在当前和未来气候条件下日本北部爆发性气旋和台风之间的比较外文翻译资料

英语原文共 7 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

在当前和未来气候条件下日本北部爆发性气旋和台风之间的比较

Yoshikazu Kitano^a and Tomohito J. Yamada^b*

a 工程研究生院, 北海道大学, A4-55, North 13, West 8, 北区, 札幌 北海道, 060-8628, 日本

b 工程学院，北海道大学, A4-12, North 13, West 8, 北区, 札幌, 北海道, 060-8628, 日本

摘要

在2014年12月中旬，由爆发性气旋引起的风暴潮袭击了根室，它是日本北部北海道的一个城市，此风暴潮引起的洪水造成该市巨大的损害。此次爆发性气旋沿东北市地区东海岸突然加强，并由于鄂霍次克海上存在大气阻塞系统，而在根室湾附近停滞。在本研究中，我们分析了在1960至1999年期间爆发性气旋的移动速度，并把它们与台风，它是造成风暴潮的另一个气象系统，进行比较。进一步地，我们运用大气阻塞诊断方法讨论了爆发性气旋在日本北部缓慢移动的天气形势场。

关键词：爆发性气旋；台风；大气阻塞形势；未来气候；全球变暖

1引言

2014年12月16日，两个温带气旋爆发（爆发性气旋）在日本北部和南部（即日本海和西北太平洋），沿着日本群岛移动。这些气旋开始相互融合，一个位于北海道岛东南部的北洲岛爆发性气旋于十二月17日突然加强。日本时间十二月17日8点气旋中央压力为946 Hpa 。它在超过24个小时后到达北海道市东部海岸根室，并伴随风暴潮袭击，造成经济损失达20亿日元。如上所述，这惊人的爆发性气旋活动有两个独特的特征；合并与停滞。在本文中，我们专注于爆发性气旋的停滞和利用40年再分析资料和耦合模式的3相输出（CMIP3）数据集进行统计调查。第2节描述方法。结果介绍在第3节，研究总结在第4节。

方法论

在这一部分中，我们介绍了本研究所使用的数据，诊断爆发性气旋和大气阻塞的方法和移动速度的定义。

2.1数据

为了讨论爆发性气旋，我们使用了3个模型输出CMIP3数据集。MIROC（高分辨率版本的气候跨学科的研究模型3.2，东京大学联合开发）[ 2 ]，MPI（马克斯普朗克研究所第五代大气GCM）[ 3 ]和NCAR（美国国家大气研究中心社区气候系统模型3版）[ 4 ]可供选择。这些模式的水平和垂直分辨率列于表1。在被选择每个模型中作为过去的气候，1990年和1999年（定义“过去”）。考虑未来气候条件受到全球变暖的影响，我们分析在这十年中

----------------

*通讯作者：Tel.： 81-11-706-6189；传真： 81-11-706-6189. 电子邮件地址：appukin@gmail.com

全球气温上升2k，与在A1B情景下二十世纪末全球温度的增加对比（我们定义为“未来十年”），记录在MEXT/RECCA-Hokkaido [ 5，6 ]。这几个时期2050-2059，2060-2069和2080-2089分别位于MIROC，MPI和NCAR。40年欧洲中期天气预报中心（ECMWF）再分析（ERA-40；uppala et al.，2005 [ 7 ]）资料是与过去和未来的比较。分析 1960至1999年的40年。在ERA-40数据500hpa海平面气压和高度，在2.2节跟踪算法过去和未来资料的使用和大气环流模型插值1.125⁰（纬度）times;1.125⁰经度）和2.3节阻断诊断1.5⁰纬度）times;4.5⁰经度）。6小时的数据用于爆发性气旋处理，日常数据用于阻塞的诊断。

表1 过去和未来的模式细节

我们使用日本气象业务支持中心的台风路径数据用于台风的分析[ 8 ]。该数据集提供在每个经度和纬度每6小时海平面高度的中心压力。我们分析了从1960到1999的4个十年资料并与ERA-40进行比较。应该指出的是，这一数据包含台风衰落成温带气旋的路径。因为本文的目的是探讨影响风暴潮的气旋，不考虑台风和温带气旋之间形成机制的差异。下文中，我们不区分台风和温带气旋起源于台风，除非是有特别备注的。

