中國近海溫帶氣旋的時(shí)空變化特征

秦聽，魏立新*

（1.國家海洋局海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081；2.國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京100081）

中國近海溫帶氣旋的時(shí)空變化特征

秦聽1，2，魏立新1，2*

（1.國家海洋局海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081；2.國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京100081）

基于1979-2012年共34年的ECMWF逐日4次平均海平面氣壓的再分析資料，采用英國雷丁大學(xué)氣旋客觀追蹤算法，對出現(xiàn)在我國近海的溫帶氣旋（氣旋生命史1 d以上，移動(dòng)距離大于500 k m）的時(shí)空分布特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)論包括以下幾點(diǎn)：（1）1979-2012年進(jìn)入中國近海的溫帶氣旋平均每年45個(gè)，氣旋數(shù)量呈現(xiàn)春夏多而秋冬少的特點(diǎn)。20世紀(jì)90年代初至今，氣旋數(shù)量呈增加趨勢，其中北部海區(qū)氣旋數(shù)量增加達(dá)到顯著水平，東部海區(qū)氣旋數(shù)量表現(xiàn)為不顯著減少，故認(rèn)為影響中國近海的氣旋路徑有北移的趨勢。（2）進(jìn)入我國近海的溫帶氣旋主要有4個(gè)生成源地，按比例由高到低分別是江淮氣旋（38.9%），東海氣旋（25.2%），黃河氣旋（24.3%）以及蒙古氣旋（11.6%）。氣旋入海后，當(dāng)大氣海洋條件適合時(shí)，可以爆發(fā)性增長，氣旋爆發(fā)性增長的主要區(qū)域在朝鮮半島及以東洋面以及日本以東洋面，在我國近海氣旋爆發(fā)的比例較小。（3）氣旋生命史主要為1～7 d，但生命史為1～4 d的氣旋比例最大，平均占?xì)庑倲?shù)的52%，其中夏季長生命史氣旋（大于10 d）的比例最大，為8%，冬季最少，接近3%。冬季氣旋最強(qiáng)，氣壓分布區(qū)間大；夏季弱氣旋多，中心氣壓分布集中。

中國近海；溫帶氣旋；自動(dòng)氣旋追蹤；時(shí)空分布；爆發(fā)性氣旋

秦聽，魏立新.中國近海溫帶氣旋的時(shí)空變化特征［J］.海洋學(xué)報(bào)，2015，37（1）：43—52，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.01.005

Qin Ting，Wei Lixin.The statistic and variance of cyclones entering coastal waters of Chinain 1979-2012［J］.Haiyang Xuebao，2015，37（1）：43—52，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.01.005

