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[机构公布] 2012年大西洋热带气旋活动总结

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发表于 2012-12-18 12:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
2012年大西洋海盆热带气旋活动总结及对季节性预测的验证

2012年飓风季的活跃程度大大超过了季节性预报。其显著特点是强度弱,纬度高的热带气旋所占比例十分之高,但达强飓风强度的却只有一个。2012年异常活跃的区域主要出现在亚热带大西洋东北部,其中的超级风暴“桑迪”(Sandy)为大西洋中部及美国东北部沿岸地区造成了巨大破坏,但是其所造成的破坏仍未超出自然变异的范围。

By Philip J. Klotzbach and William M. Gray
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图1.jpg
图片来自国家飓风中心(NHC)(http://www.nhc.noaa.gov

摘要(ABSTRACT)


本报告对2012年大西洋海盆内的热带气旋(TC)活动进行了总结,并对作者对大西洋及加勒比海盆的预测进行验证。此外文中还对10-11月加勒比海盆预测以及6次时效两周的大西洋海盆预测进行验证。在过去几个月中飓风季异常活跃的原因主要与马登-朱利安振荡(MJO)所处的相位有关。

我们对2012年做出的首个季节性预测于4月4日发出,其后又分别在6月1日及8月3日对其进行更新。这些季节性预测中还包含对2012年飓风登陆美国及加勒比地区概率的预测。

2012年飓风季是有记录以来最不同寻常的风季之一,期间较弱的热带气旋所占的比例异常之高,而强飓风的活动却接近于零。而2012年热带气旋的发源地及路径也十分不同寻常,由于我们所做的大西洋海盆季节性飓风预测建立在环境与之相似的飓风季的对比之上,因此我们预测的命名风暴及命名风暴日数远低于实际水平,但对飓风强度及以上的预测却接近于实际水平。

我们在大西洋飓风季活跃的8-10月之间连续做出了6次时效两周的的预测。由于这些预测主要基于当时的全球预测模型及马登-朱利安振荡(MJO)所处的相位做出,因此今年此类预测的准确度相当之高。而我们10-11月针对加勒比海盆的预测也成功的预测出了今年风季末两个月加勒比海盆的活跃程度。

而包括净计热带气旋(NTC)活动及累积气旋能量(ACE)在内的综合测量数值则高于平均水平。2012年的飓风活动主要集中在亚热带地区。由此看来,中层大气异常的下沉气流是2012年热带地区不甚活跃的主要原因。而厄尔尼诺现象未像季节性预测中所预测的那样发展仅为其中的次要原因。

超级风暴“桑迪”是个十分异常的系统,它导致了在美国历史上许多单个风暴都不曾造成的重大经济损失。造成这些破坏的原因在于它在向西北移动的过程中同时具备中纬度气旋及热带气旋的特性,从而对纽约市及新泽西州沿岸地区造成了严重洪水。虽然此类热带气旋极为罕见,但它仍未超出自然变异的范围,因此不应把其归咎于人类活动所排放的温室气体。我们在本文中将花费大量笔墨来描述“桑迪”。

名词定义及缩写(DEFINITIONS AND ACRONYMS)


累积气旋能量(ACE):用于衡量一个命名风暴的风力和风暴潮的破坏力,定义为一个命名风暴每六小时最大风速(单位为10的4次方平方海里)的平方和。大西洋海盆1950-2000年这个参数的值为96。

大西洋多年代际振荡(AMO):发生在北大西洋的一种海洋表面温度和海平面气压场的自然波动。AMO的变化可能与大洋温盐环流的波动有关。虽然目前AMO有多种定义,但我们采用50-60°N, 10-50°W的海水表面温度作为AMO的定义。

大西洋海盆:这个区域包括整个北太平洋,加勒比海和墨西哥湾。

厄尔尼诺:赤道太平洋东部海平面温度在12-18个月期间异常偏暖。其发生没有规则,平均说来中等或强烈厄尔尼诺事件每隔大约3-7年出现一次。

飓风(H):近地面持续风速达到每小时74英里/时(33米/秒,64节)或以上的热带气旋。

飓风日数(HD):用于衡量实测达到飓风标准的热带气旋活动,以6小时为一个单位。

印度洋偶极子(IOD):热带印度洋西部和东部之间海洋表面温度不规则的振荡。当IOD正距平时,西印度洋与东印度洋相比显得异常温暖。

马登-朱利安振荡(MJO):一种热带大气季节内变化,以大气波形式向东传播,时速约为5米/秒,约40-50天环绕地球一周。

主要发源地(MDR):热带大西洋大多数强飓风发源地,我们定义为7.5-22.5°N,20-75°W。

强飓风(MH):飓风低空持续风速曾经或现在达到111英里/时(96节,50米/秒)以上。代表该飓风达到萨菲尔-辛普森飓风等级3级或以上。

强飓风日数(MHD):飓风在6小时中达到萨菲尔-辛普森飓风等级3级或以上记为1/4天。

多重ENSO指数(MEI):考虑到热带太平洋海水表面温度,海平面气压,地表风纬向和经向分量和云量的一种厄尔尼诺-南方涛动指数。

命名风暴(NS):包括飓风,热带风暴和亚热带风暴

命名风暴日数(NSD):热带或亚热带风暴持续6个小时实测(估计)风速达到热带气旋水平。

净计热带气旋(NTC)活动:每季度命名风暴,命名风暴日数,飓风,飓风日数,强飓风,强飓风日数的平均水平。表示大西洋盆地的季节性飓风活动的总体情况。1950年至2000年这个参数的值为100。

萨菲尔/辛普森飓风等级:根据飓风的风力和风暴潮强度,把飓风分为1到5级。一级飓风较弱,五级飓风最为猛烈。

南方涛动指数(SOI):塔希提至达尔文气压差正规化估量。负值通常表明厄尔尼诺现象的发生。

海水表面温度:SST

海水表面温度距平:SSTA

温盐环流(THC):在大西洋由盐度和海温变化驱动的一个大尺度环流系统。THC较正常水平强,AMO往往趋向暖(正)位相,通常会使得大西洋产生更多飓风。

热带气旋(TC):发生在热带和亚热带地区的大型旋风系统,系统低层具有猛烈的风;包括飓风,热带风暴和其他小型气旋。

热带北大西洋(TNA)指数:5.5-23.5°N,15-57.5°W之间海平面温度估量。

热带风暴(TS):热带气旋最大风速在39英里/时(18米/秒,34节)到73英里/时(32米/秒,63节)之间。

垂直风切变:离地200MB(约4万英尺,12公里)和850MB(约5千英尺,1.6公里)之间风速与风向差异。

(1节=1.15英里/时=0.515米/秒)

答谢(Acknowledgment)


今年的预测得到了私人和个人的支持。我们在此感谢布里奇沃特州立大学地理实验室(MA)为飓风登陆美国概率网站(可登陆:http://www.e-transit.org/hurricane)建设所做出的贡献。


二来我们忠心感谢加州州立大学(CSU)为该季节性预测研究项目提供的宝贵意见,以及多年前毕业的学生,现在的同事Chris Landsea,John Knaff和Eric Blake。同时我们也感谢科罗拉多州立大学的Paul Mielke教授和Ken Berry教授多年来为为我们统计分析提出的建议以及为我们提供咨询和帮助的Bill Thorson。

2012年主要看点

A. 非正常的飓风活跃区

2012年大西洋飓风季的主要特点之一体现在十分反常的热带气旋(TC)活跃区上。图A显示的是2012年所有热带气旋的路径集合。在2012年所生成的10个飓风中有6个在黑框所圈的范围内度过了余生。该区的范围大致在北纬25°以北及西经65度以东。而原先的主要发源地(7.5-22.5°N,75-20°W)内的活跃程度则略低于平均水平。
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图A:2012年大西洋海盆飓风季热带气旋路径集合,亚热带大西洋东北部的特殊之处以黑框圈出。

累积气旋能量(ACE)常用于评价某年风季所有的热带气旋活动。2012年该参数的值为129,而该区(北纬25°以北及西经65度以东地区)却贡献了其中的71(55%)。就1950-2011年的历史数据来看,该区对当年风季ACE的贡献率通常仅为25%,在历史上该区所占ACE比率高过2012年的仅有1986年(63%)和1976年(73%)。

在卫星及飞机侦察的时代到来之前,亚热带大西洋东北部的活跃程度很可能被严重低估。例如1933年是有记录以来最活跃的风季之一,但是该区的活跃程度却异常之低(图B),这可能是由于当时缺乏卫星观测的缘故。

