申茜 張世軒 趙俊虎 汪栩加

(蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，蘭州 730000)

(2013年5月11日收到;2013年6月15日收到修改稿)

1 引言

西北太平洋(Northwest Pacific，NWP)是全球熱帶氣旋(tropical cyclone，TC)生成的主要源地之一，全球約1/3的熱帶氣旋在此海域形成[1].由于受東風(fēng)帶和西太平洋副熱帶高壓的影響，很多在NWP生成的熱帶氣旋發(fā)展成臺(tái)風(fēng)并登陸中國(guó)，在臺(tái)風(fēng)移動(dòng)過(guò)程中，其一方面向中緯度地區(qū)輸送水汽和熱量，促使中緯度環(huán)流系統(tǒng)的強(qiáng)烈發(fā)展，引發(fā)該地區(qū)許多嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣，如暴雨洪澇等，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和重大人員傷亡;另一方面，它有時(shí)也能切斷低緯環(huán)流系統(tǒng)向中緯度地區(qū)的水汽和能量輸送，例如強(qiáng)臺(tái)風(fēng)移近梅雨鋒時(shí)，可使江淮梅雨中斷甚至結(jié)束[2,3].從降水的角度而言，臺(tái)風(fēng)能直接造成局地短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程，形成大量的降水，如相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)經(jīng)過(guò)的地區(qū)可形成大約150—300 mm的降雨，少數(shù)臺(tái)風(fēng)能夠引發(fā)1000 mm以上的大暴雨;除此之外則主要是臺(tái)風(fēng)與中緯度環(huán)流系統(tǒng)的相互作用會(huì)對(duì)梅雨鋒等中尺度天氣系統(tǒng)產(chǎn)生間接影響，進(jìn)而影響大范圍的降水過(guò)程.

為敘述方便，本文將熱帶氣旋統(tǒng)稱為臺(tái)風(fēng).近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于臺(tái)風(fēng)降水的氣候研究越來(lái)越受到廣泛的重視.Rodgers等[4]利用衛(wèi)星資料對(duì)北大西洋熱帶氣旋降水的貢獻(xiàn)做了定量的研究，他們所使用的分離熱帶氣旋降水的客觀方法為圍繞熱帶氣旋中心的一個(gè)半徑為444 km的固定圓;Shuman等[5]以1000，550和800 km為半徑的固定圓定義臺(tái)風(fēng)降水，研究了美國(guó)東部熱帶氣旋殘余所造成的暴雨事件;Englehart和Douglas[6]以及Hasegawa[7]分別從觀測(cè)和模擬的角度探討了TC降水.韓暉[8]和王詠梅等[9]分別對(duì)中國(guó)臺(tái)風(fēng)暴雨和中國(guó)臺(tái)風(fēng)降水的氣候特征做了相關(guān)分析，指出中國(guó)臺(tái)風(fēng)降水總體上呈減少趨勢(shì)，建軍和余錦華[10]以及卓嘎等[11]探討了臺(tái)風(fēng)對(duì)內(nèi)陸地區(qū)降水的影響，發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)與華西、遼寧、黑龍江和青藏高原等地的降水有不同程度的聯(lián)系，而華北中部和東部夏季降水量與登陸我國(guó)臺(tái)風(fēng)頻數(shù)存在著顯著的正相關(guān).此外，雷小途和陳聯(lián)壽[2,3]還通過(guò)研究熱帶氣旋與中緯度環(huán)流系統(tǒng)相互作用，發(fā)現(xiàn)熱帶氣旋對(duì)梅雨有顯著的影響.

然而，上述研究大多都是注重從臺(tái)風(fēng)降水的角度分析其氣候特征變化，而臺(tái)風(fēng)降水對(duì)整個(gè)季節(jié)降水的貢獻(xiàn)和影響方面并未做全面深入的分析.從整個(gè)季節(jié)來(lái)講，尤其是夏季為臺(tái)風(fēng)頻發(fā)時(shí)段，其一方面直接造成局地強(qiáng)降水，另一方面也通過(guò)與中緯度環(huán)流系統(tǒng)發(fā)生作用，影響到水汽等的輸送，進(jìn)而影響到大范圍的降水過(guò)程.多次臺(tái)風(fēng)過(guò)程從兩個(gè)方面累積或者疊加，對(duì)中國(guó)尤其是東部地區(qū)的夏季降水有著不可忽視的影響.目前的汛期降水預(yù)測(cè)并未實(shí)現(xiàn)其與臺(tái)風(fēng)分離基礎(chǔ)上的針對(duì)性研究，一定程度上也成為制約夏季降水預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的一個(gè)因素.如何從氣候?qū)W的角度來(lái)描述臺(tái)風(fēng)降水，一直是一個(gè)值得關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題.本文針對(duì)以上問(wèn)題，對(duì)夏季臺(tái)風(fēng)對(duì)中國(guó)東部汛期降水的影響及相關(guān)方面進(jìn)行了探討，旨在建立臺(tái)風(fēng)影響季節(jié)降水的初步概念，為提高汛期降水預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性提供可能的參考.

