吳澤銘，張冬娜，胡春迪，楊崧

(1.中山大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院/廣東省氣候變化與自然災(zāi)害研究重點實驗室，廣東 珠海 519082； 2.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室(珠海)，廣東 珠海 519082； 3.熱帶大氣-海洋系統(tǒng)科學(xué)教育部重點實驗室，廣東 珠海 519082)

引言

熱帶氣旋是極具破壞力的自然災(zāi)害之一，其登陸能夠帶來狂風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮等直接災(zāi)害和滑坡、泥石流等次生災(zāi)害。西北太平洋每年約生成占全球總數(shù)1/3的熱帶氣旋，是全球熱帶氣旋活動最為頻繁的區(qū)域[1]。中國東臨西北太平洋、南接南海，夏秋季節(jié)易受到熱帶氣旋的影響。我國東部和南部沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達、人口相對集中，熱帶氣旋是影響這里最為嚴重的天氣氣候災(zāi)害[2-4]。因此研究西北太平洋熱帶氣旋活動的氣候變化具有重要意義。

以往很多文獻從天氣學(xué)方面對熱帶氣旋進行了研究與分析[5]，但近年來國內(nèi)外學(xué)者對熱帶氣旋的氣候變化問題逐漸重視，有關(guān)熱帶氣旋的氣候?qū)W研究也逐步深入。本文主要從西北太平洋熱帶氣旋的生成頻數(shù)和活動位置出發(fā)，回顧和總結(jié)了熱帶氣旋氣候變化或者年代際變化的相關(guān)研究進展，并討論了該領(lǐng)域研究中一些需要解決的科學(xué)問題。

1 熱帶氣旋頻數(shù)

1.1 熱帶氣旋頻數(shù)的減少及其原因

近年來西北太平洋夏秋季熱帶氣旋頻數(shù)呈現(xiàn)了顯著減少的變化趨勢(圖1)[6-10]。有研究表明，年代際太平洋濤動(interdecadal Pacific oscillation，IPO)[11-12]可以通過海面溫度(sea surface temperature，SST)的變化調(diào)節(jié)西北太平洋大尺度環(huán)境場條件，從而影響熱帶氣旋活動(圖2)[13-18]。1997/1998年后IPO轉(zhuǎn)為負相位，太平洋出現(xiàn)了類似拉尼娜的SST異常分布(圖2a)，導(dǎo)致熱帶氣旋主要生成區(qū)域(10°～20°N，120°～160°E)的海平面氣壓增加，低層相對渦度減小，中層相對濕度減小，以及垂直風(fēng)切變(vertical wind shear，VWS)增大，從而不利于熱帶氣旋的生成。HU et al.[6]通過分析區(qū)域環(huán)境場變量指出，垂直風(fēng)切變的增大是導(dǎo)致夏秋季熱帶氣旋頻數(shù)減少的主要原因，而這種變化極有可能是由印度洋-太平洋地區(qū)的降水及SST的變化引起。而HONG et al.[18]認為垂直風(fēng)切變增大的主要原因是太平洋SST出現(xiàn)了類似拉尼娜的異常。CHOI et al.[7]進一步研究指出，垂直風(fēng)切變的東向梯度(eastward gradient)是近幾十年夏秋季熱帶氣旋生成頻數(shù)變化的最重要因素，且與局地SST的緯向不對稱性密切相關(guān)。除了垂直風(fēng)切變的變化，LIU and CHAN[19]還認為西北太平洋副熱帶高壓的增強也導(dǎo)致了1998年之后的大尺度環(huán)境不利于熱帶氣旋活動。HSU et al.[20]單獨檢驗了10—12月的西北太平洋熱帶氣旋頻數(shù)變化，發(fā)現(xiàn)頻數(shù)與SST在1995年都出現(xiàn)了顯著的突變減少。通過數(shù)值試驗，他們發(fā)現(xiàn)SST突變引起了西北太平洋大部分區(qū)域動力條件的變化，從而不利于1995年之后西北太平洋的熱帶氣旋活動。