图B:1933年热带气旋路径集合,需要注意的是北纬25°以北及西经65度以东地区当年极低的活跃程度。

我们将在第8部分中对发生在该区的热带气旋活动进行进一步探讨。

B. 飓风/超级风暴“桑迪”

2012年大西洋飓风季最为引人注目的热带气旋莫过于飓风“桑迪”,其于10月下旬为美国东海岸的部分地区造成了毁灭性打击(图C),虽然其所造成的损失依旧在评估之中,但是该系统可能是有史以来对美国经济造成破坏最为严重的风暴,预计其所造成的总经济损失将超过1000亿美元。从加勒比地区到美国,凡“桑迪”所到之处都遭到了严重破坏,该系统带走了近200条生命。
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图C:飓风“桑迪”路径。图片由Unisys Weather提供,红线表示“桑迪”的强度为飓风,黄线表示“桑迪”的强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低气压。

飓风“桑迪”最令人印象深刻的地方之一在于其影响范围之广大。虽然“桑迪”登录时65节的强度并未打破记录,但其热带风暴强度风圈却延伸至距中心约500英里处。图D显示的是飓风“桑迪”登陆前的可见光卫星图像,请注意该系统云区的覆盖范围是多么之庞大。
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图D:飓风“桑迪”登陆前几个小时的可见光卫星图像。

图E由国家飓风中心(NHC)所提供,图中显示了“桑迪”在逼近新泽西州南部海岸时热带风暴强度风圈范围是多么之大,热带风暴强度风圈范围从南卡罗来纳州延伸至缅因州!
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图E:飓风“桑迪”逼近新泽西州南部海岸时热带风暴强度风圈范围。

另一种对风暴总体强度进行计算的方法是评估其综合动能(IKE)。同仁Brian McNoldy最近对登陆美国的系统逐个进行计算,结果得出“桑迪”的登陆时的综合动能仅次于飓风“伊莎贝尔”(Isabel)(图F)。这是由于“伊莎贝尔”的登陆地更疏于防范,且人口更加密集。有关综合动能计算的详细文档详见Powell;Reinhold(2007)。
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图F:登陆美国各热带气旋的综合动能。请注意“桑迪”极高的综合动能,它甚至大过中心气压更低的“卡特里娜”(Katrina)飓风。图片提供:Brian McNoldy

最令人兴奋的是在几天前便对“桑迪”登陆前极不寻常的路径做出了准确预测。图G为国家飓风中心在其登陆四天前(10月25日,周四)所做出的官方预测。
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图G:国家飓风中心发布于“桑迪”登陆四天前(10月25日,周四)的官方预测。

而各类全球模型也在“桑迪”一役中交出了满意答卷。此处以全球预报系统(GFS)于10月25日对“桑迪”登陆时的预测为例。请注意预报中热带气旋的范围是多么之大(图H)。
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图H:全球预报系统(GFS)模式做出于10月25日(周四)的数值预报。图中显示了一大型“混血气旋”在五天后逼近美国大西洋中部沿岸地区/美国东北部地区。该预报十分准确。

1、初步讨论

1a. 序言

大西洋海盆飓风活动的年际变化是世界上飓风区域中波动最大的。表1显示了自1944年以来最活跃的五个风季平均水平(NTC排名)与最不活跃的五个风季平均水平(NTC排名)。请注意最活跃与最不活跃风季中比率的差异,尤其是强飓风(16.5)和强飓风日数(63)。研究发现,与飓风相关的破坏中的80%-85%由强飓风造成(Pielke等,2008)。

表1:自1944年最活跃的五个风季平均水平和最不活跃的五个风季平均水平,同时提供的还有最活跃/最不活跃的风季比率。
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人们一直对于未来大西洋飓风季将会变得异常活跃,异常平淡或在平均水平徘徊很感兴趣。然而在80年代中期全球数据采集变得方便前,客观的确定大西洋飓风季的活跃程度只是幻想。

将全球大气和海洋结合起来看后,我们发现他们可能可以为来年大西洋海盆飓风季的活跃程度提供一些数据。这种实证调查(或数据挖掘)的好处是:这样我们便可以只利用对我们有用的一些数据,而不必对于所涉及的物理问题进行全面探讨。

我们在对20世纪80年代以来的数据进行分析时发现,有许多的数据都表明未来大西洋飓风季持续时间或将延长至6-8个月。这些数据包括厄尔尼诺-南方涛动(ENSO),大西洋海平面温度(SSTs),海平面气压,西非降雨量,准两年周期变化(QBO)以及其他全球性数据。这个项目现任和前任成员都为此付出了巨大的贡献(以及其他研究团体)试图找出飓风数据信号的最佳组合,从而最大限度地提高季节性预报技术的可靠性。为此,我们对各种数据组合进行大量测试。我们现在较准确的预测便是将三或四个数据组合得到的。

我们的预报永远遵循我们的根本原则,因为我们并没有足够的实力对30年后的气候情况做出预报。我们现在主要使用NCEP/ NCAR再分析数据集自1948年以来60多年的再分析数据,并利用新的再分析数据集中30年的气候数据(如ERA-Interim和CFSR Reanalyses)。

当然,若要做出更为准确的预测便要收集更多的数据以及发现更多的潜在关联。我们并不能自信地说存在着最佳方案。因为有的数据会由于时间的推移而发生变化,所以我们必须对这些数据的变化保持警惕。过去我们使用的数据是平流层准两年周期变化和西非雨量。而近年来这些数据已不再适用,这使我们不得不寻找新的数据来填补这个空白。我们现在可以预测的是,在未来几年中我们会收集新的数据和提出新的见解,并对预测方案进行部分修改。为了抵消气候变化的影响,我们必须不断收集新的数据并寻找新的物理关系。几次短期预报成功并不能代表永远成功,我们只有不断对短期预报进行更改,才能在十年或更长的时间保持预报的准确性。

1b. 季节性预测原理

海洋-大气的逐年以及逐月的相互影响会对飓风活动造成影响。这些物理交互与飓风活动之间的联系十分复杂,使得目前对飓风做出的短期预报(1-5天)由于无法把握形势变化和气压变化等关键因素的变化因而不够准确,而压力场的变化则是预报的关键因素。而不幸的是季节性预报必须考虑到水汽能量与动量之间更复杂的相互作用。

我们发现,当逐年的飓风预测把3-4个半独 立的海洋-大气数据综合起来看时,准确率便可以达到较高程度(50%-60%)。而最佳预测(结合3-4组数据)不一定可以对单个飓风活动做出准确预测。因为即使是这些最好的数据,对单个飓风活动预测结果也有些许不同点,虽然每个数据与飓风活动仅有些许关联,但将3-4个因素结合便可以做出较为准确的预测。

在使用四个预测指标的预测模型中,每个预测指标都只是其中的一部分,但同时用四个指标的预测各种预测指标对其影响不同。例如,有时候缺少一个参数会使预测效果减少25-30%,而缺少另一个参数只会使预测效果减少10-15%。而事实上缺少时使预测效果减少25%-30%的参数单独拿出来时,则与预报结果没有多大联系。在3-4个预测模型中缺一不可的参数并不代表着把它单独拿出来看时也十分重要。季节性气候预测的需要处理非常复杂的海洋-大气系统的高度非线性这一性质。这些物理参数的变化构成了一个复杂的迷宫,这些联系的时间尺度从几周至几十年不等。我们不可能了解所有的这些联系,若我们的统计模型可以熟练运用所有的这些联系,那么预测结果便会十分准确。我们有信心在未来的预测中熟练地运用这些联系,使得我们的预报准确度接近于实时监测。

2、2012年热带气旋活动状况

图Ⅰ和表2对2012年大西洋海盆的热带气旋活动进行了总结。今年风季的特点是命名风暴十分活跃,而强飓风的活跃程度却低于平均水平。

3、2012年热带气旋简述

以下是2012年风季大西洋海盆命名热带气旋的简短总结。图A显示了今年风季所有热带气旋的路径,而表2则给出了这些热带气旋的统计数据。这些热带气旋统计数据来自国家飓风中心。登陆维基百科(http://www.wikipedia.org)有助于大家了解这些热带气旋基本状况。
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图Ⅰ:2012年大西洋海盆热带气旋路径。图片来自国家飓风中心(NHC)(http://www.nhc.noaa.gov)。