2 資料和方法

2.1 資料

研究資料包括中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心(National Climate Center，NCC)提供的74項(xiàng)環(huán)流指數(shù).中國(guó)氣象局上海臺(tái)風(fēng)研究所整理的西北太平洋(含南海，赤道以北，東經(jīng)180°E以西)海域熱帶氣旋資料.NCEP/NCAR 1948—2012年垂直方向1000 hPa—10 hPa共17層等壓面的風(fēng)場(chǎng)(u，v分量)、高度場(chǎng)(H)，水平空間分辨率均為2.5°×2.5°的全球格點(diǎn)再分析月平均資料.中國(guó)氣象局氣象信息中心資料室提供的中國(guó)740站1960—2011年逐日降水資料.研究時(shí)段為夏季6月1日到8月31日共92 d.降水研究主要針對(duì)105°E以東受臺(tái)風(fēng)影響顯著的中國(guó)東部地區(qū)，因而從上述資料中選取位于此區(qū)域的站點(diǎn)，對(duì)資料連續(xù)缺測(cè)2 d以上的站點(diǎn)進(jìn)行剔除，對(duì)缺測(cè)1 d的站點(diǎn)用前后兩天的資料進(jìn)行線性插補(bǔ)，最終挑選出442個(gè)站點(diǎn)，其分布如圖1所示.需要說(shuō)明的是，由于所選研究時(shí)段為夏季，資料缺測(cè)較少，因此插補(bǔ)對(duì)結(jié)果影響很小，且圖1中站點(diǎn)分布均勻，因而符合研究要求.

圖1 站點(diǎn)分布圖

2.2 方法

現(xiàn)有的衡量臺(tái)風(fēng)強(qiáng)弱年的依據(jù)大多是臺(tái)風(fēng)的生成個(gè)數(shù)或登陸個(gè)數(shù)，考慮到有的年份臺(tái)風(fēng)生成個(gè)數(shù)偏多但登陸個(gè)數(shù)不多，抑或是有的年份臺(tái)風(fēng)登陸個(gè)數(shù)偏多，但臺(tái)風(fēng)維持時(shí)間不長(zhǎng).此種情況下，臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)多少雖然能反映出其整體的強(qiáng)弱，但并不能十分客觀地反映出其對(duì)降水的影響大小.事實(shí)上，臺(tái)風(fēng)的降水影響主要是由臺(tái)風(fēng)在近?；虻顷懞缶S持的時(shí)間長(zhǎng)短及臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度所決定，而臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度又反映在其維持時(shí)間上.因此，本文從更為宏觀的角度出發(fā)，提出臺(tái)風(fēng)影響時(shí)間(TAT)這個(gè)有別于臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)的指標(biāo)來(lái)討論臺(tái)風(fēng)的降水影響.

首先，利用任福民[12]、王詠梅[13]等提出的方法，第一步是進(jìn)行自然雨帶分離，從降水場(chǎng)的結(jié)構(gòu)分析入手，將降水場(chǎng)劃分為多個(gè)獨(dú)立的雨帶以及一些零星降水臺(tái)站;第二步是進(jìn)行臺(tái)風(fēng)雨帶識(shí)別，根據(jù)這些雨帶與臺(tái)風(fēng)中心之間以及各降水臺(tái)站與臺(tái)風(fēng)中心之間的距離關(guān)系來(lái)確定臺(tái)風(fēng)降水.需要說(shuō)明的是，其中的兩個(gè)重要參數(shù)：D0為絕對(duì)臺(tái)風(fēng)降水控制距離，所有與臺(tái)風(fēng)中心距離小于此值的降水均被定義為臺(tái)風(fēng)降水，D1為可能臺(tái)風(fēng)降水控制距離，D0和D1為可變參數(shù)，取值隨臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度等級(jí)而變化.

其次，基于上述判斷，針對(duì)具體的某一年份，認(rèn)為當(dāng)某一臺(tái)風(fēng)接近中國(guó)地區(qū)，致使陸地有至少一個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)降水時(shí)，這一天為臺(tái)風(fēng)影響日，因?yàn)樵撊諙|部地區(qū)的大部分臺(tái)站降水會(huì)受到臺(tái)風(fēng)的直接或間接影響.統(tǒng)計(jì)6—8月滿足以上條件的日數(shù)，其總和即為當(dāng)年夏季臺(tái)風(fēng)影響時(shí)間.

最后，將1960—2011年52年夏季臺(tái)風(fēng)影響時(shí)間序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，這一標(biāo)準(zhǔn)化序列稱之為夏季“臺(tái)風(fēng)影響指數(shù)”(typhoon affect time index，TATI).將同樣的標(biāo)準(zhǔn)分別應(yīng)用于6，7，8三個(gè)月，亦可以得到單個(gè)月份的TATI.

以下研究基于提出的這一指標(biāo)，一方面探討其合理性以及年代際變化特征，另一方面探討臺(tái)風(fēng)降水與整個(gè)東部夏季降水之間的關(guān)系，以此建立臺(tái)風(fēng)影響季節(jié)尺度降水的初步概念.