圖1 西北太平洋1979—2018年6—11月熱帶氣旋頻數(shù)(藍線數(shù)據(jù)來自美國聯(lián)合臺風(fēng)警報中心，Joint Typhoon Warning Center，JTWC；紅線數(shù)據(jù)來自中國氣象局，China Meteorological Administration，CMA；綠線數(shù)據(jù)來自日本氣象廳，Japan Meteorological Agency，JMA；實線為每年熱帶氣旋頻數(shù)，虛線為以1997/1998年為界劃分的前后兩個時期的平均熱帶氣旋頻數(shù)；三個機構(gòu)熱帶氣旋頻數(shù)的年代際差異均通過95%的置信度檢驗)Fig.1 Frequency of tropical cyclones in the western North Pacific during June and November from 1979 to 2018 (blue, red, and green line data are obtained from Joint Typhoon Warning Center (JTWC), China Meteorological Administration (CMA), and Japan Meteorological Agency (JMA), respectively; solid line for annual tropical cyclone frequency, dashed line for average frequency during pre-1998 and post-1998 periods; the interdecadal differences of tropical cyclone frequency from the three institutes all pass the significance test at 95% level)

圖2 20世紀90年代前(1986—1997年)后(1998—2009年)熱帶太平洋環(huán)境場的差異(后期-前期；a.海面溫度和850 hPa風(fēng)場，填色表示海面溫度，單位：℃，箭頭表示850 hPa風(fēng)場，單位： m·s-1;b. 850 hPa渦度，填色，單位：10-6 s-1;c. 700 hPa相對濕度,填色，單位：%；d.緯向垂直風(fēng)切變,填色，單位：m·s-1；圖片引自HONG et al.[18])Fig.2 Background environment difference between the period of 1998-2009 and 1986-1997 over the tropical Pacific (a. SST and horizontal wind at 850 hPa, colored area for SST, units: ℃, arrow for horizontal wind at 850 hPa, units: m·s-1; b. vorticity at 850 hPa, colored area, units: 10-6 s-1; c. relative humidity at 700 hPa, colored area, units: %; d. vertical wind shear of zonal wind, units: m·s-1; figures cited from HONG et al.[18])

太平洋SST的年代際變化還通過調(diào)控ENSO事件的不對稱性影響了熱帶氣旋頻數(shù)[21]。同樣是在20世紀90年代后期以后，太平洋年代際濤動(Pacific decadal oscillation，PDO)轉(zhuǎn)為負相位，中部型ENSO事件出現(xiàn)的頻數(shù)遠多于東部型ENSO事件[21-22]，其中中部型拉尼娜又遠多于中部型厄爾尼諾。在中部型拉尼娜年份，冷海溫激發(fā)反氣旋異常，導(dǎo)致西北太平洋熱帶氣旋生成頻數(shù)偏少。因此1998年后偏多的中部型拉尼娜事件導(dǎo)致了西北太平洋熱帶氣旋生成頻數(shù)的減少[22]。而LIU and CHEN[23]還認為中部型ENSO事件自身的變化也導(dǎo)致了其影響的年代際增強。他們發(fā)現(xiàn)20世紀90年代早期以來中部型厄爾尼諾的持續(xù)時間增長、SST異常范圍增大，因此更能夠影響到西北太平洋夏季熱帶氣旋頻數(shù)。

西北太平洋夏秋季的熱帶氣旋不僅受到太平洋SST異常的影響，大西洋SST變化的貢獻同樣不能忽略。ZHANG et al.[24]發(fā)現(xiàn)大西洋經(jīng)向模態(tài)(Atlantic meridional mode，AMM)與西北太平洋東南部熱帶氣旋生成呈現(xiàn)負相關(guān)。大西洋增暖通過沃克環(huán)流的變化導(dǎo)致西北太平洋垂直風(fēng)切變的增強，從而抑制西北太平洋熱帶氣旋生成。因此近期的AMM正相位可能是西北太平洋熱帶氣旋頻數(shù)減少的原因之一。ZHANG et al.[25]進一步研究指出大西洋多年代濤動(Atlantic multidecadal oscillation，AMO)對西北太平洋熱帶氣旋頻數(shù)減少的作用甚至大于太平洋的作用。通過觀測與數(shù)值實驗，他們發(fā)現(xiàn)與AMO相關(guān)的大西洋增暖對西北太平洋垂直風(fēng)切變增強的貢獻更大，而太平洋SST的年代際變化與人類活動強迫的作用是次要的。

