【环流分析】只聊台风太无聊,那就聊台风的妈妈——季风槽

夏季,看季风槽中TC大战,群婊共舞是风迷的乐趣之一,据统计,西太有80%的TC是由季风槽生成的。那么什么是季风槽,季风槽在台风生成方面扮演了怎么的作用,楼主最近在翻看论文的时候无意中看到一篇不错的论文,并弃其中晦涩复杂的物理方程式和理论,撷取了其中新颖的观点分享给大家
史上最强的季风槽——双160镇楼


楼主 love仙人球开花  发布于 2019-02-17 17:19:00 +0800 CST  
西北太平洋季风槽是西北太平洋对流层低层夏、秋季一个重要的环流系统。当亚洲西南季风爆发以后,从南半球吹来的偏南气流到了北半球,由于科氏力的作用就会向东偏,并与亚洲西南季风叠加,从而在南海和西北太平洋上空形成强的西南气流;并且,此西南季风气流在南海和西北太平洋上空与从热带东,中太平洋对流层低层吹来的偏东气流相遇时,将与东风气流合并沿西太平洋副热带高压的西南部向西北方向吹,这就在南海和西北太平洋上空 对流层低层形成季风槽
划重点:跨赤道气流和西南季风,副高南侧东风
再来看图:西北太平洋季风槽从南海上空经菲律宾向东南延伸到150°E附近的西北太平洋上空,在槽的南边盛行西南季风气流,而在槽的北边盛行东南气流,在季风槽区有较强的对流活动,特别沿季风槽的槽线有明显的强对流活动中心。注:OLR=地球向外长波辐射,通俗来讲颜色越深说明该地区云越多越高


楼主 love仙人球开花  发布于 2019-02-17 17:27:00 +0800 CST  
如果母亲的羊水有毒,那胎儿肯定是活不了的(糟糕的比喻)。我们都知道,台风怕垂直风切变,孕育台风的季风槽如果风切过大,那其中的TC也必定去世了
还是看图:

在西北太平洋西侧10 ~20°N到东侧0~13°N海域的上空对流层上层与对流层低层之间风场有较弱的垂直切变,此外850hpa在南海和菲东都有较强的正涡度中心,表明这里有强的气流辐合,垂直向上,较大的散度区则表明了气流在这里的幅散水平较高。
得出结论:对流层低层强辐合,高层强幅散,对流层上下小的垂直风切变,以及充足的水汽,是台风生成的最好场所。什么?不理解?想想你家的高压锅上插了一根排气管(糟糕的比喻x2

楼主 love仙人球开花  发布于 2019-02-17 17:39:00 +0800 CST  
还是看不懂?看这张图吧的


楼主 love仙人球开花  发布于 2019-02-17 17:42:00 +0800 CST  
这两年,针对西太季风槽的研究愈发增多,研究人员针对了1991-2010年之间的季风槽着手研究,发现了尽管季风槽每天都长得不一样,但总体来说可以归结为几个种类。这也是本帖的重点,季风槽的分类(+本人的一点胡诌)
还是直接给图


光看图肯定看的云里雾里的,所以我们来解释一下
(1)MS型,又被称为季风切变型,其中生成140个TC,占总季风槽生成TC数的32.9%,这类季风槽也是夏天我们最常见到的一类季风槽。通俗的来讲,纬向分布达到15-40个经度不等的长条形季风槽。
直观感受:壮观!
生成的TC类型:容易出现强TC,生成的TC通常平西或者向西北方向移动,也有一定几率出现倒插门路径,当相邻TC接近时,容易发生藤原效应。华东大台风最常见的一种生成方式
发生环境:西太前期洋面较常年偏冷,季风偏强,副高呈带状分布且较稳定
生成原因:由于这时期从南海经西北太平洋西侧和中部上空吹到西北太平洋东侧上空的亚洲偏西的季风气流经常与沿西太平洋副热带高压南沿吹的偏东信风相遇,故在季风槽东部形成很强的气流辐合,时期易生成TC的大尺度季风槽环流型是MC型
代表案例:
2015年台风莲花,灿鸿,浪卡,三者均向西或西北方向移动(浪卡随后在副高减弱期转向)


