西北太平洋一個超強爆發性氣旋的分析?

高 力, 傅 剛, 張樹欽, 孫雅文

(中國海洋大學海洋與大氣學院，山東 青島 266100)

?

西北太平洋一個超強爆發性氣旋的分析?

高 力, 傅 剛??, 張樹欽, 孫雅文

(中國海洋大學海洋與大氣學院，山東 青島 266100)

利用NCEP (National Centers for Environmental Prediction)提供的CFSv2 (Climate Forecast System Version 2)資料和日本高知大學提供的MTSAT-1R (Multi-functional Transport Satellites-1R)衛星紅外波段反照率資料，對2013年1月發生在西北太平洋上的一個超強爆發性氣旋進行了研究，利用天氣分析和診斷分析等方法，詳細分析了該爆發性氣旋的結構特征。發現該氣旋在爆發性發展的后期位于高空急流的北側，高空的強輻散有利于氣旋的發展。氣旋上空500 hPa的低壓槽在14日12 UTC顯著加深，槽前的正渦度平流有利于海平面氣壓降低。與氣旋伴隨的冷鋒存在鼻狀結構，在800 hPa以下，假相當位溫隨高度降低，低層大氣呈對流性不穩定狀態。利用渦度方程對氣旋進行診斷分析，發現平流項和拉伸項為氣旋渦度變化的主要貢獻項。設計了圍繞氣旋中心15(°)×15(°)的區域，發現不同時刻的沿區域四邊積分的環流、區域內面積平均的非絕熱加熱、水汽通量散度和垂直速度4個物理量存在正反饋過程，即氣旋爆發性發展的前期存在類似CISK的正反饋機制。

西北太平洋；爆發性氣旋；空間結構； 物理機制

爆發性氣旋(Explosive Cyclone)是在短時間內快速發展、有很強破壞力、風速可以達到30 m/s以上的溫帶氣旋系統，其水平尺度大約在2000～3000km，生命周期為2～5 d。爆發性氣旋的云系特征區別于一般的溫帶氣旋，通常具有緊密的螺旋狀結構，有時甚至有類似臺風的“眼”狀結構。

Sanders and Gyakum[1]首次給出了爆發性氣旋的定義：一個氣旋中心的海平面氣壓在24 h之內降低24 hPa，即中心氣壓加深率大于1 hPa/h(定義為1 Bergeron)則稱此氣旋為爆發性氣旋(Explosive Cyclone)。同時，他們還對1976年9月—1979年5月北半球的爆發性氣旋進行了統計，指出爆發性氣旋一般在冷季出現在海洋上，在西北太平洋以及美國東海岸發生最為頻繁。爆發性氣旋經常伴隨著500 hPa的高空槽和SST梯度較大的區域。

Sanders[2]對48個爆發性氣旋統計發現，在爆發性氣旋發展之前，高空正渦度區出現。并且根據強度對爆發性氣旋進行了分類：加深率大于1.8 Bergeron為強爆發性氣旋，1.3～1.8 Bergeron為中等爆發性氣旋，1.0～1.2 Bergeron為弱爆發性氣旋。

Yoshida and Asuma[3]采用時間分辨率6 h的數據，重新定義了爆發性氣旋。他們根據氣旋生成和發展位置以及移動路徑，將西北太平洋爆發性氣旋分為三類：鄂霍次克海-日本海型、太平洋-陸地型以及太平洋-海洋型，并利用三類爆發性氣旋的空間特征建立了相應的模型。

Chen等[4]對1958—1987年東亞沿岸的爆發性氣旋進行了統計，發現有兩個區域是爆發性氣旋頻繁發生海域：一是日本海東南部，二是日本東南邊西北太平洋黑潮區域。統計還發現了爆發性氣旋的發生頻數與厄爾尼諾現象有正相關關系，但對二者有何聯系并沒有給出具體結論。國內外學者的大量研究指出，影響爆發性氣旋發展的因素有很多，主要有以下幾點：潛熱釋放[5-6]，大氣的斜壓性[7-8]，急流[9]，位勢渦度[10]。

