑的“垂直风切变”。这个风切变定义是来自于dV/dp(实际上应该是偏导符号,但家里渣电脑打不出来),图上850hpa的状况自然也是dV/dp在p0=850hpa处的矢量。
但通常考虑的“垂直风切变”,是对流层高层(150hpa-300hpa平均矢量风,一般取200hpa矢量风)和低层(700hpa-925hpa平均矢量风,一般取850hpa矢量风)之差。夏季南海经常是南亚高压南侧的东北风控制,而低层气候均值上是西南风,因此南海夏季风切变便是强东北风(指向西南),很多夏季南海台风的秃头甚至明显切离也是这么来的,而这张图上显然风切变成了西南风。其实今年8月,南海和西北太平洋大部风切变应当是偏弱的,这是季风环流圈偏弱的条件下的常态(这是从我的微博上找下来的- -家里的电脑没有装GrADS,而且时间是8.8-8.23。第一张是距平图,第二张是同期气候平均态)

图片:200hpa-850hpa矢量差.gif


图片:200hpa-850hpa矢量差-气候均值.gif


-----------
2.TBO以前很少注意过,虽然没有找到定义,但是从TBO主要定义区域是马来群岛一带,而这里正是印太齿轮的衔接处,这就决定了它的影响力。
首先,TBO区域很大程度上反映了南海跨赤道气流区域的温度经向梯度。TBO正位相年的该区域海温都是明显偏高,这是导致赤道两侧经向梯度缩小而不利于跨赤道气流偏强,从而经向季风环流圈也是偏弱,气候均值上处于下沉支的马来群岛也会出现降水偏多的状况。个人更倾向认为TBO反映了印太齿轮交界处经向季风环流的强度。
既然处在这个关键位置,那么TBO势必也是要受到ENSO/TIOD(也就是一般说的IOD)之类因子的影响。而ENSO也有一个准2-3a的振荡,和功率谱上第一个峰值也是接近。如果说简要的物理机制,那就是ENSO处在向厄尔尼诺发展的状态中时(包括拉尼娜后期-厄尔尼诺前期),太平洋赤道西风的增强让马来群岛一带和西太的暖水明显东移,TBO区域的SSTA开始下降,TIOD也倾向发展为正位相事件,此时进入TBO负位相阶段,这一带被异常下沉支控制;而下沉支控制时间长久之后,SSTA也会势必升高(实际上热带印度洋在厄尔尼诺发展的中后期都是在长期下沉支控制之下进入SSTA偏高状态,IOBW对ENSO后滞数月的高度正相关也来自于此)。而在厄尔尼诺后期-拉尼娜发展期,情况刚好相反,此时太平洋信风开始明显增强,暖水逐渐回到马来群岛一带堆积,也就形成了TBO正位相状态,经向季风环流圈也是偏弱。
当然今年是一个很奇特的状况,在ENSO演变上看,春夏季完全是处在一次厄尔尼诺发展期过程中,然而5-6月低纬度地区各系统表现,如太平洋信风的偏强,副热带高压的偏西偏强,反而是一副类似厄尔尼诺消亡期的态势。到了7月太平洋赤道西风有所增强,似乎有些“步入正轨”,然而8月的情况更是令人费解——从速度势分布图上便可以看得相当明显,这并不像厄尔尼诺发展期的状态,反而和历史上很多厄尔尼诺事件的鼎盛期更接近,然而这距离东太平洋明显增暖只有约2个月。如果换成ONI(厄尔尼诺系数,即Nino3.4区SSTA)和MEI(Multiple ENSO Index,一种综合海洋和大气状况的厄尔尼诺指标)的对比就更为明显了:2014年8月,ONI只有+0.16左右,而MEI是约+0.87,显然大气的反应是更为剧烈——大气为什么会来如此提前和偏强的响应呢?这个问题很有意思也值得思考。TIOD的背叛么?早于今年年初开始发展的PDO事件么?或者是别的气候因子。
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PS:关于2013年和2014年夏季副高的差异,其实也不算难以理解:二者的共同点是面积偏大和南界偏南,不同点在于2013年北界偏北而2014年刚好相反。TBO对副高的影响更多的是调控跨赤道气流/季风环流圈的强弱和100°E-140°E一带赤道两侧对流活动的情况(OLR),TBO正位相的时候西太平洋低纬度区域是异常下沉,西太平洋ITCZ/副高南界也会自然偏南。二者这一点是相同的。真正的差异是北界问题,这和中高纬度的关系更大:2013年夏季是强AO正值状态,并且东亚一侧中高纬地区是强锁相状态:从北极到长江流域,是明显的“-+-+”型波列,而且长时间稳定,副热带急流也位置正常略偏北,且明显偏强,这是纬向环流盛行的标志。在上述因子共同影响下,2013年的副高北界也明显偏北。而今年夏季则是强AO负值态势,西伯利亚地区阻塞活动活跃,而副热带急流明显偏南,这是副高北界偏南的最大一个原因。

