热带对流层海槽的年际变化及其影响对西北太平洋热带气旋形成的影响外文翻译资料

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热带对流层海槽的年际变化及其影响对西北太平洋热带气旋形成的影响

摘要：本研究调查了热带对流层海槽（TUTT）在年际时间尺度上的东西向迁移及其对北太平洋西部热带气旋（TC）形成的影响。气候学上，TUTT可以在100到400 hPa之间确定，相对涡度最大值在150和200 hPa之间。除了TUTT南翼强烈的西风垂直风切变之外，本研究还表明，冷核系统与低槽相对湿度和槽底以东的沉降有关。因此，当TUTT在年际时间尺度上向东（向西）移动时，西北太平洋东部地区TC形成增强（抑制）。年际TUTT变化与热带太平洋中部和东部或ENSO相的海温异常密切相关。 ENSO的暖（冷）阶段对应于TUTT的东（西）移。发现造成ENSO对TC形成影响的物理因素可能与TUTT的东西向转变有关。结果表明，WNP盆地东部TC形成的年际变化与TUTT的东西向位移密切相关，因为相关的环境条件通常不利于TC形成。

1.介绍

众所周知，西北太平洋（WNP）热带气旋（TC）活动的年际变率与厄尔尼诺 - 南方涛动（ENSO）有关（Chan 1985,2000; Lander 1994; Landsea 2000; Wang and Chan 2002 ; Camargo和Sobel 2005; Zhao等，2011; Wang等，2013）。 在ENSO对TC成因，轨迹，强度，寿命和登陆的影响中，发现ENSO暖期TC形成的平均位置有明显的东南偏移，其特征是东部的TC形成增强 WNP盆地（Chan 2000; Wang and Chan 2002; Wang等人2013）。 然而，导致WNP TC起源的平均位置向东南移动的物理因素仍然难以捉摸，包括海表温度（SST; Li 1988），Walker环流（Chan 1985），季风槽（Lander 1994; Chen et al.1998; Clark and Chu 2002; Chen et al.2006），垂直风切变和 中低层相对湿度（Clark和Chu 2002; Camargo等2007），低层剪切涡度和高层辐合（Chan 2000; Wang and Chan 2002），以及大尺度流向天气扰动的正压能量转换（Sobel 和Maloney 2000; Zhan等2011）。 鉴于ENSO是TC活动逐年变化的重要驱动因素，进一步研究ENSO对TC形成变化的影响对于现在针对全球每个海洋盆地发布的季节TC预测都是必要的。

我们注意到现有的解释并不相互排斥。 在以前的研究中发现的这些变化可能与大规模环流模式对西太平洋ENSO的系统性响应有关。 与WNP有关的TC成因的大尺度系统包括从印度支那北部半岛到菲律宾海，北太平洋副热带高压的低层季风槽，以青藏高原为中心的南亚高压（SAH），以及北太平洋上空东北 - 西南方向的热带对流层低层（TUTT）。 尽管低层季风槽和副热带高压的影响已众所周知（如Briegel和Frank 1997; Chen et al.2004; Ritchie and Holland 1999），但较少关注上层SAH的作用 和TUTT。

图1.七月至十月（JASO）200-hPa平均流线与西北太平洋盆地的热带气旋具有纬向风的垂直切变的联系（200和850 hPa纬向风的差异;阴影，ms-1）和指示热带气旋成因位置的蓝色圆点。 粗黑线代表TUTT的波谷线，红线代表纬向风速等于零的地方。 绿色的虚线表示图1和2中的横截面的轴。 2和3。

TUTT位于南亚高压的东部，也被称为海洋中低谷（Sadler 1967），它是北太平洋夏季200 hPa风场的半永久性特征（图1）。先前的研究发现，TUTT可以通过在风暴中心附近提供额外的上升和/或在对流层高层提供有效的流出通道（Sadler 1976）来支持热带气旋的发生和强化。由于与穿过亚热带的中纬度槽有关的正压不稳定性，一些冷核旋风涡旋（TUTT细胞）常常发生在TUTT内（例如Colton 1973; Thorncroft et al。1993）。 TUTT细胞附近的中尺度对流可通过柱加热和润湿导致TC发生（例如，Sadler 1978; Kelley和1982年的莫斯科; Pfeffer和Challa 1992; 惠特菲尔德和里昂1992; Montgomery和Farrell 1993; Chen and Chou 1994; Molinari et al。1995; Fitzpatrick等，1995; Patla等人2009年; Wang等人2012）。 Lander（1994）认为WNP东北象限（208N以北，1608E以东）的TC发生与TUTT频繁发生有关。