本文選取2013年1月中旬發生在西北太平洋的一個超強爆發性氣旋，分析其演變過程中的結構變化及可能的發展機制。本文研究的個例與一般的爆發性氣旋個例有明顯的不同：

(1)該氣旋于2013年1月13日00 UTC在西北太平洋上生成，移動路徑大致呈西南-東北走向，最終于20日18 UTC消失。中心氣壓最大加深率為3.94 Bergeron，中心最低氣壓為936.8 hPa，該氣旋的中心氣壓加深率為最近15年爆發性氣旋中最大的一個*根據張樹欽(2016)的統計分析，該氣旋的中心氣壓加深率為2001年至2015年整個北太平洋共783個爆發性氣旋中最大的一個。，值得關注。

(2)該氣旋在最大加深率階段云系呈逗點狀分布，且冷鋒云帶很長，達3000 km左右。

(3)該氣旋的爆發性發展時間較長，達36h。

1 資料與方法

本文使用的資料如下：

(1)日本高知大學提供的時間分辨率為1h的MTSAT-1R (Multi-functional Transport Satellites- 1R)衛星紅外波段反照率資料，下載地址：http://weather.is.kochi-u.ac.jp/archive-e.html。

(2) 美國國家環境預報中心NECP(National Centers for Environmental Prediction)提供的水平分辨率為0.5(°)×0.5(°)的CFSv2全球格點資料，要素場包括海平面氣壓、位勢高度、經向風和緯向風等48個變量，垂直分層為37層，每天4個時次00、06、12和18 UTC有資料，下載地址：http://rda.ucar.edu/datasets/ds094.0/。

2 天氣形勢分析

2.1 演變過程

2013年1月13日00 UTC，氣旋在菲律賓以東的太平洋洋面(125°E,17°N)附近生成。圖1為氣旋的移動路徑圖，氣旋中心位置由CFSv2資料海平面氣壓的最小值確定，13日00 UTC至13日12 UTC，氣旋往東北偏北方向移動。圖2為氣旋的中心氣壓及中心氣壓加深率隨時間的變化圖，可以看出，13日12 UTC，氣旋的中心氣壓加深率第一次大于1 Bergeron，根據Sanders and Gyakum[1]的爆發性氣旋定義，此時氣旋開始爆發性發展。從13日12 UTC到15日00 UTC，氣旋的中心氣壓加深率均大于1 Bergeron，這個時間段應為氣旋的爆發性發展階段。氣旋的中心氣壓在15日06 UTC達到最低值936.8 hPa。從15日12 UTC開始，氣旋的中心氣壓開始升高，氣旋開始逐漸減弱直至消亡。氣旋的中心氣壓很低，開始減弱后結構變得松散，空間尺度很大，如圖3(c)所示，且15日06 UTC氣旋仍處于200 hPa高空急流出口區的左側。氣旋減弱緩慢，衰亡過程持續了7d左右，直到22日消失。

(黑色圓點表示基于CFSv2海平面氣壓資料確定的氣旋中心位置。“00/13”表示13日00 UTC，其余類推。Black dot indicates the cyclone center as determined by the CFSv2 sea level pressure data. “00/13” indicates 00 UTC 13, and so on.)

圖1 2013年1月13日00 UTC至21日18 UTC氣旋的移動路徑和2013年1月14日SST(填色，℃)分布

Fig.1 Moving track of cyclone from 00 UTC 13 to 18 UTC 21 January 2013 (solid line) and SST (shaded, ℃) at 14 January 2013

