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爆發(fā)性氣旋 版權信息
- ISBN：9787030710581
- 條形碼：9787030710581 ; 978-7-03-071058-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
爆發(fā)性氣旋 本書特色
《爆發(fā)性氣旋》一書概括了他對爆發(fā)性氣旋研究的主要成果， 這對讀者 了解爆發(fā)性氣旋的機理很有幫助， 對從事海洋氣象業(yè)務工作和科研、教學的人員也是一本 很有價值的參考書。
爆發(fā)性氣旋 內(nèi)容簡介
所謂的“爆發(fā)性氣旋(精)”(explosive cyclone),也有學者稱其為“氣象炸彈”(meteorological bomb),具有短時間內(nèi)中心氣壓迅速降低、氣旋強度急劇增大的特點，目前國內(nèi)學術界系統(tǒng)地開展爆發(fā)性氣旋(精)研究工作的甚少。 本書共6章，首先介紹了爆發(fā)性氣旋(精)的定義，回顧了爆發(fā)性氣旋的研究歷史，給出了考慮風速影響的爆發(fā)性氣旋(精)的新定義。另外還對1978年以后發(fā)生在北大西洋上的7個有名的爆發(fā)性氣旋(精)個例進行了簡要介紹。之后，先以“半球”為空間尺度，分別介紹了發(fā)生在“北半球”和“南半球”上的爆發(fā)性氣旋(精)空間分布、時間變化、移動路徑等統(tǒng)計特征；后以“洋盆”為空間尺度，分別介紹了發(fā)生在“北太平洋”和“北大西洋”上的爆發(fā)性氣旋(精)的分類、季節(jié)變化等統(tǒng)計特征。*后聚焦到西北太平洋海域，分別介紹了發(fā)生在渤黃海、日本海一鄂霍次克海上的爆發(fā)性氣旋(精)典型個例的研究成果。 本書可供大氣科學、海洋科學及其他相關專業(yè)的科研人員、高校教師和研究生閱讀參考。 審圖號：GS(2022)1229號
爆發(fā)性氣旋 目錄
目錄
序一
The First Foreword
序二
前言
第1章爆發(fā)性氣旋概述1
1.1爆發(fā)性氣旋的定義2
1.2爆發(fā)性氣旋的分類4
1.3爆發(fā)性氣旋研究歷史回顧5
1.4大西洋上7個著名爆發(fā)性氣旋個例11
1.5影響爆發(fā)性氣旋發(fā)展的物理因子19
第2章北半球的爆發(fā)性氣旋24
2.1資料和分析方法24
2.2北半球爆發(fā)性氣旋的空間分布28
2.3北半球爆發(fā)性氣旋的時間變化35
2.4北半球爆發(fā)性氣旋初始爆發(fā)源地和移動路徑特征51
2.5本章小結73
第3章南半球的爆發(fā)性氣旋76
3.1南半球氣旋與爆發(fā)性氣旋的統(tǒng)計76
3.22008年2月強爆發(fā)性氣旋的觀測分析及數(shù)值模擬89
3.3本章小結119
第4章北太平洋的爆發(fā)性氣旋121
4.1資料和方法121
4.2爆發(fā)性氣旋定義的修正122
4.3北太平洋爆發(fā)性氣旋的分類123
4.4北太平洋爆發(fā)性氣旋的統(tǒng)計特征127
4.5北太平洋爆發(fā)性氣旋的季節(jié)變化特征146
4.6北太平洋爆發(fā)性氣旋的合成分析152
4.7一個超級JOS爆發(fā)性氣旋的診斷分析和數(shù)值模擬191
4.8一個超級NWP爆發(fā)性氣旋的診斷分析和數(shù)值模擬226
4.9SJ和SN爆發(fā)性氣旋的對比分析261
4.10本章小結264
第5章北大西洋上的爆發(fā)性氣旋個例分析267
5.12002年1月北大西洋上的爆發(fā)性氣旋個例267
5.22012年9月北大西洋上的爆發(fā)性氣旋個例296
5.3本章小結318
第6章西北太平洋上的爆發(fā)性氣旋個例分析320
