西北太平洋热带气旋的依赖加剧利率环境因素

文摘

西北太平洋热带气旋(TC)强化分为快速强化(RI),正常的强化(倪),缓慢强化(SI)类别。初始位置和强度,前面的强度变化,运动方向,出现月,强化持续时间都发现不同RI和SI与倪案例。国际扶轮的依赖,倪,如果环境条件进一步检查统计通过强化利率命名TCs, 21年期间1995 - 2015,JTWC获得最好的跟踪数据,环境条件来源于ERA-Interim行政总裁再分析数据和高分辨率的全球海洋分析数据。发现深层和upper-mid垂直风切变(大众),上层流出,海面温度(SST),和海洋热含量(OHC)统计不同RI,倪,如果强化之前和期间。RI由弱增强,减少大众,海洋温度上升,强大和增加流出。相比之下,如果通常发生在大,增加大众,凉爽的海洋,和弱,静态流出。底层大众的影响和净水分流入只有显著不同的RI与SI和倪和SI之间,但不是国际扶轮和倪之间。另一个重要发现是,增加上层流出,减少大众是重要的前兆,因此可能的预测因素,国际扶轮的发作。上层流出的方向影响TC集约化,西北和东北流出比SE和更有利于TC RI SW流出。

1。介绍

操作的预测热带气旋(TC)强度变化仍是一个重大的挑战。经营预测往往需要区分快速强化(RI)和缓慢强化(SI)从正常强化(NI) [1- - - - - -3]。然而,在国际扶轮,预测强化率(IR)通常远低于观察到的红外光谱,而这是远远高于SI病例的观察红外(3,4]。在一些操作TC预报中心(图1),当预测不确定如何快速TCs会加剧,默认的预测是TC进行镍(3]。区分国际扶轮的难度、镍和SI在预测部分原因是量化的挑战预测和红外光谱之间的关系。大多数以前的研究仅仅集中在比较国际扶轮和non-RI例之间的环境条件。其中一些研究显示在统计上有显著差异的国际扶轮和non-RI病例之间的环境条件(5,6]。然而,在这些研究中,non-RI类别不区分倪,SI,削弱风暴。亨德瑞et al。7)分类强化分为两类:迅速加剧,强化和表明,环境条件,包括海表面温度(SST),和其他环境参数与这两类是相似的。本研究进一步探讨了环境条件和TC红外光谱之间的关系,与先前的研究相比,还将红外分为三类RI,倪,SI。本研究的主要动机是朝着解决的必要性,和挑战,区分不同的强化阶段运营预测期间。

大多数的早期研究主要集中在北大西洋的飓风或东太平洋盆地5,6,8]。然而,本研究集中于TCs在西北太平洋地区(NWP)。数值天气预报由季风控制背景,大约70%的TC《创世纪》发生在季风槽(9,10]。这是非常不同于其他海洋盆地。例如,在东太平洋和北大西洋盆地的主要成因来源是非洲伊斯特利波(11]。因此,个人预测因子的相对重要性TC强化各盆地(可能是不同的6,12]。Rios-Berrios和撕裂13]还建议共同考虑所有盆地是有问题的,因为TC强度变化环境条件的相对重要性取决于海洋盆地。

本研究试图解决一个重要,但迄今尚未解决的重大问题:“做重大环境因素的差异,包括大气状况和海洋热状况,迅速之间存在,正常情况下,慢慢加剧TCs在数值天气预报吗?“在这项研究中,一系列的环境因素是检查,包括垂直风切变(中孔深层、upper-mid和低级),流入净水分,上层流出(强度和方向)和海洋热状况(SST和海洋热含量(OHC))。早些时候,有限的研究NWP TC盆地检查不同的TC类别(14)或只关注一个环境因子(12]。

具体来说,环境因素及其与国际扶轮的关系后,倪,如果评估。环境垂直风切变(大众)是最重要的影响因素之一,TC强度变化,和人们普遍认为强大的大众普遍抑制TC强化(5,7,12,15- - - - - -18]。大众还提供了概率估计的RI dynamical-statistical模型(5,6,16,19),可以协助确定,当,国际扶轮会发生(20.- - - - - -22]。深海层,200 - 850 hPa大众,是常用的,而其他的研究表明,大众在不同层次上也会影响TC强度变化(12,23- - - - - -25]。因此,很容易评估大众在TC强度变化的影响通过使用大众计算从两个层次(26- - - - - -29日]。在这项研究中,不同垂直水平之间的大众用来分析大众的影响在三个TC强化利率,RI,倪,SI。