圖2 氣旋中心的海平面氣壓和加深率隨時間變化曲線

2.2 環流形勢

綜合分析氣旋的移動路徑、本文中心氣壓、中心氣壓加深率和衛星云圖特征，本文把氣旋的生命史劃分為Ⅰ(初始)階段、Ⅱ(發展)階段、Ⅲ(成熟)階段和IV(衰亡)階段。Ⅰ(初始)階段(2013年1月13日00 UTC至13日06 UTC)：在13日00 UTC(圖略)，氣旋剛剛形成。此時在200 hPa圖上，氣旋位于中緯度西風帶南面。500 hPa圖上華南地區有一低壓槽，此時氣旋中心離此槽較遠，隨著氣旋的移動，逐漸進入此槽的影響范圍。850 hPa圖上氣旋附近有一閉合等高線，氣旋式環流有利于鋒生。海平面氣壓場上，氣旋中心位于 (125°E，17°N)附近。Ⅱ(發展)階段(2013年1月13日12 UTC至15日00 UTC)：氣旋于13日12 UTC進入爆發性發展階段, 此時氣旋中心氣壓為1002.2 hPa，中心氣壓加深率為1.31 Bergeron。如圖4所示，200 hPa圖上氣旋進入中緯度西風帶，距急流中心大約10個緯度距離。500 hPa圖上槽前正渦度平流有利于氣旋的發展。850 hPa圖上氣旋式環流加強，暖舌已伸入氣旋中心，氣旋西南側和東南側分別出現冷平流和暖平流。海平面氣壓圖上氣旋中心位于(128.5°E，24.5°N)附近。氣旋東西兩側風速加大，有利于鋒區的加強和水汽的輸運。

(黑點表示氣旋中心位置。Black dot indicates the location of the cyclone center.)

(a)200 hPa 位勢高度場(實線，間隔 100 gpm)和等風速線(虛線，間隔20 m/s);(b) 500 hPa 位勢高度(實線，間隔40 gpm) 和氣溫場(虛線，間隔4 ℃); (c) 850 hPa 位勢高度(實線，間隔40 gpm) 和氣溫場(虛線，4 ℃); (d) 海平面氣壓(實線，間隔5 hPa)和水平風場。實心圓點表示地面氣旋中心位置。 (a)200 hPa geopotential height (solid, in 10 gpm, 100 gpm interval) and isotach(dashed, m/s, 20 m/s interval); (b) 500 hPa geopotential height (solid, in 10 gpm, 40 gpm interval) and air temperature (dashed,℃, 4 ℃ interval); (c) 850 hPa geopotential height (solid, in 10 gpm, 40 gpm interval) and air temperature (dashed,℃, 4 ℃ interval); (d)Sea level pressure (solid, hPa,5 hPa interval) and surface wind. Black dot indicates the location of the cyclone center.

圖4 2013年1月13日12 UTC天氣圖

Fig.4 Weather maps at 12 UTC13 January, 2013

14日12 UTC為氣旋的最大加深率時刻，氣旋中心氣壓為965.5 hPa，中心氣壓加深率為3.94 Bergeron。如圖5所示，氣旋中心位于500 hPa低壓槽的槽前，且同時位于200 hPa高空急流入口區的右側，因此氣旋中心上空渦度平流較大，有利于氣旋的快速發展。850 hPa圖上低渦周圍出現5條閉合線。冷鋒和暖鋒分別位于氣旋的南部和東部，暖舌結構更加明顯，12℃等溫線已經伸入氣旋中心，海平面錮囚鋒形成。氣旋東南側低空急流與暖舌重合，暖濕氣流將會為氣旋提供充足的水汽條件。Ⅲ(成熟)階段(2013年1月15日06 UTC至17日05 UTC)：15日06 UTC氣旋的中心氣壓降低至整個生命史最低，為936.8 hPa，此時氣旋位于日本以東洋面上(159°E，40.5°N)附近(圖略)。200 hPa圖上氣旋中心位于急流出口區的左側。500 hPa圖上高度場出現閉合曲線，渦度平流對氣旋的影響大幅減弱。850 hPa圖上低渦較14日12 UTC又有所加強，暖舌的位置向東移動，對應云圖上氣旋東北部云團的斷裂。海平面氣壓場上，氣旋中心附近結構更加緊湊，接近圓形，南面冷鋒處的等壓線凸起基本消失，氣旋北部結構較為松散，使得氣旋整體上為橢圓形，長軸為南北向分布。IV(衰亡)階段(2013年1月17日06 UTC至19日06 UTC)：氣旋的衰亡階段持續了較長時間。17日06 UTC，在日本以東出現了另一個氣旋，記為氣旋B(本文所討論的氣旋在此部分用氣旋A表示)。氣旋A和氣旋B在17日06 UTC至19日06 UTC的48h內做逆時針互旋運動。從地面圖上可以觀察到，伴隨著氣旋B直徑的增加氣旋A直徑逐漸減小，直到衰亡。

3 空間結構及機制分析

3.1 氣旋的空間結構

(藍線為地面冷鋒的位置;紅線為海平面圖上暖鋒的位置。 Blue line indicates the location of cold front; Red line indicates the location of warm front.)