除了SST變化，與熱帶氣旋緊密聯(lián)系的天氣系統(tǒng)的變化也直接影響了熱帶氣旋活動。西北太平洋季風(fēng)槽在20世紀90年代后期之后出現(xiàn)了減弱現(xiàn)象，這可能是夏秋季熱帶氣旋頻數(shù)減少的原因之一[26-27]。季風(fēng)槽的西退導(dǎo)致了西北太平洋東南部熱帶氣旋生成所需要的擾動和能量減少，因此能使東南部區(qū)域的熱帶氣旋生成頻數(shù)減少[26]。而HSU et al.[27]從季節(jié)內(nèi)振蕩(intraseasonal oscillation，ISO)與天氣尺度渦旋(synoptic-scale eddy，SSE)的年代際變化角度討論了秋季熱帶氣旋生成所需能量的變化。他們指出，在1998年之前季節(jié)內(nèi)振蕩與天氣尺度渦旋都偏強，熱帶氣旋能夠因更多的正壓能量轉(zhuǎn)換而獲得更多動能，從而生成和發(fā)展。而在1998年以后，因季節(jié)內(nèi)振蕩與天氣尺度渦旋的減弱，導(dǎo)致了熱帶氣旋頻數(shù)減少。HUANGFU et al.[28]發(fā)現(xiàn)中太平洋的對流活動減弱也導(dǎo)致了西北太平洋夏秋熱帶氣旋生成數(shù)量的年代際減少：20世紀90年代后期之后，西北太平洋東南部(10°N～20°N，150°E～180°)相對渦度減弱、低層輻合與高層輻散減小、低層相對濕度減小、垂直風(fēng)切變增大、下沉氣流異常；而中太平洋對流異常減弱又導(dǎo)致了西北太平洋東南部低緯度地區(qū)的熱帶低壓型波動減少，所以在此區(qū)域熱帶氣旋的生成頻數(shù)減少。

此外熱帶氣旋頻數(shù)的減少還可以從氣溶膠的角度進行解釋。TAKAHASHI et al.[29]利用模式發(fā)現(xiàn)氣溶膠排放通過調(diào)控多年代際SST變化影響了垂直風(fēng)切變與低層渦度，對夏秋季西北太平洋東南部熱帶氣旋頻數(shù)減少的貢獻達到了60%。他們進一步利用數(shù)值模擬指出，雖然當前氣溶膠的影響十分重要，未來東亞氣溶膠排放減少的情景下全球變暖的影響又會成為主要作用。

值得注意的是，西北太平洋熱帶氣旋生成頻數(shù)在5月出現(xiàn)了增加趨勢(圖3)[30-31]。5月熱帶氣旋多因南海夏季風(fēng)活動在南海、菲律賓附近海域生成。南海夏季風(fēng)在1999年之后變強且爆發(fā)日期變早[31]，南海夏季風(fēng)爆發(fā)后季風(fēng)槽在西太平洋的偏早建立也帶來了有利的大尺度環(huán)境，導(dǎo)致5月南海和菲律賓海生成更多的熱帶氣旋[26]。

圖3 1979—2013年5月西北太平洋熱帶氣旋頻數(shù)標準化時間序列(柱狀圖)及其9 a滑動平均(黑色虛線)(黑色實線代表南海夏季風(fēng)爆發(fā)的日期；圖片引自HUANGFU et al.[30])Fig.3 Normalized time series (bar) of frequency of tropical cyclones in the western North Pacific in May from 1979 to 2013 and their 9-year moving average (black dashed line) (black solid line for onset date of the South China Sea summer monsoon; figure cited from HUANGFU et al.[30])

1.2 強熱帶氣旋頻數(shù)的增加及其原因

一些研究表明，夏秋季西北太平洋強熱帶氣旋的頻數(shù)呈現(xiàn)增加的趨勢(圖4)[32-34]。強熱帶氣旋頻數(shù)的增加可能與全球變暖有關(guān)。在全球變暖背景下，熱帶氣旋導(dǎo)致的降水增加，從而降低了表層海水的鹽度、減弱了強熱帶氣旋中心附近的冷水上翻作用，因此熱帶氣旋更易增強至較大強度[32]。1998年以后全球增暖出現(xiàn)了減緩的現(xiàn)象，但在增暖減緩期西北太平洋低緯度地區(qū)整體SST的增溫仍是顯著的[33]，且熱帶氣旋附近的SST增暖也是顯著的[35]，這有利于熱帶氣旋的發(fā)展增強[33]。自20世紀70年代末以來，夏秋季西北太平洋西部的強熱帶氣旋頻數(shù)比例幾乎翻了一番，而西北太平洋東部強熱帶氣旋的頻數(shù)比例幾乎沒有發(fā)生任何變化[36]。1998年的太平洋氣候突變之后[18]，太平洋SST出現(xiàn)了類似拉尼娜的異常分布，西北太平洋西部海面溫度增高，東南部海面溫度降低。在這樣的SST分布驅(qū)動下，西北太平洋西部的低層渦度、相對濕度等環(huán)境條件變得有利于熱帶氣旋活動，引導(dǎo)氣流變化更有利于熱帶氣旋登陸，因此夏秋季東亞沿海地區(qū)變得更易受到強熱帶氣旋的威脅[36-37]。西北太平洋東部以垂直風(fēng)切變?yōu)橹鞯膭恿l件則變得不利于熱帶氣旋活動。還有文章從SST變化原因的角度指出東部的SST增暖被拉尼娜型SST的降溫作用抵消，因此強熱帶氣旋的生成數(shù)量在西北太平洋東部變化不大[38]。