环境湿度也被认为是一个可能的TC强度的重要因素。理论和建模的研究表明,高环境湿度有利于TC强化(30.,31日),而干燥的空气侵入会导致TC衰变(21,32]。环境相对湿度(RH)对流层中低层的RI例高于non-RI情况下(5- - - - - -7]。然而,其它研究表明,水分可能有负面或TC强度无显著影响33- - - - - -35]。因此,环境湿度对TC的影响红外需要进一步更详细的检查。在这项研究中,环境湿度的影响在TC IR研究了通过使用低级中级净水分的流入,定义为净水分从四面流入之和一盒周围的TC从表面到500 hPa中心和扩展。这个量是用于表示总低级中级水分运输从环境中TC的核心。

由于不对称结构(36,37)、低理查森数(38,39),和较弱的惯性不稳定40- - - - - -43TC的上层流出,流出可以很容易地与上层大规模交互环境和TC的内核,从而扮演调停角色之间的环境和风暴核心(41]。因此,它能影响二次循环,因此,TC强度(37,41,43- - - - - -49]。上层径向流出强多了(6,37,43),通常更集中接近TC强化病例比nonintensifying中心(43]。此外,TC强化与多个相关上层流出渠道,和TCs通常削弱当一个高效的上层流出渠道被切断的44,50- - - - - -53]。(卡普兰和DeMaria5和舒等。14)指出,上层对流层流RI non-RI例病例伊斯特利比。Rappin et al。41]表明,北和东北方向流出的通风最小化了飓风的能量消耗,导致更大的加强。因此,TC流出可能修改的方向流出TC强度变化的影响。在这项研究中,的显著差异的影响的强度和方向流出都检查,对所有三种不同TC强化类别。据作者所知,这种流出方向和TC红外光谱之间的关系并没有此前统计分析。

海洋热状况的影响在TC强度变化已经解决了几十年(54- - - - - -57]。海温广为人知影响TC强化(5,6,58]。许多支持案例研究存在(21,59- - - - - -61年]。统计分析(8,12]表明,TCs通常加强(减弱)/暖(冷)海洋涡流区域高(低)。一些研究表明,OHC,测量从表面的深度26°C等温线,对TC强度变化(很重要59],SST本身并不总是一个好的测量总热容量的影响TC强度变化(62年]。这个假说是进一步支持的研究表明,OHC的使用可以帮助降低TC强度预报统计模型中的错误,船(63年,64年]。在目前的研究中,风场和OHC都是用来确定海洋热状况的影响在国际扶轮,倪,SI。

总之,需要解决的主要问题,本研究在大规模的大气环境条件下是否有显著差异,如在不同垂直大众水平,净环境水分流入,力量和上层流出的方向,和海洋热状况(SST和OHC)之间RI,镍、和SI NWP TCs。此外,本研究的一个独特方面的使用是一个相对长期的数据统计上获得可靠结果,因为所有命名NWP TCs 21年期间从1995年到2015年。来自本研究的发现相关改善TC预报技巧和增加我们对TC强化过程的理解。

部分2描述了数据,并提供了环境条件的定义。部分3定义了RI、镍和SI类别和显示了TC强度的分布的变化数值天气预报盆地和部分4描述和讨论的主要结果。最后,部分5总结了本研究的发现。

2。数据和方法

2.1。数据

联合台风警报中心(JTWC)最好的跟踪数据,包括TC中心位置和最大持续1分钟的意思是10米风速(V_马克斯每隔6小时),对所有命名TCs在数值天气预报流域从1995年到2015年,被用来计算TC强度变化和定义TC环境。