1　引言

溫帶氣旋是中高緯度地區(qū)大氣環(huán)流系統(tǒng)的重要組成部分之一，在大氣物質(zhì)能量平衡以及水汽輸送的過程中有著重要的意義。大多數(shù)的溫帶氣旋形成于鋒區(qū)附近，有較強(qiáng)的溫度梯度和風(fēng)的氣旋性切變［1］，伴隨著大風(fēng)、降水等災(zāi)害性天氣過程。進(jìn)入我國近海的溫帶氣旋主要出現(xiàn)在23°N以北的海域，這些氣旋中的絕大部分是在陸地生成，于高空氣流的引導(dǎo)下到達(dá)海上，其中部分入海后會(huì)出現(xiàn)加強(qiáng)，有些還會(huì)出現(xiàn)爆發(fā)性的發(fā)展，帶來強(qiáng)風(fēng)、暴雨并伴隨著低能見度的惡劣天氣，對我國的海運(yùn)以及近海經(jīng)濟(jì)有嚴(yán)重的破壞性。由于溫帶氣旋的破壞性，國際上對溫帶氣旋的研究起步較早，但早期的工作主要是從天氣圖上識別溫帶氣旋，這種方法需要耗費(fèi)大量的人工，并且具有人為主觀性。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，自動(dòng)追蹤氣旋的客觀識別方法逐漸被引入到研究中來，并陸續(xù)被國外的學(xué)者所使用，Akyildizt［2］、Murray和Sim monds［3］、Hod-ges［4］等在20世紀(jì)80-90年代起就開始使用這些方法，通過識別平均海平面氣壓場的最小值或渦度場的極值來確定氣旋的中心，追蹤氣旋的整個(gè)發(fā)生發(fā)展過程，進(jìn)而對其空間分布的頻數(shù)、源地、強(qiáng)度等做出統(tǒng)計(jì)。現(xiàn)有的使用較多的氣旋自動(dòng)識別方案包括墨爾本大學(xué)以及本文使用的雷丁大學(xué)的方案。Gulev等［5］利用氣旋自動(dòng)追蹤方法，對冬季北半球氣旋時(shí)空特征、強(qiáng)度特征以及與北半球大氣環(huán)流相關(guān)指數(shù)間的關(guān)系作出統(tǒng)計(jì)，Zhang等［6］統(tǒng)計(jì)了1948-2002年北極地區(qū)氣旋的逐年變化特征，針對北極區(qū)域Sorteberg和Walsh［7］分析了進(jìn)入北極地區(qū)的氣旋的氣候特征以及北極水汽輸送對氣旋變化的響應(yīng)。針對南半球氣旋，Uotila等［8］通過追蹤氣旋解釋了南極大陸下墊面對氣旋變化發(fā)展的影響，David和Sim monds［9］對南半球溫帶氣旋的特征做出了統(tǒng)計(jì)。我國學(xué)者對中國近海溫帶氣旋的研究自20世紀(jì)50年代以來一直持續(xù)著，內(nèi)容包括統(tǒng)計(jì)分析近海溫帶氣旋的路徑、時(shí)空頻數(shù)等［10—12］；進(jìn)入20世紀(jì)80年代，陸續(xù)開展了包括海上爆發(fā)性氣旋、氣旋的空間結(jié)構(gòu)和演變特征等的統(tǒng)計(jì)，范圍主要涉及西北太平洋，或是單獨(dú)的某個(gè)海區(qū)［13—15］。在前人的研究基礎(chǔ)上，本文基于歐洲中心的再分析數(shù)據(jù)，采用雷丁大學(xué)Hodges的氣旋追蹤算法，對1979-2012年影響中國近海的溫帶氣旋的時(shí)空分布特征進(jìn)行較為全面的統(tǒng)計(jì)分析，與前人對北半球溫帶氣旋的研究相比，數(shù)據(jù)分辨率提高，數(shù)據(jù)的時(shí)間延至2012年，并將溫帶氣旋的研究范圍縮小至中國近海，提高了對我國沿海溫帶氣旋的整體的認(rèn)識水平，為海上的防災(zāi)減災(zāi)工作提供借鑒。

2　資料與方法

本文采用的資料來自歐洲中心的ERA-Interim逐日四次（每6 h一次）平均海平面氣壓的再分析資料，資料的水平分辨率為0.75°×0.75°，時(shí)間為1979 -2012年，共34年。文中季節(jié)劃分為：春季為3-5月，夏季為6-8月，秋季為9-11月，冬季為12月-次年2月。客觀自動(dòng)識別氣旋的方案無法像人工自動(dòng)識別那樣在天氣圖上尋找閉合線以及鋒面，為了剔除熱帶氣旋，并且考慮到中國近海溫帶氣旋主要出現(xiàn)在臺灣海峽以北海域，我們將統(tǒng)計(jì)的溫帶氣旋的生成源地限定為23°N以北，熱帶氣旋變性進(jìn)入溫帶的情況本文并未考慮。文中統(tǒng)計(jì)的氣旋僅為影響中國近海海區(qū)的氣旋，氣旋的出現(xiàn)或者移動(dòng)的中心出現(xiàn)在統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)即被統(tǒng)計(jì)，同個(gè)氣旋過程僅被記錄為一次。這些氣旋可能為蒙古氣旋、黃河氣旋等與中國有關(guān)的溫帶氣旋。按照國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心的海區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)將研究區(qū)域分為東部海區(qū)（23°～35°N，120°～130°E）和北部海區(qū)（35°～41°N，117°～127°E）（圖1），這兩部分合起來為中國近海氣旋的統(tǒng)計(jì)區(qū)域，其他區(qū)域并沒有考慮在內(nèi)，例如41°N以北東北低壓頻繁出現(xiàn)的陸地區(qū)域。本文采用的再分析資料與Zhang等［6］研究北半球溫帶氣旋所用NCEP2.5°×2.5°的資料相比，可以提取到一些強(qiáng)度較強(qiáng)，但是范圍較小的系統(tǒng)，同時(shí)本文將溫帶氣旋的研究時(shí)間由2002年延至2012年，也能看到近10年來影響我國近海溫帶氣旋的時(shí)空變化特征。

