摘 要:中國(guó)是世界上臺(tái)風(fēng)登陸最多的國(guó)家之一,每次臺(tái)風(fēng)對(duì)國(guó)內(nèi)的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)都伴隨著嚴(yán)重的影響,研究臺(tái)風(fēng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,也具有理論價(jià)值。利用1965-2011年的美國(guó)聯(lián)合預(yù)警中心(JTWC)的臺(tái)風(fēng)最佳路徑資料、NCEP-NCAR的再分析風(fēng)場(chǎng)資料,從西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻數(shù)、強(qiáng)度、路徑方面初步分析了ENSO事件對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的影響,并從影響登陸臺(tái)風(fēng)的風(fēng)場(chǎng)和大氣環(huán)流場(chǎng)定性解釋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)規(guī)律,以期能對(duì)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)規(guī)律有更深的理解,為我國(guó)臺(tái)風(fēng)短期氣候預(yù)測(cè)提供一定的參考。
關(guān)鍵詞:ENSO;臺(tái)風(fēng);頻數(shù);路徑
1 概述
臺(tái)風(fēng)是一種強(qiáng)大的熱帶氣旋,在每年的夏和秋兩季,我國(guó)沿海地區(qū)大都會(huì)或多或少地遭受到臺(tái)風(fēng)的侵襲。西北太平洋臺(tái)風(fēng)的活動(dòng)早已引起很多的氣象工作者的關(guān)注,而且已經(jīng)做了大量卓為有效的工作。黃勇[1]等研究了西北太平洋氣旋生成的年代變化,認(rèn)為西北太平洋氣旋的生成位置和頻數(shù)都存在年代變化;李崇銀[2-4]等研究表明西北太平洋熱帶氣旋的活動(dòng)受ENSO事件的影響,在El Nino年西北太平洋生成的熱帶氣旋數(shù)相對(duì)偏少,而在La Nina年西北太平洋生成的熱帶氣旋數(shù)相對(duì)偏多。文章主要從ENSO事件對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的影響進(jìn)行分析,以期可為臺(tái)風(fēng)的短期氣候預(yù)測(cè)提供有益的信息。
2 資料與方法
文章首先利用1965年至2011年的海溫資料,對(duì)Nino3.4區(qū)海溫資料進(jìn)行分析,探討ENSO事件的概念以及產(chǎn)生機(jī)理,然后對(duì)50年的臺(tái)風(fēng)統(tǒng)計(jì)資料、1965-2011年的美國(guó)聯(lián)合颶風(fēng)警報(bào)中心的臺(tái)風(fēng)最佳路徑數(shù)據(jù)資料以及NCEP-NCAR的再分析風(fēng)場(chǎng)資料,將ENSO事件與臺(tái)風(fēng)頻數(shù)、登陸路徑、臺(tái)風(fēng)的風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行綜合性初步分析,探討出一些規(guī)律性的結(jié)論,從而可以更好的了解登陸臺(tái)風(fēng)、對(duì)臺(tái)風(fēng)的預(yù)報(bào)具有一定的積極意義。
3 ENSO事件的確定
一般常用赤道附近,中東太平洋海域的海水表面溫度指數(shù)(Sea Surface Temperature Indices簡(jiǎn)稱(chēng)SST)來(lái)表示ENSO事件的特征值。預(yù)報(bào)和觀(guān)測(cè)ENSO事件時(shí),主要取某一代表性海域海表平均溫度距平資料,若某一代表性海域溫度距平超過(guò)某一臨界值,則稱(chēng)為一次ENSO事件。
資料表明,西北太平洋熱帶氣旋的活動(dòng)與Nino3.4區(qū)的海溫距平有關(guān)。文章主要采用Nino3.4區(qū)(5 °S-5°N, 170 °W-120°W)7-9月份月平均海表溫度與相應(yīng)月份多年海表溫度平均值的差值,也就是Nino3.4區(qū)指數(shù)來(lái)判定ENSO事件以及ENSO事件的強(qiáng)度,當(dāng)Nino3.4區(qū)指數(shù)大于0.8°C即為厄爾尼諾事件,反之,當(dāng)Nino3.4區(qū)指數(shù)小于0.8°C即為拉尼娜事件。
圖1利用了1965年至2011年的海溫資料,得到臺(tái)風(fēng)盛季Nino3.4海溫距平的時(shí)間序列圖。其中灰色表示海溫距平大于0.8°C,記為厄爾尼諾年;黑色表示海溫距平小于0.8°C,記為拉尼娜年;白色表示正常年份。