6小时风和特定的湿度场和海温数据从1995年到2015年欧洲中期天气预报中心(ECMWF)临时再分析网站(https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/reanalysis-datasets/era-interim)[65年]。相同的ECMWF再分析数据被广泛用于发表调查统计研究环境条件之间的关系和热带气旋强度变化(例如,25,66年])。Schenkel和Hart临时ECMWF再分析表明,大部分的TC位置错误不到150公里的西北太平洋地区(67年]。霍奇斯等人的研究表明,对于临时ECMWF再分析(68年),大多数的TCs再分析的平均位置的差异从最好的跟踪小于2°(∼220公里)。他们还表明,峰值位置误差分布在约110公里。因此,大部分的TC位置ECMWF再分析中的错误是不到110公里68年]。Schenkel和哈特的研究67年和霍奇斯等。68年),早期的临时ECMWF再分析评估。在我们的研究中,我们使用了最近20年的ECMWF再分析(1995 - 2015)。因为这段时间是最近的,因此临时ECMWF再分析数据的质量应该有所改善,TC ECMWF再分析的位置错误在我们的研究应该小于Schenkel和哈特(67年和霍奇斯等。68年]。此外,临时ECMWF再分析的水平网格间距是0.5°经度纬度×0.5°。换句话说,可分解的最小的规模是∼100公里,相当于峰值位置误差在霍奇斯等人的研究68年]。此外,计算域用于计算环境条件在这个研究是相对较大的TC相比位置误差(∼110公里)。基于上述,ECMWF临时的TC位置误差分析预计不会影响我们的结果。所以再分析数据用于计算不同级别的大众,上层流出,流入净水分,和海温在TC中心,强化时期。

研究OHC的影响,高分辨率的全球海洋海洋温度数据分析(34多达5000水平,12公里网格间距)是由美国提供GODAE(美国全球海洋数据同化实验)(http://usgodae.org/)。GODAE早期研究显示海洋提供了高质量的分析数据69年),用于分析上层海洋热状况(例如,70年])。这些数据被用来计算在TC OHC中心在这项研究。尽管GODAE数据有很高的空间分辨率,它们只能在2007年之后。因此,价值只有9年来的数据(2007 - 2015)。鉴于强化利率和其他环境变量之间的统计关系进行了研究使用20年的数据,应采取谨慎和其他环境变量相互比较OHC的影响。

2.2。TC环境条件的定义

2.2.1。垂直风切变

环境垂直风切变,大众,被定义为风矢量区别两个层面所示以下方程: 在哪里和变量是annular-averaged水平风矢量在1级和2级。在这个计算,200年和800年之间的环形公里风暴中心。因此,核心区域的风暴时删除或过滤环境计算剪切。下标“lev1”和“lev2”表示两个压力水平。这种方法的定义和计算垂直风切变遵循研究[14,19]。我们计算4类型的风切变 , , ,和如下。深层剪切计算。TCs是常用的诊断之间的关系强度变化和环境垂直风切变(例如,18,19])。850 hPa, 500 hPa, 200 hPa通常用于分析底层,中层和上层热带气旋的发行量。因此,除了 , 和也使用,因为早期的研究表明这些剪也可以影响TC强度变化(19,71年]。此外,统计和理想化的模拟研究发现,低剪切对TC强化[有负面影响12,24]。特别是,王等人的研究。12)显示,850年和1000年之间的低剪切hPa TC强度变化可以有一个更大的负面影响比其他层次的大众在活跃的季节。所以底层剪力也计算在这个研究。

2.2.2。净水分流入

环境湿度的净流入是用来评估环境湿度对TC强度变化的影响。净水分通量的定义是流入 在哪里净水分流入从东部、南部、西部、北部边界,分别的8°×8°经度盒子在TC中心。因此,Quv是总净水分运输的核心从表面到500 hPa TC。的单位Quv公斤米⁻²年代⁻¹。在方程(2), 在哪里问是特定的湿度,u和是纬向风和经向风分量,分别和是9.8年代⁻²。

2.2.3。上层流出

最强的TC流出,平均而言,集中在约200 hPa和TC中心约500公里38,43]。在这项研究中, 从绿色定律,上层流出强度定义为area-averaged分歧在8°×8°经度盒子在TC中心,200 hPa。

为简单起见,在红外外流的影响方向是研究只有与single-outflow通道为例。single-outflow通道被定义为发生在quadrant-mean风从风暴中心是在500公里外,大于6米⁻¹。在北半球,TCs的反气旋流出主要有四个径向方向:西北(西北),东北(NE)、西南(SW)和东南部(SE)。因此,在这项研究中,西北,东北,西南,东南象限。

2.2.4。海温和OHC

OHC定义之前,巴克利et al。72年除了我们选择26°C等温线深度积分在垂直整合深度。这种替换是根据早期的研究(例如,73年)表明,TC创世纪和/或TC强度变化可以敏感的深度26°C等温线。因此,OHC的面密度的定义是 在哪里是海水密度,是海水的比热容,是26°C的深度海洋温度轮廓,然后呢T(z)是海洋温度的深度z。的单位面密度的海洋热含量是kJ厘米⁻²。因此,OHC总海洋热含量是每平方厘米,从26°C的深度轮廓海洋海洋表面温度。在这项研究中,海温和OHC area-averaged 2°×2°正方形盒子在TC中心是用来计算海洋热条件。

