馮濤 黃榮輝 陳光華 武亮 黃平 王磊

1 南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害省部共建教育部重點實驗室，南京210044

2 中國科學(xué)院大氣物理研究所季風(fēng)系統(tǒng)研究中心，北京100190

1 引言

西北太平洋是全球熱帶氣旋（TC）主要發(fā)生區(qū)域之一，全球約1/3的TC（大約每年30個TC）在西北太平洋上生成，這當(dāng)中約80%發(fā)展成熱帶風(fēng)暴或臺風(fēng)（為方便起見，在后面把熱帶氣旋和臺風(fēng)統(tǒng)稱為TCs）。由于受東風(fēng)氣流、季風(fēng)槽和西太平洋副熱帶高壓的影響，在西北太平洋上生成的TCs中一大部分移向中國、日本、菲律賓、越南和韓國，并在這些國家登陸，從而給這些國家?guī)韲?yán)重的經(jīng)濟損失和重大人員傷亡。

中國是世界上遭受TCs災(zāi)害最嚴(yán)重的少數(shù)國家之一。每年平均約7～8個TCs登陸中國，最多可達12個，一般年份，影響中國的TCs（不一定在中國登陸）可達10個左右。每年這些TCs給中國約造成250多億經(jīng)濟損失和數(shù)百人的人員傷亡（黃榮輝和陳光華，2007；王磊等，2009a,2009b）。如2006年7月12日“碧麗斯”臺風(fēng)在福建霞浦登陸以后向西移動，在湖南和江西南部和廣東北部帶來特大暴雨，7月14日晚在上述地區(qū)降雨量達400 mm以上，引發(fā)了嚴(yán)重滑坡和泥石流災(zāi)害，造成600多人死亡和200多人失蹤；2009年9月7日“莫拉克”臺風(fēng)在臺灣南部登陸，降雨量達3000 mm多，引發(fā)了嚴(yán)重滑坡和泥石流災(zāi)害，造成了臺灣南部461人死亡和192多人失蹤。因此，關(guān)于西北太平洋TCs活動的氣候?qū)W研究具有重要的科學(xué)意義，它不僅可以為西北太平洋 TCs活動的季節(jié)預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)，而且對于臺風(fēng)路徑和登陸地點的預(yù)報也具有廣泛的應(yīng)用價值。

由于西北太平洋 TCs活動氣候?qū)W研究的重要性，國際上很早就關(guān)注了西北太平洋TCs生成的氣候?qū)W條件（Gray，1968,1975）。與此同時，我國一些學(xué)者對臺風(fēng)氣候?qū)W也做出了不少研究，如丁一匯等（1977），陳聯(lián)壽和丁一匯（1979）以及陳聯(lián)壽等（1997）對西北太平洋TCs的生成、發(fā)展和移動路徑的規(guī)律做了不少研究。近年來，李英等（2004a,2004b）對登陸中國的西北太平洋TCs的統(tǒng)計特征也做了深入研究。在20世紀(jì)90年代中后期，Elsberry（1995），王斌等（1998）對20世紀(jì)有關(guān)TCs的觀測事實、動力理論和數(shù)值模擬以及路徑預(yù)報做了系統(tǒng)的回顧和綜述。

然而，應(yīng)該看到：以前許多有關(guān)西北太平洋TCs的研究主要強調(diào)TCs結(jié)構(gòu)和強度的變化以及移動路徑和登陸地點和登陸后強降水和強風(fēng)等的天氣學(xué)方面，相對而言，關(guān)于西北太平洋TCs活動的年際和年代際變化研究不是很多。在這方面較多的研究集中在熱帶 Madden-Julian振蕩（MJO）對西北太平洋TCs活動的影響（Harr and Elsberry,1991; 祝從文等，2004）以及 ENSO循環(huán)對西北太平洋上TCs活動年際變化的影響（Chan,2000）。由于臺風(fēng)給我國帶來災(zāi)害的嚴(yán)重性，開展西北太平洋TCs活動的氣候?qū)W特征和年際、年代際變化以及臺風(fēng)在我國登陸地點年際和年代際變化的研究對于提高我國臺風(fēng)災(zāi)害的季節(jié)預(yù)測水平具有重要的科學(xué)意義。為此，近幾年，中國科學(xué)院季風(fēng)系統(tǒng)研究中心與許多院校一起開展了西北太平洋TCs活動的氣候?qū)W研究。特別在西北太平洋上空利于TCs生成的大尺度大氣環(huán)流型、西北太平洋TCs活動的年際和年代際變化、熱帶西太平洋季風(fēng)槽對TCs活動（包括生成和移動）的動力作用、赤道對流耦合波動在西北太平洋TCs生成的作用以及全球變暖背景下西北太平洋TCs的活動的變化趨勢進行了深入研究，并取得一系列研究進展。

本文主要綜述和回顧近幾年來中國科學(xué)院大氣物理所季風(fēng)系統(tǒng)研究中心關(guān)于西北太平洋TCs活動氣候?qū)W一些研究進展以及有關(guān)的國內(nèi)外研究，特別是綜述了關(guān)于夏、秋季西北太平洋上空對流層低層利于TCs生成的五類大尺度環(huán)流型及其與渦旋的正壓能量交換、西北太平洋TCs活動的年際和年代際變化和季節(jié)內(nèi)變化、熱帶西太平洋季風(fēng)槽對TCs生成的動力作用、熱帶西太平洋上空赤道對流耦合波動在西北太平洋TCs生成的作用以及全球變暖背景下西北太平洋TCs活動的變化趨勢。由于篇幅和學(xué)識所限，本文所綜述的內(nèi)容可能掛一漏百，甚至是很重要的研究。

2 西北太平洋上空對流層低層利于TCs生成的幾類大尺度環(huán)流型

西北太平洋上空是TCs易于產(chǎn)生的區(qū)域，每年6～11月份大約30個TCs在此區(qū)域生成。之所以在此區(qū)域上空產(chǎn)生這么多的TCs，不僅僅是由于這個海域為全球最高海表溫度（SST）的區(qū)域，此海域終年SST超過28.5°C(Gray,1968; Nitta,1987; 黃榮輝和李維京,1988)，它總是滿足TCs生成的熱力條件，而且也是由于在熱帶西太平洋上空具有利于TCs形成的季風(fēng)槽及其它大尺度環(huán)流，這些大尺度環(huán)流型為TCs生成提供低層輻合和氣旋性相對渦度以及適宜的垂直風(fēng)切（Lander,1994; Briegel and Frank,1997; Ritchie and Holland,1999; 王慧等，2006）。

2.1 關(guān)于與西北太平洋上空 TCs生成有關(guān)的幾類大尺度環(huán)流型的研究

西北太平洋上空大氣低層與季風(fēng)槽有關(guān)的環(huán)流型是西北太平洋上TCs生成的重要大尺度環(huán)流背景，這也是開展西北太平洋TCs活動的季節(jié)預(yù)測首先要搞清楚的一個問題。最近，F(xiàn)eng et al.（2012）利用1991～2010年期間 20年JTWC（Joint Typhoon Warning Center,U.S.A.）的TC資料和NCEP-DOE的AMIP-II再分析資料分析了利于西北太平洋上空TCs生成的西北太平洋上空對流層低層幾類大尺度環(huán)流型。他們指出了在西北太平洋上空對流層低層有五類利于 TCs生成的大尺度環(huán)流型。這五類環(huán)流型分別是：如圖1所示，季風(fēng)切變型（簡稱MS，見圖1a）、季風(fēng)輻合型（簡稱 MC，見圖1b）、逆向的季風(fēng)槽，即東北—西南向的季風(fēng)槽（簡稱RMT，見圖1c）、季風(fēng)渦旋型（簡稱MG，見圖1d）以及熱帶東風(fēng)環(huán)流型（簡稱 TE，見圖1e）。前三類大尺度環(huán)流型都是與季風(fēng)槽有關(guān)。據(jù)Feng et al.（2012）的統(tǒng)計，每年在前三類大尺度環(huán)流型生成的TCs約占西北太平洋每年總TCs生成的80%。這個結(jié)果與Ritchie and Holland（1999）和 Chen et al.（2004）的結(jié)果較一致，他們也指出每年70%以上西北太平洋上空TCs在季風(fēng)槽中生成。