圖5 與圖4相同，時間為2013年1月14日12 UTC

Fig.5 Same as in Fig.4, but for 12 UTC14 January, 2013

圖6 2013年1月海平面氣壓場(黑色實線，間隔2.5 hPa)

(實心圓點代表氣旋中心位置。Black dot indicates the location of cyclone center.)

圖8為穿越氣旋中心南北向剖面垂直風速和比濕分布圖。在14日18 UTC圖8(a)的C1D1剖面上，氣旋兩側均有垂直速度超過-2 Pa/s的上升運動區，北側上升區在距離氣旋中心2個緯度的位置，而南側上升區距離氣旋中心更遠一些，大約在8個緯度距離處。在這兩個上升區域所在的地方等比濕線同樣向上突起，呈現一個“雙峰結構”。氣旋南側的比濕最大超過了14 g/kg，在北側比濕達到12和10 g/kg等值線將“雙峰”連在一起。在14日18 UTC，圖8(b)的C2D2剖面上，氣旋中心兩側的上升運動區仍然存在，且強度仍然保持在 -2 Pa/s。但是氣旋南側的上升運動區有所縮小，-2 Pa/s等值線由之前的600 hPa高度降至700 hPa。等比濕線相比于之前有所下降，8 g/kg等值線在雙峰之間(30°N～34°N)已經不連續，但最大值仍然保持在14 g/kg。在15日00 UTC，圖8(c)的C3D3，氣旋兩側上升運動區仍然保持在12 Pa/s。但兩側的雙峰結構有明顯減弱的趨勢，氣旋北側的的等比濕線變得松散，且8 g/kg等值線已經在900 hPa以下。在15日06 UTC圖8(d)的C4D4剖面上，氣旋南側的上升運動區基本消失，北側還有-2 Pa/s的上升區。從等比濕線上來看，氣旋南側仍然保持著850 hPa以下12 g/kg的比濕，而氣旋北側的“峰”狀結構已經主線趨于平緩，降至8 g/kg。

從垂直速度和比濕的分布上來看，氣旋中心垂直速度較弱，四周垂直運動較強，在上升運動區等比濕線向上突起，在過氣旋中心的東西和南北剖面上均呈現“雙峰結構”，此結構自15日00 UTC開始減弱。

(實心圓點代表氣旋中心位置。Black dot indicates the location of cyclone center.)

3.2 鋒面的“鼻”狀結構

圖9為海平面氣壓場和850 hPa氣溫的分布，圖中EiFi(i=1,2,3,4)為所選取的垂直于冷鋒的剖面。為了更好地探討鋒面的熱力學性質，考慮濕度對大氣的影響，使用假相當位溫θse來研究鋒面的性質。

3.3 渦度分析

如圖11(a)所示，在950 hPa高度上，氣旋中心附近渦度的最大值在14日12 UTC達到最大，在925、900和850 hPa高度上，均在14日18 UTC達到最大。也就是說，氣旋中心附近渦度的最大值在氣旋加深率最大時刻附近達到最大。為了解氣旋發展過程中渦度的變化，本文選取渦度變化最大的850 hPa對渦度方程中的每項都做分析。渦度方程如下：

每個正常成年人都能運用自己的母語進行交際以滿足生活的各種需要，雖然絕大多數人未必能完整地了解母語的結構和各種要素，學界將這種現象稱之為“語感”，即人們對母語所擁有的語言直覺。教師尤其是語文教師需要把握語感的一般知識，才能更好地開展語文教學。根據王榮生等學者的研究，語感具有如下特性：

(1)

(實心圓點為氣旋中心位置。Black dot indicates the location of cyclone center.)