圖1　研究區(qū)域分布情況Fig.1 Distribution of study area

本文采用了英國雷丁大學(xué)Hodges［4］的氣旋追蹤算法，算法可以從海平面氣壓場或者850 hPa渦度場來追蹤氣旋，計(jì)算的過程分為濾波、氣旋中心定位以及追蹤3個(gè)步驟。濾波是在氣旋中心識別之前進(jìn)行，目的是消除大尺度環(huán)流場的影響以挑選出感興趣尺度的氣旋，尤其是中尺度的氣旋。濾波采用的計(jì)算方法是離散余弦變換（DCT），這是基于在對稱過程下的不連續(xù)傅里葉變換的計(jì)算方法。第二步是在濾波后的場域進(jìn)行氣壓低值中心的定位，定位方法采用多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的連通域標(biāo)記方法，該方法將場域（過濾后的氣壓場）分為逐個(gè)區(qū)域，再在每個(gè)區(qū)域中查找氣壓極值，然后再在各個(gè)極值點(diǎn)數(shù)據(jù)之間采用B-spl ine樣條插值（3次樣條插值）以及變量的最大變率定位其他的氣旋中心，這樣保證了更加平滑的氣旋路徑，最后一步是追蹤，即將上一步找出的氣旋中心進(jìn)行軌跡的連接，雷丁大學(xué)算法采用的是最臨近原則，其根據(jù)時(shí)間序列以6 h時(shí)間間隔，以當(dāng)前該點(diǎn)為中心向四周輻散2°（222 km）范圍的最近的極值點(diǎn)作為連接的點(diǎn)，并建立代價(jià)函數(shù)對連接的點(diǎn)進(jìn)行路徑平滑的檢驗(yàn)以達(dá)到最平滑路徑的目的，這一函數(shù)保證了之前時(shí)間序列中路徑的平滑程度并最終決定路徑的長度，通過該函數(shù)使氣旋路徑盡可能的平滑，它的檢驗(yàn)在路徑時(shí)間序列的向上和向下時(shí)間中都進(jìn)行。并且平滑檢驗(yàn)的限定條件具有針對性，如果氣旋移動(dòng)緩慢，檢驗(yàn)條件設(shè)定相對寬松，反之，則較為嚴(yán)格。通過以上步驟，找出范圍內(nèi)的低壓系統(tǒng)的移動(dòng)路徑，根據(jù)強(qiáng)度和范圍的需求，進(jìn)一步從這些系統(tǒng)中找出感興趣的研究目標(biāo)，詳細(xì)的算法可參見Hodges［16］的相關(guān)文獻(xiàn)。本文采用該算法統(tǒng)計(jì)了氣旋中心出現(xiàn)在我國東部海區(qū)和北部海區(qū)生命史超過24 h，移動(dòng)范圍超過500 km的溫帶氣旋，這樣的限制可以有效的避免低壓擾動(dòng)的干擾。為了確認(rèn)跟蹤效果，將用該算法追蹤的2002和2006年的氣旋與主觀的地面天氣圖識別結(jié)果進(jìn)行了對比，符合率達(dá)到90%以上，作為氣旋的客觀追蹤，該方法是可行的。與天氣圖不一致的原因包括：再分析數(shù)據(jù)的分辨率、方案中算法的選擇和人工天氣圖識別的主觀性，例如，算法會(huì)計(jì)入那些沒有閉合的低壓擾動(dòng)，而主觀的選擇不會(huì)將這些計(jì)入。