2.3。显著差异测试

测试平均值之间的显著差异进行了使用一个标准的引导方法(74年,75年]。这种方法被用来获得信心水平的样本均值的差异研究中的各种参数。作为一个例子,它是用来比较平均强化国际扶轮和SI在深层,大众环境。这里,使用90%和95%的信心水平,本研究重新取样的数量是10000。早期研究中使用的引导技术由小王和主教(75年和哈米尔等。76年]。

3所示。国际扶轮的定义和分布、镍和SI NWP盆地

3.1。国际扶轮的定义、镍、硅

的频率和累积频率分布12 h强度变化对所有499名为TCs数值天气预报流域1995 - 2015年期间在图所示1。本研究着重于TC强化,只有加强病例选择。IR是分为3类:快速强化(RI),正常的强化(倪),缓慢强化(SI)。这些都是正式表中定义1。

注意,在早期的研究中,国际扶轮通常定义为95^th百分位的24小时TC强度变化,即。,大约30 kt或更高版本(5,12,14]。这些先前的定义不包括6 h TC强度变化。如图所示后,集约化的平均持续时间在这项研究中发现的持续RI过程是18.8人力资源。因此,使用24小时内定义强化时期也可能包含了一个弱化阶段。因此,在这项研究中,12 h内用于定义RI。此外,确保选择不断加剧的情况下,包括没有减弱阶段,强化的定义类别也被限制在6小时强度变化。具体如图1,RI被定义为一个12 h强度≥20 kt(即改变。,95年^thTC强度变化的百分比为12小时)和6 h≥5 kt强度变化。倪是定义为一个12 h强度变化之间10 kt和20 kt(即。85年,在^th和95年^thTC强度变化的百分比为12小时),和一个6 h强度变化之间的5和10 kt。如果要求12 h强度变化必须隔10 0 kt和kt(即。60之间^th和85年^thTC强度变化的百分比为12小时),6 h之间的强度变化0 kt和5 kt。最后,国际扶轮的总数量、镍、和SI病例检查在这项研究是763年,1345年和1218年,分别。

3.2。国际扶轮的分布、镍和SI

在本节中,国际扶轮的统计分布,镍、和SI对初始位置,初始强度、方向移动,出现月和强化持续时间进行了讨论。最初的TC中心位置和强度的三个强度类别如图2。此后,TC强度分为六大类,热带低气压(TD, 10.8年代⁻¹≤V_马克斯≤17.1年代⁻¹),热带风暴(TS, 17.2年代⁻¹≤V_马克斯≤24.4年代⁻¹)、强热带风暴(STS, 24.5年代⁻¹≤V_马克斯≤32.6年代⁻¹)、台风(泰,32.7年代⁻¹≤V_马克斯≤41.4年代⁻¹),强台风(猪圈,41.5年代⁻¹≤V_马克斯≤50.9年代⁻¹)和超级台风(超级泰,V_马克斯≥51米年代⁻¹)基于CMA(中国气象局)标准200677年]。只叫TCs选择不包括在这项研究中,TDs。

从图2国际扶轮,TC的数据显示,大多数病例发生在10°N和25°N之间的纬度,而大多数倪病例发生在5°和30°N之间,与SI病例发生在一个更大的区域5°N和35°N。国际扶轮病例主要集中菲律宾东部和北部的南中国海。对于每一个强化类别,初始强度的分布的函数TC强度等级图所示3。国际扶轮的情况下,初始强度最常泰年级。倪和SI情况下,初始强度通常落在TS强度类别。泰的组合频率、猪圈、超级泰类别是国际扶轮约64%但倪和SI只有大约33%。总的来说,国际扶轮的初始强度情况下通常远远大于镍和SI。然而,国际扶轮分布泰,猪圈,超级泰强度图3显示更少的RI例从猪圈发起和超级泰强度比泰。这可能是因为泰远离他们的MPI(最大潜在飓风强度(78年比猪圈和超级泰]),因此加强[有更大的潜力79年]。

TC的频率分布移动方向的三个强化率类别(SI、镍和RI)如图4。总的来说,大部分的增强情况下(大约75%)西北移动(包括WNW和北北西),而只有16%和7%的增强情况下移动(包括向和烯)和浅海区,东北和很少的情况下向南移动(包括上交所和f)或east-southeastward。也发现的百分比west-northwestward运动是国际扶轮例高于镍硅情况下,而north-northwestward移动TCs的比例是国际扶轮病例低于倪和SI病例。,国际扶轮情况下倾向于移动WNW超过镍和SI病例。