圖10 沿線EiFi(i=1,2,3,4)的剖面分析圖、假相當位溫(藍色虛線，間隔4 K)和位溫(紅色實線，間隔10 K)

量級分析發現，第一項平流項和第三項拉伸項對渦度變化的貢獻最大，達到4×10-4s-2，第二項對流項和第四項扭轉項較小，最大約為1×10-4s-2。

在13日18 UTC氣旋周圍開始出現大于2×10-4s-2的渦度局地變化率。如圖11(b)所示，在14日12 UTC渦度局地變化率增大，達到4×10-4s-2，正值區域主要位于氣旋中心的東北側。隨著時間的推移，正值區域逐漸擴大，強度逐漸增加，到15日06 UTC，正值區基本已經包圍了氣旋中心。

如圖11(c)所示，平流項的正值區域主要集中在氣旋的西南側，最大達到4×10-4s-2，在氣旋東側也有變化率超過2×10-4s-2區域，而負值區主要位于氣旋的東北側以及西南側正值區的西側。如圖11(d)850 hPa拉伸項的正值區主要位于氣旋中心的北側，且數值較大，足以抵消平流項在此區域的負值。因此，平流項主要作用于氣旋的西側，拉伸項主要作用于氣旋的北側，整體來看，氣旋的渦度局地渦度變化率正值區位于氣旋的西側和北側。

圖11 (a)氣旋中心海平面氣壓(淺藍線，hPa)和各高度層上渦度最大值(單位:10-4s-1)隨時間的變化，(b)渦度局地變化項(10-4s-2)，(c) 渦度平流項(10-4s-2)及(d) 拉伸項(10-4s-2)分布

3.4 類似CISK機制分析

對于臺風的發展，Charney and Ellassen[13]提出了CISK(Conditional Instability of the Second Kind)機制，即熱帶洋面上有一個初始擾動，通過大氣邊界層的摩擦效應使得洋面上的潮濕空氣輻合上升，使積云對流發展。對流的發展使水汽上升，釋放凝結潛熱。這個過程釋放的潛熱會使高空大氣氣溫升高，體積膨脹，輻散流出，低空氣壓下降，地面輻合增強。如此循環形成一個正反饋機制。這樣的一個正反饋機制可以很好地解釋臺風的發展過程。

猜想在此爆發性氣旋發展的某一階段，可能存在類似于CISK的正反饋機制，使得此氣旋快速發展。為了檢驗這個類似于CISK的正反饋機制是否存在，本文設計了一個以氣旋中心為中心點的有限面積水平區域，用于診斷不同時刻區域面積平均的水汽通量散度、垂直速度、環流和非絕熱加熱這4個物理量之間是否存在正反饋過程？借以檢驗在此氣旋的爆發性發展過程中是否存在如上所述的正反饋機制？

所選的分析區域以氣旋中心為中心點。由于該爆發性氣旋在發展過程中水平尺度逐漸擴大，我們需要確定一個大小適中的區域進行分析。如圖12所示，確定的區域大小為15°×15°，與氣旋中心氣壓加深率最大時刻(14日12 UTC)的氣旋水平尺度基本一致。

圖12 2013年14日12 UTC海平面氣壓場(黑色實線，間隔2.5 hPa)

在此需要說明的是，環流的計算是沿圖12中所選區域的4個邊界來計算大氣運動速度的線積分:

(2)

本文利用Hidetaka Hirata et al[14]的公式來計算非絕熱加熱：

(3)

從圖13(a)中看出，沿15(°)×15(°)區域邊界計算的水平環流是隨著氣旋中心氣壓的降低而逐漸增大。從圖13(b)中可以看出，非絕熱加熱項也隨時間不斷增大。圖13(c)中，從13日18 UTC至14日06 UTC，低空水汽輻合逐漸增大，到14日12 UTC開始逐漸減小。圖13(d)中可以看出，垂直速度的變化與水汽通量散度基本一致，也是在13日18 UTC至14日06 UTC增大，14日12 UTC開始減小。因此，從13日18 UTC至14日06 UTC時間段內，環流、非絕熱加熱、水汽通量散度和垂直速度這4個物理量都隨時間逐漸增大，而氣旋中心的氣壓值逐漸降低。