3　結(jié)果與分析

3.1中國近海溫帶氣旋的源地特征

采用雷丁大學(xué)Hodges的核密度估計(jì)算法對中國近海氣旋的路徑密度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。該算法屬于非參數(shù)密度估計(jì)方法，可以生成連續(xù)、平滑的氣旋路徑密度分布圖；概率密度值單位為無量綱，其物理意義是其大小對應(yīng)了氣旋路徑密度分布的疏密狀況。它的實(shí)現(xiàn)是根據(jù)已知?dú)庑窂降奈恢命c(diǎn)Xi，以Xi點(diǎn)周圍的未知點(diǎn)距Xi的距離作為衡量指標(biāo)，建立估計(jì)函數(shù)，估計(jì)已知點(diǎn)Xi周圍的氣旋路徑密度分布，詳細(xì)的算法可參考文獻(xiàn)［17］。本文對移動(dòng)過程中出現(xiàn)在中國近海的溫帶氣旋源地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)這些氣旋的源地主要有4類，分別為蒙古氣旋、黃河氣旋、江淮氣旋和東海氣旋。根據(jù)這4類氣旋源地分別計(jì)算了氣旋的路徑密度，結(jié)果如下：（1）蒙古氣旋，生成于蒙古人民共和國和我國的內(nèi)蒙古，氣旋生成后先向東南移動(dòng)再轉(zhuǎn)向東北，途經(jīng)渤海，主要影響我國的北部海區(qū)（渤海和黃海北部）；（2）黃河氣旋，生成于我國河套附近或黃河下游，向東或東北移動(dòng)，經(jīng)過我國渤海或黃海北部，轉(zhuǎn)向東北，經(jīng)朝鮮半島進(jìn)入日本海；（3）江淮氣旋，生成于淮河流域和長江中下游，東移進(jìn)入黃海南部或東海，入海后向東北方向移動(dòng)，主要影響我國東部海區(qū)（黃海南部和東海）；（4）東海氣旋，生成于東海，向東北方向移動(dòng)，主要影響我國東部海區(qū)。結(jié)合表1，有如下結(jié)論：春季以江淮氣旋和東海氣旋為主，分別占春季總氣旋比例37.8%和30.2%，黃河氣旋次之為18.9%，蒙古氣旋最少，僅為13.1%；夏季，江淮地區(qū)成為主要的氣旋源地，比例為52.1%，黃河氣旋比例增加為28.5%，東海氣旋比例17.6%，蒙古氣旋降到最低僅2%；秋季，江淮氣旋32.3%，黃河氣旋27.3%，東海氣旋24.1%，蒙古氣旋16.3%；冬季，情況與春季較為相似，江淮氣旋以33.3%和東海氣旋29.1%居前，黃河氣旋占22.4%，蒙古氣旋15.2%。由此可見，江淮氣旋是影響我國近海的主要?dú)庑瑬|海氣旋與黃河氣旋次之，蒙古氣旋最少。

表1　江淮氣旋、黃河氣旋、東海氣旋、蒙古氣旋各季節(jié)氣旋個(gè)數(shù)占近海溫帶氣旋的比例（%）Tab.1 The percentage（%）of cyclone number

3.2中國近海溫帶氣旋個(gè)數(shù)、強(qiáng)度以及生命史特征

3.2.1氣旋個(gè)數(shù)

（1）氣旋總數(shù)

表2～4分別給出中國近海以及北部海區(qū)和東部海區(qū)溫帶氣旋個(gè)數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，34年中追蹤到進(jìn)入中國近海的溫帶氣旋總數(shù)為1 530個(gè)，平均每年有45個(gè)，呈現(xiàn)春夏多而秋冬少的特點(diǎn)，并且春季氣旋最多，秋季氣旋最少。東部海區(qū)氣旋年平均為27個(gè)，春季最多，秋季最少；北部海區(qū)年平均為18個(gè)，較東部海區(qū)少，并且夏季氣旋所占比例比春季要多。