到目前为止，由于大量的西风垂直风切变（Gray，1968），特别是在年际和更长的时间尺度上，TUTT对TC形成的抑制作用很少受到关注。最近，Wuet al。 （2015年）发现，1979 - 2012年期间，北太平洋的TUTT经历了显着的西移。 因此，通过抑制西北太平洋东部的TC形成，TC年代的平均位置明显向西移动。本研究的目的是研究平均TUTT位置的年际变化及其与TC形成的关系。

本文的其余部分安排如下。第2节描述了本研究所采用的数据，其次是第3节TUTT的气候平均结构.TUTT东西向位移的年际变化及其与TC形成变化的关系在第4节和第5。 第6节讨论了TUTT和ENSO年际变化的关系，随后在第7节作了简要总结。

1. 数据

在本研究中，TC形成信息基于联合台风变暖中心（JTWC）的最佳轨道数据集。 TC定义为最大风速超过热带风暴强度（17.2ms21）的数据集。 TC形成位置定义为TC首次达到热带风暴强度时的经纬度。 每月的风，相对湿度和温度数据来自美国国家航空航天局（NASA）现代 - 时代再分析研究与应用（MERRA）数据集（Rienecker et al。2011）和扩展重建海面温度（ERSST）版本3（Smith et al。2008）也用于本研究。 Hennon等人描述的热带云群（TCC）数据表明， （2011）被使用。 在这项研究中，我们关注1979 - 2013年期间的高峰季节[7 - 10月（JASO）]。

1. TUTT的气候平均结构

我们首先检查TUTT的气候平均结构。 图1显示了1979年至2013年期间200 hPa的平均7 - 10月流线和相应的TC形成位置。 气候平均TUTT以东北 - 西南方向为主，从北美西部的亚热带延伸到160°E附近的热带北太平洋。 TUTT的西端紧邻南亚高地的东部，大致集中在25°N，90°E。 正如在以前的研究中发现的，（如Kelley和Mock，1982; Fitzpatrick等，1995），强西风

图. 3. JASO的意思是（a）气温异常（黑色轮廓，K）和压力垂直速度（颜色阴影，hPa s-1）和（b）纬向风（颜色阴影，ms-1）和相对湿度异常（黑色轮廓，％）沿22.5°N的压力 - 经度横截面。白色轮廓（106s-1）表示正垂直相对涡度。 在（a）中黑色轮廓从22.4到2.4增加0.4K，在（b）中从228％增加到10％增加4％。（a）和（b）中白色轮廓从2到14变化2times;106s-1。 相对湿度和温度的纬向平均值已被删除，以强调它们的纵向差异。粗白线表示TUTT的轴线，由每层的最大正相对涡度定义。 （a）中的红色空心矢量表示垂直运动的方向。

强西风垂直风切变定义为200〜850 hPa纬向风的差异，可见于槽线的东南部。因此，几乎所有的TC形成于垂直风切变的18ms等值线以西，大部分位于菲律宾海域和南中国海区域的5-20N，115-160E。 请注意，TC形成的南北边界也受到热带东风切变和中纬度西风切变的控制。它表示TC形成的气候平均面积一般由TUTT的纬向位置决定。

为了检验北太平洋TUTT的平均垂直结构，沿着图1所示的绿线绘制了TUTT的南北和东西横截面。图2a显示了沿日期线的纬向风速和垂直压力速度。在Fitzpatrick等人的文章中，TUTT的轴定义为最大正垂直相对涡度（薄白色轮廓）。（1995年）和Nese和格伦茨（1996年）。TUTT可以在100到400 hPa之间确定，最大相对涡度在150和200 hPa之间。 与TUTT有关的西风在槽线以南100至400 hPa之间。如图1所示，上层西风和下层东风贸易风导致强烈的垂直风切变。40°N处最大200〜300 hPa的突出西风是副热带西风气流。沉降发生在槽线北侧200 hPa以下，在600 hPa以下向南延伸约10°N，而700 hPa最大向上运动随海拔向北倾斜，主要向200 hPa以下的槽线南侧。赤道北部强烈的向上运动和600 hPa以下的沉降分别与热带辐合带（ITCZ）和副热带高压有关。

图2b进一步显示了沿日界线的经向风速和相对湿度的垂直分布。 如预期的那样，北风（南风）位于槽线的北部（南部）。 如图2a和2b所示，最大相对涡度实际上是在西北气流中，与最大曲率的流量一致，其中槽线在此定义。 在图2b中，TUTT正下方有一个相对湿度较低（小于40％）的区域。

