一个关键问题在评估当前和未来的气候在气候学研究,可变性,在温带气旋的特点和趋势。飓风轨迹的历史研究有两个首选方法定义气旋。第一个是欧拉法,它使用band-passed 500 hPa高度场和最强的波活动定义一个气旋(Blackmon [ 1),Blackmon et al。 2),华莱士et al。 3斯]),和巴尔德斯( 4),常和傅 5,常 6),饶et al。 7],c . s . Frederiksen和j·s . Frederiksen [ 8],和中村Shimpo [ 9])。相比之下,拉格朗日方法跟踪飓风利用诊断,如最低海平面压力(MSLP) (Petterson [ 10],克莱因[ 11),马瑟et al。 12],Reitan [ 13],Zishka和史密斯[ 14],桑德斯和Gyakum [ 15),惠塔克和角 16],兰伯特[ 17],穆雷和西蒙兹[ 18),陈等人。 19),赫希et al。 20.),为和希金斯( 21),Changnon et al。 22],Tilinina et al。 23])或850 hPa涡度(霍奇斯( 24- - - - - - 27Hoskins)等。 28),Mesquita et al。 29日],霍奇et al。 30.])。

气旋方法依赖于应用程序的优缺点的研究。例如,霍奇et al。 30.]指出,850 hPa涡度变得很嘈杂的高分辨率要求降低空间分辨率。另一方面,跟踪850 hPa涡度与MSLP捕捉更多的系统,尤其是弱(例如,Hoskins et al。 28和霍奇斯等。 30.])。高分辨率的能力再分析数据集来捕获弱气旋也讨论了Tilinina et al。 23),而风暴跟踪频率在几个再分析数据集。Tilinina et al。 23)发现,产生的高分辨率NASA一数据最大数量的气旋,大部分的增长由于包含更浅的气旋相对于coarse-gridded再分析数据集。对强度、Akperov和Mokhov [ 31日]发现ERA-INTERIM数据产生更强烈的飓风比ERA-40和NCEP / NCAR再分析数据。他们还发现,ERA-INTERIM产生更小(< 200公里)比ERA-40气旋和NCEP / NCAR再分析数据,因为ERA-INTERIM更高空间分辨率的数据。Akperov和Mokhov 31日)也说明选择跟踪方法的潜在问题,因为他们发现,对比三种不同的风暴跟踪程序,开发的常规Serreze [ 32风暴)产生低于其他两个例程。Neu et al。 33]相比飓风轨迹的方法,发现有更好的协议关于深厚的气旋,用更少的协议较弱的气旋。关于飓风的总数,Neu et al。 33]还发现定性协议的模式,虽然有巨大的差异,当比较气旋的总数。也许最好的总结这飓风追踪方法的使用被Mesquita说et al。 34)援引伦纳德et al。 35):“在执行一个相互比较抑郁的跟踪方案必须非常小心不画误导性结论特定方案的优点和价值,因为不同的用户软件会有不同的需求。”

虽然比较飓风追踪气候学再分析数据集包括详细的文献中,已经完成关于年际变化较小。厄尔尼诺现象等因素的影响,在飓风轨迹是由其改变射流的能力。例如,太平洋北美模式(机构)所描述的华莱士和Gutzler [ 36)被发现被Horel和华莱士(与厄尔尼诺现象有关 37]。为,希金斯( 21),赫希et al。 20.),诺埃尔和Changnon [ 38)发现北半球冬季气旋的发生频率的增加在美国东海岸在厄尔尼诺现象和减少美国东南海岸在拉尼娜现象,这对应于机构的积极的和消极的阶段,分别。Gulev et al。 39)表示,飓风频率在墨西哥湾和美国东海岸是由北大西洋涛动(NAO)从1958年到1978年,机构从1979年到1999年。

急流强度和位置的变化也与北大西洋涛动(NAO),指海平面波动压力(SLP)和冰岛之间Hurrell描述的亚速尔群岛( 40)和Hurrell et al。 41]。NAO影响飓风轨迹的一个例子是由布拉德伯里et al。 42),检查区域的影响NAO新英格兰和新英格兰西北部发现风暴频率减少负面NAO阶段。

除了ENSO,机构,NAO)热带印度洋海温变化的波动也与全球远程并置对比。印度洋偶极子(IOD)是指东西方热带印度洋海温之间的波动中首次描述了Saji et al。 43]。IOD已经发现与远程并置对比,特别是在南半球(例如,Ashok et al。 44),Na et al。 45),Ashok et al。 46,刘等人。 47])。全球远程并置对比中描述Saji和山形 48),山形et al。 49杨,et al。 50]。NH, Saji和山形 48)发现,在一些地区远程并置对比ENSO的反相。有趣的是,Annamalai和Okajima [ 51]发现负面机构响应在印度洋ECHAM5模型以应对气候变暖。分钟et al。 52)建议罗斯比波列传播来自印度东北的加拿大IOD的海温变化与回应。

