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冬季北太平洋爆发性气旋活动的分型和物理机制研究

爆发性气旋,北太平洋,物理机制,客观分型

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.18 极端天气气候事件的归因、机理与预估

本文基于1979—2021年冷季（当年10月至次年4月）ERA5再分析资料，采用K-Means聚类算法对北太平洋爆发性气旋进行客观分型。结果表明，北太平洋爆发性气旋可分为三类：日本海—西北太平洋型（JS-WNP）、西—中太平洋型（W-CNP）和中—东太平洋型（C-ENP）。其中，JS-WNP型气旋主要形成于日本海，并在日本海及西北太平洋发展；W-CNP型气旋主要在日本以东洋面形成，并于北太平洋中部发展；C-ENP型气旋则在东北太平洋形成与发展。三类气旋在路径、月际及年际频数分布、最大加深率及最大强度随频数的变化等方面均存在显著差异。在天气尺度上，JS-WNP型和W-CNP型气旋主要受低层斜压性、水汽输送和高层动力强迫因子（高空槽、高空急流和对流层顶折叠）驱动；相较之下，C-ENP型气旋活动与水汽输送过程的关系更加密切。在年际尺度上，JS-WNP型气旋频数增多与日本海及以东区域的高层位势高度负异常显著相关，对应东亚大槽加深。W-CNP型和C-ENP型的气旋频数变化则受低层斜压性、水汽输送与高层动力强迫因子的共同调控。其中，W-CNP型气旋频数增多时，白令海上空出现显著的位势高度负异常，对应东亚大槽的增强和东移，同时日本海和东海延伸至北太平洋中部一带的低层斜压性显著增强；相比之下，C-ENP型气旋增多时，位势高度负异常的位置更为偏东，低层斜压性的显著异常可延伸至东北太平洋区域。