2012年台风苏拉 达维 海葵 鸿雁 ,前三者均平西/高纬西行,后者随后脱离副高控制独自北上


楼主 love仙人球开花  发布于 2019-02-17 17:55:00 +0800 CST  
(2)MC型
MC型又被称作为季风辐合型,样本中141个TC生成在这种季风槽中,占总样本的33.3%。这类季风槽尽管产生TC多,但是印象里没那么深刻,因为季风槽的形态比较诡异,甚至有时候很杂乱,不像长条形季风槽如此有序,有的时候这类季风槽自西到东向南倾斜。这类季风槽通常出现在每一次季风爆发的末尾时间段或者MJO传到西太洋区时的末尾时间段
直观感受:这什么JB
生成的TC类型:TC跨度较大,但由于季风槽的辐合情况不均匀, 弱TC更容易出现一些,季风槽内互吞或者藤原的概率更高。季风槽内的TC路径天女散花,从远洋北上到平西南海行不等
发生环境:副高调整期或南退时,季风爆发的末尾阶段,季风槽消散或者转型时。当年西太洋面偏暖,季风爆发偏晚或偏弱时出现概率大
发生原因:由于这时期从南海吹来的亚洲西南季风与沿西太平洋副热带高压南沿吹来偏东气流经常在西北太平洋上空西侧汇合并向西北方向吹,故季风槽在西北太平洋西侧上空收缩,并形成很强的气流经向切变
代表案例:
1989年12W,ken-lola mac 前者徘徊在东南沿海稳定西行登陆台湾,中者发生一次中心替换随后以诡异的南折-高纬西行路径登陆上海 后者打转以后北上转向


1981年TD goring,STS maury,TS nina。前者登陆菲东,中者绕过台湾倒登福建,后者同样登陆福建后北上在内陆转向


楼主 love仙人球开花  发布于 2019-02-17 18:22:00 +0800 CST  
(3)RMT型,又被称为季风倒槽型,样本中64个TC来自于这类季风槽,占样本总量的15.1%。这类季风槽是所有季风槽类型中产TC排在第三的,从流场图上来看,这类季风槽特点很鲜明——南海一个涡旋中心,其东北侧有个类似倒槽的大的低压结构,产生时间也比较特殊,通常在南海夏季风爆发的几天后。
直观感受:大!
生成的TC类型:最固定的一种TC类型,常见的搭配方式是南海一个TC+菲东近海一个TC,南海的TC向西或者向北移动,随后并入西南季风/梅雨锋中,强度较弱,我国初台这类占比较大。菲东TC顺着副高西北侧急流向东北疾驰转温或者并入梅雨锋,少数TC在副高增强期会一直向北移动(02威马逊,03苏迪罗)
发生环境:南海夏季风爆发,夏季风指数达到最高或稍稍回落时,副高二段北跳之前,梅雨锋的南侧。
发生原因:在前汛期,特别在南海夏季风爆发之后,位于从南海到西北太平洋西侧上空的锋面往往是西南-东北走向,在锋面周围气流往往形成一种如上面的图4c所示的槽线,是西南-东北走向的气旋性气流,这时期易生成TC的大尺度季风槽环流型称RMT型。
代表案例:2018年台风艾云尼,马丽斯。艾云尼作为我国初台三登我国在南海东北部消散,马丽斯沿着菲东近海北上随后转向转温


楼主 love仙人球开花  发布于 2019-02-17 18:36:00 +0800 CST  
(4)MG型,又被称作季风涡旋型,这类季风槽很奇特,但也不罕见。其特点就是一大群TC绕着季风槽的某个质点做顺时针或者逆时针运动,这类季风槽目前研究较少。
直观感受:¥%……¥#
生成的TC类型:TC类型从大到小,任意形态任意路径都会出现,但通常这类季风槽会因为纬度较高,水汽支援较差,生成的TC容易较小,对流较弱。TC容易出现藤原,互吞,卡鞍场等复杂奇怪的路径
发生环境:季风槽活动达到最强或最强稍后一段时间,季风槽发生形态转变的中间期,副高调整期,副高北侧短波活动多
发生原因:目前不明,但这类情况在强季风年代更容易出现
代表案例:1985台风nelson odessa pat ruby 一个台风西行 两个台风走出S型路径 另外一个发生藤原