表2:2012大西洋海域热带气旋活动监测数据。
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热带风暴Alberto“阿尔贝托”(#1):“阿尔贝托”生成于5月19日位于南卡罗来纳州海岸附近的低压区(图1)。当时位于中太平洋沿岸的阻塞形势迫使其在早期朝着西南方向移动,而位于大气中层的槽线则在其登陆佛罗里达东北部之前将其勾走。较强的垂直风切变以及干空气使得热带风暴“阿尔贝托”强度达到45节之后戛然而止,并于5月22日被降格为低压区。自1980年以来,只有两年风季的开始早于2012年。其分别是2003年4月20日的“安娜”(Ana)及2007年5月9日的“安德利亚”(Andrea)。
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图1:热带风暴“阿尔贝托”的路径。图片来自Unisys Weather。黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
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热带风暴Beryl“贝丽尔”(#2):“贝丽尔”的前身为5月26日由南卡罗来纳州海岸附近的副热带气旋(图2)。在生成之初,“贝丽尔”受高压脊引导向西南方向移动,并逐步逼近佛罗里达州海岸,翌日,由于其移入暖水域,其强度开始加强,并成功转化为热带气旋。5月28日,该热带气旋以60节的强度在佛罗里达州杰克逊维尔海滩登陆。随后其以热带低气压的强度向中纬度地区移动,并最终于5月30日转化为温带气旋。“贝丽尔”是有记录以来官方宣布的飓风季开始之前登陆美国的最强热带气旋。上一个登陆杰克逊维尔海滩的热带气旋是1964年的“多拉”(Dora)。
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图2:热带风暴“贝丽尔”的路径。图片来自Unisys Weather。黄线表示该系统强度为热带风暴,蓝线表示该系统性质为副热带系统,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
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飓风Chris“克里斯”(#3):“克里斯”发源于向东北方向移动远离百慕大群岛的低压区(图3)。微弱的风切变及较高的海温使其于6月19日转化为热带气旋。尽管海温逐步冷却,但它却在6月21日出乎意料地被升格为飓风,同日,其减弱为热带风暴,并于翌日转化为温带气旋。
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图3:飓风“克里斯”的路径。图片来自Unisys Weather。红线表示该系统强度为飓风,而黄线则表示该系统强度为热带风暴。
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热带风暴Debby“黛比”(#4):“黛比”的前身为6月23日墨西哥湾北部的低压区(图4)。其后它迅速加强为热带风暴,但受垂直风切变及干空气的影响,它仅以热带风暴下限的强度于6月26日登陆佛罗里达州斯坦哈奇附近。不久后便宣告消散。“黛比”在经过佛罗里达州北部时给当地带来了洪水,不久后它便重新出海。其于6月27日被宣布为后热带气旋。
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图4:热带风暴“黛比”的路径。图片来自Unisys Weather。黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
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飓风Ernesto“埃尔内斯托”(#5):“埃尔内斯托”于8月1日升格自位于热带大西洋中部的热带波(图5)。翌日,它便增强为热带风暴。其后它迅速西移并掠过向风群岛北部,还为圣卢西亚带来了热带风暴强度的大风。随后它缓慢增强于加勒比海,虽然“埃尔内斯托”身处海域海温较高且垂直风切变较低,但是干空气却阻挠了其增强的步伐。随后它移入水汽条件更为优越的加勒比海西部,并于8月7日增强为飓风。8月8日,它以一级飓风的强度登陆尤卡坦半岛南部并大幅度减弱。不久之后“埃尔内斯托”移入坎佩切湾南部并在以热带风暴强度二次登陆墨西哥南部之前略微加强。其于8月10日在墨西哥南部的高地上宣告消散。“埃尔内斯托”在墨西哥南部共带走了7人的生命。
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图5:飓风“埃尔内斯托”的路径。图片来自Unisys Weather。红线表示该系统强度为飓风,黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
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热带风暴Florence“佛罗伦萨”(#6):“佛罗伦萨”前身是8月4日位于大西洋东部的热带波(图6)。同日晚些时候,它于向西北移动的过程中加强为热带风暴。8月5日早间,它达到了50节的巅峰强度,随后冷水区,干空气及增强的垂直风切变共同导致了该系统的减弱。8月6日早些时候,“佛罗伦萨被降格为热带低压,并于同日减弱为低压区。
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图6:热带风暴“佛罗伦萨”的路径。图片来自Unisys Weather。黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
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飓风Gordon“戈登”(#7):“戈登”于8月15日升格于大西洋中部的一个低压区(图7)。翌日它在向北移动的过程中加强为热带风暴,当其发展至热带风暴上限时强度略有减弱。随后它重新加强,并于8月18日升格为一股飓风。相对较低的垂直风切变及温暖的海温使得“戈登”得以继续加强,并于8月19日早些时候加强至95节的巅峰强度。随后由于其移入冷水域且风切变有所加强,其强度开始减弱,但其在登陆亚速尔群岛圣玛丽亚附近时仍保持着飓风强度。“戈登”于8月20日晚转化为后热带气旋,没有与之相关的重大伤亡报告。
图17.jpg
图7:飓风“戈登”的路径。图片来自Unisys Weather。红线表示该系统强度为飓风,黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
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热带风暴Helene“海伦”(#8):“海伦”升格自8月9日位于热带大西洋中部的热带波(图8)。虽然“海伦”所处海域的海温相对较为温暖且垂直风切变较低,但干空气阻止其加强为热带风暴。在其逐步接近岛链之际,由于向西的垂直风切变的增加,“海伦”因此而减弱为热带波。随后其继续以热带波的强度通过加勒比海及尤卡坦半岛,其后它于坎佩切湾内增强成为热带风暴,并在8月17日登陆墨西哥坦皮科附近时为当地带来了强降雨。随后其残余的低压区想西北朝墨西哥北部移动,“海伦”残余的热带波在特立尼达和多巴哥带走了2条生命,而墨西哥韦拉克鲁斯遭到的损失则相对较小。
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图8:热带风暴“海伦”的路径。图片来自Unisys Weather。黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压或热带波。
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飓风Isaac“艾萨克”(#9):“艾萨克”的前身是8月21日位于热带大西洋中部的热带波(图9)。翌日,它升格为热带风暴,由于在生成伊始时受到干空气的入侵,因此它在经过小爱地列斯群岛前强度增幅不大。8月23日晚,“艾萨克”开始增强,并在8月25日登陆海地之前增强至60节,其强度在登陆海地后有所减弱。随后“艾萨克”转向西北并二次登陆古巴,接着掠过佛罗里达半岛西部并移入墨西哥湾。期间中层大气的干空气使得“艾萨克”无法迅速增强。8月28日,其于路易斯安那州海岸附近增强为飓风,并于当日晚些时候登陆密西西比河河口三角洲。在路易斯安那州沿岸徘徊几个小时之后,“艾萨克”于8月29日再度登陆路易斯安那州弗尔雄港。之后它缓慢移向内陆,而强度也开始减弱,并于8月30日最终减弱为热带低压。“艾萨克”一共造成了41人死亡,其中21人来自海地,7人来自美国。“艾萨克”造成的损失总额可能将超过20亿美元,其中大部分源于暴雨引发的洪水。
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图9:飓风“艾萨克”的路径。图片来自Unisys Weather。红线表示该系统强度为飓风,黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
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热带风暴Joyce“乔伊斯”(#10):热带风暴“乔伊斯”是个十分短命的热带气旋(图10)。它于8月22日发源于热带波,并于翌日增强成为热带风暴。强劲的向南的风切变将其对流切往中心北部,因此其强度达到热带风暴的时间仅维持了12小时。而持续的强风切变及干空气使得该系统于8月24日最终消散。
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图10:热带风暴“乔伊斯”的路径。图片来自Unisys Weather。黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
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飓风Katia“柯克”(#11): “柯克”的前身是8月28日移入大西洋中部的热带低压(图11)。不久后,由于其环流中心附近的深对流持续爆发,因而被升格成为热带风暴。虽然在其生成初期中度的向西南垂直风切变阻碍其增强过快,但“柯克”的强度依旧缓慢增强,并于8月30日最终加强为飓风。拜其所处区域的较低垂直风切变较低及海温较高所赐,其于8月31日达到了90节的巅峰强度。由于水温逐渐降低且风切变逐渐增强,“柯克”于9月1日减弱为热带风暴,并于翌日转化为温带气旋。
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图11:飓风“柯克”的路径。图片来自Unisys Weather。红线表示该系统强度为飓风,黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
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飓风Leslie“莱斯利”(#12): “莱斯利”于8月30日升格自热带大西洋中部的东风波(图12),6小时后它便增强成为热带风暴,翌日其强度便达到热带风暴上限,但是强烈的向东北的垂直风切变使得“莱斯利”加强为飓风受阻,并于9月2日减弱为50节。该系统在缓慢北移的过程中风切变逐渐降低,而其强度也因此而达到飓风。与此同时,该系统也的范围也逐步扩大,至9月5日晚,其34节的风圈半径达到200海里。9月7日,由于“莱斯利”所处海域的上升流开始增强,因此其减弱为热带风暴。最后该系统于9月8日转向朝北移动,并为百慕大群岛带来热带风暴强度的大风。9月10日,其加速向东北移动,并在纽芬兰登陆。在其从热带风暴转化为温带气旋的同时,其强度再度上升至60节,并于9月11日被冷锋所吸收。“莱斯利”为百慕大群岛及纽芬兰带来了轻微损害,没有与之相关的死亡报告。
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图12:飓风“莱斯利”的路径。图片来自Unisys Weather。红线表示该系统强度为飓风,黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
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飓风Michael“迈克尔”(#13):“迈克尔”的前身是9月3日位于热带大西洋东北部的高空低压系统(图13)。虽然其所处环境较为不利,但其仍于9月6日增强成为飓风,并于翌日增强成为强飓风。由于其卡在两个高空低压系统之间,因此之后24小时内其移速有所减慢,但其在在未来几天内仍顽强的保持着二级飓风的强度。9月9日夜间,由于受强向西南的垂直风切变的影响,其强度终于开始减弱。并于9月11日最终减弱为热带风暴,受强劲的向东北的垂直风切变影响,其于不久之后转化为温带气旋。
图23.jpg
图13:飓风“迈克尔”的路径。图片来自Unisys Weather。紫线表示其强度为强飓风,红线表示其强度为飓风,黄线表示其强度为热带风暴,而绿线表示其强度为热带低压。
表17.png
飓风Nadine“内迪恩”(#14): “内迪恩”生成于9月11日位于热带大西洋中部的热带波(图14)。翌日,其在向西北移动的同时增强为热带风暴。随后它继续向东北方向移动,并于9月15日早间增强为一股飓风。在未来几天中,它开始转向北和东移动,并因遇到了强烈的向西的垂直风切变而减弱为热带风暴。接下来几天里,由于其进入了弱引导气流区,其移速开始趋缓,而强度则继续减弱。之后“内迪恩”开始再度加强,其中部分原因可能是因为斜压能的增强,之后其继续向东缓慢移动并掠过亚速尔群岛附近海域。9月21日,它逐渐转化为副热带气旋,并于9月22日转化为后热带气旋。随后“内迪恩”继续向西南方向移动,强度开始增强,而其中心附近也开始爆出对流,这使它于9月23日再度转化为热带气旋。由于其移动到高压区的西缘,因此它在向西移动之后开始逐渐转往西北。由于所处海域有着温暖的海温及弱垂直风切变等利好条件,“内迪恩”于9月28日再度增强成为飓风。9月30日,“内迪恩”受较强的垂直风切变影响而再度开始减弱,此时它已经在海上顺时针绕了一圈。10月1日,“内迪恩”减弱为热带风暴,此时它所处海域的向西北的垂直风切变开始增强,而它也被强大的高空槽勾走而加速向东北移动,并再度经过了亚速尔群岛。10月4日,它最终转化为后热带气旋。“内迪恩”的命名风暴日数为1971年“金吉”(Ginger)以来的最高。
图24.jpg
图14:飓风“内迪恩”的路径。图片来自美国国家飓风中心(NHC)。红线表示该系统强度为飓风,黄线表示该系统强度为热带风暴,绿线表示该系统强度为热带扰动,而青线则表示该系统的性质为后热带系统。
表18.png
热带风暴Oscar“奥斯卡”(#15):“奥斯卡”生成于10月3日,其前身是位于大西洋中部的热带波(图15)。翌日清晨,其加强为热带风暴。但是较强的向西南的风切变使得“奥斯卡”无法大幅度增强。当时位于北大西洋上空的大范围低压区向南移动致使“奥斯卡”加速东北移。随后“奥斯卡”开始并入大范围的热带低压系统,并于10月5日晚间被该系统所吸收。
图25.jpg
图15:热带风暴“奥斯卡”的路径。图片来自Unisys Weather。黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
表19.png
热带风暴Patty“帕蒂”(#16):“帕蒂”发源于10月11日位于巴哈马群岛移动的低压区(图16)。不久后,它便被升格为热带风暴。一个强大的高空脊带来的向西南的风切变使得“帕蒂”于翌日减弱为热带低压,而其移动也陷于停滞。由于持续的强风切变破坏了热带气旋的结构,它的残余于10月13日被降格为低压区。
图26.jpg
图16:热带风暴“帕蒂”的路径。图片来自Unisys Weather。黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
表20.png
飓风Rafael“拉斐尔”(#17):“拉斐尔”于10月13日早间生成于加勒比海东部(图17)。在其生成初期向西北移动的过程中,由于强劲的向西南的垂直风切变,其强度变化幅度不大。随着风切变的减弱,“拉斐尔”也开始增强,并于10月16日增强为一股飓风。由于被西风槽勾到,其加速向北到东北方向移动。10月17日,西风槽中的一道锋面侵入气旋,“拉斐尔”也因此由飓风转化为猛烈的温带气旋。
图27.jpg
图17:飓风“拉斐尔”的路径。图片来自Unisys Weather。红线表示该系统强度为飓风,黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
表21.png
飓风Sandy“桑迪”(#18):“桑迪”生成自10月22日位于加勒比海西南部的低压区(图18)。由于其所处地区表层海水热含量高且风切变为弱至中度,因此其得以迅速加强成为热带风暴。10月24日,“桑迪”在逼近牙买加之时增强为飓风。在牙买加东部登陆之后,“桑迪”并未停下增强的脚步,并在二次登陆古巴之前增强至二级飓风上限。受登陆地崎岖的地形及向西南的强风切变和干空气共同影响,其强度显著减弱,并在缓慢北上的途中以一级飓风的强度再度登陆巴哈马群岛。随后一道深槽引导“桑迪”向东北方向移动,但随后又引导“桑迪”逼近美国本土。在其逼近美国海岸线的过程中,低压槽带来的斜压能促使“桑迪”再度增强。随后其以后热带气旋的身份登陆新泽西州的五月岬附近。登陆之后,“桑迪”的范围依旧十分巨大。热带风暴强度风圈外围延伸至环流中心以外近500英里处。虽然该热带气旋所带来的损失仍在评估当中,但就目前数据看来,其已造成了超过400亿美元的保险损失,并在加勒比地区及美国东北部导致近200人死亡。
图28.jpg
图18:飓风“桑迪”的路径。图片来自Unisys Weather。红线表示该系统强度为飓风,黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
表22.png
热带风暴Tony“托尼”(#16):“托尼”升格自10月22日位于大西洋中部的低压区(图19)。10月24日早些时候,“托尼”在向东北移动的过程中增强为热带风暴。而向西南的强垂直风切变使得该热带气旋的增强受阻。“托尼”于10月24日早些时候达到45节的巅峰强度后迫于强风切变的影响而开始减弱,翌日,“托尼”转化为后热带气旋。
图29.jpg
图19:热带风暴“托尼”的路径。图片来自Unisys Weather。黄线表示该系统强度为热带风暴,而绿线则表示该系统强度为热带低压。
表23.png
登陆美国的热带气旋:图20显示了热带风暴“贝丽尔”,“黛比”和飓风“艾萨克”的路径,上述热带气旋于今年登陆美国。表3显示了这些系统的部分统计数据。经济损失及死亡人数的数据来源于维基百科。需要注意的是,由于“桑迪”在登陆前已转化为后热带气旋,因此其在登陆时并不归入热带气旋之列。
图30.jpg
图20:热带风暴“贝丽尔”,“黛比”和飓风“艾萨克”的路径。图中红线表示该热带气旋强度为热带风暴,而绿线则表示该热带气旋的强度为飓风。