圖4 西北太平洋強臺風(fēng)(intense typhoon，ITY，Vmax≥96 kn)頻數(shù)年變化(圖片引自SHAN and YU[34])Fig.4 Annual change in frequency of intense typhoons (ITY, Vmax≥96 knots) over the western North Pacific (figure cited from SHAN and YU[34])

然而強熱帶氣旋頻數(shù)是否增加仍有一些爭論。例如SOBEL et al.[39]認為在觀測中強熱帶氣旋頻數(shù)的變化趨勢并不顯著。其原因主要是近期的人為氣溶膠排放對氣候有冷卻作用，抵消了全球增暖對強熱帶氣旋頻數(shù)的增加作用。他們指出這種抵消作用在未來增暖進一步加強的背景下將會變得不再重要，從而使得強熱帶氣旋頻數(shù)出現(xiàn)顯著增加。而BARCIKOWSKA et al.[40]使用較長時間的熱帶氣旋資料，在觀測中沒有發(fā)現(xiàn)西北太平洋強熱帶氣旋年頻數(shù)有增加的長期趨勢。他們提出不同再分析資料及熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集之間存在著差異和不確定性，強熱帶氣旋頻數(shù)也存在著多年代際變化，因此對熱帶氣旋的研究還需要十分慎重。

2 熱帶氣旋活動位置

2.1 西北遷移及西向遷移

太平洋氣候模態(tài)在20世紀90年代中后期的突變[18]不僅導(dǎo)致了西北太平洋夏秋季熱帶氣旋頻數(shù)的減少[6-7,14,16-23]，還導(dǎo)致了熱帶氣旋平均生成位置的西北遷移。如前文所述，20世紀90年代之后在西北太平洋東南部區(qū)域，以垂直風(fēng)切變?yōu)橹鞯膭恿l件變得不適合熱帶氣旋生成發(fā)展[6-7,17-20]，這是熱帶氣旋平均活動位置出現(xiàn)西北遷移的原因之一?？梢钥闯鰪拇笪餮?、太平洋的多年代際變化，到全球變暖的影響，都是西北太平洋東南部環(huán)境變化的可能原因。

此外有研究直接考慮了西北太平洋熱帶氣旋的年平均生成位置。例如秋季熱帶氣旋的位置變化得到了較多關(guān)注(圖5)[41-42]。HU et al.[41]從ENSO多樣性變化的角度探究了秋季熱帶氣旋位置西北遷移的原因。中部型與東部型ENSO事件對西北太平洋季風(fēng)槽與熱帶對流層高空槽(tropical upper-tropospheric trough，TUTT，又稱洋中槽)的相互關(guān)系有著顯著不同的影響，即兩者的東西進退在不同ENSO類型下差別顯著，進而導(dǎo)致了熱帶氣旋的生成位置也有顯著差別。1998年后更加頻繁的中部型拉尼娜事件對秋季熱帶氣旋的西北遷移起到了貢獻。CAO et al.[42]進一步研究這種西北遷移的可能影響機制，從而發(fā)現(xiàn)秋季西北太平洋熱帶氣旋的西北遷移不僅受到了20世紀90年代太平洋氣候突變的影響，還與季節(jié)內(nèi)振蕩在西北太平洋東南部的衰減有關(guān)。季節(jié)內(nèi)振蕩在近期活動位置更加偏西北方向，因此有利于熱帶氣旋的年代際西北遷移變化。

圖5 1979—2015年平均秋季(9—11月)熱帶氣旋生成位置(a；黑點表示1979—1997年，紅點表示1998—2015年)以及熱帶氣旋生成頻數(shù)年代際差異(填色)的空間分布(b；藍色矩形框表示差異最顯著的區(qū)域)(圖片引自CAO et al.[42]) Fig.5 Distribution of average tropical cyclone genesis location in autumn (during September and November) from 1979 to 2015 (a; black and red dots for periods from 1979 to 1997 and from 1998 to 2015, respectively) and distribution of interdecadal difference (colored area) in tropical cyclone frequency between two periods (b; blue rectangle for the most significant area of difference) (figures cited from CAO et al.[42])