4 ENSO對(duì)登陸臺(tái)風(fēng)統(tǒng)計(jì)特征值
4.1 ENSO對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻數(shù)的影響
根據(jù)1965年至2011年的熱帶氣旋資料,統(tǒng)計(jì)出近50年間在不同特征年份里西北太平洋生成臺(tái)風(fēng)的平均數(shù)與登陸中國(guó)的臺(tái)風(fēng)平均數(shù)的關(guān)系見(jiàn)表1。從表1不難看出,在厄爾尼諾年西北太平洋生成的熱帶氣旋數(shù)相對(duì)偏少,登陸我國(guó)東南沿海的熱帶氣旋也相對(duì)偏少;而在拉尼娜年則相反。
表1 不同年份西北太平洋生成臺(tái)風(fēng)數(shù)與登陸中國(guó)臺(tái)風(fēng)數(shù)的關(guān)系
4.2 ENSO對(duì)登陸我國(guó)東南沿海臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的影響
眾多研究表明,隨著熱帶海水表面溫度的增加,在全球范圍內(nèi)不同海域內(nèi)產(chǎn)生的臺(tái)風(fēng)的破壞力也在顯著增加。不僅如此,西北太平洋的熱帶氣旋的強(qiáng)度和數(shù)量也隨著海水表面溫度的增加而增加[8]。由此分析,厄爾尼諾事件和拉尼娜事件也很有可能影響登陸我國(guó)東南沿海臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度。
4.3 ENSO對(duì)臺(tái)風(fēng)盛行路徑的影響
西北太平洋臺(tái)風(fēng)盛行路徑劃分成三種:西移路徑、轉(zhuǎn)向路徑和西北路徑。圖3是年臺(tái)風(fēng)盛季臺(tái)風(fēng)活動(dòng)頻率的空間分布圖,I ,II ,III分別代表這三條臺(tái)風(fēng)路徑。
圖3是由觀(guān)測(cè)的資料得到的臺(tái)風(fēng)盛季(7-9月)臺(tái)風(fēng)路徑總頻數(shù)分布圖。臺(tái)風(fēng)資料來(lái)自于美國(guó)聯(lián)合颶風(fēng)警報(bào)中心提供的臺(tái)風(fēng)最佳路徑資料,這個(gè)資料為每6個(gè)小時(shí)的臺(tái)風(fēng)位置的經(jīng)緯度和最大風(fēng)速資料。其中,資料年代為1965-2011年,西太平洋臺(tái)風(fēng)路徑活動(dòng)的范圍限定在0-45°N,100-180°E。
從圖3中可以看出,西北太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的主要地區(qū)在10-40°N,170°E以西的洋面上,在我國(guó)海南和臺(tái)灣活動(dòng)的熱帶氣旋較多,我國(guó)受熱帶登陸氣旋影響的地區(qū)主要位于廣東、福建、浙江。而且無(wú)論厄爾尼諾年還是拉尼娜年臺(tái)風(fēng)路徑多為轉(zhuǎn)向路徑而且均存在臺(tái)風(fēng)活動(dòng)頻數(shù)最為密集的兩個(gè)區(qū)域,厄爾尼諾年集中在中國(guó)南海附近和菲律賓以北的洋面上;拉尼娜年集中在中國(guó)南海和臺(tái)灣以東的洋面上,厄爾尼諾年和拉尼娜年中國(guó)南海都是臺(tái)風(fēng)活動(dòng)比較活躍的地區(qū)。厄爾尼諾年西太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)范圍在170°E以西,7°N以北,而冷年西太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)范圍在160°E以西,10°N以北。
圖4是盛季(7-9月)厄爾尼諾年和拉尼娜年臺(tái)風(fēng)路徑頻數(shù)差的空間分布圖??梢钥吹剑袊?guó)東海東部和西北太平洋東部均存在一個(gè)明顯的負(fù)值中心,負(fù)值中心位于20°N以北、160°E以西,說(shuō)明相對(duì)厄爾尼諾年,拉尼娜年的登陸臺(tái)風(fēng)路徑偏北、多轉(zhuǎn)向路徑,拉尼娜年生成的臺(tái)風(fēng)容易從臺(tái)風(fēng)源地北上。中國(guó)南海和臺(tái)灣東南部存在兩個(gè)很大的正值中心,表明相對(duì)拉尼娜年,厄爾尼諾年西移路徑的臺(tái)風(fēng)數(shù)偏多,臺(tái)風(fēng)多西移路徑、西北路徑。20°N以南的區(qū)域是大范圍的正值區(qū),那么厄爾尼諾年登陸臺(tái)風(fēng)路徑相對(duì)偏南。菲律賓以東有兩個(gè)正值中心,可見(jiàn)ENSO事件對(duì)菲律賓的影響非常大。在厄爾尼諾年,登陸菲律賓的臺(tái)風(fēng)偏多、登陸臺(tái)風(fēng)位置偏南,拉尼娜年登陸菲律賓的臺(tái)風(fēng)偏少、登陸臺(tái)風(fēng)路徑偏北。