圖1 西北太平洋上空利于TC生成的對流層低層850 hPa上五類大尺度環(huán)流型合成:（a）季風(fēng)切變型（MS），（b）季風(fēng)輻合型（MC），（c）逆向季風(fēng)槽型（RMT），（d）季風(fēng)渦旋型（MG）以及（e）東風(fēng)型（TE）。風(fēng)場資料取自NCEP-DOE的AMIP-II再分析資料（Kanamitsu et al.,2002），TC資料取自JTWC的TC資料Fig.1 Five types of the composite large-scale circulation patterns at 850 hPa in the lower troposphere favorable to tropical cyclone(TC)genesis over the western North Pacific:(a)The monsoon shear pattern(MC),(b)the monsoon confluence pattern(MS)，(c)the reverse-oriented monsoon trough(RMT),(d)the monsoon gyre pattern(MG),and(e)the trade wind easterlies pattern(TE).The data of wind fields are from the National Centers for Environmental Prediction-Department of Energy(NCEP-DOE)AMIP-II reanalysis(e.g.,Kanamitsu et al.,2002)and the data of TC are from TC best track dataset of the Joint Typhoon Warning Center(JTWC),U.S.A.

Feng et al.（2012）不僅從西北太平洋上空大氣低層的渦度、高層散度、垂直風(fēng)切和水汽條件分析了這些大尺度環(huán)流型為TCs生成提供了有利的動力和熱力條件，而且分析了這些大尺度環(huán)流型與渦旋之間的正壓能量轉(zhuǎn)換。他們的結(jié)果表明了在季風(fēng)切變、季風(fēng)輻合以及逆向季風(fēng)槽三種大尺度環(huán)流型由于緯向或經(jīng)向風(fēng)存在較大的緯向輻合或經(jīng)向切變，故在這三種大尺度環(huán)流型與渦旋之間存在很顯著的正壓能量轉(zhuǎn)換，即能量從大尺度環(huán)流型向渦旋轉(zhuǎn)換，但在季風(fēng)渦旋型和東風(fēng)型，這兩種大尺度環(huán)流與渦旋之間的正壓能量轉(zhuǎn)換并不明顯。

在上述西北太平洋上空對流層低層五類利于TCs生成的大尺度環(huán)流型中季風(fēng)輻合型，有的研究與赤道輻合帶ITCZ混合在一起。故本文下面再討論一下赤道輻合帶對TC生成的影響。

2.2 赤道輻合帶對西北太平洋上TCs生成的影響

赤道輻合帶（ITCZ）也是熱帶大氣環(huán)流重要成員之一，它具有強的經(jīng)向風(fēng)切變以及強的對流系統(tǒng)，因此，它不僅通過經(jīng)向風(fēng)的輻合為TCs生成提供大氣低層的動力條件，而且通過大量潛熱釋放為TCs生成提供熱力條件。Gray（1968）和陳聯(lián)壽和丁一匯（1979）指出，西北太平洋上空TCs約80%在ITCZ生成，這可能是由于一般把季風(fēng)槽的槽線視為ITCZ，因此，ITCZ與季風(fēng)槽密不可分。

早在20世紀(jì)60年代謝義炳等（1963）以及謝義炳和黃寅亮（1964）就討論了ITCZ對西北太平洋上TC生成的作用。并且，丁一匯和萊特（1983）也指出，在ITCZ偏北、偏東的年份，西北太平洋上往往臺風(fēng)生成偏多，而在ITCZ偏南、偏西的年份，西北太平洋上往往臺風(fēng)生成偏少。最近，曹西等（2012）利用衛(wèi)星資料和再分析資料討論了夏季ITCZ對西北太洋上 TCs 活動的影響，并指出了ITCZ上對流活動的強弱與西北太平洋上TCs生成和路徑有很好的關(guān)系。在 ITCZ偏強年，西北太平洋上TCs生成個數(shù)偏多，TCs路徑易于轉(zhuǎn)向；相反，在ITCZ偏弱年，西北太平洋上TCs生成個數(shù)少，TCs路徑更易于西北行。

2.3 熱帶西太平洋越赤道氣流對西北太平洋上TCs生成的影響

在北半球夏季，南半球的氣流經(jīng)常跨越赤道流向北半球（即越赤道氣流），從南半球來的越赤道氣流到了北半球由于受科氏力的影響就會向東偏，從而加強了熱帶西太平洋季風(fēng)槽。在熱帶西太平洋上有三支越赤道氣流，它們分別位于105°E，125°E和150°E。在這三支越赤道氣流中，位于105°E和125°E這兩支越赤道氣流的強弱直接影響熱帶輻合帶的位置和強度（劉向文等，2009）。

關(guān)于越赤道氣流與西北太平洋上TCs生成頻次的關(guān)系，早在 1956年李憲之就提出越赤道氣流對西北太平洋 TCs生成的作用（李憲之，1956），在年際尺度上，夏季西北太平洋越赤道氣流的強弱與整個臺風(fēng)季節(jié)的 TCs生成頻數(shù)有比較明顯的正相關(guān)，王繼志和萊夫特維奇（1984）指出多臺風(fēng)時期，越赤道氣流較強，而在少臺風(fēng)期，越赤道氣流相對較弱。并且，李曾中等（2004）根據(jù)統(tǒng)計研究也指出了西北太平洋上全年的TCs活動與6～9月145°E處偏南風(fēng)的強度呈顯著的正相關(guān)，而 1998年為西北太平洋上臺風(fēng)生成極少的原因可能是因為該年在90°E～180°E區(qū)間的越赤道氣流都很弱所致。肖文?。?987）診斷了 1982年西太平洋越赤道氣流與 TCs活動的關(guān)系，指出了 130°E 和 150°E～160°E之間的兩支偏南氣流向北越過赤道之后轉(zhuǎn)為西南風(fēng)并且迅速加強，從而對該年的TCs的生成有重要影響。

最近，馮濤等（2012）利用美國聯(lián)合臺風(fēng)預(yù)警中心的熱帶氣旋（TC）數(shù)據(jù)以及JRA-25(Japanese 25-year Reanalysis Project,Japan)全球再分析等資料，分析了6～10月西太平洋上的三支越赤道氣流的年際變化及其對西北太平洋TCs生成位置和數(shù)量的影響。他們的結(jié)果表明：在6～10月期間，熱帶西太平洋中部和東南部的TCs生成數(shù)量與125°E及150°E的越赤道氣流強度呈顯著的正相關(guān)；而在熱帶西太平洋北側(cè)（25°N以北）的 TCs生成頻次與這兩支越赤道氣流的強度呈負(fù)相關(guān)。并且，他們還通過合成分析來分析越赤道氣流強弱通過對西北太平洋上空大氣低層的對外長波輻射(Outgoing long-wave radiation，以下簡稱 OLR)、200～850 hPa垂直風(fēng)切變、850 hPa相對渦度、200 hPa散度等的影響，從而來研究越赤道氣流影響TCs生成的成因。他們指出了在越赤道氣流偏強年，有利于熱帶西太平洋中部和東南部上空TCs的生成，而同時不利于TCs在 25°以北的熱帶西太平洋北側(cè)生成。此外，他們還從正壓能量轉(zhuǎn)換討論了越赤道氣流強弱對西北太平洋TCs生成的動力作用，表明：在越赤道氣流偏強年，如圖2a所示，季風(fēng)槽東伸，這導(dǎo)致在熱帶西太平洋的中、東部基本氣流的動能容易通過緯向風(fēng)的切變和輻合向擾動動能轉(zhuǎn)換，有利于擾動在熱帶西太平洋偏東的區(qū)域上空加強，并形成TC；而在越赤道氣流偏弱年，如圖2b所示，季風(fēng)槽偏西，這導(dǎo)致在熱帶西太平洋的中、東部基本氣流的動能不容易通過緯向風(fēng)的切變和輻合向擾動動能轉(zhuǎn)換，高頻擾動不容易在熱帶西太平洋東部加強，因而TCs主要在熱帶西太平洋西部生成。此外，他們還指出：無論在越赤道氣流強年或者弱年，在TCs生成之前的 2～4天均可以發(fā)現(xiàn)有鄰近的越赤道氣流突然加強的過程，這可能是觸發(fā)TC生成的動力因素之一。