表3:2012年登陆美国热带气旋统计数据。由于“桑迪”在登陆之前已转化为后热带气旋,因此表中不予列出统计。
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 楼主| 发表于 2012-12-18 13:01 | 显示全部楼层
4、2012年大西洋飓风季特点

2012年飓风季有如下特点:

•2012年共生成了19个命名风暴。历史上仅有2005年(28个)和1933年(21个)生成的命名风暴数高于2012年。同时今年风季也非同寻常,强飓风日数仅为0.25天,在生成的飓风中仅有“桑迪”的中心气压低于964毫巴。

•2012年命名风暴日数(NSD)高达99.50天。这一指标在1944年以来的风季中排名第三。仅有1995年(121.25天)与2005年(131.50天)的命名风暴日数高过2012年。

•2012年生成的飓风数高达10个。自1944年以来,仅有5个风季生成的飓风数超过10个。

•2012年生成的强飓风数仅为1个。大西洋海盆生成的强飓风数为1997年以来最少。

•2012年的强飓风日数仅为0.25天。大西洋海盆的强飓风日数为1994年以来最少。

•2012年没有生成任何五级飓风。大西洋已连续5年没有生成5级飓风,上一次连续五年或以上未生成五级飓风的时间出现在1993年-1997年。

•2012年四到五级飓风的生成数为零。这种情况上一次出现在2006年。

•2012年没有强飓风登陆美国。上一个登陆美国的强飓风是2005年的“威尔玛”(Wilma),因此已经连续7年没有强飓风登陆美国。自1878年以来,未曾出现过连续7年没有强飓风登陆美国的先例。