大多数国际扶轮的病例(大约61%)发生在8月,9月,9月和10月,峰(图5),但是大约56%的镍和SI病例主要发生在7月,8月,8月和9月,早高峰。正如所料,很少TC强化病例发生在1月,2月和3月。

如图6,意思是强化时间时间连续RI,镍、和SI过程是18.8小时,分别为18.3小时和14.6小时。大约有70%的国际扶轮和倪病例加强12 - 18小时,只有约30%的国际扶轮和倪病例持续24小时或更长时间(图6)。通常很少TCs可以迅速加剧或超过36小时。如果病例最多(约71%)加强仅为12小时。总的来说,国际扶轮有最长的集约化和SI最短的时期。正如前面所讨论的,这些结果的形式来定义不同的强化基础类别使用12 h周期而不是24小时的周期。

4所示。红外依赖环境因素的结果

部分3.2显示统计分布的初始位置,初始强度、方向移动,出现月,强化持续时间,这是不同的在国际扶轮,倪和SI病例。这一发现权证依赖环境条件的评估。

作为讨论的部分1,环境条件的选择是基于已知因素,强烈影响TC强度改变。变量选择的深层剪切 ,upper-mid剪切中低-剪切 ,和低级剪切 ,网络环境水分流入,上层流出,海洋热状况(包括SST和OHC)。

4.1。环境垂直风切变

图7显示了大众之前、期间和之后的强化三个强化类别。意味着大小之间的显著差异的三个强化类别测试使用引导技术。总的来说,深层剪切和upper-mid剪力明显(置信度大于95%)降低之前,期间和之后国际扶轮过程比倪和SI流程。这不是低级的剪刀。值得注意的是,虽然没有统计上显著不同,平均低剪切是国际扶轮比倪略高。中孔为大众_{500 - 850,}一致的国际扶轮和SI之间存在显著差异,但差异RI和倪只明显开始12小时期间发病前的集约化和强化(置信度大于90%)。这些结果表明,国际扶轮的主要区别倪和SI是深层,上层剪切,中低大众而不是低级的大众。此外, , ,大众_{500 - 850,}和也明显(置信度大于90%)低镍过程比硅过程期间,除了在发病期间大众吗_{500 - 850}。这些结果表明,如果可以区别倪大众。

平均而言,有明显的下降趋势的大众国际扶轮的发病之前,除了(图7)。下降趋势开始前至少24小时国际扶轮的发作。例如,大众_{200 - 850}和大众_{200 - 500}国际扶轮的发病时达到最小值(数据7(一)和7 (b))。减少到最低限度在发病前12小时RI(图7 (c))。进一步诊断(图中未显示)表明,下降趋势伴随着减少涡流倾斜。

倪和SI,大众通常展品RI发病前的轻微变化。特别是,大众_{500 - 850}显示了倪略有增加的趋势,如果在国际扶轮。换句话说,除了大小之外,大众的变化不同的三个TC强化类别,因此可以作为一个预测三个强化前信号的类别。

图8显示了频率分布的三个强化类别作为大众的函数。为大众_{850 - 1000},最高比例为所有三个强化类别对应相同的剪力值1 - 2米的年代⁻¹。在其他水平剪切,大众_{200 - 850},大众_{200 - 500},大众_{500 - 850,}国际扶轮的峰值对应于一个较小的比例比倪和SI大众剪切。具体来说,国际扶轮的峰值是在2 - 6 m s百分比⁻¹为大众_{200 - 850},2 - 4米⁻¹为大众_{200 - 500},约2 - 3米⁻¹为大众_{500 - 850}。相比之下,峰值倪和SI比例约2 - 3米⁻¹超过国际扶轮。倪和SI也进一步比较。为大众_{200 - 850}和大众_{200 - 500},倪的百分比峰值比斯在一个较小的剪切,而对于大众_{500 - 850}和大众_{850 - 1000},他们都在同一剪切峰值。图8还表明,频率分布的形状作为大众不同的函数在所有三个强化类别。国际扶轮的分布是尖锐的峰值高于镍和SI大众_{200 - 850,}大众_{200 - 500},大众_{500 - 850,}其次是倪。然而,对于大众_{850 - 1000}一般,三个类别之间的分布是相似的。和大众_{500 - 850}倪的百分比的山峰和SI都在2 - 3米⁻¹;比例的差异仅仅是和峰值为倪略高于SI当大众_{500 - 850}小于4 m s⁻¹。这些结果进一步表明,深层和upper-mid大众的三个强化类更显著不同,区分三个强化类别中扮演更重要的角色。