圖2 越赤道氣流偏強（a）和偏弱（b）年的6～10月在西北太平洋上空850 hPa面上渦旋動能傾向?K′/?t的合成分布。單位：10–5m2 s–3。風(fēng)場資料取自JRA-25再分析資料Fig.2 Composite distributions of the tendency of eddy kinetic energy ?K′/?tat 850 hPa over the western North Pacific during the period Jun-Oct(a)for the years with strong cross-equatorial flow and(b)for the years with weak cross-equatorial flow.Units: 10–5m2s–3.The data of wind fields are from the JRA-25 reanalysis

3 關(guān)于西北太平洋上 TCs活動的年際、年代際及季節(jié)內(nèi)變化及其成因的研究

西北太平洋上TCs無論生成頻次或移動路徑都有很明顯的年際、年代際及季節(jié)內(nèi)變化，這也是一個與西北太平洋上TCs活動及登陸我國臺風(fēng)的季節(jié)預(yù)測密切相關(guān)的重要問題，因此，近年來我們對此開展了系統(tǒng)研究，并取得了重要進展。

熱帶太平洋?！獨庀嗷プ饔脤Cs路徑和強度的變化有著重要影響（Wu et al.2005），特別是ENSO循環(huán)的不同位相對于西北太平洋TCs活動的年際和年代際變化有重要影響（Chan,2000）。然而，熱帶太平洋El Ni?o和La Ni?a事件發(fā)生的最強信號在冬季，而熱帶西太平洋最強信號一般領(lǐng)先于東太平洋3～5個月出現(xiàn)，而西北太平洋TCs生成的最盛期在 6～9月，這正是熱帶西太平洋海溫異常（特別是次表層海溫）最強信號發(fā)生的時期。為此，用西太平洋暖池次表層的熱力來分析熱帶西太平洋季風(fēng)槽位置和西北太平洋TCs活動年際變化會更合理。

3.1 西北太平洋上 TCs活動的年際變化與西太平洋暖池次表層熱力和季風(fēng)槽位置的關(guān)系

Wu et al.（2011）研究表明西北太平洋TCs路徑和強度有很大年際變化且與熱帶太平洋?！獨馔坑泻苊芮嘘P(guān)系。黃榮輝和陳光華（2007）以及Chen and Huang（2008）利用熱帶西太平洋次表層海溫以及NCEP/NCAR再分析資料分析了西太平洋暖池次表層的熱力與西北太平洋上空季風(fēng)槽和TCs活動年際變化的關(guān)系。分析結(jié)果表明：如圖3a（見文后彩圖）所示，當(dāng)西太平洋暖池次表層處于暖狀態(tài)，則西北太平洋TCs的生成位置和移動路徑偏北、偏西，這導(dǎo)致影響我國臺風(fēng)個數(shù)偏多；相反，如圖3b（見文后彩圖）所示，當(dāng)西太平洋暖池次表層處于冷狀態(tài)，則西北太平洋TCs的生成位置和移動路徑偏南、偏東，易于130°E附近轉(zhuǎn)向，影響日本的臺風(fēng)偏多，而影響我國的臺風(fēng)偏少。

最近，馮濤等（2013）分析了2004年和2006年 7～9月熱帶太平洋季風(fēng)槽位置和結(jié)構(gòu)的不同所引起西北太平洋上TCs生成特征的不同。他們指出：2004年西太平洋暖池次表層偏冷，季風(fēng)槽位置偏東，如圖 4a所示，季風(fēng)槽東端有強的緯向風(fēng)的經(jīng)向切變和緯向輻合，因此，在 2004年臺風(fēng)季節(jié)（7～9月）西北太平洋對流層低層大尺度環(huán)流型為季風(fēng)輻合型（MC型）；并且在此季風(fēng)切變型的大尺度背景場的作用下，很多MRG波轉(zhuǎn)變成TD型擾動，從而導(dǎo)致熱帶西太平洋東側(cè)上空不斷出現(xiàn)強的TD型波列，這使得大量強的TCs在西北太平洋偏東位置上生成，這造成了在2004年7～9月份西北太平洋上就有9個TCs在MC型里生成，其中在8月就有6個TCs在MC里生成。而在2006年，西太平洋暖池次表層偏暖，季風(fēng)槽位置偏西，如圖4b所示，季風(fēng)槽東端呈現(xiàn)有強的緯向風(fēng)切變，因此，在 2006年臺風(fēng)季節(jié)，西北太平洋上空對流層低層大尺度環(huán)流型為季風(fēng)切變型（MS型）。由于強的季風(fēng)切變位置偏西，這使得在西北太平洋偏東、偏南側(cè)很少有MRG波轉(zhuǎn)變成TD型擾動，導(dǎo)致了西北太平洋上TD型波列不強，從而引起TCs在西北太平洋偏西位置上生成。2006年在7～9月份，只有2個TC在MS型中生成，而在MG型（季風(fēng)渦旋）中有4個TC生成。

3.2 西北太平洋上空 TCs活動和臺風(fēng)登陸我國地點的年際變化及其與EAP型遙相關(guān)的關(guān)系

王磊等（2009a）的研究表明了在西北太平洋偏西、偏北地區(qū)生成的熱帶氣旋或臺風(fēng)易于在我國登陸；并且，黃榮輝和王磊（2010）利用美國聯(lián)合臺風(fēng)預(yù)警中心（JTWC）的TC資料和再分析資料，分析了西北太平洋TC和臺風(fēng)登陸我國最多的7～9月份臺風(fēng)登陸我國地點的年際變化及其與 Huang(2004)所提出的東亞/太平洋（EAP）指數(shù)的關(guān)系。他們的結(jié)果指出：7～9月份在我國廈門以北登陸臺風(fēng)個數(shù)的年際變化與夏季（6～8月）EAP指數(shù)有很好的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達到―0.53，超過95%信度。這表明：當(dāng)6～8月份EAP指數(shù)為正，如圖5a所示，則7～9月份西太平洋副熱帶高壓位置偏北，從而引起西北太平洋臺風(fēng)登陸廈門以北的個數(shù)偏多；相反，當(dāng) 6～8月份 EAP指數(shù)為負(fù)，如圖5b所示，則 7～9月份西太平洋副熱帶高壓偏南，從而引起西北太平洋臺風(fēng)登陸廈門以北的個數(shù)偏少。此外，王磊等（2009b）的研究還揭示了夏、秋季東亞和西北太平洋大尺度環(huán)流，特別是西太平洋副熱帶高壓和季風(fēng)槽對于臺風(fēng)登陸我國有很大影響。

圖3 西太平洋暖池?zé)釥顟B(tài)、季風(fēng)槽、西太平洋副熱帶高壓與西北太平洋上空TCs和TCs 移動路徑之間的關(guān)系示意圖：（a）暖池處于熱狀態(tài)；（b）暖池處于冷狀態(tài)Fig.3 Schematic diagrams of the relationship among the western Pacific warm pool thermal state,the monsoon trough,the western Pacific subtropical high,and moving tracks of TCs over the western North Pacific for(a)the warm state and(b)the cold state of the western Pacific warm pool

圖4 2004年（a）和2006年（b）8月平均的西北太平洋上空850 hPa流場（流線）、OLR（陰影，單位W/m2）、以及TCs生成位置Fig.4 Averaged streamline fields at 850 hPa,OLR(shaded)and TC genesis locations over the western North Pacific during August,(a)2004 and(b)2006