圖2　氣旋源地生成的氣旋移動(dòng)路徑的密度圖Fig.2 Track density distribution of cyclones

表2　近海海區(qū)氣旋個(gè)數(shù)、百分比及年平均數(shù)統(tǒng)計(jì)Tab.2 The statistic of cyclone number，percentage and average annual number in China's coastal

表3　東部海區(qū)氣旋個(gè)數(shù)、百分比及年平均數(shù)統(tǒng)計(jì)Tab.3 The statistic of cyclone number，percentage and average annual number in eastern sea area

表4　北部海區(qū)氣旋個(gè)數(shù)、百分比及年平均數(shù)統(tǒng)計(jì)Tab.4 The statistic of cyclone number，percentage and average annual number in northern sea area

（2）氣旋個(gè)數(shù)的時(shí)間變化趨勢

采用線性傾向估計(jì)對氣旋年總數(shù)的時(shí)間變化趨勢進(jìn)行分析，并檢驗(yàn)變化趨勢的顯著性。圖3a～c分別為北部海區(qū)、東部海區(qū)和中國近海氣旋年總數(shù)的線性傾向估計(jì)結(jié)果，給定顯著水平為0.05。結(jié)果表明，北部海區(qū)氣旋個(gè)數(shù)呈顯著增加趨勢，相關(guān)系數(shù)r= 0.432超過了a=0.05（0.33）的顯著水平。東部海區(qū)氣旋個(gè)數(shù)減少，但未達(dá)到顯著水平，中國近海氣旋總體不顯著的增加。表5進(jìn)一步分析了氣旋個(gè)數(shù)的季節(jié)變化，北部海區(qū)各個(gè)季節(jié)氣旋個(gè)數(shù)的變化也為增加趨勢，但未達(dá)到顯著；東部海區(qū)春夏季節(jié)氣旋為增加趨勢，秋冬季節(jié)減少，但都未達(dá)到顯著；各個(gè)季節(jié)總氣旋數(shù)的變化也都未達(dá)到顯著水平。綜上，北部海區(qū)氣旋的增加導(dǎo)致近海氣旋的整體增加。分析也表明中國近海氣旋路徑分布有北移的趨勢（圖略）。

圖3　氣旋年總數(shù)線性變化趨勢Fig.3 Time series and l inear trend of annual cyclone number from 1979-2012

表5　氣旋各個(gè)季節(jié)以及年總變化趨勢Tab.5 The seasonal and annual variation tendency of cyclones

3.2.2氣旋強(qiáng)度

提取每個(gè)氣旋由生成到消亡過程中中心氣壓的最低值，對中國近海不同季節(jié)氣旋強(qiáng)度分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。圖4統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，春季氣旋中心氣壓均高于940 hPa，分布比例相對比較平均，970～980 hPa的氣旋占20%，高于其他季節(jié)；夏季氣旋中心氣壓偏弱，均高于970 hPa，其中有56%分布在990～1 000 hPa之間，非常集中；秋季氣旋中心氣壓也高于940 hPa，與春季相似，但弱氣旋偏多，氣壓高于990 hPa的占58%；冬季氣旋最強(qiáng)，可達(dá)920 hPa，但僅有1%的氣旋可達(dá)到920～930 hPa，高于950 hPa的氣旋比例比較均勻的分布在10%～20%之間。

圖4　氣旋最低氣壓值直方圖分布Fig.4 The distribution of cyclone central minimum pressure

3.2.3氣旋生命史

前人研究認(rèn)為，近海溫帶氣旋的生命史為1～7 d，圖5統(tǒng)計(jì)顯示，1～7 d的氣旋比例平均為78.7%，和前人結(jié)果一致。氣旋維持期1～4 d比例更集中，分別為春季47.4%，夏季55.3%，秋季54.5%，冬季50.9%，可見氣旋的主要生命期為1～4 d。生命史大于10 d以上的氣旋比例平均為5.9%，冬季僅為4%，遠(yuǎn)低于平均水平，而夏季比例為8%，高于平均水平，夏季這部分長生命史的氣旋可以從我國近海一直移動(dòng)到阿留申群島附近消亡，在這類氣旋中27.6%的氣旋為爆發(fā)性氣旋。