3 TATI的合理性分析和年代際變化特征

圖2為TATI和臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)的時(shí)間演變圖.可以看到，TATI變化具有明顯的年際振蕩特征，且自1960—2011年以來(lái)，夏季TATI無(wú)論在單個(gè)月份或是平均而言，都有線性減弱趨勢(shì)，特別是自1995年至2011年，減弱趨勢(shì)更為明顯.此外，對(duì)整個(gè)夏季而言其減弱趨勢(shì)要比6，7，8月份的更為明顯.這與王詠梅等[9]研究發(fā)現(xiàn)1951—2004年臺(tái)風(fēng)總體頻數(shù)變化呈減少趨勢(shì)，1970年代后期明顯減少，1995—2004年為臺(tái)風(fēng)頻數(shù)最少時(shí)期的相關(guān)結(jié)論一致.在大氣環(huán)流方面，郭其蘊(yùn)等[14]研究發(fā)現(xiàn)東亞夏季風(fēng)在70年代中期有明顯的自強(qiáng)變?nèi)醯霓D(zhuǎn)折，李艷等[15]發(fā)現(xiàn)1950—2008年，三個(gè)地區(qū)總的、烏拉爾山和貝加爾湖地區(qū)的阻塞高壓次數(shù)和天數(shù)有明顯的線性增加趨勢(shì)，東亞夏季風(fēng)越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)西南暖濕氣流越強(qiáng)，易于低緯地區(qū)對(duì)流活動(dòng)和低壓擾動(dòng)的發(fā)生、發(fā)展，而阻塞高壓越弱，對(duì)應(yīng)經(jīng)向氣流偏弱，不利于冷空氣南下，使得西太副高偏北，利于臺(tái)風(fēng)的生成;在海溫方面，根據(jù)王詠梅等[16]發(fā)現(xiàn)70年代中期PDO指數(shù)由冷位相轉(zhuǎn)入暖位相，而PDO冷位相對(duì)應(yīng)臺(tái)風(fēng)影響頻數(shù)偏多，PDO暖位相對(duì)應(yīng)臺(tái)風(fēng)影響頻數(shù)偏少.因此，有可能是因?yàn)榻陙?lái)東亞夏季風(fēng)偏弱，阻塞高壓偏強(qiáng)以及PDO暖位相導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)影響有線性減弱的趨勢(shì).

圖2 1960—2011夏季TATI和標(biāo)準(zhǔn)化登陸臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)的年際變化 (a)6月;(b)7月;(c)8月;(d)夏季;黑線代表夏季TATI，紅線代表登陸標(biāo)準(zhǔn)化臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)

從臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)和TATI的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，雖然TATI與臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)整體變化趨勢(shì)具有很好的一致性，兩者的相關(guān)在6月為0.61，7月為0.53，8月為0.47，整個(gè)夏季為0.50，均可通過(guò)顯著水平為0.05的顯著性檢驗(yàn).但兩者之間的差異亦十分明顯，圖2(a)—(c)中臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)基本沒(méi)有明顯的年際振蕩變化，而TATI年際振蕩明顯.圖2(d)中整個(gè)夏季臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)的年際振蕩變化特征雖然有所凸顯，但其與TATI的年際振蕩特征并不一致，如夏季臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)在 1970，1985，1975，1979，1964，1961，1962，1972和2000年偏少，但TATI卻偏大;夏季臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)在2009，1992，2001，2003，1995，1980，1981，2008，1998和2005年偏多，但TATI卻偏小.圖2(d)中，1985年夏季登陸臺(tái)風(fēng)為5個(gè)，僅高于平均值0.5個(gè)，登陸個(gè)數(shù)偏強(qiáng)，但其TATI為近52年來(lái)第二高，從后面的分析中我們得知1985年為臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水年.

綜上所述，我們可知雖然TATI與臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)有著密切的正相關(guān)關(guān)系，但有別于臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)，TATI是從時(shí)間角度說(shuō)明臺(tái)風(fēng)控制的范圍，基于這個(gè)范圍，討論臺(tái)風(fēng)對(duì)降水的影響.事實(shí)上，TATI包含了臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)以及臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度兩方面的內(nèi)容，因?yàn)榕_(tái)風(fēng)發(fā)生個(gè)數(shù)偏多，強(qiáng)度偏強(qiáng)，其作用的時(shí)間也必然會(huì)相應(yīng)地偏長(zhǎng)，反之則會(huì)偏短.此外，該指數(shù)定義時(shí)加入中國(guó)區(qū)域站點(diǎn)有臺(tái)風(fēng)降水發(fā)生這一條件，則主要是考慮到它對(duì)中國(guó)區(qū)域的降水影響.因此為綜合考慮夏季臺(tái)風(fēng)對(duì)中國(guó)東部地區(qū)降水的影響程度，采用TATI這一指標(biāo)來(lái)衡量臺(tái)風(fēng)的影響強(qiáng)弱可能更優(yōu)于登陸臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù).本文接下來(lái)探討臺(tái)風(fēng)對(duì)夏季降水的貢獻(xiàn)，然后基于TATI，對(duì)臺(tái)風(fēng)與夏季降水的相關(guān)性進(jìn)行分析.