基于以上分析認為，在氣旋爆發性發展的前期存在類-CISK的正反饋機制，即：潛熱釋放使得高層大氣輻散、低層輻合，產生上升運動，從而使得氣旋環流加強，進一步導致潛熱釋放。CISK機制是解釋臺風發展的理論，而臺風是一個熱帶的正壓系統，而本文研究的爆發性氣旋是溫帶的斜壓系統，與臺風有本質區別，所以在此我們稱促進爆發性氣旋發展的正反饋機制為類-CISK機制。從14日12 UTC開始，區域面積平均的低層水汽輻合和垂直速度均逐漸減小，而環流和非絕熱加熱仍然在增大，氣旋中心氣壓也在持續降低。因此，有理由認為隨著氣旋的發展，鋒面逐漸增強，氣旋的斜壓性結構在氣旋的發展中逐漸取代正反饋機制占據主導地位。

4 結論

本文對2013年1月發生在西北太平洋的一次超強爆發性氣旋進行了較為詳盡的分析。主要結論如下：

(1) 爆發性氣旋在1月13日00 UTC于菲律賓以東的洋面上生成，13日12 UTC開始爆發性發展，14日12 UTC加深率達到最大，15日06 UTC中心氣壓降至最低，至22日00 UTC，氣旋完全消失。

圖13 (a) 沿15(°)×15(°)區域計算的水平環流(106m2·s-1，間隔6h)隨高度變化，(b) 15(°)×15(°)區域內面積平均非絕熱加熱(單位 W/m2，間隔6 h)隨高度變化, (c)15(°)×15(°)區域內面積平均水汽通量散度(10-6 kgkg-1s-1，間隔6h)隨高度的變化及(d)15(°)×15(°)區域內面積平均垂直速度(Pa/s，間隔6h)隨高度的變化

(2) 利用CFSv2的資料對氣旋的空間結構進行了分析, 發現氣旋的東側存在低空急流，使得氣旋的鋒面快速形成。氣旋從14日18 UTC開始位于300 hPa高空急流出口區的左側，高空的強輻散有利于氣旋的發展。

(3) 分析了氣旋爆發階段的空間結構，在氣旋中心正上空有較弱的下沉運動，周圍上升運動劇烈，潛熱釋放對氣旋的爆發性發展起到了非常重要的作用。

(4) 對于氣旋相伴隨的鋒面分析發現，冷鋒存在“鼻”狀結構。在850 hPa以下，假相當位溫隨高度降低，低層大氣呈對流不穩定狀態。

(5) 利用渦度方程對氣旋進行診斷分析，發現平流項和拉伸項為渦度變化的主要貢獻項。

(6)通過對環流、非絕熱加熱、水汽通量散度和垂直速度這四個物理量分析發現,氣旋爆發性發展的前期存在類CISK的正反饋機制。在氣旋爆發性發展的后期，斜壓性繼續促進氣旋發展降壓。

[1] Sanders F and Gyakum J R. Synoptic-dynamic climatology of the “bomb” [J]. Mon Wea Rev, 1980, 108(10): 1589-1606.

[2] Sanders F. Explosive cyclogenesis in the west-central north Atlantic Ocean, 1981-1984. Part I: Composite Structure and Mean Behavior [J]. Mon Wea Rev, 1986, 114(10): 1781-1794.

[3] Yoshida A and Y Asuma. Structures and environment of explosively developing extratropical cyclones in the northwestern Pacific region [J]. Mon Wea Rev, 2004, 132(5): 1121-1142.

[4] Chen S Y Kuo, Zhang P and Bai Q. Climatology of explosive cyclones off the east Asian coast [J]. Mon Wea Rev, 1992, 120： 3029-3035.

[5] Anthes R A, Kuo Y H and Gyakum J R. Numerical simulations of a case of explosive marine cyclogenesis [J]. Mon Wea Rev, 1983, 111： 1174-1188.

[6] Chen T C, Chang C B and Perkey D J. Numerical study of an AMTEX75 oceanic cyclone. [J]. Mon Wea Rev, 1983, 111(9)： 1818-1829.

[7] Anthes R J and Keyser D. Test of a fine-mesh model over Europe and United States[J]. Mon Wea Rev, 1979, 107(8)： 963-984.