2.2爆发性气旋跟踪算法

吉田和我的跟踪算法如下（2004）[ 9 ]。爆发性气旋跟踪目标区域在20⁰N-60⁰N和100⁰E 180⁰E之间。爆发性气旋检测如下程序。首先，当地最低位置海平面气压在4.5⁰（纬度）times;6.75⁰（经度）网格下的检测6小时的时间步长。接下来，在以时间步长T最小值为中心的11.25⁰（纬度）x18.0⁰（经度）内的时间步长T 1的最小位置定义为连续的最小值。如果箱子中有两个或多个极小值，则检测到最近的一个。如果这个跟踪持续时间超过或等于1天（连续4个时间步骤），这个最低的位置被诊断为低压位置。考虑到中央压力快速发展的特点，介绍了深化率条件。

（1）

T是时间步长，P是最低压力（中心压力）。意味着中央压力纬度。如果满足这个条件（1），则低压被定义为爆发性气旋。如果两个以上的跟踪路径相互关联，它们被计算为相同的事件。

2.3。阻塞诊断法。

阻塞诊断方法由Masato等人解释。（2013）【10】。阻塞指标定义如下。

（2）

以上，Zi是每日500 hPalambda;₀和phi;位势高度。第一积分部分是在Zi北部格点

的平均，第二积分部分为南部。因此beta;意味着位势高度在500 hPa的经向梯度。如果beta;大于1，一个大规模的经向位势梯度反转（即西风波制动）将发生在点。

考虑阻塞的持续特征，需要考虑持续时间和空间限制的条件。首先，每天检测到当地正beta;最大值，并使用27⁰（纬度）times;36⁰经度）网格跟踪。跟踪区域限制于在以当地第一个beta;最大值为中心的40⁰（纬度）times;52⁰（经度）区域。如果跟踪持续超过5天，与beta;区域强烈相关的最大值点被定义为“阻塞”。阻塞频率定义为目标天数之后的阻塞天数的百分比。

2.4运动速度定义

为了分析爆发性气旋和台风的停滞，介绍移动速度的定义。利用爆炸性气旋（第2.2节）和台风路径数据（第2.1节）的跟踪算法，检测中心压力的位置。移动速度定义如下。

移动速度= （3）

在这里，T是6小时的时间步长，X和Y是中心压力的位置（图1）。这是通过T-1和T之间与T和T 1之间的时间步长计算速度平均。

图1方程示意图（3）红圈表示中央压力的位置

1. 结论

图2显示了（a），（c），（e）台风和（b），（d），（f）爆炸气旋在日本及其周围的移动速度的空间分布。需要注意的是，我们使用不同的数据集来检测台风和爆炸性气旋。

因此，我们应该小心地比较台风的定量移动速度与爆发性气旋的速度。在这里，我们表明它们的移动速度定性。此外，台风和爆发性气旋发生的季节不同，台风往往发生在夏季和秋季，但在秋季，冬季和春季爆炸性气旋均有发生。为什么我们比较两种现象在不同的季节，这个分析的目的是探讨停滞的气旋和风暴潮灾害防治。

图2 （a），（c），（e）台风及（b），（d），（f）爆发性气旋对日本及其周围的大气移动速度的空间分布。（a），（b）的平均速度（平均），（c）（d）平均速度减去标准偏差（mean-std）;（e），（f）慢速（最慢）。