圖5　氣旋生命史直方圖分布Fig.5 Distributions of cyclones l ifetime

3.3中國近海爆發(fā)性氣旋

本文對爆發(fā)性氣旋的定義采用Sanders和Gyaku m［18］針對北太平洋和北大西洋溫帶氣旋研究時(shí)提出的改進(jìn)后的地轉(zhuǎn)調(diào)整率的定義。Sanders和Gya-ku m定義貝吉龍為氣旋加深率的單位，并以貝吉龍值判定爆發(fā)性氣旋，他們?nèi)?5°N為標(biāo)準(zhǔn)緯度，時(shí)間范圍為12 h，在這一緯度上，若中心氣壓12 h至少下降12 hPa，即氣旋加深率大于或等于一個(gè)貝吉龍，則該氣旋被認(rèn)定為爆發(fā)性氣旋，緯度不同貝吉龍值也不同，任意緯度上的地轉(zhuǎn)調(diào)整率用12 hPa/12 h×sinθ/sin45°表示，θ取氣旋中心緯度12 h的平均值，臨界比率為相應(yīng)緯度上的一個(gè)貝吉龍，該方法也被齊桂英［19］等人應(yīng)用并肯定了其可行性。

3.3.1爆發(fā)性氣旋個(gè)數(shù)以及源地

表6為1978-2012年在中國陸地或近海生成的影響中國近海的氣旋并達(dá)到爆發(fā)性增長的氣旋個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)表，以130°E以東海區(qū)作為遠(yuǎn)海，130°E以西作為近海，分別統(tǒng)計(jì)氣旋在陸地、近海以及遠(yuǎn)海爆發(fā)性增長的個(gè)數(shù)以及比例。結(jié)果表明，在進(jìn)入我國近海的氣旋移動(dòng)過程中，有29%左右可以爆發(fā)性增長，有些發(fā)生在陸地、有些在近海、大部分在遠(yuǎn)海。我國近海的爆發(fā)性氣旋總數(shù)春季最大，占到爆發(fā)性氣旋總數(shù)的40.2%，冬季次之，為36.2%。夏季、秋季較少，均低于15%。其中，海上爆發(fā)性增長的氣旋比例為陸地的2～3倍，海上爆發(fā)性增長的氣旋主要在遠(yuǎn)海爆發(fā)，根據(jù)不同的季節(jié)，比例為近海的2～4倍。

表6　1978-2012年進(jìn)入中國近海區(qū)域的氣旋爆發(fā)性增長的統(tǒng)計(jì)Tab.6 The statistic of explosive cyclones in China's coastal