图9显示了相对发生概率的三个强化每个大众本类别。显然,国际扶轮发生概率随深层的增加而线性减小大众( )和upper-mid大众( )。它与增加中低大众(仅略有降低 )。国际扶轮概率分布几乎是平当低级剪切( )小于3 m s⁻¹和减少低剪切时增加大于3 m s⁻¹。这一结果表明,国际扶轮发生概率是更敏感的深层和midupper大众。倪平均概率降低只有增加和增加如果高于4 m s⁻¹。这几乎是平的对面垃圾箱。然而,它增加略有增加 。这些结果表明,倪发生概率upper-mid更敏感和其他比大众底层大众的水平。SI的意思是发生概率增加尤其是越来越深层和底层大众,表明其发生更敏感的变化在这些水平剪切。

值得注意的是,大众时误差棒范围更大更强,尤其是对 , ,和 。这一结果表明,SI的发生概率,镍、和RI剪切不确定性高,表明SI的概率,倪,RI更强烈的环境下很难估计大众。这些结果符合张和道的研究(20.]表明大众越大,不确定性越大的TC强度的可预测性。尽管国际扶轮发生概率显示了较大的剪力值的下降趋势,和发生概率的误差在低级水平比其他的大得多,尤其是当底层剪力大于4 ms⁻¹。这个结果与数据7和8表明,国际扶轮,倪,如果是整体更鲜明的深层和upper-mid比中低和低级剪刀剪。中孔的作用和低级剪区分三个强化类别是复杂的。这些结果总体上与早期的研究一致显示大众各级TC强度变化可以影响不同(12,23- - - - - -25]。

4.2。环境湿度条件

早期的研究在环境湿度的影响TC强化产生混合的结果(6,7,33,35]。本研究透过净环境湿度的影响区分RI,倪,SI。净水分流入(Quv)衡量的水分运输环境使用TC的核心。为每个强化类别(SI、镍和RI),净水分流入变化之前和期间强化图所示10 ()。净水分流入明显增加之前,期间和之后国际扶轮和倪流程。净水分流入的增加率是如果要小得多。平均净水分流入稍高的RI倪然后SI紧随其后。的差异之间的净水分流入SI和RI (NI)是重要的在90%的水平后加剧。然而,净水分流入国际扶轮和倪之间的差异没有统计学意义。

图10 (b)显示的百分比分布三个强化类的函数流入净水分。国际扶轮的峰值对应于一个净水分比例流入20 - 30公斤米⁻²年代⁻¹,约10公斤米⁻²年代⁻¹比斯。正如所料,镍的分布在附近显示平顶10至30公斤米⁻²年代⁻¹。结果从图10一般与早期的研究一致表明,环境湿度的中低troposhere RI例高于non-RI情况下(6,7]。然而,当强化病例进一步划定在RI, SI,倪,这个研究发现流入净水分,期间和之后的强化不明显高于国际扶轮比倪和水分的流入国际扶轮和倪只是增强后明显高于SI。

4.3。上层流出

4.3.1。上层流出的力量

上层流出强度定义为area-averaged分歧在(8°×8°)框在TC中心,200 hPa。图(11日)显示的变化意味着上层流出力量爆发前后24小时强化的强化三个类别。平均上层流出强度增加前国际扶轮和倪发作并持续加强。相比之下,几乎没有流出强度的变化如果情况。此外,国际扶轮的流出最强,其次是倪。流出强度区别RI和倪在90%的显著水平。如果显示了最弱的流出,SI显著低于国际扶轮和倪在95%的水平。

图11 (b)显示了频率分布的三个强化类别流出强度的函数。国际扶轮的频率峰值发生在一个更大的流出强度比倪和SI值。具体而言,国际扶轮的频率峰值为0.9×10⁻⁵年代⁻¹而倪和SI约0.6×10⁻⁵年代⁻¹。虽然倪和如果有类似的流出峰值强度,频率分布表明,如果发生更频繁地比倪流出强度小于1.2×10⁻⁵年代⁻¹反之亦然。符合图(11日),这些结果进一步表明,国际扶轮的发生与流出强度比倪和SI和SI通常发生在环境较弱的流出。换句话说,这三个强化类别下发生流出优势明显不同。这些结果与之前的研究一致,上层径向流出加剧病例远远强于nonintensifying情况下(43]。但我们的研究结果只关注强化病例没有包括削弱的情况和检查协会的发生差异加剧利率与流出的强度。