代表案例:2018 台风山神 安比 云雀 13W 安比走华东大台风路径后北上 山神表演倒车回南海 13W追随安比脚步倒插门 云雀表演史诗级大回环


楼主 love仙人球开花  发布于 2019-02-17 18:59:00 +0800 CST  
(5)TE型 又被叫做热带东风环流型,作者没有对这种季风槽做出解释,从个人理解认为应该和东风波差不多性质
样本中37个TC,占总量的8.7% 由于没有明确对这种类型进行解释和展开,我们以一张苏迪罗的图进行总结


楼主 love仙人球开花  发布于 2019-02-17 19:03:00 +0800 CST  
今天先更新到这里 明天会继续和大家聊聊关于季风槽的其他故事 比如季风槽在季风强弱年的变化,季风槽形态互相转变 季风槽和副高南高的关系。欢迎在楼下畅所欲言,贴出你认为最壮观的季风槽

楼主 love仙人球开花  发布于 2019-02-17 19:12:00 +0800 CST  
纠正了一下
在MJO活动偏弱或者南海夏季风/东亚副热带季风离开我国以及我国海域时,副高东风和跨赤道气流的加持下仍然会有TC不断生成,例如去年的天兔和万宜双台风
这种情况下如果存在两个及两个以上的台风同时活跃的情况,那则可以被称为热带东风环流型(TE型)
最著名的例如1994年10月中旬的四旋共舞 从左至右分别是teressa verne wilda yuri,三者皆在副高稳定的控制下西行,随后越过脊线北上转向 verne和wilda还发生了藤原


我们必须指出的是,这种类型的季风槽往往由东风波主导,不能算严格意义上的季风槽,因为缺失了西南季风这一环。虽然在上图中我们看到了teressa的抽吸下南海的风向转变为西南风,但根据南海夏季风的定义:
(1)850hpa层面以上为暖湿的西南风
(2)风力必须≥2m/s
(3)假相当位温必须≥335K
(4)南海一半的面积以上都为夏季风控制
很明显这不符合(3)和(4),因此这里的西南风不能被称作夏季风,也更妄谈季风槽了
我们再和当年9月下旬活跃的季风槽可以做个对比
打红圈区域指出了在不到一个月内,两种风向的变化决定了季风槽的不同类型
9月下旬的南海盛行西南风,因此形成的季风槽也属于MC类型;而10月中旬的南海中北部已经盛行东北风,因此季风槽属于TE型。



楼主 love仙人球开花  发布于 2019-02-18 14:43:00 +0800 CST  
不同季风槽会对台风生成和发展产生不同的影响 我们选取了两个较为强盛的风季:2004和2006年作为样本来分析
分析结果表明:2004年7-9月季风槽位置东伸到西北太平洋上空的偏东侧(图5a1), 并在季风槽东端有强的纬向风辐合,因而在2004年7-9月西北太平洋上空对流层低层大尺度环流型主要为季风辐合型(MC型),这引起了在2004年7-9月有较多强的TC在西北太平洋偏东侧上空的MC环流型中生成。在此期间,西北太平洋上空计生成14个TC,其中9个TC生成在140E以东的 MC型中,仅8月就有 6个TC生成在 MC型中。而2006年7-9月季风槽的位置(图5a2)虽也东伸到西北太平洋的偏东侧上空,但在季风槽的东端呈现强的纬向风经向切变,因而在2006年7-9月西北太平洋上空对 流层低层的大尺度环流型主要为季风切变型(MS型),这引起了在2006年7-9月TC的生成位置 比2004年7-9月TC生成位置略偏西、偏北(图5a2)。在此期间,西北太平洋上计生成14个TC,其中有 8个TC在 140E以西生成,这当中有5个TC在 MS环流型生成
2004年 红圈内即为纬向风辐合