6.12007年3月渤黃海上的爆發(fā)性氣旋個例320
6.22013年11月日本海—鄂霍次克海上的爆發(fā)性氣旋個例362
6.3本章小結391
參考文獻395
附錄資料來源404
序一
The First Foreword
序二
前言
第1章爆發(fā)性氣旋概述1
1.1爆發(fā)性氣旋的定義2
1.2爆發(fā)性氣旋的分類4
1.3爆發(fā)性氣旋研究歷史回顧5
1.4大西洋上7個著名爆發(fā)性氣旋個例11
1.5影響爆發(fā)性氣旋發(fā)展的物理因子19
第2章北半球的爆發(fā)性氣旋24
2.1資料和分析方法24
2.2北半球爆發(fā)性氣旋的空間分布28
2.3北半球爆發(fā)性氣旋的時間變化35
2.4北半球爆發(fā)性氣旋初始爆發(fā)源地和移動路徑特征51
2.5本章小結73
第3章南半球的爆發(fā)性氣旋76
3.1南半球氣旋與爆發(fā)性氣旋的統(tǒng)計76
3.22008年2月強爆發(fā)性氣旋的觀測分析及數(shù)值模擬89
3.3本章小結119
第4章北太平洋的爆發(fā)性氣旋121
4.1資料和方法121
4.2爆發(fā)性氣旋定義的修正122
4.3北太平洋爆發(fā)性氣旋的分類123
4.4北太平洋爆發(fā)性氣旋的統(tǒng)計特征127
4.5北太平洋爆發(fā)性氣旋的季節(jié)變化特征146
4.6北太平洋爆發(fā)性氣旋的合成分析152
4.7一個超級JOS爆發(fā)性氣旋的診斷分析和數(shù)值模擬191
4.8一個超級NWP爆發(fā)性氣旋的診斷分析和數(shù)值模擬226
4.9SJ和SN爆發(fā)性氣旋的對比分析261
4.10本章小結264
第5章北大西洋上的爆發(fā)性氣旋個例分析267
5.12002年1月北大西洋上的爆發(fā)性氣旋個例267
5.22012年9月北大西洋上的爆發(fā)性氣旋個例296
5.3本章小結318
第6章西北太平洋上的爆發(fā)性氣旋個例分析320
6.12007年3月渤黃海上的爆發(fā)性氣旋個例320
6.22013年11月日本海—鄂霍次克海上的爆發(fā)性氣旋個例362
6.3本章小結391
參考文獻395
附錄資料來源404
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爆發(fā)性氣旋 節(jié)選
第1章爆發(fā)性氣旋概述 “氣旋”（cyclone）一詞來自希臘語“κυκλω'να”，其意思為“蛇的線圈”（coil of a snake）（Sarma，2013）。19世紀30年代，Henry Piddington在研究印度的強風暴時首次使用了“氣旋”這個詞http：//www.eolss.net/Sample-Chapters/C01/E4-06-02-03.pdf［2021-05-14］。在氣象學上，“氣旋”是一種圍繞低氣壓中心旋轉的閉合式大氣環(huán)流，以向內(nèi)旋轉的螺旋狀風場為特征，在北半球呈逆時針旋轉，在南半球呈順時針旋轉https：//forecast.weather.gov/glossary.php?letter=c“Cyclone（abbrev.CYC）［2021-05-14］。其直徑一般為2000～3000 km，通常與降水聯(lián)系在一起。 Piddington（1848）在研究熱帶旋轉風暴時，將所有環(huán)形的或高度彎曲的“風的系統(tǒng)”采用希臘語演變而來的“cyclone”一詞。1856年后“cyclone”很快就成了一個被廣泛使用的英語詞匯。后來氣象學家也用它來表示高緯度地區(qū)的低壓擾動，因此需要限定詞“tropical”來表示Piddington提出的熱帶低壓擾動（Sarma，2013）。