图片:JA2013.png

图片:JA2014.png

图片:zonal wind200hpa-Cli.png

图片:zonal wind200hpa-JA2014.png

图片:zonal wind200hpa-JA2013.png


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 3.南亚高压的问题,今年8月南高偏南偏东,而且应当算是偏弱。当然青藏高原这个重要热源在7月前半月明显“偏热”之后在7月后期明显偏凉,这可以认为是一个重要的扰动源——短期来看,青藏高原如此状况会让热中心东移且南高中心东移,但是亚洲大陆其他区域的高空加热能力远非青藏高原能比拟,如果青藏高原热源区长期偏凉,南高因为失去强大热力场支持,走向偏南偏东偏弱的态势也是必然的。印度季风中断的因素可以和南高问题合为一体:印度季风偏弱导致的水汽潜热凝结释放的潜热量减少,这也是南高偏弱的一个原因,而季风爬上高原之后,长时间阴雨让高原感热损失更大,南高显然也会不支而退。另外的原因也提到过了,便是北侧副热带急流偏南。
上面说了很多问题,但是我正试图把这些归结在一个核心,哪怕是西伯利亚阻塞活跃之类的状况也似乎能归结于此——一个“海洋未动,大气先行”的ENSO正事件。西伯利亚阻塞活跃能归结于此似乎很神奇,那是和大气内部角动量交换有关。大气相对角动量早已是高度正值,而8月处在正值且下降状态(AAM>0,dAAM/dt<0),这通常是厄尔尼诺发展到顶峰(甚至后期)才常见的状态。这种状态下,中高纬度西风带内角动量倾向于向南传递,副热带急流也因此偏南,而要使得这一过程进行,活跃的西风波动是不可缺少——涡动传输占了西风角动量传输的最重要部分。至于印度季风的偏弱中断、沃克异常上升支东移到东太平洋,这些更像是厄尔尼诺发展到顶峰前后的表现,在8月份出现似乎很不可思议。当然唯一能独立于此的似乎是TIOD的负相位状态,它并没有像过往ENSO/TIOD的配合出现正位相事件,也许是这次ENSO不正常表现的可能原因。不过近几年,ENSO事件变得“琐碎化”,很多强度较弱且持续时间不长的冷暖峰变得很多,或许大气响应的混乱也来源于此,这也是气候预测要注意到的地方。
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胡乱渣评了一通 求大神放手别虐

图片:QQ图片20141001141919.gif

[mikeliang于2014-10-01 16:44编辑了帖子]
2条评分, 贡献值 +5 金钱 +5
  • zhu
    贡献值 +5
    优秀帖
    2014-10-01 20:07
  • Mahoshojo
    金钱 +5
    獲益良多,除了膜拜還是膜拜
    2014-10-01 19:27
真正的传奇,不一定要功成名就,而是能做到最好的自己。
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Mahoshojo
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发布于:2014-10-01 21:34
mikeliang锛毭挥斜鸬谋砬榱耍
只有

-------------------------------理性讨论 理性膜拜------------------
关于学灰对于这篇特特特特特特大神作的渣评(只是对个人认为需要补充的地方的渣评):
1....
鍥炲埌鍘熷笘
正要@麦克连帮忙挑刺您已先回了w