4.3.2。上层流出的方向

对于每一个强化类别,发生概率的分布四个流出的方向(西北、西南、东北和SE)如图12(一个)。简而言之,不同的流出方向支持不同的强化率。国际扶轮更频繁地发生在西北和东北流出环境比在西南和SE流出环境。相比之下,倪更频繁地发生在西北和西南流出环境和SE流出环境下发生的次数最少。如果最有可能发生在西南SE流出后,NE、NW流出。

图12 (b)显示的变化意味着强化率四个流出的方向,进一步强调了强化利率的敏感性都流出的方向和力量。流出的力量大于8 - 10 m s⁻¹,强化率与NW、NE流出高于SW和SE外流。SW流出的强化率第二高,正在SE流出和强化率最低。弱的流出强度(6 - 8米⁻¹),强化利率与西北,西南和东北外流是相似的和更高的比SE流出。简而言之,更大的增强率与NW、NE外流和较慢的强化率与SE流出。额外的计算(没有显示)还表明,NE和NW流出环境往往是与更低意味着大众比其他两个方向流出。SE流出是伴随着最大的大众。此外,然而,意味着大众降低发病前强化NE和NW流出的环境,和意味着大众SE流出增加。总之,重要的流出三个强化类别之间存在差异。同样的流出的力量,速度强化最青睐的NW、NE外流和最不喜欢在SE流出。据作者所知,本研究是首次出版工作,提供统计方向流出和强化类别之间的关系。

相对涡流动量通量收敛(REFC)已经被用来作为诊断识别和/或测量上层TC-environment互动(80年- - - - - -83年]。在这项研究中,200 hPa REFC估计在300 - 600公里的径向TC中心,为所有三个TC红外类别。然而,与蜀等一致。14),没有发现显著差异之间的类别(没有显示)。

4.4。海洋环境

本节研究海洋条件和强化利率之间的统计关系。注意如上所述的部分2.1,OHC是基于数据较短的9段(2007 - 2015)由于GOADE分析数据的可用性。图13显示风场的变化和OHC 24小时之前和之后的强化。为所有三个强化类别,风场和OHC降低48小时期间。如部分所示3.2,大多数强化病例从暖池向西北移动。大海通常是温暖的热带东部和南部地区与西方和NWP盆地北部热带。图13还表明,海温和RI OHC是最高的,其次是倪然后SI。他们的差异统计学意义至少在90%置信区间。

图14显示了三种不同的强化类的频率分布,海温和OHC的函数。风场的频率的三个强化类别所有峰值为29.5°C(图(14日)),但是frequenc山峰RI和倪高于SI。值得注意的是,国际扶轮的综合频率高于镍和SI和SI的综合频率时最低的SST高于29°C。相比之下,国际扶轮的综合频率低于倪和SI和SI是最高的频率对海温低于28°C。这个结果进一步表明,更快的强化通常发生在温暖的风场。此外,图(14日)显示,只有一小部分(大约5%)RI病例的发生与SST 28°C以下。这个值远高于阈值(26.5°C) TC创世纪和强化84年]。

OHC的频率分布的三个强化类别也不同(图14 (b))。SI的频率是最高其次是倪和RI kJ当OHC小于40厘米⁻²。然而,排名是逆转当OHC 70 kJ厘米以上⁻²。超过50%的国际扶轮病例发生在更深和温暖的海洋,OHC 70 kJ厘米以上⁻²,但如果不到25%病例发生。倪位于SI和RI之间的分布。这个结果进一步表明,更快的强化通常发生更频繁地在更深、更温暖的海洋条件。

发生概率的三个强化类别相同的海洋热条件下如图所示15。首先,国际扶轮的发生比倪和SI SST少见。国际扶轮的发生概率增加时对海温高于27°C(图(15日))。如果减少的发生概率越来越SST,而镍的发生概率不随。海温较低时的误差更大。因此,当海洋相对较冷,三种不同的强化病例的发生比温暖的海洋时更加不确定。发生概率的函数OHC海温(图一般相似15 (b))。但国际扶轮的发生概率增加更显著的增加OHC OHC kJ小于90厘米⁻²并减少OHC时略超过90 kJ厘米⁻²。