圖5 夏季（6～8月）東亞/太平洋（EAP）指數(shù)為高指數(shù)年（a）和低指數(shù)年（b）的7～9月份東亞和西北太平洋上空500 hPa高度場距平（實、虛等值線分別表示正、負(fù)距平，單位：gpm）和臺風(fēng)路徑合成分布。取1979～2007年7～9月份500 hPa高度場的氣候平均為正常值，高度場資料取自JRA-25再分析資料Fig.5 Composite distributions of 500-hPa geopotential height anomalies(solid and dashed contours,units: gpm)and moving tracks of typhoons over East Asia and the western North Pacific during Jul–Sep for(a)the years with high summertime(Jun–Aug)EAP(East Asia–Pacific teleconnection)index and(b)the years with low summertime EAP index.The climatological mean monthly 500-hPa geopotential height fields for 1979-2007 are taken as the regular fields,and the data of geopotential height fields are from the JRA-25 reanalysis

圖6 兩類ENSO事件發(fā)生年的夏季熱帶太平洋海表溫度（SST）距平（陰影），850 hPa距平風(fēng)場（矢量）和對外長波輻射（OLR）距平（實、虛線單位：W/m2）合成分布：（a）東太平洋增溫型El Ni?o事件；（b）中太平洋增溫型El Ni?o事件（El Ni?o Modoki）Fig.6 Composite distributions of SST anomalies(shading),850-hPa wind anomalies(arrows)and OLR anomalies(dashed/solid contours indicate negative/positive values,units: W/m2）in the tropical Pacific in summer(JJA)for two kinds of ENSO events:(a)The El Ni?o years with the topical eastern Pacific warming pattern;(b)the El Ni?o years with the tropical central Pacific warming pattern(El Ni?o Modoki)

由于 EAP指數(shù)是利用Nitta（1987）所提出的PJ振蕩以及黃榮輝和李維京（1988）所提出的東亞/太平洋（EAP）型遙相關(guān)波列而定義，而此遙相關(guān)波列與西太平洋暖池的熱力和上空對流活動緊密相關(guān)，因此，這也進一步說明了西太平洋暖池的次表層熱力對西北太平洋TCs移動路徑有很大影響。

上述研究可以為西北太平洋上TCs活動和臺風(fēng)登陸我國地點的季節(jié)預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)。

3.3 兩類 ENSO 事件對西北太平洋和南海上空TCs生成位置和頻次年際變化的影響

最近，Ashok et al.（2007）已指出熱帶太平洋有兩類ENSO事件，即熱帶東太平洋增溫型和熱帶中太平洋增溫型（又稱El Ni?o Modoki）。熱帶太平洋這兩類增溫型不僅對東亞夏季風(fēng)降水有嚴(yán)重影響（黃平和黃榮輝，2010），而且對西北太平洋和南海上空 TCs生成位置和頻次也有重要影響。Chen and Tam（2010）研究了熱帶太平洋兩類ENSO事件對西北太平洋及南海上空TCs生成位置生成頻次的影響。他們的結(jié)果表明：在東太平洋增溫型 El Ni?o事件發(fā)生的年份，則西北太平洋上TCs生成位置偏南、偏東；而中太平洋型增溫型 El Ni?o事件發(fā)生的年份，則西北太平洋上 TCs生成位置偏北、偏西。這主要是由于兩類不同ENSO事件發(fā)生時，熱帶太平洋上空的加熱位置不同，在東太平洋增溫型El Ni?o發(fā)生的年份，如圖6a（見文后彩圖）所示，熱帶太平洋上空對流加熱偏東、偏南；而在中太平洋增溫型El Ni?o發(fā)生的年份，如圖6b（見文后彩圖）所示，熱帶太平洋上空對流加熱偏西、偏北。因此，熱帶太平洋兩類ENSO事件通過對流加熱位置不同而引起熱帶太平洋上空環(huán)流異常不同，從而造成西北太平洋上TCs生成頻次和位置的不同。并且，他們還指出：當(dāng)東太平洋增溫型的El Ni?o事件發(fā)生，南海上空TCs生成少；而當(dāng)中太平洋增溫型的El Ni?o事件發(fā)生，南海上空TCs生成多。

3.4 西北太平洋和南海上空 TCs生成頻次和移動路徑的年代際變化

（1）西北太平洋和南海上空TCs生成頻次的年代際變化

Xie et al.(2009)指出，在熱帶印度洋增暖時，由于所激發(fā) Kelvin波的作用，夏季在西北太平洋西部上空對流層下層往往出現(xiàn)反氣旋型的異常環(huán)流；并且，Du et al.（2011）的研究表明了這個反氣旋異常環(huán)流會抑制西北太平洋上TCs的生成，從而使西北太平洋上空TCs生成頻次減少，從20世紀(jì)70年代中后期起由于熱帶印度洋持續(xù)增溫，使得西北太平洋上TCs生成頻次減少。

最近，Wang and Huang(2013)利用IBTrACS(International Best Tracks Archive for Climate Stewardship project)1948～2009年近62年TC資料分析了 5～11月中國南海 TCs生成頻次的年際和年代際變化特征及其與熱帶印度洋海表溫度的關(guān)系，其結(jié)果表明：5～11月份我國南海TCs生成個數(shù)有明顯的年際和年代際變化，特別是從 20世紀(jì)70年代中后期到2009年，我國南海TCs生成頻次明顯減少；并且，他們的研究還表明了熱帶南印度洋（10°S～25°S，60°E～90°E）的海表溫度（SST）也有很明顯的年際和年代際變化，它與南海 5～11月TCs生成頻次有很高的反相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達到―0.61，超過99%的信度（見圖7）。這表明了熱帶南印度洋增暖對我國南海TCs生成有抑制作用，由于熱帶印度洋海表溫度從20世紀(jì)70年代中后期起明顯增溫，這利于熱帶西太平洋反氣旋距平環(huán)流的加強，從而引起了南海TCs生成頻次的減少。

（2）西北太平洋TCs移動路徑和登陸中國地點的年代際變化

隨著全球氣候變暖以及氣候的年代際變化，西北太平洋上TCs不僅生成頻次有很大年代際變化，而且它們的移動路徑也有很大的年代際變化。Wu et al.（2005）分析了西北太平洋和南海上空TCs和臺風(fēng)移動路徑的變化，指出了西北太平洋臺風(fēng)的盛行路徑自 1965年以來總體向西偏移，而南海盛行臺風(fēng)路徑有向北偏移的趨勢，影響南海的臺風(fēng)明顯減少。值得注意的是，這種影響臺風(fēng)移動路徑的大尺度引導(dǎo)氣流的變化與某些全球變暖數(shù)值試驗基本一致（Wu and Wang,2004）。并且，Ren et al.（2006）的統(tǒng)計表明，隨著臺風(fēng)盛行路徑的偏移，在我國臺風(fēng)帶來的降水呈減少的趨勢。此外王磊等（2009a）的研究表明，從20世紀(jì)80年代起登陸廈門以北的臺風(fēng)增多，并且強度加強。

3.5 西北太平洋上TCs生成的季節(jié)內(nèi)變化

熱帶西北太平洋上TCs生成有很明顯的季節(jié)內(nèi)變化，它與熱帶西太平洋大氣的季節(jié)內(nèi)振蕩有密切關(guān)系。熱帶西太平洋地區(qū)上空的季節(jié)內(nèi)振蕩存在兩個主要的振蕩頻段：30～60天振蕩（MJO）及準(zhǔn)雙周振蕩（QBWO）。為此，我們主要從 MJO和QBWO對西北太平洋 TCs生成頻次的影響來研究西北太平洋TCs生成頻次的季節(jié)內(nèi)變化。