4 臺(tái)風(fēng)降水占夏季降水的比例

臺(tái)風(fēng)近?；虻顷懀捎跀y帶大量的水汽、動(dòng)量和能量，會(huì)給中國(guó)東部地區(qū)帶來(lái)強(qiáng)降水影響.本文提取臺(tái)風(fēng)影響日的臺(tái)風(fēng)降水，具體提取夏季臺(tái)風(fēng)降水的方法采用任福民等[12]、王詠梅[13]等提出的方法.然后分析1960—2011年夏季各月平均臺(tái)風(fēng)降水量及夏季各月臺(tái)風(fēng)降水占夏季各月降水的比例，以此探討臺(tái)風(fēng)對(duì)夏季降水的貢獻(xiàn).

圖3 1960—2011年平均6，7，8月和夏季的臺(tái)風(fēng)降水量(單位：mm) (a)6月;(b)7月;(c)8月;(d)夏季

從圖3(a)可以看出，6月份的臺(tái)風(fēng)降水主要分布在長(zhǎng)江以南的沿海地區(qū)，同一經(jīng)度從北向南臺(tái)風(fēng)降水量呈增大的趨勢(shì)，同一緯度，自西向東臺(tái)風(fēng)降水有增大的趨勢(shì).臺(tái)風(fēng)降水的最大值集中在華南沿海一帶，說(shuō)明6月份臺(tái)風(fēng)登陸地點(diǎn)集中在華南地區(qū)，特別是海南島，其6月份平均的臺(tái)風(fēng)降水量在50—100 mm之間.從圖3(b)可以看出，7月份臺(tái)風(fēng)降水量較6月份有明顯增加，降水分布范圍也有顯著的北進(jìn)，整個(gè)東部沿海地區(qū)的降水都受到了臺(tái)風(fēng)影響，臺(tái)風(fēng)降水最大值依然在華南沿海一帶，最大值在100 mm左右，黃淮沿海地區(qū)和東北沿海地區(qū)的臺(tái)風(fēng)降水量在10—30 mm之間，說(shuō)明7月份臺(tái)風(fēng)登陸地點(diǎn)有北進(jìn)趨勢(shì)，部分臺(tái)風(fēng)已影響到東北地區(qū).從圖3(c)可以看出，8月份的臺(tái)風(fēng)降水分布范圍較7月份進(jìn)一步增大，多集中在東南沿海，可達(dá)到100 mm以上，說(shuō)明8月份臺(tái)風(fēng)登陸東南沿海地區(qū)較6，7月份頻繁.

從圖3(d)可以看出，整個(gè)夏季，臺(tái)風(fēng)降水量自東南沿海向西北方向逐漸減少，東南沿海夏季平均臺(tái)風(fēng)降水量最大可達(dá)200 mm以上.

圖4為6，7，8月和夏季臺(tái)風(fēng)降水量占當(dāng)月及夏季總降水的比例，其空間分布類似于臺(tái)風(fēng)降水量的空間分布，即同一緯度自西向東、同一經(jīng)度自北向南，臺(tái)風(fēng)降水量占夏季降水的比例呈增大的趨勢(shì).

圖4(a)顯示，6月份，同一經(jīng)度自北向南臺(tái)風(fēng)降水比例呈依次增多的分布，在海南島附近達(dá)到最大值，約占6月份降水的40%.結(jié)合圖3(a)可以得出，6月份的海南島降水中約半數(shù)為臺(tái)風(fēng)降水.圖4(b)顯示，7月份，臺(tái)風(fēng)降水比例在整個(gè)長(zhǎng)江以南地區(qū)達(dá)10%以上，在東南沿海區(qū)域可達(dá)40%以上.總體來(lái)看，7月份臺(tái)風(fēng)降水比例在整個(gè)東部地區(qū)明顯高于6月份.圖4(c)顯示，8月份的臺(tái)風(fēng)降水比例的大小和范圍較7月份在東南沿海地區(qū)、黃淮地區(qū)明顯增大，在東南沿海地區(qū)臺(tái)風(fēng)降水占8月份降水比例大致在40%以上.

圖4(d)顯示，從夏季平均臺(tái)風(fēng)降水比例來(lái)看，臺(tái)風(fēng)降水比例最大處在海南島及東南沿海的部分區(qū)域，可達(dá)到30%以上.臺(tái)風(fēng)降水占夏季降水的比例從東南沿海和華南地區(qū)、長(zhǎng)江中下游地區(qū)、黃淮東部和東北東部呈現(xiàn)依次減小的分布.

圖4 1960—2011年平均夏季各月和夏季的臺(tái)風(fēng)降水量占夏季各月降水的比例 (a)6月;(b)7月;(c)8月;(d)夏季

圖5 1994年夏季各月及夏季臺(tái)風(fēng)降水量(單位：mm) (a)6月;(b)7月;(c)8月;(d)夏季

圖6 1994年夏季各月臺(tái)風(fēng)降水占夏季各月總降水比例 (a)6月;(b)7月;(c)8月;(d)夏季

由于不同年份臺(tái)風(fēng)影響強(qiáng)弱差別很大，本文選取1960—2011年TATI最大的1994年，來(lái)說(shuō)明在極端臺(tái)風(fēng)影響強(qiáng)年臺(tái)風(fēng)對(duì)中國(guó)東部造成的降水影響.