2006年 纬向风经向切变趋势变得更加明显 此时季风槽东端成旋概率降低 而西侧则更容易出现大环流系统


850hpa流场和TC生成位置


楼主 love仙人球开花  发布于 2019-02-18 15:00:00 +0800 CST  
季风槽位置和形态的转变与其所处的下垫面也就是海洋有着密切的关系,比如在海洋温度为正距平(偏暖),季风槽出现的位置更西更南,在海洋温度为负距平(偏冷),季风槽的位置更东更北,而季风槽的活动又会对其身后的副高产生影响。针对1979-2010年西北太平洋上空对流层低层850hpa的相对涡度、对流层上层200hpa的散度、200-850hp之间风场的垂直切变以及700-500hpa平均的水汽分布为变量进行研究
西太海洋偏暖月


西太海洋偏冷月


可以发现偏冷月季风槽位置显著偏东,与预期符合
但是关于偏冷和偏暖不能只能存在定性的标准,因此论文作者又根据海洋次表层温度变化范围大这一特点设定了定量的标准
作者定义西太平洋暖池在125-165E 0-16N海域的次表层120m夏季海温距平 ΔTsub≥ 1.5℃为偏暖年,而 ΔTsub≤-1.5℃为偏冷年
于是在1959-2003年西太偏暖有1970 1975 1998 1999 2000年;而偏冷有1972 1982 1987 1991 1993 1997年
发现规律了没?偏暖年和拉年完美契合,偏冷和厄年完美契合。这和当年春季沃克环流的下沉支或上升支位于西太有莫大的联系
而正因为是海温分布的问题,偏冷年海洋和大气的诸多因子也更容易偏东,因此季风槽的范围也就东扩,西侧收缩
而拉年则正好相反

楼主 love仙人球开花  发布于 2019-02-18 15:12:00 +0800 CST  
除此之外,由于季风槽存在强弱活动的年际差异,因此量化这种差异的标准也是尤为重要的。这里我们定义了季风槽活跃指数(MTI)
我们取当年135-165E,5-20N区域的平均对流层低层850hpa相对涡度与1979-2013年7-9月该区域平均对流层低层850hpa相对涡度气候均值与此区域的相对涡度的均方差之比为MTI
拿出公式:


若MTI>0 则说明该年季风槽活动偏强,反之则说明偏弱
然后套入1979-2013年其中的所有年份
1979 1980 1982 1986 1987 1990 1991 1992 1993 1994 1997 2002 2003 2004 2005 2006 2009 MTI为正值。除了指数偏中性的1990和2003以及2005年以外,其余所有年份都达到了厄尔尼诺的标准,而剩下的三个年份也是拉后或者厄前。其中1982 1991 1997 2002 2009年MTI正值较大,这对应了该年达到中厄,强厄甚至超强厄
1981 1983 1984 1988 198@9 1995 1996 1998 1999 2000 2001 2007 2008 2010 2011 2012 2013 MTI为负值,其中1984 1988 1996 1998 1999 2008 2010年MTI负值较大,这对应了该年达到中拉 强拉
由此数据绘制表格


图9a和9b分别是7-9月西北太平洋季风槽偏强(即 MTI>0)和偏弱(MTI<0)年份相应的7-9月平均的季风槽环流和对流活动的合成分布。从图9a所示的流线和OLR分布可以看到:在季风槽偏强年份的7-9月,季风槽从南海上空对 流层低层向东伸到西北太平洋东侧160E附近 上空的对流层低层,季风槽位置也偏南,强对流活动分布也东伸到西北太平洋东侧;从图9b所示的流线和OLR分布可以看到:在季风槽偏弱年份的7-9月,季风槽向西北太平洋西北侧收缩,从南海上空对流层低层只东伸到西北太平洋135E附近上空的对流层低层,强对流活动分布主要位于 南海和西北太平洋西侧上空。宽阔温暖的洋面是台风能够充足发展增强的保障,一旦季风槽偏西,台风发展时间短,自然强度也就弱


楼主 love仙人球开花  发布于 2019-02-18 15:30:00 +0800 CST  

楼主:love仙人球开花

字数:5195

发表时间:2019-02-18 01:19:00 +0800 CST

更新时间:2019-06-19 14:47:33 +0800 CST

评论数:103条评论

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