•2012年生成的热带气旋的巅峰强度最高仅为100节(“迈克尔”(Michael))。这是自1994年风季(“佛罗伦萨”(Florence)-95节)以来生成热带气旋巅峰强度最低的一年。

•“贝丽尔”(Beryl)为有记录以来在淡季登陆美国的最强热带气旋。其以60节的强度于5月28日登陆佛罗里达州杰克逊维尔附近。

•飓风“内迪恩”(Nadine)为1944年有飞机侦察记录以来的飓风“金吉”(Ginger)(1971年)之后命名风暴日数(21.25天)最长的单个风暴。

•后热带气旋“桑迪”(又名超级风暴“桑迪”)在美国东北部登录时创出了当地气压记录的新低(943毫巴),打破了之前由“长岛快车”飓风(1938年)所创下的记录(946毫巴)。

5、超级风暴“桑迪”之特性

10月29-30日登陆的超级风暴“桑迪”是个极不寻常且概率极低的天气事件(但并非没有先例),它是个罕见的集热带气旋的暖心及中纬度气旋的冷心于一体的系统。虽然此种“合并气旋”每隔几年便会出现,但却很少出现在美国东北部沿岸这种人口稠密且脆弱的地区。

“桑迪”庞大的体积是造成这些破坏的主要原因。其庞大的风圈为美国东北部带来了大范围的涌浪及暴雨。位于“桑迪”北侧的高压脊先引导它向西北方向移动,并最终引导它西移登陆新泽西州西南部海岸。纽约海岸线漏斗状的地貌使得“桑迪”所引发的涌浪高度大幅度增加。而此时的满月则令沿海地区发生的洪灾雪上加霜。从新英格兰地区南部到马里兰州之间的沿海地区都出现了严重的风暴潮。而桑迪登陆前后庞大的风圈以及缓慢的移动速度也使得这些地区受潮水,大风以及暴雨影响的时间大大提升。
图31.jpg
图21:插图显示了风暴潮受漏斗状地貌影响的地区(黄色箭头),人口稠密的地区(红色)及“桑迪”登录时的路径(绿色箭头),由于纽约及长岛地处新泽西州南部以北,因此“桑迪”北部的偏东风为潮水提供了动力。

“桑迪”的特殊之处在于其同时集两个不同的天气事件(热带气旋和温带气旋)于一身及其极不寻常的高纬西折路径,但这仍包含于自然界复杂的气候变异之列。1821年,纽约也发生过与之相类似的由风暴潮所创出的高水位。而翻阅近400年以来的文字记载,也曾经有过几个热带气旋与纽约擦肩而过。虽然过去与之相似的集热带气旋及中纬度气旋于一身的系统也曾出现过多次,但却很少出现在类似于纽约大都会区这种异常脆弱的地区。

图22-25显示了历史上出现过下列几种状况的热带气旋路径:

经过纽约的著名飓风及热带气旋(图22)。

影响长岛的飓风(图23),

在高纬度地区(北纬35°以北地区)西折的飓风及强热带气旋路径(图24)。

4. 17-19世纪之间影响美国东北部海岸的著名飓风(图25)
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图22:直接影响纽约的著名热带气旋
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图23:直接影响长岛的破坏性热带气旋
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图24:登陆美国且在北纬35°以北地区西折的热带气旋
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图25:早前影响美国东北部海岸的著名飓风,资料来自D.M. Ludlum(1963)。

超级风暴“桑迪”传奇简述。在“桑迪”在美国东海岸附近以一级飓风强度北移的过程中,一道强冷锋从美国中西部地区向东推进,这共同引发了史无前例的破坏。在冷锋和与之相关的低压槽向东推进过程中,其南部开始分裂,并逐渐形成一个拥有冷心的高空气旋,随后该气旋移往桑迪南部,使得“桑迪”南侧核心外围的环流大大改善。与此同时,“桑迪”北部的高压区开始逐步建立,这极大改善了“桑迪”极向的东风。图26-28以理想化的手法描绘了这三个过程,这两个气旋的合并使得新泽西州及纽约州沿岸地区遭受到了异乎寻常的破坏。
图36.jpg
图26:理想化的对流层中层(500毫巴高度,海拔高度约为5公里)。流场图表明,此时北移的一级飓风“桑迪”开始并入南北向的低压槽(红色)中。随后低压槽开始分裂,其北部移向东北,而南部则逐渐移往“桑迪”南侧。此举令“桑迪”南侧高空风的强度大大增强。
图37.jpg
图27:“桑迪”与高空槽进一步合并,槽的南部分裂并环绕在“桑迪”的周围,这使得其核心外围的环流逐渐开始向超级风暴发展。
图38.jpg
图28:“桑迪”登陆新泽西州南部时的流场图。此时“桑迪”所引发的风暴潮高点出现在纽约周边。

“桑迪”登陆时的持续最大风速仅为60英里/时,而阵风也仅为70-80英里/时。其风速大大低于通常状况下中心气压943毫巴的气旋。尽管其登陆前后气压颇低,但“桑迪”持续风速并不被认为达飓风强度,且在登陆前被重新归类为后热带气旋。造成“桑迪”破坏性如此之大的原因有四:

庞大的外围风圈,这导致它在新泽西州南部登陆时得以为纽约周边带来灾难性的洪水。

2、其登陆地附近十分脆弱,这使得风暴潮的高点出现在纽约周边。当地漏斗状的地貌以及“桑迪”北侧的偏北风共同引发了罕见的巨浪。像纽约港及长岛湾这类漏斗状地貌常会迫使来自海洋的波浪受地形影响而抬升(图21)。

“桑迪”登陆新泽西州南部地区时的西风加强了袭击纽约及其周边地区东侧的风暴潮。此时的风暴潮由气旋运动及其大风所共同导致,出现在同时的大风及巨浪使得此时水位的高度比“桑迪”直接登陆的情况来得高。此种现象常见于在纽约南部且影响纽约的热带气旋中。

4、其所引发的巨浪与满潮及满月相伴出现。

我们并不认为在过去十年中“桑迪”及其他破坏性飓风和热带气旋(例如“伊万”(Ivan)“卡特里娜”(Katrina)“丽塔”(Rita)“威尔玛”(Wilma)“艾克”(Ike)等)的出现是由人类活动所导致的全球气候变暖所致。任何气候变化对飓风的影响都被认为小到可以忽略。有关飓风“桑迪”及气候变化以及大西洋海盆热带气旋活动的更为全面、深入的讨论详见下文。

6、验证我们2012年的季节性预测

表4是我们对2012年风季做出的三次不同预测与实际情况之间的比较。2012年大西洋飓风季极不寻常,季内的命名风暴及命名风暴日数都几乎创下纪录,但今年风季的强飓风活动状况(以6小时为1单位)与之相比却显得微不足道。

表4:验证我们做出的2012年季节性飓风预测。
表25.png

表5在之前预测的基础上加上了误差允许范围(基于1标准差所得出的绝对误差),这个数据是将1990-2007年的追算数据以及1950-1989年的变化代入公式计算得到的。我们通常希望看到,我们三分之二的预测误差落在1标准差范围内,而95%的预测误差落在2标准差范围内。我们对2012年的飓风季节做出的24项预测中有9项的误差落在1标准差范围内(38%),17项的误差落在2标准差范围内(71%)。由于今年热带气旋的分布状况极不寻常,因此今年我们所做季节性预测的误差偏大,但我们依然认为今年对累积气旋能量(特别是净计热带气旋)等综合测量数值的预测相当成功。今年风季末正在发展中的厄尔尼诺现象的崩溃是导致我们预测出现误差的主要原因。

表5:我们2012年所做季节性飓风预测的误差(标准差)。预测误差落在1标准差范围内以红色加粗表示,落在2标准差范围内则以绿色加粗表示,而落在2标准差范围外则以黑色加粗表示。我们通常希望看到,我们三分之二的预测误差落在1标准差范围内,而95%的预测误差落在2标准差范围内。如果出现不是整数的风暴则需要四舍五入。例如,4月做出的飓风预测误差允许范围在1.8-6.2之间,四舍五入后误差允许范围便变为在2-6之间。
表26.png

6.1、前言:我们十三年来预测准确率的总结

我们通常会评估我们的一些预测参数,这些参数分别是活跃程度低于平均水平,高于平均水平以及达到平均水平。表6显示的是过去13年中我们预测的准确率。一般说来,我们在当年4月之前便可以大致估测出风季的活跃程度,而其他预测在飓风季开始前才较准确。

表6:过去十三年(1999-2012),我们在不同时期做出的季节性预测的准确率。
表27.png

当然,个别参数的预测误差可能会相当大。虽然其中一些参数的预测准确率偏低,但是有许多客观因素都会对来年风季活跃程度造成影响。因此,即使技术十分娴熟,所做出的预测也不一定准确。此外,我们最近重新修改了预测方法,使用了更严格的物理参数和统计检验,我们相信这将使得我们未来的预测更加准确。