后來，“氣旋”一詞用來描述一個極具破壞性的大氣低壓擾動，它以環(huán)狀形式圍繞焦點或中心轉動，同時徑直或曲折前移（Piddington，1848）。 溫帶氣旋是中緯度地區(qū)每日天氣舞臺上*重要的“演員”，是決定中緯度地區(qū)每日天氣的*重要因素（Cˇampa and Wernli，2012），對其研究歷史可以追溯到19世紀中葉。20世紀初，挪威的卑爾根學派提出了新的氣旋模型以及氣旋生命史結構（Bjerknes，1919；Bjerknes and Solberg，1922）。1954年，Tor Bergeron注意到了氣旋的快速發(fā)展現(xiàn)象（Bergeron，1954）。20世紀70年代末80年代初，研究者（Rice，1979；Sanders and Gyakum，1980）發(fā)現(xiàn)，某些溫帶氣旋存在短時間內(nèi)中心氣壓迅速降低的現(xiàn)象。Rice（1979）在研究對1979年8月14日在英國舉辦的Fastnet帆船賽造成嚴重人員傷亡的一個溫帶氣旋時，將其“快速發(fā)展”過程形象地稱之為“爆發(fā)性發(fā)展”。Sanders和Gyakum（1980）則稱這類氣旋為“爆發(fā)性溫帶氣旋”（explosive extratropical cyclone，EC）。這類氣旋往往會伴有大風、強降水或暴風雪等惡劣天氣，且多發(fā)生在中高緯度的海面上而難以預報，這給海上作業(yè)和船舶航行安全帶來巨大威脅，預報失敗往往會導致嚴重的生命和財產(chǎn)損失（Lamb，1991；Liberato et al.，2011，2013；Ludwig et al.，2015；Slater et al.，2017），因而“爆發(fā)性氣旋”被認為是中高緯度海洋上*危險的天氣系統(tǒng)之一。例如，1978年9月9日至12日，發(fā)生在北大西洋的一個爆發(fā)性氣旋，重創(chuàng)了當時從歐洲駛往紐約的伊麗莎白女王2號郵輪（Gyakum，1983a，b；Uccellini，1986；Gyakum，1991）。再如2013年11月24日晚至25日凌晨，由于受到爆發(fā)性氣旋的影響，兩艘貨船在山東海域沉沒，造成25人失蹤、1人死亡的嚴重海難事故http：//sd.ifeng.com/zbc/detail_2013_11/25/1506118_0.shtml［2021-05-14］。因此對爆發(fā)性氣旋系統(tǒng)開展深入的研究，不但有利于提高對爆發(fā)性氣旋運動規(guī)律的認識水平，而且對保障海上活動的安全，具有重要的學術意義和實踐價值。 本章第1節(jié)介紹爆發(fā)性氣旋的定義，第2節(jié)介紹爆發(fā)性氣旋的分類，第3節(jié)對爆發(fā)性氣旋的研究歷史進行簡單回顧，第4節(jié)介紹在大西洋上發(fā)生的7個著名的爆發(fā)性氣旋個例，第5節(jié)簡單介紹一下影響爆發(fā)性氣旋發(fā)展的物理因子。 1.1爆發(fā)性氣旋的定義 早在1954年，作為挪威卑爾根學派重要成員的Tor Bergeron就注意到了氣旋的快速發(fā)展現(xiàn)象（Bergeron，1954）。他在《熱帶颶風問題》（The Problem of Tropical Hurricanes）一文中，不但討論了熱帶氣旋的“快速發(fā)展”，而且還專門討論了夏季和秋季波羅的海、斯堪的納維亞南部地區(qū)、荷蘭和德國北部地區(qū)發(fā)生的5個溫帶氣旋的“快速加深”現(xiàn)象（Bergeron，1954），并提到了中心氣壓每小時下降1 hPa的問題。因此氣旋中心氣壓加深率的單位也以他的名字命名，即1 hPa/h=1 Bergeron。Bergeron（1954）雖然發(fā)現(xiàn)了氣旋的爆發(fā)現(xiàn)象，但他并沒有明確給出爆發(fā)性氣旋的定義。 