图3a显示了沿22.58N的气温异常（全球纬向平均去除）和垂直压力速度。 一个暖心（约38C）在150 hPa以上。 150 hPa以下发现两个冷芯。 与TUTT有关的一个在300百帕最冷异常。 另一个冷芯（约248℃）低于700 hPa，最大负温度异常约850 hPa。 以前的研究表明，中层的冷核心是辐射冷却的结果，这与TUTT东侧的沉降有关（Fitzpatrick et al.1995; Nese and Grenci 1996）。 向上（向下）运动通常在谷线的西侧（东侧）找到。 在槽线以东的强西风气流中，相对湿度相对较低（图3b）。

总之，TUTT南翼强烈的西风垂直风切变与沉降有关。TUTT是低于槽的相对湿度较低的冷芯系统。与TUTT相关的这些环境条件通常不利于热带气旋的形成（Gray，1968），因此TUTT的东西向位移可能影响热带气旋形成的平均位置。

图。 3. JASO的意思是（a）气温异常（黑色轮廓，K）和压力垂直速度（颜色阴影，hPa s-1）和（b）纬向风（颜色阴影，ms-1）和相对湿度异常（黑色轮廓 ，％）沿22.5°N的压力 - 经度横截面。 白色轮廓（10^6 s-1）表示正垂直相对涡度。在（a）中黑色轮廓从-2.4到2.4间隔0.4K，在（b）中从-28％增加到10％间隔4％。（a）和（b）中白色轮廓从2 .5到14间隔2times;10^6 s-1。 相对湿度和温度的纬向平均值已被删除，以强调其纵向差异。 粗白线表示TUTT的轴线，由每层的最大正相对涡度定义。 （a）中的红色空心矢量表示垂直运动的方向。

1. TUTT经度的年际变化

图.4.TUTT和TC形成年平均经度的虚假时间序列（虚线）。 红色（蓝色）条显示选择用于复合分析的东（西）年。

继吴等人。 （2015），TUTT的年平均经度被定义为槽内东风和西风之间的分界线（纬向风速超过58-208N的零轮廓）。正如上一节所讨论的那样，我们还通过用最大涡量来定义TUTT经度的变化。尽管定义不同，但由此产生的TUTT经度变化非常相似。从时间序列中删除了TUTT和TC经度的线性趋势，以关注年际变率。图4显示了1979 - 2013年TUTT平均经度的去趋势时间序列。TUTT平均经度约为1608E，标准差为6.28，在年际时间尺度上有相当大的变化。 例如，TUTT于1982年位于1738E，而在2010年则位于1488E。最大差异是258经度。为了更好地说明TUTT的东西向迁移对TC形成位置的影响，选择TUTT平均经度的6个正（负）年，其异常值大于0.8的标准差。 为方便起见，我们称它们为TUTT的东西方年份。 东部的六年是1982年，1986年，1994年，1997年，2002年和2004年，西部的六年是1979年，1983年，1988年，1995年，1998年和2010年。图5显示了东部和西部年份的合成200 hPa风场以及相应的TC形成位置。 TUTT底部的平均位置位于西部的150°E，而在东部则位于大约170°E。 在东部，南亚高压向东延伸并出现反气旋中心可以确定约140°E。 TUTT的转移伴随着TC形成地点的转移。 另外，如图6所示，850hPa季风槽（MT）也经历了类似的迁移。 具体而言，平均MT只在西部120°E以西（南中国海）以西确定，而在东部可以延伸至170°E。

图7进一步显示了TUTT东西向之间的垂直风切变，风向量，850 hPa涡度，500 hPa垂直速度和600 hPa相对湿度的差异。在西方，

图。 5.在TUTT的东部和西部（a）东部和西部，合成的200 hPa风（矢量，m s-1）和相应的TC发生位置（红点）。 TUTT的槽线用绿色粗线表示。

东部WNP中的气旋环流出现在200 hPa风的差异中（图7a），表明TUTT西移。 西北垂直风切变在WNP盆地的东部得到加强。 由300和1000 hPa风的差异计算的垂直切变（Wang et al。2015）显示了相似的分布。 在850 hPa（图7b），由于MT西退，异常东风覆盖了208N以南的区域，这可以进一步增加西风带东部WNP的风切变。 随着TUTT西移，WNP盆地东部（150°E东部）500hPa上升运动和600hPa相对湿度受到抑制（图7c，d）。

1. TC形成位置与TUTT位移之间的关系

于大尺度条件的显着差异，TC形成的位置在西部和东部显示出明显的对比（图5和6）。 很显然，东部地区150°E以东形成的TC数量比西部多。 TUTT与TUTT之间经度的密切关系TC形成也可以在图4中看到。请注意，TC形成经度是针对在130°E以东形成的TCs计算的。 一般而言，TUTT的分区移动与年平均TC形成经度的纬向偏移一致。

为了进一步研究TC形成的地

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