結(jié)合圖5和圖6可以看出，1994年6月份東南沿海地區(qū)臺(tái)風(fēng)降水量達(dá)到100 mm，大致整個(gè)長(zhǎng)江以南地區(qū)的臺(tái)風(fēng)降水量占6月份降水量的10%;7月份伴隨臺(tái)風(fēng)的北上，渤海灣和東北沿海地區(qū)的臺(tái)風(fēng)降水量也達(dá)到100 mm，此外華南沿海地區(qū)的臺(tái)風(fēng)降水量也增加至300 mm，東北南部和華北北部的局部、黃淮西部、華南大部等地區(qū)7月份的臺(tái)風(fēng)降水占當(dāng)月總降水的50%;8月份影響東南沿海的臺(tái)風(fēng)增加，致使東南沿海的臺(tái)風(fēng)降水量有所增加.1994年夏季的臺(tái)風(fēng)降水量和其占夏季降水的比重是很大的，在渤海灣和基本整個(gè)長(zhǎng)江以南地區(qū)夏季臺(tái)風(fēng)降水占到了夏季總降水20%以上，整個(gè)東部沿海大部地區(qū)此比例基本都達(dá)到了30%以上.可見(jiàn)在TATI強(qiáng)年，臺(tái)風(fēng)降水量及其占夏季降水比例是很大的.

通過(guò)以上分析，臺(tái)風(fēng)降水及其占夏季降水的比例，無(wú)論是在TATI強(qiáng)年或是平均年份，值都是較大的，特別是長(zhǎng)江以南的沿海地區(qū)，臺(tái)風(fēng)降水對(duì)汛期降水的影響不容忽視.

5 TATI與夏季東部降水的相關(guān)性分析

圖7中陰影部分是通過(guò)了顯著性水平5%的顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域.表1中南海夏季風(fēng)指數(shù)采用何敏[17]提出的方法，副熱帶夏季風(fēng)指數(shù)采用張慶云等[18]提出的計(jì)算方法，西太副高指數(shù)采用劉蕓蕓等[19]提出的算法.圖7(a)顯示6月份TATI與華南地區(qū)呈明顯負(fù)相關(guān)，但與海南地區(qū)呈明顯正相關(guān)，表明6月份近海臺(tái)風(fēng)影響強(qiáng)時(shí)，華南地區(qū)降水偏少，而海南地區(qū)降水偏多.根據(jù)卓嘎等[11]的研究，6月份華南地區(qū)的降水與臺(tái)風(fēng)登陸個(gè)數(shù)的相關(guān)系數(shù)為負(fù)值，這與本文的結(jié)果是一致的.我們這樣認(rèn)為：6月份雨帶大致處于長(zhǎng)江以南地區(qū)，其絕大多數(shù)降水過(guò)程都與冷暖空氣的交綏以及低空西南急流有關(guān)，造成降水的天氣系統(tǒng)主要是冷鋒、靜止鋒、切變線、西南低渦以及中尺度低值系統(tǒng)等，只有少數(shù)是受臺(tái)風(fēng)或其他系統(tǒng)影響.如表1所示臺(tái)風(fēng)與西太副高的脊線指數(shù)、西伸脊點(diǎn)和南海季風(fēng)指數(shù)、副熱帶季風(fēng)指數(shù)呈正相關(guān)，即TATI偏強(qiáng)，則為長(zhǎng)江以南地區(qū)帶來(lái)暖濕空氣的副高的脊線偏北、西伸脊點(diǎn)偏東，并且夏季風(fēng)偏強(qiáng)，此種情況下會(huì)減弱華南地區(qū)的降水.6月份的TATI與海南地區(qū)降水呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)，從圖4(a)可以看到，6月份海南地區(qū)的臺(tái)風(fēng)降水占當(dāng)月降水量50%以上，陳聯(lián)壽和丁一匯[20]指出廣東(含海南)是受TC影響最嚴(yán)重的省，尤其以珠江口以西和海南島地區(qū)更甚.6月進(jìn)入南海臺(tái)風(fēng)季，生成于南海的臺(tái)風(fēng)偏多，影響海南地區(qū)的較多.熱帶氣旋是影響海南島降水最重要的天氣系統(tǒng)[21].

表1 夏季TATI與東亞夏季風(fēng)和西太副高的相關(guān)系數(shù)

圖7(b)顯示7月份的TATI與東南沿海地區(qū)呈現(xiàn)明顯正相關(guān)，而與江淮流域呈負(fù)相關(guān).7月份西太副高北抬，利于臺(tái)風(fēng)繞過(guò)副高南側(cè)登陸.7月份在東南沿海地區(qū)平均的臺(tái)風(fēng)降水可達(dá)到40%，所以7月份的TATI與東南沿海地區(qū)呈現(xiàn)明顯正相關(guān).7月份的TATI與江淮流域呈負(fù)相關(guān)，根據(jù)徐海明等[22]的研究，熱帶氣旋的發(fā)生發(fā)展對(duì)季風(fēng)會(huì)產(chǎn)生影響，北上熱帶氣旋常切斷自南海的西南季風(fēng)向江淮梅雨鋒區(qū)的水汽輸送，導(dǎo)致出梅，促使季風(fēng)雨帶向北推進(jìn)，這可能是對(duì)本文結(jié)果的一個(gè)合理解釋.