以下逐一介紹不同學者采用的不同的爆發(fā)性氣旋定義。 1.1.1Sanders和Gyakum（1980）的定義 Sanders和Gyakum（1980）首次定義了爆發(fā)性氣旋，其將氣旋中心海平面氣壓（Sea Level Pressure）（地轉調(diào)整到60°N）在24 h內(nèi)下降24 hPa以上，即氣旋中心氣壓加深率大于1 hPa/h的氣旋稱為爆發(fā)性氣旋。這個定義考慮到了氣旋中心所處緯度的差異，并提出了“地轉調(diào)整因子”的概念。對于定義中的緯度60°N，Sanders和Gyakum（1980）在文中提到“正如Bergeron的描述那樣，可能指的是卑爾根的緯度為60°N ”。 氣旋中心氣壓加深率R表示為 （1.1） 式中，P為氣旋中心海平面氣壓；φ為氣旋中心緯度；下標t-12和t+12分別為12 h前和12 h后變量，這種定義法考慮了氣旋中心所處地理位置緯度的差異。由于考慮了地轉調(diào)整的影響，在加深率相同時，緯度高的24 h氣壓差要比緯度低的大一些。例如，在地球兩極，氣旋中心氣壓24 h下降28 hPa以上才能被稱為爆發(fā)性氣旋，而在南北緯25°，氣旋中心氣壓24 h內(nèi)下降12 hPa以上就可被定義為爆發(fā)性氣旋。但需要說明的是，地轉調(diào)整到60°N似乎缺乏充分的科學依據(jù)。 1.1.2Sanders和Gyakum（1980）定義的修正 1.地轉調(diào)整緯度的修正 Sanders和Gyakum（1980）對北半球1976—1979年冷季（9月至翌年5月）發(fā)生的爆發(fā)性氣旋進行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)爆發(fā)性氣旋多位于60°N以南，集中分布于30°N～50°N之間，只有2例發(fā)生于60°N以北。由此可見，Sanders和Gyakum（1980）將爆發(fā)性氣旋的中心降壓值地轉調(diào)整到60°N與爆發(fā)性氣旋的多發(fā)緯度存在差異。因此，在Sanders和Gyakum（1980）的爆發(fā)性氣旋定義基礎上，一些學者對爆發(fā)性氣旋定義中的地轉調(diào)整緯度進行了修正。 Roebber（1984）指出爆發(fā)性氣旋多發(fā)生于42.5°N附近，故他將地轉調(diào)整緯度選擇在42.5°N，其中心氣壓加深率R表示為 （1.2） 式中，P為氣旋中心海平面氣壓；φ為氣旋中心緯度；下標t-12為12 h前變量；下標t+12為12 h后變量。 而Gyakum等（1989）將45°N作為爆發(fā)性氣旋定義中的地轉調(diào)整緯度，其中心氣壓加深率R表示為 （1.3） 式中，P為氣旋中心海平面氣壓；φ為氣旋中心緯度；下標t-12為12 h前變量；下標t+12為12 h后變量。 相對于Sanders和Gyakum（1980），Roebber（1984）和Gyakum等（1989）在爆發(fā)性氣旋的定義中選擇了較低的地轉調(diào)整緯度，則要求氣旋中心的24 h降壓值大于Sanders和Gyakum（1980）定義中的24 h降壓值才能達到爆發(fā)性氣旋的標準。Roebber（1984）和Gyakum（1989）定義的1 Bergeron大約相當于Sanders和Gyakum（1980）定義的1.2 Bergeron。 2.時間間隔的修正 由于受使用資料時間分辨率的限制，過去一些學者在爆發(fā)性氣旋的定義中多采用24 h時間間隔（Sanders and Gyakum，1980；Roebber，1984；Chen et al.，1992；Wang and Rogers，2001）。