三种速度绘制；在每个网格（A），（B）表示平均速度（MEAN），（C）（D）表示平均速度减去标准偏差（MEAN-STD）和（e），（f）最慢的速度（SLOWEST）。这些速度是所有台风和爆发性气旋通过每个网格的速度计算得到的。，在日本及其周边地区，台风的平均值大都小于50公里/小时。另一方面，在这个区域某个爆发性气旋可以超过40公里/小时。在台风的mean-std慢速度的情况下，其速度在日本南部观测为0-20公里/小时。在鄂霍次克海，爆发性气旋的mean-std变得比其他地区慢。最慢的台风和爆炸性气旋长期停留在日本和西北太平洋附近的日本北部地区。一般来说，台风随着北上而减弱，但在高纬度爆发性气旋变强（1）。在这种分析中，它被证实，爆炸气旋趋于停滞于日本北部地区。爆发性气旋对考虑灾难至关重要，预防风暴潮不仅要考虑气旋强度也要考虑其停滞。

图3 （a）ERA-40资料下阻断频率气候资料（1960-1999），（b）MIROC（1990-1999年，过去），（c）MPI（1990-1999年，过去）,（d）NCAR（1990-1999年，过去）；（E）-（h）在快速爆发性气旋变为最慢的时间内的阻塞频率，日本北部由黑色实线表示，阴影表示在气候学上的差异；（i）-（l）中速下类似的数字;（e）—h）慢速下类似的数字与。

北野和山田（2016）[ 1 ]讨论了爆发性气旋和大气阻塞停滞现象。文中提到，在日本北部使用长时间冬天再分析资料，阻塞更频繁地发生在鄂霍次克海。图3显示了阻塞频率和爆发性气旋之间的关系，经过日本北部（37-46⁰N；137-148⁰E，如图2红色矩形所示）。这里，

936，287， 224和269的爆发性气旋检测资料来自ERA-40（1960-1999）、MIROC（1990-1999年，过去），MPI（1990-1999，过去）和NCAR（1990-19999，过去）。通过ERA-40每个模型都表示了4项数据对阻塞频率影响的气候资料。在北太平洋地区，阻塞经常发生在俄罗斯远东地区。接下来，我们将经过日本北部的爆发性气旋分为三类。爆发性气旋在日本北部的最低移动速度超过66^th的定义为快速气旋。第二类爆炸性气旋速度高于33^th，低于66^th定义为中速气旋。低于33^th定义为慢速气旋。图1中的黑线1（e）—（h）显示在北半球快速爆发的气旋由快速变得最慢的数天使用在日本北部的ERA-40、MIROC（过去），MPI（过去）和NCAR（过去）数据计算的阻塞频率。通过颜色与气候学的对比（快速气候学）。暖色表示阻塞比气候的更频繁地发生。类似的数字从（i）—（P）可以看出中慢速气旋的情况。当爆发性气旋穿过北日本，无论三种类型，北太平洋阻塞发生与气候学相比更为频繁。这一趋势是通过观察3种模型得到。此外，在慢速气旋的情况下，观察到高阻塞频率出现在日本北部库页岛附近。

图4如图3所示，针对未来气候（未来）

此外，在爆发性气旋分为慢速时阻塞频率在库页岛高于气候发生，但在未来与过去相比，频率略有下降。

4.总结

为了探讨爆发性气旋停滞引发风暴潮的气象原因，我们利用再分析数据和台风路径数据比较台风和爆发性气旋。在日本及其周边环境爆发性气旋的平均速度不比台风慢。另一方面，最慢的爆发性气旋在日本海和西北太平洋靠近日本北部地区的明显停滞。为了分析爆发性气旋缓慢移动的原因，我们提出了爆发性气旋发生和日本北部大气阻塞的位置关系。当爆炸性气旋通过日本北部，北太平洋阻塞高于气候学移动模拟，以及再分析数据与过去和未来气候模拟。当爆发性气旋低速穿过日本北部时，阻塞频率变得高于气候学在日本北部库页岛附近的再分析数据与过去气候模拟。这种趋势已被证实，但在未来的气候模拟中变得较弱。

致谢

这项研究经费支持由MEXT/SOUSEI (theme C-i-C), MEXT/SI-CAT, ArCS, JSPS KAKENHI 分别投入15k18118，26.1522和26242036日元。

参考文献

[1] Y. Kitano, T. J. Yamada, The relationship between explosive cyclone through northern Japan and Pacific blockin

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[27683]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word