圖7(c)顯示8月份的TATI與華南地區(qū)、華北和東北的大部呈現(xiàn)明顯正相關(guān)、與長(zhǎng)江中下游地區(qū)呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān).8月份為華南后汛期，其降水以受臺(tái)風(fēng)、熱帶輻合帶等熱帶天氣系統(tǒng)影響為主.8月份副高北抬東退，面積指數(shù)減小，夏季風(fēng)較6，7月份增強(qiáng)，為臺(tái)風(fēng)北上提供了動(dòng)力，所以是臺(tái)風(fēng)登陸最頻繁的月份，鑒于TATI與西太副高脊線和夏季風(fēng)的正相關(guān)關(guān)系，臺(tái)風(fēng)影響越強(qiáng)則副高脊線越偏北，夏季風(fēng)越強(qiáng)，從而為華北、東北地區(qū)帶去更多的暖濕空氣，長(zhǎng)江中下游地區(qū)為副高控制，西南、東南兩支暖濕氣流北上，所以8月臺(tái)風(fēng)指數(shù)與華北、東北地區(qū)降水呈正相關(guān)，與長(zhǎng)江中下游地區(qū)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān).

圖7 1960—2011年夏季近海TATI與中國(guó)東部夏季降水相關(guān)系數(shù)(×100) (a)6月;(b)7月;(c)8月;(d)夏季;虛線，負(fù)值;陰影，通過(guò)了顯著性水平5%的顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域

圖7(d)顯示，整個(gè)夏季，TATI與華南沿海、華北及東北的東部地區(qū)呈正相關(guān)，而與長(zhǎng)江中下游地區(qū)呈負(fù)相關(guān).

TATI將天氣尺度的臺(tái)風(fēng)與汛期聯(lián)系起來(lái)分析得到，臺(tái)風(fēng)降水在汛期中的影響是顯著的，并且臺(tái)風(fēng)與東部地區(qū)的降水存在一些較為顯著的相關(guān)帶.

6 討論與結(jié)論

本文利用NCEP/NCAR提供的月平均再分析資料及中國(guó)氣象局上海臺(tái)風(fēng)研究所提供的熱帶氣旋資料，定義了臺(tái)風(fēng)影響指數(shù)，從月、季尺度對(duì)中國(guó)夏季近海臺(tái)風(fēng)強(qiáng)弱變化特征進(jìn)行分析，將天氣尺度的臺(tái)風(fēng)與短期氣候預(yù)測(cè)聯(lián)系起來(lái)，并以此探討臺(tái)風(fēng)對(duì)東部地區(qū)夏季降水的貢獻(xiàn)，結(jié)論如下.

1)從平均角度而言，臺(tái)風(fēng)從6月至8月呈增強(qiáng)的趨勢(shì)，6月份最弱，7月份居中，8月份最強(qiáng).7，8月份東部沿海地區(qū)的臺(tái)風(fēng)降水量最大可達(dá)100 mm以上，占當(dāng)月總降水量的40%.

2)從夏季臺(tái)風(fēng)降水及占夏季降水的比例分布來(lái)看，同一緯度大致東部值大西部值小，從東北地區(qū)至華南地區(qū)夏季臺(tái)風(fēng)降水占夏季降水的比例呈現(xiàn)依次增大趨勢(shì).平均而言，基本整個(gè)長(zhǎng)江以南地區(qū)臺(tái)風(fēng)降水量占夏季降水量的比重可達(dá)10%以上.

3)6月份的TATI與華南地區(qū)降水呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)，因?yàn)?月份雨帶大致處于長(zhǎng)江以南地區(qū)，其絕大多數(shù)降水過(guò)程都與冷暖空氣的交綏以及低空西南急流有關(guān)，只有少數(shù)是受臺(tái)風(fēng)或其他系統(tǒng)影響.鑒于臺(tái)風(fēng)影響指數(shù)與西太副高、夏季風(fēng)的相關(guān)關(guān)系，所以6月份的TATI與華南地區(qū)降水呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān);7月份的TATI與東南沿海地區(qū)呈現(xiàn)明顯正相關(guān)，而與江淮流域呈負(fù)相關(guān)，這可能是由于熱帶氣旋的發(fā)生發(fā)展對(duì)季風(fēng)會(huì)產(chǎn)生影響，北上熱帶氣旋常切斷自南海的西南季風(fēng)向江淮梅雨鋒區(qū)的水汽輸送;8月份的TATI與華南地區(qū)、華北和東北的大部呈現(xiàn)明顯正相關(guān)，與長(zhǎng)江中下游地區(qū)呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)，8月份為華南后汛期，其降水以受臺(tái)風(fēng)等熱帶天氣系統(tǒng)影響為主，副高北抬東退，夏季風(fēng)增強(qiáng)，為臺(tái)風(fēng)北上提供了動(dòng)力，而此時(shí)長(zhǎng)江中下游地區(qū)為副高控制，易出現(xiàn)晴朗天氣.總體來(lái)看，TATI與我國(guó)東部降水的相關(guān)關(guān)系主要是由夏季風(fēng)、西太副高和臺(tái)風(fēng)相互作用、共同影響的.

