热带气旋潜在生成指数的对比分析及在西北太平洋的改进

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热带气旋潜在生成指数(Genesis Potential Index,GPI)是由影响热带气旋(Tropical Cyclone,TC)生成的动力和热力学参数构成的经验函数。本研究首先评估了现有GPIs(GPIEN、GPIMW、GPICY、GPITC、GPIZW和GPIZZ)对北大西洋和西北太平洋TC生成频数时空特征的表征能力。结果表明,现阶段使用的GPIs能较好地再现两个海盆TC生成的空间分布和季节循环特征,以及北大西洋TC生成频数的年际变化,但几乎不能反映西太平洋TC频数年际时间尺度上的变化。利用美国联合飓风警报中心(JTWC)提供的1979-2017年热带气旋最佳路径数据集、ERA-Interim再分析数据、Had ISST海温资料,我们对西北太平洋GPI进行了改进。考虑到相对涡度在西北太平洋对热带气旋生成的重要作用,将绝对涡度分离为相对涡度和地转涡度(1)),并移除现阶段大多数GPIs中使用的相对湿度,使用指数对数变换和多元线性回归的方法,构建了新指数GPIWNP。与现有GPIs相比,改进后的GPIWNP不仅可以再现西北太平洋TC生成频数的空间分布和季节循环特征,并且在年际时间尺度上对TC频数的变化有较好的再现能力,时间相关系数达到0.41,ENSO尺度上GPIWNP再现TC频数的表现也优于现有GPIs。进一步利用NCEP/NCAR、JRA-55和ERA5再分析数据对改进后的GPI进行了评估,结果表明,使用JRA-55或NCEP/NCAR数据时,GPIWNP再现热带气旋生成频数的年际变化时效果更好。此外,GPIWNP对强、弱TC频数的再现效果也得到了明显改善,尤其是弱TC。
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