隨著更高時間分辨率資料的出現(xiàn)，一些學者（Yoshida and Asuma，2004；Miller and Petty，1998）對Sanders和Gyakum（1980）的爆發(fā)性氣旋定義中的時間間隔進行了修正。 Yoshida和Asuma（2004）采用了12 h時間間隔，但仍將氣旋中心降壓值地轉調(diào)整到60°N。12 h時間間隔能夠刻畫一些周期短、發(fā)展迅速的氣旋，其中心氣壓加深率R表示為 R=Pt－6－Pt+612×sin60°sinφt－6+φt+62（1.4） 其中，P為氣旋中心海平面氣壓；φ為氣旋中心緯度；下標t-6為6 h前變量；下標t+6為6 h后變量。 為了研究發(fā)展時間更短的爆發(fā)性氣旋，Petty和Miller（1995）甚至定義6 h氣旋中心氣壓降低10 hPa即為爆發(fā)性氣旋。 3.考慮風速影響的修正 Sanders和Gyakum（1980）、Roebber（1984）、Gyakum等（1989）、Yoshida和Asuma（2004）等學者對“爆發(fā)性氣旋”的定義都強調(diào)氣旋中心氣壓的快速下降，然而這些定義都沒有考慮風速的影響。為了更深刻、清晰地闡釋“爆發(fā)性氣旋”的定義，F(xiàn)u等（2020）通過對大量的爆發(fā)性氣旋個例分析，總結出爆發(fā)性氣旋有以下四個主要特征：①中心氣壓快速下降，②快速氣旋生成，③強風，④暴雨/雪。以上四個特征通常不是孤立的，而是相互關聯(lián)的。在這四個特征中，強風是伴隨氣旋爆發(fā)性發(fā)展*重要的因素，它會像熱帶氣旋一樣造成嚴重的破壞。因此與熱帶氣旋的定義類似，風速作為一個重要因素在爆發(fā)性氣旋的定義中應予以考慮。Fu等（2020）利用北半球1979—2016年共38年的ERA-Interim資料，對海面10 m高度上溫帶氣旋風速進行了詳細分析。結果表明，雖然部分溫帶氣旋的中心氣壓加深速率大于1 Bergeron，但有時風速很弱，有的*大風速甚至只有8.2 m/s。很顯然，稱風速很弱的氣旋為“爆發(fā)性氣旋”是不合理的。 由于海上爆發(fā)性氣旋對船舶航行安全的*大威脅是強風，世界氣象組織也建議，當蒲氏（Beaufort）風力大于8級（17.2 m/s）時應發(fā)布海上大風預警，因此在爆發(fā)性氣旋定義中選擇17.2 m/s風速作為閾值是合理的。修正后的爆發(fā)性氣旋定義，不僅應考慮氣旋中心海平面氣壓要在24 h內(nèi)下降達到24 hPa以上，而且海面10 m高度上的*大風速要大于17.2 m/s。Fu等（2020）的研究指出，利用1979年1月到2016年12月的ERA-Interim資料分析發(fā)現(xiàn)，共有6392個溫帶氣旋滿足“爆發(fā)性氣旋”的定義，但其中有1112個氣旋的*大風速小于17.2 m/s，應該被剔除。 1.2爆發(fā)性氣旋的分類 在對爆發(fā)性氣旋的研究中發(fā)現(xiàn)，不同強度、不同區(qū)域的爆發(fā)性氣旋的移動路徑、生命史等特征及其爆發(fā)機制表現(xiàn)出明顯的差異，為了對爆發(fā)性氣旋開展更加深入詳細的研究，一些學者（Sanders，1986；Wang and Rogers，2001）開始按強度和區(qū)域對其進行分類。 1.2.1按強度分類 Sanders（1986）在對1981年1月至1984年11月發(fā)生于北大西洋中西部爆發(fā)性氣旋的研究中，首次依據(jù)爆發(fā)性氣旋*大加深率的大小將其劃分為三類，分別為“強氣旋”（＞1.8 Bergeron）、“中等氣旋”（1.3～1.8 Bergeron）、“弱氣旋”（1.0～1.2 Bergeron）。Wang和Rogers（20
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