鉴于各种同化系统,卫星数据实现和仪器错误,让人感到奇怪的是,迪et al。 53)表示,一些不同数据集之间的比较了。因此,本研究比较了NH飓风轨迹的年际变化之间的再分析我和ERA-40 coarse-gridded再分析数据集。尽管未来的工作将集中在高分辨率数据集,如CFS再分析和JRA25数据集,我们感到谨慎的做法是,首先评估coarse-gridded因为下面的数据集。(一)我们正在研究风暴轨迹再分析数据集的特征与空间网格相一致。(b)目前coarse-gridded数据集有一个长的时间范围比高分辨率数据集(例如,我再分析数据集要追溯到1950年,CFS再分析数据集要追溯到1979年)使它们非常适合年际变化研究。(c)尽管风暴轨迹气候学的研究有很多,有更少的研究他们的年际变化;特别是当比较不同年际变化再分析数据集。(d)检查coarse-gridded风暴的年际变化跟踪的数据集将提供一个基础比较高分辨率数据集。我们的论文的组织如下。部分 2描述了生成飓风轨迹的方法,发展气候学飓风追踪频率和强度,分析年际变化。部分 3探索不同年际变化的函数ENSO, NAO, IOD的机构,通过综合分析和偏相关。节 4,我们审查和讨论我们的研究结果并提出我们的结论。

飓风轨迹生成从6小时再分析数据再分析(1950 - 2010),再分析二世(1979 - 2010),ERA-40 (1958 - 2001)。以确保一致性的比较中,所有的数据集有相同空间分辨率(2.5°Lat × 2.5°朗)。跟踪飓风,我们利用拉格朗日方法由Serreze [ 32和Serreze et al。 54]决定最低海平面压力(MSLP)领域相对于周围的网格点跟踪飓风。我们使用相同的标准在飓风追踪算法为和希金斯( 21发现气旋)通过选择一个hPa阈值和最大步伐之间传播距离为800公里。尽管这是一个高估的步伐之间的距离一个气旋可以旅行,它允许中心跳的可能性(例如,气旋改革山脉的另一侧)也占我们使用的网格数据。

再分析数据集用于我们的评估包括美国国家环境预测中心(NCEP)我再分析数据集(Kalnay et al。 55])和欧洲中心的ERA-40再分析数据集(Uppala et al。 56])。为了便于各种再分析产品之间的比较,我们细分数据如表所示 1和描述如下。NCEP1_5010,我们扩展飓风追踪分析为和希金斯( 21从2002年到2010年。我们还创建了一个从1958年到2001年我再分析数据集的子集ERA-40直接比较。评估可能改变风暴跟踪由于颞ENSO之间的耦合强度的变化和国家审计署(平托et al。 57),或者由于时间的改变在飓风频率响应函数的NAO (Gulev et al。 39NCEP1_5010]),我们创建了两个子集:一个从1950年到1978年从1979年到2010年(NCEP1_5078)和其他(NCEP1_7910)。

类似于为和希金斯( 21),意思是,季节性风暴装箱气旋生成的跟踪频率为5°Lat × 5°朗盒子过冬(JFM)、弹簧(AMJ),夏季(雅),和秋季(的生命)。确保与Re27910和ERA40_5801数据直接比较,再分析我气候学也表1979 - 2010 (NCEP1_7910)和1958 - 2001 (NCEP1_5801)来匹配Re27910 ERA40_5801时间段,分别。尽管我们关注飓风气候学,每个数据集的频率气候学如附件所示 一个。

季节性强热带风暴强度决定用同样的方法为用,希金斯( 21]。首先,我们生成一个网格面元气旋MSLP气旋强度气候学。接下来,我们开发了一种季节性MSLP气候学为每个从每月平均MSLP数据再分析数据集。消除潜在错误由于趋势,我们应用线性回归季节性MSLP气候学意义。我们然后规范化气旋路线强度减去气候学的季节性退化MSLP时期1950 - 2010 (NCEP1_5010), 1979 - 2010 (NCEP1_7910)和1958 - 2001 (NCEP1_5801和ERA40_5801)。,就像风暴跟踪频率气候学,每个数据集的强度气候学如附件所示 B。