（1）MJO對西北太平洋TCs生成頻次的影響

陳光華和黃榮輝（2009）以及Huang et al.(2011a)的研究表明了熱帶西太平洋上空大氣 MJO的不同位相對西北太平洋上 TCs活動有很強的調(diào)制作用。當(dāng)西北太平洋西側(cè)為 MJO的西風(fēng)位相所控制時，MJO通過緯向風(fēng)的輻合作用，使得在輻合區(qū)傳播的赤道波動將發(fā)生波數(shù)增加、波長縮短的結(jié)構(gòu)改變，從而觸發(fā)較大尺度的MRG波動向天氣尺度TD型擾動演變；并且，他們的研究還表明了在 MJO的西風(fēng)位相期間，緯向風(fēng)的緯向輻合與經(jīng)向切變可以使得低頻波動動能向高頻波動的動能轉(zhuǎn)換，使得高頻波動得到加強，從而使得在此區(qū)域TCs生成的數(shù)量明顯偏多。相反，當(dāng)西北太平洋西側(cè)為 MJO的東風(fēng)位相時，TCs生成的數(shù)量受到抑制。

并且，陳光華和黃榮輝（2009）還對 MJO活動的年際變化進行了研究，他們的研究表明：在西太平洋暖池處于暖狀態(tài)時，西北太平洋西側(cè)的MJO活動頻繁，西風(fēng)位相活躍，從而有利于此區(qū)域TCs的生成；相反，在西太平洋暖池處于冷狀態(tài)時，西北太平洋西側(cè)的MJO活動減弱，西風(fēng)位相不活躍，從而不利于此區(qū)域 TCs的生成。最近，Cao et al.(2012)研究還表明了ITCZ的季節(jié)內(nèi)振蕩對于西北太平洋上TCs生成的季節(jié)內(nèi)變化也有很明顯的調(diào)節(jié)作用。

圖7 1948～2009年5～11月中國南海上空的TCs生成頻次（實線）和熱帶南印度洋（10°S～25°S，60°S～90°E）的SST距平（柱圖，單位：°C）的變化趨勢。TC資料取自IBTrACS資料集Fig.7 The variation of the frequency of TC genesis over the South China Sea(SCS)and SST anomalies in the tropical Indian Ocean(10°S-25°S，60°E-90°E）(bar chart)during May–Nov from 1948 to 2009.The data of TC are from the dataset of IBTrACS

（2）QBWO對西北太平洋上 TCs生成頻次的影響

王磊等（2009c）研究了西北太平洋上空大氣的QBWO對西北太平洋上TCs活動的影響。他們的研究結(jié)果表明了在準(zhǔn)雙周尺度上，對流與緯向風(fēng)表現(xiàn)出沿?zé)釒У貐^(qū)向西偏北傳播的特性，特別是不同 QBWO位相合成的季風(fēng)槽位置和強度也會產(chǎn)生相應(yīng)的不同，因此，QBWO是西北太平洋上空季風(fēng)槽季內(nèi)變化的重要影響因子之一。當(dāng)QBWO處于1、4位相時，則西北太平洋上TCs生成的頻次較低，且登陸我國TC的數(shù)量也較少；當(dāng)QBWO處于2、3位相時，則西北太平洋上TCs生成的頻次較高，特別是處于位相3時，不僅TCs生成頻次高而且登陸我國的TCs數(shù)量也多。

4 西北太平洋季風(fēng)槽對 TCs生成的動力作用

不少研究都揭示了西北太平洋季風(fēng)槽的位置和強度對于此區(qū)域TCs生成有重要影響，并表明了西北太平洋上70%以上TCs的生成與季風(fēng)槽有聯(lián)系（Briegel and Frank,1997; Ritchie and Holland,1999;Chen et al.,2004; Wu et al.,2012b; Feng et al.,2012）。這不僅是由于季風(fēng)槽可以在大氣低層為TCs生成提供氣旋性相對渦度（Sadler,1967; Frank,1987; Chia and Ropelewski,2002; Chen et al.,2006），而且還可以通過緯向風(fēng)的輻合和切變使得MRG波轉(zhuǎn)變成TD型擾動，而TD型擾動可以認(rèn)為是TCs生成的先兆胚胎或先兆擾動（precursor disturbance）（Takayabu and Nitta,1993; Dickinson and Molinari,2002; Chen and Huang,2009）。因此，西北太平洋上季風(fēng)槽對于TCs生成具有重要的動力作用。

4.1 熱帶西太平洋上空熱帶對流耦合波動

自從 Matsuno（1966）從理論上提出赤道波動以后，熱帶大氣和海洋環(huán)流動力學(xué)得到很大發(fā)展。近幾年，熱帶對流活動與赤道波動的相互作用，由于它是深入研究西北太平洋 TCs生成動力學(xué)的關(guān)鍵，因此它已成為熱帶大氣動力學(xué)研究的一個熱點問題。Yang et al.（2007a,2007b）和Kiladis et al.（2009）系統(tǒng)地研究了熱帶對流耦合波動。

最近，Huang and Huang（2011）利用 Cloud Archive User Service（CLAUS）的云頂亮溫（Tb）資料以及NOAA的射出長波輻射（OLR）資料，并基于Wheeler-Kiladis濾波方法（Wheeler and Kiladis,1999）研究了熱帶對流耦合波動的氣候平均和年際變化特征，即MRG波，TD型波動，赤道Rossby波（ER）以及赤道Kelvin波(Kelvin)強度的氣候及年際變化特征（見圖8）。雖然他們所得的結(jié)果與以前的一些研究結(jié)果（Yang et al.,2007a；Kiladis et al.,2009）相似，但在Huang and Huang（2011）的研究中不僅對于這些波動的氣候分布有更精細(xì)的描述，而且對這些波動的年際變化做了深入的研究。

Huang and Huang（2011）對熱帶對流耦合波動的年際異常和年際方差進行了系統(tǒng)分析，他們的研究結(jié)果表明：Kelvin波活動異常在熱帶東太平洋有最大的年際方差，而其余3種對流耦合波動的年際方差分布特征與ITCZ分布相類似；這四種波動在熱帶東太平洋有最強的超前滯后1月的自相關(guān)且波動異常和局地海溫異常的關(guān)系在此地區(qū)也最好。并且，他們還指出：在熱帶東太平洋對流耦合波動異常信號的持續(xù)性可能是由于這個地區(qū)的波動異常受海溫異常控制而造成的。此外，他們的研究還表明，兩類ENSO事件對熱帶大氣波動異常有一定影響，兩類ENSO事件是影響熱帶地區(qū)波動異常的主要因子之一，赤道東太平洋的波動異常和Nino3區(qū)的海溫異常有正相關(guān)，而西太平洋的波動異常與Nino.3區(qū)海溫異常有負(fù)相關(guān)關(guān)系。

4.2 西北太平洋季風(fēng)槽對TCs生成的動力作用

從圖8可以看到，TCs 生成先兆擾動的TD型波動（或TD型擾動）的波數(shù)和頻率大于MRG波，波長短于MRG波。Takayabu and Nitta（1993）指出了MRG波進入熱帶西太平洋后將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛭鞅狈较騻鞑サ?TD型擾動。MRG波如何轉(zhuǎn)變成TD型擾動？關(guān)于此問題，黃榮輝和陳光華（2007）以及Chen and Huang（2008,2009）做了深入研究，他們把 Webster and Zhang（1988）所推導(dǎo)的赤道Rossby波在沿波傳播路徑傳播時波數(shù)變化與緯向風(fēng)輻合的關(guān)系推廣到MRG波與TD型波動的波數(shù)域中，即

式中,k是緯向波數(shù)，(x)是緯向風(fēng)的時間平均，dg/dt是沿群速度（即波的傳播路徑）方向的隨體微商。（1）式表明了在緯向風(fēng)輻合的區(qū)域傳播的赤道MRG波的緯向波數(shù)將增加，其波長將變短。黃榮輝和陳光華（2007）以及Chen and Huang(2009)指出：由于西北太平洋季風(fēng)槽的東端是緯向風(fēng)的強輻合之處。這樣當(dāng)波長較長而波數(shù)較小的 MRG波西進到季風(fēng)槽的東端，此波動在季風(fēng)槽緯向風(fēng)輻合的作用下，它將轉(zhuǎn)變成波數(shù)較大而波長較短的 TD型擾動，這將為 TC生成提供了先兆（precursor）擾動。并且，他們利用同樣原理，得到下式