6.2、验证我们时效两周的预测

这是我们从8月起发布关于热带气旋的季节性预测(例如时效两周的预测)的第四年。我们决定终止个别飓风的月度预测。这两周的预测基于大量观测和建模工具。这些预测使用的主要数据是:1)目前风暴活动状况。2)国家飓风中心的热带天气展望。3)全球预测模型数据。4)马登-朱利安振荡(MJO)实况及预测。5)现有的季节性预测。

累计气旋能量(ACE)定义为一个命名风暴每六小时最大风速(单位为10的4次方平方海里)的平方和,我们试图对这个参数做出两星期的季节性预测。这些预测时间过短,无法准确预测出命名风暴和飓风等个别事件。我们在对ACE发布的预测中将其分为三类(表7)。

表7:我们对时效两周的预测内ACE所下定义。
表28.png

表8显示了对2012年飓风季中做出的六次时效两周的预测的验证结果。除了8月31日-9月13日的预测较实际情况少了2之外,其他预测均准确无误。

表8:表中显示了对2012年飓风季中做出的六次为期两周的预测的验证结果。准确的预测字体为蓝色加粗,误差落在1标准差范围内的预测字体为绿色加粗。
表29.png

除9月中旬的停顿之外,马登-朱利安振荡(MJO)8-10月时的传播较为连贯。图29显示了由Wheeler和Hendon设计的MJO监测指标绘制的8-10月MJO传播状况。
图39.jpg
图29:由Wheeler和Hendon设计的MJO监测指标绘制的8月3日-10月31日MJO传播途径。除9月中下旬外,这三个月内MJO的传播都较为连贯,海洋大陆指的是印度尼西亚及其周边岛屿,RMM代表实时复MJO指数。

6.3、验证我们对加勒比海盆进行的预测

我们10-11月对加勒比海盆飓风日数及ACE所做的预测均较为准确。这个预测模式采用的两个参数:1)ENSO活动状况。2)大西洋暖池的面积。这些预测参数均表明今年风季加勒比海盆的活跃程度将接近平均,而对预测的验证结果也证实了这点。表9显示的是10-11月加勒比海盆飓风日数和ACE的预测值及实际值。

表9:10-11月加勒比海盆飓风日数和ACE的预测值及实际值之对比。
表30.png

7、登陆概率

7.1、登陆概率验证

每年飓风季我们都会对飓风登陆美国沿岸以及加勒比海地区的概率做出季节性预测。鉴于个别飓风登陆事件无法准确预测,我们改为利用过去的气候数据对本年度的净登陆概率进行预测。我们考虑了不同气候条件对飓风登陆的影响,并对100年间(1900年至1999年)登陆的命名风暴进行统计,从而得出飓风登陆美国海岸的概率。我们把登陆美国海岸的所有热带气旋强度分为不同类别,并分别进行预测。净登陆概率的数据来自大西洋海盆的净计热带气旋(NTC)活动。表10给出了2012年我们对登陆美国和加勒比地区的热带气旋进行地预测及验证。

我们在四月初及六月初发布的预测中预计,2012年飓风季飓风登陆概率将略低于长期平均水平。而在八月发布的预测中我们又将此概率修正为接近长期平均水平。2012年飓风季从登陆美国的热带气旋的角度来看较为平静,今年只有一个1级飓风(“艾萨克”(Isaac))和两个热带风暴(“贝丽尔”(Beryl)和“黛比”(Debby))登陆美国。需要注意的是,虽然“桑迪”为美国东海岸造成了巨大破坏,由于“桑迪”在登陆前已转化为后热带气旋,因此其在登陆时并不归入热带气旋或飓风之列。自1900以来的的数据表明,平均每年有3.5个命名风暴,1.8个飓风和0.7个强飓风登陆美国。而今年风季中登陆美国的却只有3个命名风暴,1个飓风和0个强飓风。

2011年有四个热带气旋经过加勒比海盆(10-20°N, 60-88°W),分别是热带风暴“艾萨克”(Isaac)和“拉斐尔”(Rafael),一级飓风“埃尔内斯托”(Ernesto)和二级飓风“桑迪”(Sandy)。

登陆概率是指热带风暴(TS),1-2级飓风和3-5级飓风登陆美国沿海11个区域(图30)的概率。这11个区域又可以进一步细分为205个海岸和沿海城市。本年度的飓风登陆概率可进入飓风登陆概率网页查询http://www.e-transit.org/hurricane。
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图30:美国海岸线11个飓风登陆最频繁区域,历史上强飓风登陆这些区域的概率颇高。

表10:我们预测的2012年一个及以上热带风暴(TS),1-2级飓风,3-5级飓风,所有飓风和命名风暴在美国沿海的墨西哥湾沿岸(范围1-4),佛罗里达半岛/美国东海岸(范围5-11)和加勒比海盆的登陆概率(%)。20世纪每年一个及以上系统登陆概率的百分比罗列在8月3日预测值后的括号中。表(a)代表全美,表(b)代表墨西哥湾沿岸,表(c)代表佛罗里达半岛/美国东海岸,表(d)代表加勒比海盆。
表31.png

7.2、登陆概率解读

我们从来没有打算对个别年份做出季节性预报。因为我们无法提前几个月对中纬度地区槽脊分布模式做出预报,而这通常决定了飓风是否会在美国和加勒比海沿岸登陆。我们只会对登陆概率进行预测。我们现在已可以提前4-5个月便可以对即将到来的风季的活跃程度以及飓风(尤其是强飓风)的登陆概率做出较为准确的预报。

当季节性预报中预测净热带气旋活动(NTC)较为活跃时(见表11和12),通常这年飓风登陆的概率便会升高。反之,当季节性预报中预测NTC较不活跃时,并不意味着这年便不会有飓风登陆,而只是低于平均水平。

在大多数时候,当大西洋海盆和加勒比海盆较为活跃时,登陆美国的热带气旋数量将高于平均水平,而当大西洋海盆和加勒比海盆NTC较不活跃时,登陆美国的热带气旋数量将低于平均水平。这种情况在佛罗里达半岛/美国东海岸和加勒比海沿岸尤其明显。

表11给出了过去62年间(1950年至2011年)NTC水平与热带气旋登陆数量之间的关联。这些热带气旋被分为热带风暴(TS),1-2级飓风(H)和3-5级飓风(MH)。可以看出,大西洋海盆NTC较高的年份飓风(特别是强飓风)的登陆数量远高于NTC较低的年份。

大西洋海盆NTC水平与在佛罗里达半岛/美国东海岸(范围5-11)登陆的强飓风之间有密切联系。而NTC水平较高时,在墨西哥湾沿岸登陆的强飓风数量也会相应增加。而NTC水平也与加勒比地区的强飓风活动之间有着密切联系。

表11:命名风暴(NS),1-2级飓风(H)和3-5级飓风(MH)的登陆数量与大西洋海盆净计热带气旋活动(NTC)之间的关系。表中的数据来自墨西哥湾沿岸,佛罗里达半岛/美国东海岸,美国沿海地区和加勒比海沿岸地区1950-2012年63年间的观测数据。
表32.png

过去我们于6月1日对登陆美国以及加勒比海沿岸的热带气旋做出的部分预测,其中的12年,我们预测每年登陆的飓风为8个或以上,而其中的1993年和1997年我们预测登陆的飓风为6个或以下(有7个飓风,但我们预测的飓风日数仅为25天)。需要注意的是在这两段时间内登陆美国强飓风比例约为2:1,而加勒比海盆的这个比例则为4:1。

表12:过去我们于6月1日对登陆美国以及加勒比海沿岸的热带气旋做出的部分预测,其中的12年,我们预测每年登陆的飓风为8个或以上,而其中的1993年和1997年我们预测登陆的飓风为6个或以下(有7个飓风,但我们预测的飓风日数仅为25天)。
表33.png

在过去的28年间,我们已经可以对美国和加勒比海沿岸地区做出较为准确的季节性预测,在今年8月的实时预测之后,我们发现了更为准确的预测技术。

8、2012年大气/海洋条件讨论

在这部分中,我们将对2012年大西洋海盆飓风季大气/海洋条件的大尺度变化进行详细讨论。

8.1、厄尔尼诺-南方涛动

在通常情况下,厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)对于我们春末夏初发布的2012年季节性飓风预测来说是个不小的挑战。我们在2012年初对2012年发布的预测中认为,本年度发生厄尔尼诺事件的概率较高,在6月初发布的预测中,我们调低了发生厄尔尼诺事件的概率。而在8月初发布的预测中,我们依旧认为将出现弱厄尔尼诺事件。在今年夏季中段,热带太平洋中开始出现厄尔尼诺事件发展的征兆(这点可从对ENSO指标的观测中得出),但不久之后,与厄尔尼诺事件发展有关的指标重又回到中性。以下引用的是我们对2012年ENSO进行的几次预测:

(2012.4.4) –
“基于上述信息,我们认为厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)在未来几周内将逐渐转为中性,并于今年风季早期时过渡至厄尔尼诺事件。”

(2012.6.1) –
“我们认为,近期的西风爆发将使得ENSO转为中性或厄尔尼诺事件。西风爆发通常会对马登-朱利安振荡的传播及赤道波的活动造成影响。在过去几周内,马登-朱利安振荡的传播保持在较弱的状态,而现今的模型预测也表明马登-朱利安振荡将在未来几周内仍将保持这种状态。这使得今年风季进入白热化之后ENSO所处相位仍是个谜。”

(2012.8.3) –
基于上述信息我们认为,2012年飓风季可能将出现弱厄尔尼诺事件。厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的偏强位相可能使得大西洋海盆风季的活跃程度大大降低,而ENSO的中性条件则可能使得热带气旋的活跃程度高于本预测。


我们判断厄尔尼诺现象是的强弱使用的是厄尔尼诺3.4海区8月至10月海温距平值。当该值在0.5-1.0℃之间时,我们便把它定义为弱厄尔尼诺事件,当该值在1.0-1.5℃之间时,我们便把它定义为中度厄尔尼诺事件,而当该值低于1.5℃时,我们便把他定义为强厄尔尼诺事件。2012年8月至10月厄尔尼诺3.4海区的值约为0.5℃,属于弱厄尔尼诺事件。

在2011/2012冬季发生的弱拉尼娜事件在春季时迅速过渡为中性。夏季中段,位于热带太平洋东部的和中部的暖距平区开始缩减,并于10月再度回归ENSO中性条件。表13显示的是各Nino海区今年1月,4月,7月,10月的海温观测值。与2012年1月平均值之差显示在括号中。

表13:Nino第1+2海区,第3海区,第3.4海区,第4海区1月,4月,7月,10月海温距平。
表34.png

最近几年我们所使用的多重ENSO指数(MEI)(Wolter;Timlin,1998)较之之前单纯的海水表面温度(SST)能够更好地反映出热带太平洋的海/气状态。MEI能够更好地显示出今年ENSO逐月的波动状态。MEI在计算中通常采用双月均值,2011/2012年度12-1月至2012年9-10月的MEI双月均值于表14列出。请注意MEI在12-1月至6-7月的快速上升阶段及近几个月的快速下降阶段。

表14:2011/2012年度12-1月至2012年9-10月的MEI双月均值以及各组数值与2011/2012年度12-1月双月均值之间的对比。
表35.png

我们认为今年ENSO之所以没有发展,是因为国际日期变更线附近的异常强劲的信风不断持续。这些强于正常水平的信风会造成上升气流并阻碍向东传播的开尔文波,而这种波往往是导致太平洋中部和东部海温上升的原因。图31显示4月中旬到10月中旬热带太平洋地区低层风场的距平情况。除了6月中旬的西风爆发及10月上旬西风带偏弱之外,在过去几个月中的信风强度都接近或高于正常水平。
图41.jpg
图31:印度洋/太平洋地区赤道风距平图。请注意国际日界线附近东风持续的正距平(较强的信风)。图来自气候预测中心(CPC)。

8.2、季节内震荡

与过去两年不同的是,今年大西洋飓风季活跃期时的季节内震荡(譬如MJO)相对较为活跃。图32显示的是由Wheeler和Hendon设计的MJO监测指标绘制的8月4日-11月1日的MJO传播情况。除九月中旬之外,这段时间内MJO都稳定向东传播。当MJO处于西半球及印度洋(1-3位相)时,大西洋的热带气旋活动也恰于此时达到顶峰。这是由于在MJO处于这些位相之时,大西洋主要发源地内的垂直风切变将会减弱,此时该区内盛行上升气流。譬如8月16日-8月30日生成了6个热带气旋,而此时MJO恰传播至1-3位相,而当10月12日-10月25日生成4个热带气旋时,MJO则传播至1-2位相。

反之,9月13日-10月3日大西洋上生成的热带气旋数为0,而此时的MJO正传播至太平洋。这是由于当MJO传播至这些位相之时,热带大西洋的垂直风切变将会增强,此时该区内盛行下沉气流。表15显示了2012年飓风季内MJO传播至不同位相时大西洋生成的热带气旋数。2012年大西洋飓风季的观测结果与Klotzbach(2010,2012)的理论相吻合。
图42.jpg
图32:由Wheeler和Hendon设计的MJO监测指标绘制的8月4日-11月1日的MJO传播情况。2012年大西洋飓风季中,当MJO传播至非洲及印度洋时,热带气旋活跃程度便会上升,反之热带气旋活跃程度则会下降。

表15:2012年大西洋飓风季内MJO传播至不同位相时大西洋生成的热带气旋数。
表36.png

8.3、大西洋海水表面温度(SST)

2012年大西洋飓风季内热带大西洋的海温变化颇有戏剧性。北大西洋涛动(NAO)的强正相事件(图33)导致冬季几个月内主要发源地(MDR)内海温正距平的情况迅速消失,取而代之的则是1-3月海温的负距平。随后北大西洋涛动的强负相事件(图34)导致该区的海温从负距平迅速转为正距平。其后北大西洋涛动的正相事件又导致热带大西洋的信风强度出现正距平(图35),从而造成底层海水上涌,使得海温低于正常水平(图36)。图37显示了5月下旬至7月下旬的海温距平,请注意热带大西洋东部和亚热带大西洋的海温负距平区。
图43.jpg
图33:2011年12月1日-2012年3月31日每日NAO距平。请注意本四个月中NAO的强正位相。
图44.jpg
图34:2012年5月1日-2012年7月31日每日NAO距平。请注意本三个月中NAO的强负位相。
图45.jpg
图35:热带及亚热带大西洋2011年12月-2012年3月850毫巴高度纬向风距平幅度。请注意出现在热带及亚热带大西洋中明显的东风异常(由信风较强导致)。此种状况出现时大西洋通常将表现出弱温盐环流(THC),低海水表面温度及高背景气压等特征。
图46.jpg
图36:2012年3月下旬与2011年11月下旬平均海水表面温度距平幅度差。

当北大西洋涛动发生负相事件时,热带大西洋通常将出现信风负距平(图37)及海温正距平(图38)。热带大西洋的海温于今年大西洋飓风季的鼎盛期回归正常水平(图39),此种状况一直持续到风季结束。图40显示了2011年12月1日-2012年8月1日的每日NAO距平,从图中可以看出北大西洋涛动在6月1日左右时由正相事件迅速转变为负相事件。
图47.jpg
图37:热带及亚热带大西洋2012年5月-2012年7月850毫巴高度纬向风距平幅度。请注意出现在热带及亚热带大西洋中明显的西风异常(由信风较弱导致)。
图48.jpg
图38:2012年7月下旬与2012年4月下旬平均海水表面温度距平幅度差。
图49.jpg
图39:2012年9月热带及亚热带大西洋海温距平幅度。出现在热带东北大西洋明显的正距平区可能是导致该区热带气旋活动异常的部分原因。
图50.jpg
图40:2011年12月1日-2012年8月1日每日NAO距平。请注意NAO在冬季及春初时发生的正相事件于6月1日迅速转变为负相事件并持续至今。

8.4、热带大西洋海平面气压(SLP)

衡量大西洋海盆热带气旋活动水平的另一个重要参数是热带大西洋海平面气压值。一般来说,热带大西洋海平面气压值较低时大气状况较不稳定,并使得低层水汽含量较高,有利于热带气旋的生成和发展。2012年大西洋飓风季8-10月间大西洋海盆的海平面气压均保持在低位,其中位于亚热带大西洋的强负距平区可能是今年大量热带气旋活跃于此的原因。图41为2012年8-10月热带和亚热带北大西洋的海平面气压距平值。
图51.jpg
图41:2011年8-10月热带和亚热带北大西洋海平面气压距平值。今年热带大西洋海平面气压略低于正常水平,而亚热带大西洋的海平面气压则远低于正常水平。

8.5、热带大西洋垂直风切变

2012年热带大西洋的垂直风切变低于2011年(图42)。图中可见,主要发源地(MDR)(图中以蓝色方框框出)内的垂直风切变呈现出负距平。通常情况下,垂直风切变的减弱将使得热带气旋更易生成与发展于此。可是今年主要发源地内的垂直风切变虽有利于热带气旋发展,但是其东部的飓风活动却依然明显偏少,而亚热带地区的飓风活动却明显增加。其中的原因可能是由于中层大气中干空气的含量出现正距平,我们将于下个部分中着重讨论。
图52.jpg
图42:2012年8月17日-2012年10月15日大西洋垂直风切变距平情况。在2012年大西洋飓风季达到白热化的60天内,主要发源地内的垂直风切变呈现出负距平。