夏季這一臺(tái)風(fēng)頻發(fā)時(shí)段，臺(tái)風(fēng)通過(guò)直接和間接影響，對(duì)夏季降水分布有著不可忽視的影響.這種影響一方面可能是通過(guò)在短時(shí)間內(nèi)形成大量降水對(duì)整個(gè)夏季降水形勢(shì)產(chǎn)生影響，另一方面則可能是臺(tái)風(fēng)本身所攜帶的大量水汽和擾動(dòng)能量與中緯度環(huán)流產(chǎn)生相互作用[2,3]，影響到水汽輸送以及西太平洋副熱帶高壓、夏季風(fēng)等與季節(jié)降水密切有關(guān)的一些系統(tǒng)，從而對(duì)整個(gè)夏季降水形勢(shì)產(chǎn)生作用.雖然近年來(lái)隨著動(dòng)力-統(tǒng)計(jì)相結(jié)合方法的應(yīng)用，短期氣候預(yù)測(cè)尤其是降水預(yù)測(cè)技巧得到了一定的改進(jìn)[23-25]，但其預(yù)測(cè)仍然存在局限性，尤其在臺(tái)風(fēng)等天氣尺度系統(tǒng)活動(dòng)較頻繁的年份，預(yù)測(cè)結(jié)果往往與實(shí)際情況大相徑庭[26].究其原因主要是現(xiàn)有的氣候預(yù)測(cè)手段往往未能將臺(tái)風(fēng)這類的天氣尺度活動(dòng)對(duì)季節(jié)降水的影響考慮進(jìn)去，致使預(yù)測(cè)的不確定性增大.本文從臺(tái)風(fēng)對(duì)夏季降水的影響角度出發(fā)，提出TATI這一概念，探討了夏季臺(tái)風(fēng)降水對(duì)整個(gè)夏季降水的貢獻(xiàn)，一方面為探討臺(tái)風(fēng)這一天氣尺度系統(tǒng)對(duì)季節(jié)氣候的影響提供一些事實(shí)和理論依據(jù)，另一方面為在短期氣候預(yù)測(cè)中考慮臺(tái)風(fēng)影響提供一些可能的思路.對(duì)于氣候系統(tǒng)這個(gè)高度非線性、無(wú)標(biāo)度、多層次、強(qiáng)迫耗散的復(fù)雜巨系統(tǒng)，其變化是一個(gè)非平穩(wěn)過(guò)程[27-33].如何在短期氣候預(yù)測(cè)中實(shí)現(xiàn)這一想法以及臺(tái)風(fēng)影響夏季降水的內(nèi)在機(jī)理等問(wèn)題，我們將在后續(xù)的研究中進(jìn)一步加以探討.

[1]Wang L，Chen G H，Huang R H 2009J.Nanjing Inst.Meteorol.32 182(in Chinese)[王磊，陳光華，黃榮輝2009南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)32 182]

[2]Lei X T，Chen L S 2001Tropical Meteorol.17 452(in Chinese)[雷小途，陳聯(lián)壽2001熱帶氣象學(xué)報(bào)17 452]

[3]Lei X T，Chen L S 2001Acta Meteor.Sin.59 602(in Chinese)[雷小途，陳聯(lián)壽2001氣象學(xué)報(bào)59 602]

[4]Rodgers E B，Adler R F，Pierce H F 2001Appl.Meteorol.40 1785

[5]Shuman P Michael，Koermer J P，Reynolds S D 2001The 81st Ams Annual Meeting Albuquerque,New Mexico，2001

[6]Englehart P J，Douglas A V 2001Inter.J.Clim.21 1357

[7]Hasegawa A 2005The 2nd International Workshop on the Kyosei ProjectHawaii 24—26 February，2005

[8]Han H 2005M.S.Dissertation(Beijing：Beijing Normal University)(in Chinese)[韓暉2005碩士學(xué)位論文(北京：北京師范大學(xué))]

[9]Wang R M，Ren F M，Li W J，Wang X L 2008Tropical Meteorol.24 233(in Chinese)[王詠梅，任福民，李維京，王小玲2008熱帶氣象學(xué)報(bào)24 233]

[10]Jian J，Yu J H 2006J.Nanjing Inst.Meteorol.29 819(in Chinese)[建軍，余錦華2006南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)29 819]

[11]Zhuo k，Xie J N，Ma J X 2000Plateau Meteorol.19 260(in Chinese)[卓嘎，謝金南，馬鏡嫻2000高原氣象19 260]

[12]Ren F M，Gleason B，Easterling D 2001Tropical Meteorol.17 308(in Chinese)[任福民，Byron Gleason，David Easterling 2001 熱帶氣象學(xué)報(bào)17 308]