臺(tái)風(fēng)是一個(gè)半徑大約為幾百公里的渦旋,相對(duì)大尺度的(可達(dá)數(shù)千公里)環(huán)境氣流,臺(tái)風(fēng)可以被當(dāng)作一個(gè)點(diǎn)渦來(lái)看。目前對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑的預(yù)報(bào)主要從大尺度的環(huán)境引導(dǎo)氣流隨時(shí)間的發(fā)展變化來(lái)看。在研究影響臺(tái)風(fēng)路徑的風(fēng)場(chǎng)時(shí),仍然研究7-9月份的風(fēng)場(chǎng)資料。
圖5是根據(jù)NCEP-NCAR的再分析風(fēng)場(chǎng)資料得到的臺(tái)風(fēng)盛季厄爾尼諾年和拉尼娜年臺(tái)風(fēng)氣候平均速度以及大尺度環(huán)境引導(dǎo)氣流差值場(chǎng)。對(duì)所有經(jīng)過(guò)分辨率為2.5° *2.5°的網(wǎng)格的臺(tái)風(fēng)速度做一個(gè)平均,就能得到臺(tái)風(fēng)氣候平均速度差,大尺度平均環(huán)境引導(dǎo)氣流用300hPa-850 hPa之間質(zhì)量平均大氣環(huán)流來(lái)代替。從大尺度環(huán)境引導(dǎo)氣流差值場(chǎng)可以看到,西北太平洋24°N以北主要以西風(fēng)氣流為主,而24°N以南主要以東風(fēng)氣流為主。在臺(tái)灣南部和菲律賓西部,存在兩個(gè)閉合的風(fēng)速極小值中心,這些特點(diǎn)都跟臺(tái)風(fēng)氣候平均速度差值場(chǎng)相同,兩幅圖的流場(chǎng)具有很高的契合度。這充分說(shuō)明了臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)速度的變化主要受大尺度環(huán)境引導(dǎo)氣流的變化控制,并且臺(tái)風(fēng)路徑受大尺度環(huán)境引導(dǎo)氣流的操縱。
5 大氣環(huán)流的定性分析
下面來(lái)討論下赤道太平洋地區(qū)的大氣環(huán)流情況,然后對(duì)上述結(jié)論大致做一個(gè)合理的分析。由于ENSO發(fā)生的地理位置的原因,ENSO事件會(huì)影響低緯度大氣環(huán)流。在El Nino年,赤道東太平洋海水溫度升高,東西太平洋海溫溫差會(huì)隨之減小,破壞緯向環(huán)流,受海洋熱力作用影響的東西向的垂直的Walker環(huán)流就會(huì)減弱,Hadley環(huán)流加強(qiáng),西太平洋是Hadley環(huán)流的下沉氣流,而且西太平洋海水溫度降低,大氣對(duì)流活動(dòng)不強(qiáng),不利于臺(tái)風(fēng)的生成[5]。厄爾尼諾年副熱帶高壓較強(qiáng),西伸明顯,位置偏南。因?yàn)榕_(tái)風(fēng)受副高外圍操縱氣流影響,臺(tái)風(fēng)的路徑偏南而且容易西進(jìn);在拉尼娜年副熱帶高壓較弱,位置偏東,熱帶氣旋更容易在我國(guó)高緯度附近登陸,臺(tái)風(fēng)路徑也容易在海上轉(zhuǎn)向。
6 結(jié)束語(yǔ)
文章利用利用1965-2011年的美國(guó)聯(lián)合預(yù)警中心(JTWC)的臺(tái)風(fēng)最佳路徑資料、NCEP-NCAR的再分析風(fēng)場(chǎng)資料,從西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻數(shù)、強(qiáng)度、路徑方面初步分析了ENSO事件對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的影響,得到以下結(jié)論:(1)在厄爾尼諾年西北太平洋生成的熱帶氣旋數(shù)相對(duì)偏少,登陸我國(guó)東南沿海的熱帶氣旋也相對(duì)偏少;而在拉尼娜年則相反。(2)厄爾尼諾年登陸我國(guó)的強(qiáng)熱帶氣旋數(shù)偏少。(3)厄爾尼諾年和拉尼娜年臺(tái)風(fēng)路徑均以轉(zhuǎn)向路徑為主,相比之下,厄爾尼諾年西移臺(tái)風(fēng)數(shù)較多、臺(tái)風(fēng)路徑偏南;拉尼娜年轉(zhuǎn)向路徑較多、臺(tái)風(fēng)路徑偏北。(4)臺(tái)風(fēng)路徑受大尺度環(huán)境引導(dǎo)氣流的操縱,臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)速度的變化主要受大尺度環(huán)境引導(dǎo)氣流變化的影響。(5)厄爾尼諾年西太平洋對(duì)流活動(dòng)較弱,副熱帶高壓偏強(qiáng)西伸,位置偏南;拉尼娜年西太平洋對(duì)流活動(dòng)較弱,副熱帶高壓較弱,位置偏北、偏東。
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