3.3.2爆發(fā)性氣旋源地

圖6～7分別給出了爆發(fā)性氣旋生成源地的數(shù)密度分布（每2.5°×2.5°內(nèi)氣旋個(gè)數(shù)），以及氣旋爆發(fā)性增長的位置的數(shù)密度分布，得到以下幾個(gè)結(jié)論：（1）江淮氣旋和東海氣旋是爆發(fā)性氣旋的主要來源，其次是黃河氣旋，僅有極少量蒙古氣旋能夠入海后爆發(fā)性增長；（2）遠(yuǎn)海爆發(fā)性增長的氣旋是近海的2～4倍，圖7中可以看到，主要的氣旋爆發(fā)性增長區(qū)域位于日本以東洋面以及朝鮮半島及其以東洋面，而這兩個(gè)區(qū)域分別是黑潮暖流流經(jīng)區(qū)域，以及對馬暖流進(jìn)入對馬海峽后形成的東朝鮮暖流區(qū)，流經(jīng)該區(qū)域的暖流有助于大氣的下墊面升溫，大氣的斜壓性增強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)了氣旋的爆發(fā)性增長。丁一匯［20］等人指出溫帶氣旋爆發(fā)性發(fā)展的原因很復(fù)雜，是動(dòng)力因子與熱力因子共同作用的結(jié)果，這些條件中渦度平流和溫度平流是啟動(dòng)因子，暖平流引起上升運(yùn)動(dòng)，后引發(fā)潛熱釋放形成低壓槽，使得低層擾動(dòng)區(qū)潛熱進(jìn)一步釋放造成氣旋的發(fā)展，海洋為潛熱釋放提供大量水汽，支持氣旋的爆發(fā)性增長；同時(shí)氣旋發(fā)展也受到下墊面影響，海上的摩擦比陸面小，這也有利于爆發(fā)性氣旋在海上發(fā)展。已有的研究指出，爆發(fā)性氣旋的發(fā)展與大尺度的大氣條件有關(guān)，爆發(fā)性氣旋的發(fā)展在時(shí)間和空間上有密集性。這些大氣條件大都與高空槽密切相關(guān)，春季高空槽最為頻繁，因此爆發(fā)性氣旋的活動(dòng)也相對頻繁；我國近海的高空槽隨季節(jié)的變化也會(huì)發(fā)生位置的變化，包括東亞大槽的變化很大程度上影響了近海爆發(fā)性氣旋的發(fā)展。

圖6　1979-2012年爆發(fā)性氣旋生成源地?cái)?shù)密度分布圖Fig.6 The genesis density distribution of explosive cyclones in 1979-2012

圖7　1979-2012年氣旋爆發(fā)性增長位置數(shù)密度分布圖Fig.7 The density distribution of explosive cyclones'growth position

4　總結(jié)與展望

發(fā)展強(qiáng)盛的溫帶氣旋是海上災(zāi)害性天氣系統(tǒng)之一，其破壞力不亞于臺風(fēng)，所以各個(gè)國家的預(yù)報(bào)部門都非常重視海上溫帶氣旋的預(yù)報(bào)與研究。長期以來，國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心對入海溫帶氣旋非常重視，建立了近海氣旋數(shù)據(jù)庫，也發(fā)表了一些相關(guān)的研究論文。但是，由于以往的研究都是采用人工統(tǒng)計(jì)的方法，主要是從天氣圖上摘錄氣旋信息，需要耗費(fèi)大量的人力，同時(shí)有些信息也很難直接從天氣圖上獲得，給深入研究帶來不便。

本文利用國際上認(rèn)可的氣旋自動(dòng)識別方案對進(jìn)入中國近海的溫帶氣旋進(jìn)行了追蹤，統(tǒng)計(jì)出了這些氣旋季節(jié)分布、源地、強(qiáng)度、生命史特征，對季節(jié)、年際變化特征進(jìn)行了分析，同時(shí)對爆發(fā)性氣旋的個(gè)數(shù)以及源地進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，有利于我們對中國近海災(zāi)害性天氣系統(tǒng)的把握。自動(dòng)識別氣旋方案計(jì)算的結(jié)果有時(shí)會(huì)與人工統(tǒng)計(jì)在數(shù)量和生成時(shí)間方面有所差別，但本文前期進(jìn)行的對比工作表明，通過限定篩選條件，例如，本文限定了持續(xù)時(shí)間大于1 d，移動(dòng)距離超過500 k m，來濾掉弱的擾動(dòng)和熱低壓系統(tǒng)，自動(dòng)識別的方法可以很好地提取到氣旋信息，大大節(jié)約了人工成本，為我們深入的開展氣旋研究提供了便利。

本文對我國近海溫帶氣旋的統(tǒng)計(jì)結(jié)果為平均每年45個(gè)，這個(gè)數(shù)字比秦臻灝等［14］統(tǒng)計(jì)的中國近海的溫帶氣旋結(jié)果偏少，主要原因：（1）區(qū)域不同，本文的區(qū)域劃定與國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心近海業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)的區(qū)域一致，秦臻灝等設(shè)定的區(qū)域是130°E以西所有海域，區(qū)域劃定比本文劃定的大；（2）后者采用的主觀分析天氣圖的方法，本文采用客觀算法識別，主觀判定條件與客觀算法之間有所差異。但是，統(tǒng)計(jì)結(jié)果在氣旋生成主要源地、季節(jié)分布、變化趨勢等是基本一致的。