[13]Wang Y M，Ren F M，Wang X L 2006Meteorol.Monthly.32 6(in Chinese)[王詠梅，任福民，王小玲2006氣象32 6]

[14]Guo Q Y，Cai J N，Shao X M，Sha W Y 2003Acta Geo.Sin.58 576[郭其蘊(yùn)，蔡靜寧，邵雪梅，沙萬(wàn)英2003地理學(xué)報(bào)58 576]

[15]Li Y，Jin R H，Wang S G 2010J.Lanzhou Univ.46 47(in Chinese)[李艷，金榮花，王式功2010蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)46 47]

[16]Wang Y M，Li W J，Ren F M，Wang X L 2007Tropical Meteorol.23 538(in Chinese)[王詠梅，李維京，任福民，王小玲2007熱帶氣象學(xué)報(bào)23 538]

[17]He M 1999Appl.Meteorol.Sci.10 171(in Chinese)[何敏1999應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)10 171]

[18]Zhang Q Y，Tao S Y，Chen L T 2003Acta Meteorol.Sin.61 560(in Chinese)[張慶云，陶詩(shī)言，陳烈庭2003氣象學(xué)報(bào)61 560]

[19]Liu Y Y，Li W J，Ai X，Li Q Q 2012Appl.Meteorol.Sci.23 415(in Chinese)[劉蕓蕓，李維京，艾秀，李清泉2012應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)23 415]

[20]Chen L S，Ding Y H 1979The Introduction of Northeast Typhoon(Beijing：Science Press)pp22(in Chinese)[陳聯(lián)壽，丁一匯1979西太平洋臺(tái)風(fēng)概論(北京：科學(xué)出版社)第22頁(yè)]

[21]Wu Y J 2008Ph.D.Dissertation(Lanzhou：Lanzhou University)(in Chinese)[吳巖峻2008博士學(xué)位論文(蘭州：蘭州大學(xué))]

[22]Xu H M，Wang Q Q，Ge Z X 1994Tropical Meteorol.10 231(in Chinese)[徐海明，王謙謙，葛朝霞1994熱帶氣象學(xué)報(bào)10 231]

[23]Wang Q G，F(xiàn)eng G L，Zheng Z H，Zhi R 2011Chin.J.Atmos Sci.35 288(in Chinese)[王啟光，封國(guó)林，鄭志海，支蓉2011大氣科學(xué)35 288]

[24]Yang J，Wang Q G，Zhi R，F(xiàn)eng G L 2011Acta Phys.Sin.60 029204(in Chinese)[楊杰，王啟光，支蓉，封國(guó)林2011物理學(xué)報(bào)60 029204]

[25]Xiong K G，F(xiàn)eng G L，Huang J P，Chou J F 2012Acta Meteorol.Sin.70 213(in Chinese)[熊開(kāi)國(guó)，封國(guó)林，黃建平，丑紀(jì)范2012氣象學(xué)報(bào)70 213]

[26]Zhao J H，F(xiàn)eng G L ，Wang Q G，Yang J，Gong Z Q 2010Chin.J.Atmos Sci.35 1071(in Chinese)[趙俊虎，封國(guó)林，王啟光，楊杰，龔志強(qiáng)2010大氣科學(xué)35 1071]

[27]Feng G L，Dong W J，Gong Z Q，Hou W，Wan S Q，Zhi R 2006The Theory and Method about the Spatial and Temporal Distribution of the Observation Data’s Nolinear(Beijing：China Meteorological Press)p227(in Chinese)[封國(guó)林，董文杰，龔志強(qiáng)，侯威，萬(wàn)仕全，支蓉2006觀測(cè)數(shù)據(jù)非線性時(shí)空分布理論和方法(北京：氣象出版社)第227頁(yè)]

[28]Feng G L，Hou W，Dong W J 2006Acta Phys.Sin.55 962(in Chinese)[封國(guó)林，侯威，董文杰2006物理學(xué)報(bào)55 962]

[29]Gong Z Q，F(xiàn)eng G L，Dong W J，Li J P 2006Acta Phys.Sin.55 3181(in Chinese)[龔志強(qiáng)，封國(guó)林，董文杰，李建平2006物理學(xué)報(bào)55 3181]

[30]Feng G L，Dai X G，Wang A H，Chou J F 2001Acta Phys.Sin.50 606(in Chinese)[封國(guó)林，戴新剛，王愛(ài)慧，丑紀(jì)范2001物理學(xué)報(bào)50 606]

[31]Wang X J，Zhi R，He W P，Gong Z Q 2012Chin.Phys.B 21 029201

[32]Gong Z Q，F(xiàn)eng G L，Wan S Q，Li J P 2006Acta Phys.Sin.55 477(in Chinese)[龔志強(qiáng)，封國(guó)林，萬(wàn)仕全，李建平2006物理學(xué)報(bào)55 477]

[33]Feng G L，Dong W J，Jia X J，Cao H X 2002Acta Phys.Sin.51 1181(in Chinese)[封國(guó)林，董文杰，賈曉靜，曹鴻興2002物理學(xué)報(bào)51 1181]