其实我一开始也很犹豫这个垂直风切到底是甚麽,似乎跟我印象中有点不一样,因为在网站上看到是不同层的分析,但垂直风切怎会是以单一层来看呢,所以感觉十分可疑,故我一开始对资料的解读是:资料上显示的层数就相当於自地面开始到该层的垂直风切,於是便用了w

我以为是这样的

所以我想:先看看低层的状况好了,由於考虑到副高是深厚的动力暖高压,强度往下层减弱,所以要是低层的垂直风切大想必就容易使对流初始阶段的发展被抑制住,而这也反映了副高往下发展的事实(考量到西太平洋夏季底层到高层是西南季风转成强偏东或北风,副高往下发展使西南风平均厚度层变薄,自然反映出低层偏大垂直风切),故自然不利於扰动酝酿,而顺着副高强度往上递增的事实这个风切也许也是会增加,假如底层是西南风情况之下

而直到看到你这篇我才恍然大悟西太8月已经被副高垄罩西南风也中断到底哪来的垂直风切w
风切的确应当是偏弱,一语惊醒梦中人XD

其实您所指垂直风切的定义及应用与我的出发点是一致的,只是我误解了该资料的定义,非常感谢指正,以後不确定定义的资料还是要小心使用@@

这部份得修改了


TBO的部份其实我也一直在找发现这种震荡的起源文献,以为能够找到像MJO一样有明确定义的文献,但徒劳

有找到在分享出来,也欢迎板友补充

您提到TBO正负相位转换的观点很特别,关於TBO正负相位变换我所知道的是近似於局地海气表层热通量的交换受海温距平变化所造成,其实正因为其位於印度洋太平洋的中心枢纽,所以我曾经想过由於局地变化海温距平变化造成印度洋与太平洋两侧沃克环流会不会也跟着TBO相位变化有所转变,进而暗示了TBO作为ENSO驱动源的其中一个可能,我的想法是这样:由TBO去影响ENSO

但看完您的观点:由ENSO发展导致TBO的相位的变化,且是以大尺度环流及海洋动力场随ENSO发展进而影响TBO
,也觉得很有道理,将这和我之前的观点比较,感觉有点像鸡生蛋蛋生鸡的连结循环

单然这是只考虑TBO与ENSO的状况

不过若是将IOD放进来,也许就变得更复杂了,其实印象中就ENSO/IOD历史观测资料来看印太这个齿轮好像不是总是那麽耦合在一起,而会有各自为政的情况,所以其实将ENSO/IOD放在一起看在再加进讨论TBO,似乎变得更复杂了些

不过感谢您提供的新观点,很有启发思考性


至於13与14年副高差异的部份我倒是没去看高纬度的讯号w(因为本篇都快生不出来了啊啊啊啊啊啊)
非常感谢您的补充,算是完成了两年夏季副高差异的因素


其实印度季风中断的部份我所了解的似乎是与高原季风放在一起讨论,至少我看到的文献是这样
两者其实之间具有翘翘板的关系在,一强一弱,高原季风旺盛形成的印度半岛上高压距平便倾向使印度季风不易深入陆地降水,在季风降水指数上便呈中断,每年夏季都会有个一两次

所以正确而言我文章应该描述成

"高原季风旺盛导致降水集中高原东南部使得南亚高压偏东发展"

会写印度季风中断其实是因为讲高原季风感觉比较冷门XD

不过说真的,南亚高压偏强偏弱在8月的部份我倒是看不太出来,似乎比较偏向正常值,我想我会打成偏强应该是昏头了@@

而在潜热的部份我的想法是,透过观测资料来看,北印度洋整个夏天都有偏高的海温距平,季风气流流经此处应该足以携带较往常更多的水汽爬坡上高原,所以降水及对流导致的表层潮湿与短波辐射量下降使大气稳定度增加的过程,会由较往常更多的水汽潜热释放过程抵销故仍为不稳定,简单来说与高海温导致之强迫作用有关,也与高原季风旺盛导致印度季风绕行至孟加拉湾有关