近海的溫帶氣旋生成源地以及溫帶氣旋路徑同時(shí)受到地理位置和季節(jié)變化的影響。我國大陸沿岸是氣旋的主要生成地，因?yàn)楹ｊ懡唤缣幐呖詹郯l(fā)展加強(qiáng)，這種趨勢更加利于地面氣旋于槽前發(fā)展；另一方面，氣旋的動(dòng)力來源主要為斜壓不穩(wěn)定，由于季節(jié)變化造成的南方主要鋒帶的位置變化也會(huì)造成氣旋源地季節(jié)的變化。自20世紀(jì)90年代初至今，影響我國近海的溫帶氣旋出現(xiàn)北移的趨勢，統(tǒng)計(jì)顯示近海氣旋總體增加，但東部海區(qū)減少，而北部海區(qū)氣旋數(shù)量自1991年以后緩慢地增加，2011-2012年達(dá)到顯著水平。這與張穎嫻等［21］的北半球溫帶氣旋在不斷地向高緯度偏移的結(jié)論具有一致性。

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The statistic and variance of cyclones entering coastal waters of China in 1979-2012

Qin Ting1，2，Wei Lixin1，2

（1.Key Laboratory of Marine Environmental Information Technology，State Oceanic Ad ministration，Beijing100081，China；2. National Marine Environmental Forecasting Center，Beijing100081，China）

Based on the 6 hourly sea level pressure data of ERA-Interim reanalysis over the period 1979-2012 and automated cyclone detection and tracking algorith m from Reading University，extratropicalcyclones entering coastal waters of China are examined and their activities such as source，distribution，intensity，frequency，l ife time，annual and seasonal variabil ity and so on are investigated.Conclusions are as follows：（1）From 1979 to 2012，there are 1 530 extratropical cyclones are detected in coastal waters of China，45 per year on average.Since the early 1990s the number of extratropicalcyclonein coastal waters of China shows positive trend，and the route has a tendency tomove northward.Thisis consistent with previous research conclusion of extratropicalcyclonein the northern hemisphere.Especially in the north of coastal waters of China，cyclone nu mber increased significantly.（2）These cyclones mainly come from four regions，Jianghuai，Yellow River，East China Sea and Mongol ia，and the most proportion is Jianghuai，the leastis Mongol ia，especially in su m mer.When atmospheric and ocean conditions meet the requirements，the cyclones can growth explosively.The main sources of explosive cyclones are east ocean ofJapan and the east ocean of of Korean Peninsula，compare to this tow place，there are less cyclones can growth explosively in coastal waters of China.The nu mber of explosive cyclonesis the largestin spring，the leastin su m mer.More than half of the cyclone's l ife is for 1 to 4 days，the nu mber of long l ife cyclones（more than 10 days）is the largest in sum mer，the leastin winter.The cyclones are more stronger in winter and more weaker in sum mer.

coastal waters of China；automated cyclone detection and tracking algorith m；extratropical cyclones；explosive cyclones；temporal and spatial distribution

P732.5

A

0253-4193（2015）01-0043-10

2013-07-17；

2014-11-09。

國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（41206186）；海洋國際合作及履約《中國-美國南大洋氣旋演變特征及海氣通量在其演變過程中的作用》；極地專項(xiàng)《南極周邊海域氣象環(huán)境綜合分析與評價(jià)》（CHINAER2013-04-01）；極地專項(xiàng)《北極地區(qū)環(huán)境與資源潛力綜合評估》（CHINARE2014-04-03）。

秦聽（1988—），女，主要從事溫帶氣旋自動(dòng)追蹤及其時(shí)空變化與海氣通量相互作用研究。E-mai l：tingqin_123@126.com

魏立新（1973—），女，副研究員，主要從事極地海冰與氣候變化、海洋氣象以及數(shù)值產(chǎn)品釋用。E-mai l：lxwei@nmefc.gov.cn