评估风暴跟踪频率和强度的年际变化,我们利用1月到3月(JFM)每年风暴轨迹数据。JFM的选择是由于NH飓风轨迹是在冬天最受外部强迫。然而,我们也生成10月至12月(的生命)频率和强度气候学,自印度洋偶极子(IOD)是最强的秋天在NH ( 52]。最强的厄尔尼诺和拉尼娜时期被发现通过使用Kousky描述的ENSO强度指数(EIS)和希金斯( 58),由两倍计算海洋尼诺指数(ONI)。检测从厄尔尼诺现象影响,我们合成飓风追踪频率和强度最强的厄尔尼诺和拉尼娜时间这些如表所示 2。以确保样本大小和使用足够强ENSO事件之间的平衡来检测潜在的信号,我们合成中度/强厄尔尼诺(拉尼娜)事件EIS大于或等于(小于或等于)两个(- 2)。NAO和IOD,我们利用数据从琼斯et al。 59)和Saji et al。 43),分别。机构指数来自美国国家海洋和大气管理局气候预测中心(CPC)的值是由1981 - 2010年气候学(见标准化 http://www.cpc.ncep.noaa.gov/data/teledoc/pna.shtml更多的细节)。合成,审计署、机构和IOD是根据标准偏差(SD)。定义一个合适的截止SD有些武断。例如,诺埃尔和Changnon [ 381 SD)用于合成ENSO事件。白等。 600.5)使用SD定义NAO事件,而Serreze et al。 54)选择顶部积极和底部负七年NAO和定义NAO由四分位数相。而使用的方法Serreze et al。 54)是有吸引力的,因为它可以确保一个均匀分布的样本大小,它不占不对称性的可能性的积极/消极阶段NAO(例如,积极事件可能被定义为一个高NAO值相对于负NAO)的标准。另一方面,使用的0.5 SD截止白等。 60]可能允许包含的事件将不会充分分离中性事件。作为妥协,我们定义NAO)机构,由0.75 SD IOD事件。尽管更严格的比用白et al。 60),它还提供了一个足够的样本大小(见下表 2)。评估统计学意义的复合材料,我们再次应用 t 分数用白等。 60]。结果被认为是重要的2-tailed测试标准的90%。

最后,我们进行了偏相关分析,量化厄尔尼诺现象的影响,机构,NAO飓风追踪频率综合分析中发现的。偏相关,这是一个方法来过滤外部效应,被Ashok et al。 46南半球]因为飓风轨迹,消除IOD在确定厄尔尼诺现象的关系,反之亦然。在我们的研究中,我们展示(1)厄尔尼诺相关性消除机构和NAO)(2)机构消除厄尔尼诺现象,和(3)NAO消除机构和厄尔尼诺现象。自从IOD被发现弱相关性,我们没有包括IOD的分析。足够的时间大小允许我们来比较不同时期(即在相同的数据集。,NCEP1_7910和NCEP1_5078)除了比较两个不同的再分析数据集(即。,ERA15801与NCEP1_5801)。

综合分析显示惊人的好协议尤其是对厄尔尼诺现象,NAO和机构。有趣的是,NAO影响也注意到北太平洋西部,这证实了偏相关分析。IOD显示一些有趣的特性的结果在美国/加拿大北部可能罗斯比波传播有关。然而,这必须被视为脆弱的由于缺乏从相关分析验证。我们综合分析还表明,谨慎是建议在评估年际变化区域空间尺度上,由于地区的意义不同时期选择的结果综合分析或模型/数据同化技术差异再分析数据集本身。尤其是在比较强度复合材料,如机构强度复合ERA-40和NCEP再分析数据集之间的差异。

偏相关检验哪些组件是有用的综合分析是最强劲的。机构表现出正相关,飓风频率在1950 - 1978年期间在欧洲与1979 - 2010年相比,这表明NAO和机构之间的耦合强度是前者比后者大。NAO,相关性是最类似于综合分析表明厄尔尼诺和机构不扮演重要角色在NAO飓风轨迹的影响。然而,厄尔尼诺相关不符合北太平洋的厄尔尼诺现象复合也不是机构相关的机构组合在美国/美国东海岸北部。我们的研究结果表明,厄尔尼诺现象直接影响美国东海岸气旋路线,而北太平洋和美国北部飓风轨迹由机构第一调制。同样,机构直接影响北太平洋飓风轨迹,而下游的影响在美国北部和美国东海岸由厄尔尼诺调制。NAO, NCEP1_7910和NCEP1_5078之间的差异被发现在整个亚洲,阿拉斯加湾,和地中海,这表明不同的风暴跟踪NAO响应这两个时期之间。

虽然我们鼓励相关的许多相似之处我们看到了风暴的年际变化追踪coarse-gridded数据集,我们也发现,谨慎是建议,由于年际变化敏感,再分析数据集的选择,选择的时间进行了分析,并从其他外部气候营力的影响。此外,结果可能不同,如果选择其他方法所建议的Neu et al。 33]。未来的工作将集中在飓风轨迹分析的高分辨率CFS再分析和NASA一数据集。