这是我的看法,一如水汽通量距平在高原东南麓的局地高值一般,而印度季风中断在印度大陆上方的高压与下沉距平也反映了跨赤道流不易进入印度半岛,而被迫"绕行"孟加拉湾,形成一支强风轴,如我文中图所示

是故在强风轴加上高海温距平作用之下对应高原季风旺盛(印度季风中断)便是有持续不断且可能较往年更高的降水潜热在高原东南侧发展,支持南亚高压偏东,与整个8月该区有强上升及OLR持续副距平有关

潜热在此作用是支持南高东移,这是我的看法,写成偏强偏东应该是错误,只有偏东而已,强度感觉正常

至於副热带喷流的部份,就我所知副热带喷流与经向气流的角动量守恒产生科氏偏转有关,夏季时呈准三波分布,在亚洲的部份自是由南高向北经向气流偏转成强西风所致,所以一旦南高偏南,对应的副热带喷流也是会偏南的,当然也许有负AO的影响在里头,但谁多谁少,似乎不好说

ps.我南高强弱是用高度距平值去看,应该没错吧@@

这部份感谢您的指正,看来得修改文章了


最後我想问一下AAM的图要去哪儿看,我一直找不到><
顺便问一下JMA上EP通量的图好像不见了(就是纯粹以向量场表示的那张,现在的变成纬向风也画在图上,变得很杂乱,还是换连结了?)


真的很感谢用心看文章的人^^,学霸实至名归别在谦虚啦,感谢指教~
[Mahoshojo于2014-10-01 21:36编辑了帖子]
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7楼#
发布于:2014-10-03 18:29
Mahoshojo锛氄狜麦克连帮忙挑刺您已先回了w


其实我一开始也很犹豫这个垂直风切到底是甚麽,似乎跟我印象中有点不一样,因为在网站上看到是不同层的分析,但垂直风切怎会是以单一层来看呢,所以感觉十分可疑,故我一开始对资料的解读是:资料上显示的层数就...
鍥炲埌鍘熷笘
抱歉我现在在和家人外出旅行...先简要评论吧 等回完善
TCC的E-P通量改版了,形式不够好看,但纬圈平均的E-P通量图应该没变。关于GWO/AAM:http://www.esrl.noaa.gov/psd/map/clim/gsdm.composites.shtml
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  • Mahoshojo
    金钱 +1
    玩得愉快,有機會可以來台灣走走~呵呵
    2014-10-03 21:46
真正的传奇,不一定要功成名就,而是能做到最好的自己。
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davidtreesea
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发布于:2014-10-04 20:40
今年8月西太海温表面看上去很高 但实际上暖水层厚度比常年薄很多
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  • Mahoshojo
    金钱 +1
    有暖水層厚度距平圖可供參考嗎?
    2014-10-04 20:49
欢迎访问<a href="http://bbs.typhoon.gov.cn" target="_blank">台风论坛</a>。
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发布于:2015-04-19 22:55
求大神指导,具体在哪找到的数据,怎么处理数据以及出图
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发布于:2015-04-20 10:38
求大神指导,具体在哪找到的数据,怎么处理数据以及出图 @Mahoshojo
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  • Mahoshojo
    金钱 +1
    現在忙晚點回
    2015-04-20 13:42
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发布于:2015-05-18 12:50
考虑相关的下沉支.
下图区域的降水. 相信对西北太平洋 201408 月的降水负距平起了明显的作用.


图片:4766.png

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Mahoshojo
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发布于:2015-05-20 00:06
daily锛毾峦记虻慕邓. 相信对西北太平洋 201408 月的降水负距平起了明显的作用.鍥炲埌鍘熷笘
可與文內提到西太沃克下沉支發展與東太上半年偏高海溫間關係做一連結,其實應該是同一件事沒錯喔。

另求此圖出處網址,謝謝。
(@゜▽゜@)ノ~~Mahoshojo=まほ しょうじょ=魔法少女 滴說
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发布于:2015-05-20 09:46
出处为 KNMI climate explorer .

http://climexp.knmi.nl/
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  • Mahoshojo
    金钱 +8
    謝謝 很豐富的資料
    2015-05-20 14:07
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carpenter3
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发布于:2016-12-11 12:07
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