式中m是經(jīng)向波數(shù)。（2）式表明了在緯向風(fēng)經(jīng)向切變強的區(qū)域，赤道波動的經(jīng)向波數(shù)將增加，其波長將變短。Chen and Huang（2009）的研究表明：西北太平洋季風(fēng)槽中是緯向風(fēng)強切變之處，這樣，當(dāng)MRG波西進到季風(fēng)槽東端時，此波動在季風(fēng)槽東端緯向風(fēng)輻合的作用下，其波數(shù)增大，而波長將變短；并且，當(dāng)此波繼續(xù)傳播到季風(fēng)槽中，在季風(fēng)槽緯向風(fēng)的經(jīng)向切變和緯向輻合的共同作用下，此波動不僅緯向波數(shù)繼續(xù)變大，而且經(jīng)向波數(shù)將變大，且波長繼續(xù)變短，而且將變形、分裂，最后變成TC。

黃榮輝和陳光華（2007）以及Chen and Huang（2008，2009）利用 1980～2001年 7～10月再分析的850 hPa風(fēng)場和OLR資料進行了3～6 d的帶通濾波，并以（0°,160°E）的經(jīng)向風(fēng)為參考點，對熱帶太平洋上空850 hPa高頻（3～6 d）變化風(fēng)場和OLR距平場求線性回歸，將回歸系數(shù)場乘以 0.1 m/s，得到含有單位的變量場，從而分析了與熱帶西太平洋次表層熱力相關(guān)的季風(fēng)槽位置的不同對MRG波轉(zhuǎn)變成 TD型擾動的影響。他們的結(jié)果表明：當(dāng)熱帶西太平洋處于暖狀態(tài)，這時西北太平洋上空季風(fēng)槽位置偏西，如圖9a1,a2,a3所示，熱帶西太平洋偏東側(cè)存在明顯的 MRG波，這說明在160°E附近，對流層低層MRG波還未轉(zhuǎn)變成TD型擾動，波列強度遠(yuǎn)弱于西太平洋暖池處于冷狀態(tài)的波列強度，同時波的垂直結(jié)構(gòu)隨高度東傾；相反，當(dāng)熱帶西太平洋處于冷狀態(tài)，這時季風(fēng)槽位置偏東，如圖9b1,b2,b3所示，熱帶西太平洋偏東側(cè)已有明顯的TD型擾動，這說明在160°E附近對流層低層MRG波已轉(zhuǎn)變成TD型擾動，且波列強度較強。Wu et al.（2012d）的研究也表明了西北太平洋東南側(cè)上空TCs生成是與季風(fēng)槽對MRG波轉(zhuǎn)變成TD型擾動的動力作用有密切關(guān)系。

上述結(jié)果表明了西北太平洋上季風(fēng)槽對 MRG波轉(zhuǎn)變成TC 先兆的TD型擾動起了重要的動力作用。

4.3 從正壓能量轉(zhuǎn)換來看西北太平洋季風(fēng)槽中渦旋發(fā)展的動力作用

為了說明西北太平洋上空季風(fēng)槽對TC生成的動力作用，Wu et al.（2012b）進一步利用正壓能量轉(zhuǎn)換來診斷季風(fēng)槽對TC生成的動力作用，他們應(yīng)用正壓能量循環(huán)方程，即

式中，u′、v′分別為瞬變渦旋的緯向和經(jīng)向風(fēng)速，分別是時間平均的緯向和經(jīng)向風(fēng)速，K'是瞬變渦旋的動能。Wu et al.（2012b）利用（3）式對西北太平洋上空對流層低層850 hPa的平均氣流和瞬變擾動正壓能量之間的轉(zhuǎn)化進行了定量計算和分析。如圖10所示，熱帶西太平洋對流層低層沿著季風(fēng)槽存在著明顯的平均動能向渦旋動能轉(zhuǎn)化，該能量轉(zhuǎn)化區(qū)隨著季風(fēng)槽的增強東伸（或減弱西退）也加強東進（或減弱西退）。因此，正是季風(fēng)槽位置和強度的變化引起了大尺度平均動能向較小尺度瞬變渦旋動能轉(zhuǎn)化的變化，從而影響了相應(yīng)地區(qū)TC的生成。

Huang et al.（2011a）根據(jù)（3）式從動力理論分析了渦旋在季風(fēng)槽中的演變過程并結(jié)合了Wu et al.（2012c）利用（3）式的計算結(jié)果，提出了西北太平洋季風(fēng)槽從MRG波向TD型擾動轉(zhuǎn)變且發(fā)展成TC過程中的動力作用概念圖（見圖11）。圖10表明，當(dāng) TD-MRG波從赤道中東太平洋向西傳播過程中，當(dāng)波位于日期變更線以東時，其波的結(jié)構(gòu)更接近MRG波，而當(dāng)波傳播接近到西太平洋季風(fēng)槽東端的位置時，波的強度開始加強，水平尺度收縮，并呈東北—西南傾斜，垂直結(jié)構(gòu)呈正壓結(jié)構(gòu)，對流中心與渦旋中心重合；當(dāng)此種波動沿著季風(fēng)槽向西北行，此時TD-MRG波更具TD波的性質(zhì)。

此外，Wu et al.（2012d）還利用淺水波模型對這個動力過程進行了模擬，模擬結(jié)果清楚展現(xiàn)了在季風(fēng)槽氣流影響下熱帶波動的演變過程。如圖12所示，當(dāng)MRG波移近季風(fēng)槽，在季風(fēng)槽緯向風(fēng)緯向輻合和經(jīng)向切變的作用下，它的尺度收縮、形狀改變，最終演變?yōu)樾〕叨葦_動的過程，這些擾動在合適的大尺度環(huán)境配合下發(fā)展成為TC。

圖8 1984～2004年平均的在20°S～20°N之間熱帶OLR的頻率—波數(shù)譜分布。紅色實線表示濾出的Kelvin波、n=1向西傳播赤道Rossby波(ER)、Rossby-重力混合波（MRG）和熱帶低壓型波動（TD型波動）的區(qū)域；黑色實線表示對于等效高度為8 m、25 m和90 m波的頻散曲線。資料取自NOAAFig.8 Wavenumber-frequency spectrums of OLR from 1984 to 2004 between 20°S and 20°N.The red solid polygons indicate the domains for filtering the Kevin wave,then=1 westward-propagating equatorial Rossby(ER)wave,the mixed Rossby-gravity(MRG)wave,and the TD-type wave,respectively; the black solid lines denote the dispersion curves for the equivalent heights of 8,25,and 90 m.The data are from NOAA

圖9 西太平洋暖池處于暖狀態(tài)（a1,a2,a3）和冷狀態(tài)（b1,b2,b3）,以（0°,160°E）的經(jīng)向風(fēng)為參考點的超前1 d、同時和落后1 d的線性回歸的熱帶太平洋上空7～10月850 hPa 3～6 d濾波的高頻風(fēng)場（矢量，單位：m/s）和OLR距平場（陰影區(qū)，單位：W/m2）的合成分布。風(fēng)場資料取自NCEP/NCAR再分析資料（Kalnay et al.,1996）Fig.9 Distributions of linear regression of 850-hPa winds(vectors)and OLR anomaly(shading)with respect to 850-hPa meridional wind at the base point(0°,160°E)derived from 3-6-day filtered data for successive three lag,simultaneous,and lead days for(a1,a2,a3)the warm years and(b1,b2,b3)the cold years of the western Pacific warm pool.The data of wind fields are from the NCEP/NCAR reanalysis(e.g.,Kalnay et al.,1996)