[8] Ruscher P H and Condo T P. Development of a rapidly deepening extratropical cyclone over land. Part I: Kinematic aspects [J]. Mon Wea Rev, 1996, 124: 1609-1632.

[9] 謝甲子, 寇正, 王勇. 西北太平洋地區一次爆發性氣旋的診斷分析 [J]. 暴雨災害, 2009, 28(3)： 251-276. XIE Jia-Zi, KOU Zheng, WANG Yong. Diagnostic analysis of an explosive cyclone over Northwest Pacific area[J]. Torrential Rain and Disasters, 2009, 28(3): 251-254.

[10] 丁治英, 王勁松, 翟兆鋒. 爆發性氣旋的合成診斷及形成機制研究 [J]. 應用氣象學報, 2001, 12(1)： 30-40. DING Zhi-Ying, WANG Jin-Song, ZHAI Zhao-Feng. Research on compositediagnosis and mechanisms of explosive cyclones[J]. Quarterly Journal of Applied Meteorology, 2001, 12(1): 30-40.

[11] Reader M C and Moore G W K. Stratosphere-troposphere interactions associated with a case of explosive cyclogenesis in the Labrador Sea[J]. Tellus, 1995, 47A： 849-863.

[12] Smith R K and Reeder M J. On the movement and low-level structure of cold fronts [J]. Monthly Weather Review, 1988, 116(10)： 1927-1944.

[13] Charney J G and Ellassen A. On the growth of the hurricane depression [J]. J Atmos Sci, 1964, 21： 68-75.

[14] Hidetaka Hirata. Influential role of moisture supply from the Kuroshio/Kuroshio extension in the rapid development of an extratropical cyclone [J], Mon Wea Rev, 2015, 143： 4126-4144.

責任編輯 龐 旻

Analyses of a Super Explosive Cyclone over the Northwestern Pacific

GAO Li， FU Gang， ZHANG Shu-Qin， SUN Ya-Wen

(College of Oceanic and Atmospheric Sciences, Ocean University of China, Qingdao 266100, China. )

The structure of a super explosive cyclone which occurred over the Northwestern Pacific in January, 2013 was investigated by using CFSv2 (Climate Forecast System Version 2) data supplied by NCEP (National Centers for Environmental Prediction), and MTSAT-1R(Multi-functional Transport Satellites-1R) data provided by Kochi University of Japan. It was found that the cyclone was located in the north of the 300 hPa jet stream during the later developing stage. The upper-level divergence provided favorable condition for development of explosive cyclone. A trough at 500 hPa developed at 12 UTC 14 January, 2013, and the vorticity advection there would intensify this explosive cyclone. There was nose structure in cold front accompanied with this explosive cyclone. The pseudo-equivalent potential temperature dropped with height, which suggested that the air was in convectively instable state. By analyzing the vorticity equation, it was found that advection term and stretching term were the major contribution terms for vorticity change of this cyclone. We built a 15(°)×15(° )domain around the cyclone center, and analyzed the horizontal circulation along the four sides of this domain, area-mean diabatic heating, area-mean vertical velocity, area-mean horizontal convergence of moisture flux within this 15(°)×15(°) domain, and found that there was a positive feedback mechanism which was similar to CISK (Conditional Instability of the Second Kind) in earlier development stage of this explosive cyclone.

Northwestern Pacific; explosive cyclone; diagnosis analysis; physical mechanism

國家自然科學基金項目(41275049)資助 Supported by the National Natural Science Foundation of China(41275049)

2016-04-09；

2016-05-29

高 力(1990-)，男，碩士生。E-mail: gaoli703@qq.com

?? 通訊作者：E-mail: fugangouc@qq.com

P434+.5

A

1672-5174(2016)12-009-12

10.16441/j.cnki.hdxb.20160171

高力, 傅剛, 張樹欽. 西北太平洋一個超強爆發性氣旋的分析[J]. 中國海洋大學學報(自然科學版)， 2016, 46(12)： 9-20.

GAO Li， FU Gang， ZHANG Shu-Qin， SUN Ya-Wen. Analyses of a super explosive cyclone over the northwestern Pacific[J]. Periodical of Ocean University of China, 2016, 46(12)： 9-20.