8.6、热带大西洋水汽状况

今年主要发源地内垂直风切变及良好的海温条件虽有利于热带气旋发展,但是热带大西洋上异常的干燥条件则使该区热带气旋不甚活跃,在7-9月时更是如此,并使得10月热带气旋的生成区域向西趋向加勒比海。NCEP/NCAR在70年代后期以来的水分再分析值均保持相对稳定(未出现大的变化)。表16显示的是2012年7-9月300毫巴高度,500毫巴高度及700毫巴高度内的比湿度,相对湿度及终值在1979-2012年内的排名。排名越靠前表示该段时间内越为干燥(下沉气流越为强烈)。请注意7-9月之间异常的干燥及下沉气流,这可能是导致这两个月主要发源地内热带气旋不活跃的原因。

表16:2012年7-9月主要发源地(7.5-22.5°N,20-75°W)内300毫巴高度,500毫巴高度及700毫巴高度内的比湿度,相对湿度及终值在1979-2012年内的排名。需要注意是排名为1表示主要发源地在这34年内最为干旱(或下沉气流最为强烈),而排名为34则表示主要发源地在这34年内最为湿润(或上升气流最为强烈)。根据再分析数据,2012年7月和9月500毫巴高度在过去34年中最为干旱,而下沉气流也最为剧烈。
表37.png

而观测热带大西洋下沉气流的另一方法是观测高空速度势距平。高空速度势为正表示高空辐合,此时盛行下沉气流。图43和图44显示了2012年7月和9月的高空速度势距平。请注意这两个月内出现在大西洋上空的强正距平区。
图53.jpg
图43:2012年7月高空速度势距平。请注意本月的高空速度势正距平。图中红色箭头表示高空辐散,而蓝色箭头则表示高空辐合。
图54.jpg
图44:2012年9月高空速度势距平。请注意热带大西洋本月的高空速度势正距平。图中红色箭头表示高空辐散,而蓝色箭头则表示高空辐合。

8.7、风海流

与2010和2011年时的情况一样,今年生成于主要发源地内的大多数热带气旋并未影响美国海岸线(飓风“艾萨克”(Isaac)除外)。到目前为止,已经连续7年没有强飓风登陆美国。中心位于俄亥俄河谷的低压槽一直延伸到大西洋西部,其造成的偏南风迫使许多系统登录美国前在外海转向(图45)。
图55.jpg
图45:2012年8-9月大西洋700毫巴高度气压距平情况。美国东海岸附近异常的槽位改变了风海流的方向,并迫使许多热带气旋登陆美国前在外海转向。

8.8、大西洋多年代际振荡(AMO)及温盐环流(THC)对大西洋飓风活动的影响

通常情况下,大西洋多年代际振荡(AMO)或温盐环流(THC)是决定大西洋海盆的飓风季活跃程度的物理因素之一(Goldenberg等,2001,Klotzbach;Gray,2008)。通常大西洋多年代际振荡的正相位(或温盐环流的强相位)会导致大西洋海盆的飓风活动水平比负相位时高3-5倍。大西洋多年代际振荡的典型周期为60年左右,但是有时也会出现40-50年的短周期和70-80年的长周期。这意味着,大西洋海盆通常有25-35年的热带气旋活动高于平均水平,并有类似时间的热带气旋活动低于平均水平。大西洋多年代际振荡的正相位或温盐环流的强相位会导致北大西洋温度以及含盐度上升,使得非洲萨赫勒地区降雨增加,使得热带大西洋海温升高,使得热带大西洋海平面气压下降,减少ENSO发生频率并降低其他物理过程(图46)。它不是由单一的参数(热带大西洋海温)决定的,而是4-5个参数综合起来共同使得大西洋强飓风出现频率升高或降低。

温盐环流对大西洋主要发源地内海温,对流层垂直风切变,信风强度,海温,大气中层水汽含量等条件的影响是一个循序渐进的过程(主要发源地范围—7.5-22.5°N,20-75°W)。温盐环流造成的最显著的变化是主要发源地内海温的变化,并对大西洋主要发源地内的其他条件造成一定影响(图37)。温盐环流强相位会造成图中1区的海平面下降,从而反过来降低大西洋环流强度。图37显示了温盐环流强相位时对大西洋主要发源地内环境因素造成的变换,这些变化有利于热带气旋的生成和加强。图中(2)代表太平洋东部地区的冷水南下的变化,(3)代表海平面气压的变化,(4)代表海温的变化,(5)代表降雨量的变化。这些变化反过来会导致(6)信风强度的变化和(7)200毫巴高度上纬向风变化。并改变(8)飓风活动的变化。这些变化通常会导致信风减弱,蒸发量减少,通常还会造成海温的上升。同时我们发现,在温盐环流强相位时,(9)厄尔尼诺的发生频率和强度通常会降低,并促使大西洋飓风(特别是强飓风)产生频率增加。

虽然大西洋多年代际振荡通常在25-35年间稳定在正相位或负相位,但是期间可能有几个月,几年或更长的时间内的大西洋多年代际振荡(或温盐环流)会出现相反的相位,如海温,盐度,压力,风速和水汽在正相位时表现出负相位的特点或相反。在多年代际变化中断期间,我们有时候会在正相位期间观察到负相位的特点(例如1962年和1968年)或在负相位期间观察到正相位的特点(例如1988年和1989年)。

我们发现自1995年以来出现的大西洋多年代际振荡正相位(或温盐环流强相位)在2011年下半年的冬季中显著减弱,但在2012年的春末和初夏又再度加强。我们认为这些变化由2011/2012年冬季及2012年春季和秋季的北大西洋涛动正相事件所造成,这些变化对2012年的飓风活动影响巨大。
图56.jpg
图46:图中表示的是与大西洋多年代际振荡或温盐环流变化密切相关的一些参数的示意图。

8.9、总结

2012年大西洋海盆飓风季的活跃程度不仅高于平均水平,还大大超出我们季节性预测所预计的。这可能是因热带大西洋温暖的海温及未发展的厄尔尼诺事件所导致。尽管有着这些热带气旋发展的利好条件,但由于7月及9月主要发源地内的干燥条件及下沉气流,因此本区内依旧较不活跃。因为位于美国东海岸附近的副热带高压脊持续偏弱,所以几个可能威胁美国海岸线的系统因此转向。自上次强飓风(2005年10月的“威尔玛”(Wilma))登陆之后,已经连续7年没有强飓风登陆美国。

9、2013年飓风活动预测

我们将于2012年12月7日(周五)发布对2013飓风季的首次预测。其中将会指出可能对2013年飓风季造成影响的部分因素。12月所发布的预测中还将包括我们2012年风季预测的所有更新,这些预测可登陆该网站查询:http://hurricane.atmos.colostate.edu/forecasts。

10、致谢

除了第5页上所列人士,还有一些气象学家为我们提供了目前全球海洋及大气条件的宝贵资料及分析,其中包括Brian McNoldy,Art Douglas,Ray Zehr,Mark DeMaria,Dave Masonis,Todd Kimberlain,Paul Roundy,Amato Evan和Jason Dunion,此外,Barbara Brumit和Amie Hedstrom在过去数年中为我们提供了极为珍贵的图像及分析数据。多年来我们都受益于对国家飓风中心(NHC)飓风预报进行的深入探讨。而第二作者则想对为我们提供帮助的Neil Frank,Robert Sheets,Robert Burpee,Jerry Jarrell,Max Mayfield及NHC前任董事Bill Read表示感谢,NHC现任董事为Rick Knabb。

11、参考资料

12、对之前预测的验证
表17:作者对1984年-2012年于8月早期发布的季节性预测的验证,表中统计的数据为当年8月1日后生成的热带气旋数据。从表中可以看出,虽然我们的部分预测依旧不够准确,但是我们关于风季活跃程度的预测的平均值则接近正常水平。
表38.png
表18是2008-2011年对于大西洋海盆热带气旋活动季节性预测的验证。若想查看1984年以来的对于大西洋海盆热带气旋活动季节性预测的验证,可登陆:http://tropical.atmos.colostate.edu/includes/documents/publications/forecast_verifications.xls
表39.png
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发表于 2012-12-18 13:20 | 显示全部楼层
http://bbs.typhoon.gov.cn/read.php?tid=54374
呜= =同一篇要译两次
左手边晴空 Put it in your heart and dreams come true
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发表于 2012-12-18 15:31 | 显示全部楼层
大西洋今年超多熱帶風暴
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强热带风暴

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发表于 2013-1-1 15:26 | 显示全部楼层
像Hurricane Sandy的TC有沒有可能在西太或南海出現?
我口裡說沒有(盼風),心底裏卻很誠\實(盼風)。
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