圖10 西太平洋暖池（a）偏暖（季風(fēng)槽位置偏西）和（b）偏冷（季風(fēng)槽位置偏東）年的6～10月850 hPa面上（渦旋）動能傾向?K′/?t合成分布。單位：10–5 m2 s–3Fig.10 Composite distributions of the tendency of eddy kinetic energy ?K′/?t at 850 hPa over the western North Pacific during the period Jun–Oct for(a)the years with the warming warm pool(the westward shift of the monsoon trough)and(b)the years with the cooling warm pool(the eastward shift of monsoon trough)over the western North Pacific.Units: 10–5 m2 s–3

圖11 在西北太平洋季風(fēng)槽MRG波向TD型擾動轉(zhuǎn)變的動力過程概念圖Fig.11 Conceptive diagram of dynamical process of the transition from the MRG wave to TD-type disturbance in monsoon trough over the western North Pacific

圖12 利用淺水波模型對MRG波—TD型擾動的轉(zhuǎn)變過程模擬第10天的結(jié)果。矢量箭頭表示擾動風(fēng)場，淺色實、虛線分別表示擾動正、負(fù)渦度區(qū)域（單位：10–6 s–1），粗虛線的區(qū)域表示季風(fēng)槽區(qū)，陰影表示正壓能量轉(zhuǎn)換的區(qū)域Fig.12 The 10th day simulation results of the evolution process from the MRG wave to the TD-type disturbance by using the shallow water wave model.The vectors represent horizontal eddy wind; light solid and dashed lines represent the areas of positive and negative relative vorticity(units: 10–6 s–1),respectively; the heavy black line represents the monsoon trough; the shading represents the areas of positive barotropic energy conversion

4.4 ENSO循環(huán)對熱帶西太平洋MRG波激發(fā)及其轉(zhuǎn)變成TD型波動的影響

ENSO循環(huán)不同階段對西北太平洋TCs活動有重要影響，特別對于熱帶 TD-MRG波動有著明顯的影響（Wu et al.,2012e）。Chen（2012）利用一個全球大氣斜壓異常模式，研究了在不同背景場中，MRG波轉(zhuǎn)變成TD型擾動的差異，并初步探討了這種高頻波動的轉(zhuǎn)變對TC生成的影響。研究結(jié)果顯示，在同時存在理想基本氣流和波動—對流熱力反饋的條件下，對應(yīng)季風(fēng)槽東伸的El Ni?o年，MRG波和 TD型波動兩類天氣尺度波動的轉(zhuǎn)變位置偏東，且波列北移顯著；而對應(yīng)季風(fēng)槽西撤的La Ni?a年，高頻波的轉(zhuǎn)變位置偏西，波列以西傳為主。

并且，Chen and Tam（2012）的研究表明了赤道波動對赤道外天氣尺度波源產(chǎn)生的 Rossby波能量頻散的響應(yīng)是激發(fā)低層MRG波的一種新機制。他們通過觀測與模擬結(jié)果都表明，在ENSO循環(huán)的不同階段的背景氣流場對赤道MRG波的激發(fā)有著不同的影響，對應(yīng)El Ni?o年，西北太平洋低層盛行西風(fēng)，由此產(chǎn)生的緯向風(fēng)輻合和東風(fēng)垂直切變有利于東南向的能量頻散和赤道MRG波響應(yīng)；相比較而言，在La Ni?a年，赤道MRG波的響應(yīng)要明顯減弱，且不利于能量的頻散。

4.5 西北太平洋上TD型擾動在TC生成中的作用

前面已經(jīng)闡述了很多學(xué)者在研究西北太平洋上TCs生成時，指出了TD型擾動是TC生成的先兆（precursor）（Takayabu and Nitta,1993; Dickinson and Molinari,2002; Chen and Huang,2009）。Fu et al.（2007）的研究結(jié)果表明，導(dǎo)致TCs生成的初始擾動有三類，它們分別是：來自于前一個TCs的能量頻散、天氣尺度波列（主要是TD型波動）以及東風(fēng)波三種類。這三種初始擾動尺度的縮小以及大尺度環(huán)境氣流的輻合強迫可能是導(dǎo)致 TC生成的機制。因此，從他們的研究結(jié)果可以看到，西北太平洋上TD型擾動是觸發(fā)TC生成主要擾動之一。

最近，關(guān)于TD型擾動因何能發(fā)展成TC已成為一個臺風(fēng)動力學(xué)研究中一個焦點問題。Chen（2012）利用一個全球大氣斜壓異常模式，并考慮了波動—對流熱力反饋條件下通過敏感性試驗來研究TD型擾動發(fā)展成TC的過程。他的試驗結(jié)果表明了對流非絕熱加熱過程可以使波動顯著收縮水平尺度，從而使TD型擾動發(fā)展成TC。因此，不同年份，相應(yīng)于不同熱力場的差異就有可能造成TD型擾動發(fā)展成TC的差異。這可能是造成了西北太平洋上TCs活動差異的一個重要因子。

5 未來全球變暖背景下西北太平洋TCs活動變化的預(yù)估

目前，國際上關(guān)于在全球變暖背景下全球TCs活動變化趨勢的研究結(jié)論還存在著爭議。一部分科學(xué)家（Emanuel,2005; Webster et al.,2005; Elsner et al.,2008）認(rèn)為，全球氣候變暖顯著加強臺風(fēng)活動，他們的主要依據(jù)有以下四個理由：全球TCs在過去30年總體有顯著增強的趨勢，而且這種趨勢與TCs發(fā)生和發(fā)展區(qū)域的海溫升高趨勢相吻合；全球熱帶海溫升高似乎是唯一能解釋全球強TCs過去30年在不同海域顯著增加的因素；全球熱帶海溫升高可以從理論上說明強TCs生成頻次增加的物理機制；動力模型也顯示出在全球變暖氣候背景下強TC發(fā)生頻率有增加的趨勢。但也有一部分科學(xué)家（Landsea et al.,1996; Chan and Shi,1996；Chan,2006; Trenberth，2005）認(rèn)為，全球變暖對TCs的影響并沒有前者所說的那么明顯，至少到目前為止尚無充分的證據(jù)表明全球變暖已經(jīng)造成了更多的TCs的產(chǎn)生，他們也有以下四個主要依據(jù)：30年的資料太短，無法說明長期的TCs變化趨勢；過去30年強TCs增加的趨勢可能是觀測手段改變和對氣旋強度確定過程中所造成誤差的產(chǎn)物；由于全球變暖同時使對流層上部增暖等因素將完全或部分抵消海溫增暖對TCs強度變化的影響；當(dāng)前氣候系統(tǒng)的內(nèi)在周期變化可以解釋過去30年的TCs生成頻率及強度變化。因此，全球變暖背景下西北太平洋TCs活動的長期變化趨勢至今也沒有確定的說法，這是需要更多有說服力的研究。

5.1 在全球變暖背景下西北太平洋 TCs和臺風(fēng)登陸中國地點的變化

Huang and Huang（2011）根據(jù)西北太平洋臺風(fēng)登陸中國地點的年際變化與夏季 EAP指數(shù)有很好的相關(guān)（黃榮輝和王磊，2010），從 IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）第四次評估報告（AR4）22個耦合氣候數(shù)值模式的模擬結(jié)果重構(gòu)了夏季EAP型遙相關(guān)，并與實況相比較，指出只有中國IAP（Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences）和美國NCAR氣候數(shù)值模式能較好地再現(xiàn)夏季EAP型遙相關(guān)，從而能較好地模擬西北太平洋臺風(fēng)登陸中國地點的年際和年代際變化。并且，最近 Huang and Du（2012）分別從IPCC-AR4的 22個?！獨怦詈蠚夂驍?shù)值模式以及IPCC第五次評估報告（AR5）的33個海—氣耦合氣候數(shù)值模式重構(gòu)了在A1B排放情景下21世紀(jì)夏季EAP型遙相關(guān)，研究了21世紀(jì)夏季EAP型遙相關(guān)的變化趨勢，從而預(yù)估 21世紀(jì)早、中、晚期臺風(fēng)在中國登陸地點的變化趨勢。如圖13所示，在全球變暖背景下，在21世紀(jì)早、中期EAP指數(shù)有很大年際變化，而從21世紀(jì)中期以后EAP指數(shù)變?yōu)樨?fù)值。這表明：在 21世紀(jì)早、中期西北太平洋臺風(fēng)登陸中國地點仍有很大的年際變化。且登陸廈門以北臺風(fēng)個數(shù)偏多，而從 21世紀(jì)中期之后登陸中國廈門以北的臺風(fēng)個數(shù)將減少。然而，由于數(shù)值模式的不確定性，這個預(yù)估有很大的不確定性。