因此,温暖的海洋,国际扶轮的更高的发生概率和SI的发生概率低。许在某种程度上,这个结果是一致的和王表明最大潜力海温(强化率增加而增加79年]。然而这项研究强调了国际扶轮的依赖,倪,如果海洋条件。

5。结论

使用统计方法,本研究旨在解决以下问题:“做重大环境因素的差异,包括大气状况和海洋热状况,迅速之间存在,正常情况下,慢慢加剧TCs在西北太平洋盆地?“JTWC基于最好的跟踪数据,所有叫TCs的强化利率在1995 - 2005年21期的数值天气预报强度分为三个类别,RI,镍、和SI。初始位置和强度,前面的强度变化,移动方向,发生月和TC强化的强化时间时间都发现不同RI和SI与倪案例。大多数国际扶轮病例发生东部的菲律宾和南海北部。国际扶轮的平均初始强度的情况下比倪和SI。前国际扶轮的强度变化更快比倪和SI和RI情况下倾向于移动WNW超过镍和SI TCs。RI和NI的平均强化持续时间发现约18小时,而如果只有14小时。国际扶轮的活跃高峰月发现8月9月,但倪和SI。使用ERA-Interim再分析数据和高分辨率的全球海洋分析数据的不同影响大规模环境大气和海洋热状况之间RI,倪,如果被检查。总体而言,有统计上的显著差异RI和镍或国际扶轮和SI对深层的反应 ,upper-mid ,中低 ,、上层流出,海温和上凸轮轴。国际扶轮的区别,如果是低级的重要 。净水分流入,国际扶轮的区别和SI显著强化后才发病。之间不存在统计上的显著差异RI和倪净水分流入和低级 。倪和SI显著差异存在于深层 ,upper-mid ,和低级 ,上层流出,SST / OHC之前,期间和之后的强化,但只存在于中低和净水分后流入加剧发作。这些结果总结表2。

总之,国际扶轮通常发生在降低和减少大众,增强和提高净水分流入,更深层次的温暖的海洋条件,强,增加上层流出。相比之下,如果经常发生在高和增加大众,略有增加,降低净水分流入,寒冷的海洋条件和较弱的和静态上层流出。倪容易发生在环境条件之间躺在SI和RI。深层的大众和upper-mid层大众更有效的区分三个类别中孔比强化率和低层次的大众。分析还表明,方向、力量、和流出的增加的趋势会影响TC强化。例如,西北和东北流出RI,但SE流出是常与慢的强化。此外,OHC的不同影响被发现是非常重要和更清楚的区分三种不同的强化比只有对海温类别。

本研究只局限于检查RI之间的统计关系,倪,SI和个人大规模的环境因素。有时可能有利条件可以取消不利条件对TC强度的负面影响。例如,在疲弱的情况垂直风切变和上层海洋热含量高,TC可能不会加剧如果其他环境条件并不有利。换句话说,TC强度变化很大程度上取决于集成所有的环境因素的影响。这项研究的结果确实确认大众,流出,海洋热状况,TC强度和水分通量都可以影响。换句话说,目前的研究结果还表明,一个人应该考虑这些环境因素在确定和预测TC强化类别。虽然本文的重点不是直接改善船舶(例如,64年]),这项研究的结果表明船只可能受益于使用额外的预测如大众潮流,上层外流的趋势的力量,流出的方向在TC强度预测。

也发现上层流出的强度和方向会影响TC强化率。究竟如何流出的方向以及如何流出之间的相互作用及风切变影响强度强化利率仍不清楚,这就需要进一步建模研究。国际扶轮和倪类别之间的水分条件差异并不重要。然而,这并不意味着TC集约化的水分条件是不重要的。在某种程度上,季风背景对NWP盆地通常提供了有利的水分条件TC在一个活跃的TC季节强化。也发现,国际扶轮和发生概率意味着强化率下降而增加Quv当Quv高于40公斤米⁻²年代⁻¹(图中未显示),这表明过多的水分不适宜TC RI。此外,卫星观测表明,水分在TC强度变化的影响取决于其象限分布或相对位置TC运动(35,85年]。本研究使用统计的方法将三个强化类别与环境因素。额外的建模研究应该计划理解的动力学和热力学过程,解释大规模环境之间的关系和三TC强化率。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

本文研究记录被ONR赠款支持n00014 - 14 - 1 - 0125和N000141712111。

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