最近，Wu et al.（2012a）還應(yīng)用一個區(qū)域氣候數(shù)值模式研究了西北太平洋TCs活動將來的變化趨勢，表明了未來30年內(nèi)西北太平洋TCs生成個數(shù)將減少，而強臺風(fēng)個數(shù)沒有什么變化，并且臺風(fēng)登陸我國廈門以北的個數(shù)將有所增加。

5.2 在全球變暖背景下熱帶對流耦合波動的變化趨勢

在5.5中闡述了國內(nèi)外已有許多研究表明了熱帶對流耦合波動的 MRG波和 TD型波動是西北太平洋上 TCs生成的先兆擾動。因此，可以通過IPCC各種大氣環(huán)流模式或耦合模式對熱帶對流耦合波動的模擬和將來變化趨勢的預(yù)估來研究今后西北太平洋上TCs生成的長期變化趨勢。

Huang et al.（2011b）從IPCC-AR4的CMIP3(Phase 3 of the Coupled Model Intercomparison Project)中挑選了10個大氣環(huán)流模式資料分析了熱帶對流耦合波動的數(shù)值模擬結(jié)果。他們的結(jié)果表明：在 IPCC大氣環(huán)流數(shù)值模式中所模擬的 MRG波似乎是赤道Rossby波與TD型波動的混合，而不是觀測的赤道 Rossby波與重力內(nèi)波的混合，大多數(shù)IPCC大氣環(huán)流數(shù)值模式不能模擬西北太平洋上空的TD型波動的西北向傳播。特別是他們指出：IPCC-AR4的CMIP3模式所模擬的MRG波和TD型波動的活躍位相都比實際觀測的這兩類活動活躍時期短。并且，Huang et al.（2012）利用CMIP3模式資料分析了未來MRG波和TD型波動的變化趨勢，指出了隨著全球氣候變暖，熱帶大氣的MRG波和TD型波動活躍期開始的時間推遲，活躍期延續(xù)時間將縮短。這說明，隨著全球氣候變暖，西北太平洋上TCs活動的活躍期有可能變短。

6 結(jié)論及需進一步研究的問題

圖13 由IPCC AR4(a)和AR5(b)在A1B 情景下?！獨怦詈夏Ｊ劫Y料所計算的21世紀(jì)夏季東亞/太平洋（EAP）指數(shù)變化趨勢Fig.13 The changing trend of the summertime(Jun–Aug)East Asia/Pacific(EAP)index during the 21th century calculated by using(a)IPCC-AR4 and(b)IPCC-AR5 modeling data of air–sea coupled models under the scenario of A1B

本文主要綜述和回顧近年來中國科學(xué)院大氣物理所季風(fēng)系統(tǒng)研究中心關(guān)于西北太平洋TCs活動的氣候?qū)W研究進展及有關(guān)的國內(nèi)外研究。文中主要綜述了最近關(guān)于夏、秋季西北太平洋上空利于TCs生成的大尺度環(huán)流型及其與渦旋的正壓能量交換、西北太平洋TCs活動的年際和年代際以及季節(jié)內(nèi)變化特征、西北太平洋季風(fēng)槽對 TCs生成的動力作用、赤道對流耦合波動在西北太平洋上TCs生成的作用以及全球變暖背景下西北太平洋TCs活動的變化趨勢等的研究進展以及相關(guān)的國內(nèi)外研究。這些內(nèi)容都是國際上關(guān)于熱帶氣旋和臺風(fēng)氣候?qū)W的前沿科學(xué)問題。然而，應(yīng)該看到，我們的研究進展還是初步的，關(guān)于西北太平洋上TCs活動氣候?qū)W還有許多問題亟需進一步研究。

（1）正如前面所綜述，西北太平洋上越赤道氣流、季風(fēng)槽、西太平洋副熱帶高壓等大尺度環(huán)流以及 MJO、QBWO以及赤道波動對于西北太平洋的TCs活動的季節(jié)內(nèi)、年際和年代際變化有很大影響。因此，熱帶西太平洋不同時空尺度的環(huán)流、波動、對流與TCs的相互作用過程和機理是今后一個亟需進一步深入研究的問題。

（2）無論是季風(fēng)槽或MJO、QBWO，甚至赤道波動和TCs都受熱帶太平洋和印度洋的?！獨庀嗷プ饔盟{(diào)控，這些系統(tǒng)又作用于海洋，因此，熱帶海洋與這些系統(tǒng)，特別是與TCs活動的相互作用也是值得進一步研究的問題。

（3）正如前面所綜述，許多研究都表明了西北太平洋上空對流層低層的TD型波動是TC生成的先兆擾動，然而TD型擾動空間尺度大，它在什么樣的動力和熱力作用下尺度收縮，強度加強，從而發(fā)展成TC的過程應(yīng)進一步深入研究。

（4）目前,國內(nèi)外許多關(guān)于TCs氣候?qū)W的研究，較多關(guān)注TCs生成方面，而關(guān)于TCs移動路徑及登陸地點的年際和年代際變化關(guān)注較少；并且由于TCs強度變化也是比較難的問題，關(guān)于這方面的研究也比較少。因此，今后在關(guān)于西北太平洋TCs活動的氣候?qū)W研究方面應(yīng)該對于TCs路徑和強度的年際和年代際變化給予關(guān)注。

（5）目前，由于TCs生成與移動的物理過程了解還不清楚，特別是積云對流在模式中描述不準(zhǔn)確，并且受氣候數(shù)值模式中強迫因子、初始條件和邊界條件和模式的分辨率的約束，在氣候模式的模擬中難于生成臺風(fēng)，往往要采取“人造臺風(fēng)”方法來模擬某種大尺度環(huán)流背景下臺風(fēng)活動的變化。因此，由氣候模式所模擬的臺風(fēng)生成頻率的變化往往小于模式的平均偏差，這就大大增加了TCs和臺風(fēng)活動變化模擬的困難性和不確定性。這需要今后長期不斷改進TCs和臺風(fēng)氣候數(shù)值模式的研究。

（6）目前，為了要減輕臺風(fēng)造成的嚴(yán)重災(zāi)害，有關(guān)部門亟需對西北太平洋TCs活動及其登陸我國臺風(fēng)的季度和年際變化趨勢進行預(yù)測。這一方面需要系統(tǒng)地分析并揭示西北太平洋和印度洋的熱狀態(tài)及其上空季風(fēng)環(huán)流以及 MJO等不同的動力和熱力因子與TCs和臺風(fēng)活動之間的關(guān)聯(lián)；另一方面應(yīng)深入地對熱帶西太平洋季風(fēng)槽及其與赤道波動變化密切相關(guān)的TCs活動年際和年代際變化特征、過程和機理進行深入的探討；此外，要對未來臺風(fēng)活動狀況作出客觀定量的預(yù)測，這要不斷改進以往TC和臺風(fēng)氣候數(shù)值模式，提高模式對TC和臺風(fēng)的模擬和預(yù)測能力。

總之，西北太平洋上TCs活動及登陸我國臺風(fēng)的氣候?qū)W是與一個臺風(fēng)季節(jié)預(yù)測密切相關(guān)的研究課題。目前，為了國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的需求以及減輕臺風(fēng)造成的災(zāi)害，我國應(yīng)特別重視西北太平洋TCs活動及登陸我國臺風(fēng)的氣候?qū)W研究，爭取在這方面做出國際一流的研究成果。

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