少部分文獻單獨研究了熱帶氣旋的西移變化。WU et al.[43]發(fā)現(xiàn)太平洋洋中槽從1979年到2012年顯著向西移動，導(dǎo)致夏秋季西北太平洋熱帶氣旋的平均生成位置也出現(xiàn)西移，而洋中槽的這種變化可能在一定程度上受到了全球變暖的影響。洋中槽可以導(dǎo)致其下方出現(xiàn)偏強的垂直風(fēng)切變，對西北太平洋東部的熱帶氣旋生成不利，進而調(diào)控?zé)釒庑纳晌恢?。WANG and WU[44]進一步發(fā)現(xiàn)洋中槽的變化與ENSO的相位有關(guān)，即El Nio事件時洋中槽東移，而拉尼娜事件時洋中槽西移。1998年后中部型拉尼娜事件顯著變多[21-22,41]，所以近期洋中槽的平均位置出現(xiàn)顯著西移。

2.2 極向遷移及其原因

在全球變暖的背景下熱帶環(huán)流的變化是研究的熱點，因此與熱帶環(huán)流擴張有關(guān)的熱帶氣旋活動極向遷移經(jīng)常被單獨討論。西北太平洋熱帶氣旋的年平均生成位置及其達到生命史最大強度(lifetime maximum intensity，LMI)時的位置均有極向遷移的趨勢(圖6)。KOSSIN et al.[45]將此歸因于夏秋季垂直風(fēng)切變和潛在強度(potential intensity，PI)的變化、熱帶環(huán)流擴張和人類活動的共同影響。MOON et al.[46]指出全球熱帶氣旋的極向遷移受不同洋區(qū)熱帶氣旋頻數(shù)的影響，特別是北半球洋區(qū)。他們發(fā)現(xiàn)熱帶氣旋頻數(shù)變化對極向遷移的貢獻與平均經(jīng)向環(huán)流變化的貢獻相當。西北太平洋熱帶氣旋數(shù)量最多，因此對北半球LMI的極向遷移影響較大。憑借每年生成的熱帶氣旋數(shù)量，西北太平洋區(qū)域熱帶氣旋的極向遷移趨勢主導(dǎo)了北半球的熱帶氣旋趨勢。他們還認為北半球一些多年代際振蕩相位的轉(zhuǎn)變可能會導(dǎo)致未來的極向遷移趨勢出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)。

圖6 1979—2017年6—11月西北太平洋熱帶氣旋平均生成緯度(a)、平均生成經(jīng)度(b)、平均LMI(生命史最大強度)緯度(c)和平均LMI經(jīng)度(d)(直線為線性趨勢；紅色為CMA數(shù)據(jù)，藍色為JTWC數(shù)據(jù)，橙色為JMA數(shù)據(jù)；這里使用了KOSSIN et al.[45]的研究方法以找出熱帶氣旋LMI位置)Fig.6 Average genesis latitude (a), genesis longitude (b), LMI (lifetime maximum intensity) latitude (c), and LMI longitude (d) of tropical cyclone over the western North Pacific between June and November from 1979 to 2017 (straight line for linear trend; red, blue, and orange lines for data from CMA, JTWC, and JMA, respectively; here the LMI location of tropical cyclone is defined by KOSSIN et al.[45])

熱帶氣旋極向遷移可能與哈得來環(huán)流的擴張有關(guān)[47-48]。STUDHOLME and GULEV[47]將哈得來環(huán)流的極向遷移變化歸結(jié)于拉尼娜型海面溫度梯度，導(dǎo)致了熱帶垂直風(fēng)切變的增加與副熱帶垂直風(fēng)切變的減少。近期大多數(shù)洋區(qū)哈得來環(huán)流上升支的高層出現(xiàn)下沉異常，可能導(dǎo)致了低緯度地區(qū)垂直穩(wěn)定度增加，從而不利于對流活動，抑制了夏秋季低緯度熱帶氣旋生成[48]。哈得來環(huán)流的這種變化可能是其極向移動的信號，因此極向移動的有利環(huán)境導(dǎo)致熱帶氣旋平均生成位置和LMI向極遷移。

LMI在西北太平洋的變化最為明顯[46]。DALOZ and CAMARGO[49]認為有利條件的向北遷移導(dǎo)致了西北太平洋熱帶氣旋生成位置和LMI的極向遷移。SONG and KLOTZBACH[50]發(fā)現(xiàn)在1980年后西北太平洋熱帶氣旋LMI的極向遷移趨勢顯著，主要原因有兩個：一是IPO導(dǎo)致的熱帶氣旋生成位置變動，二是因西北太平洋SST變暖導(dǎo)致了熱帶氣旋生成位置和LMI之間距離的增加。ZHAN and WANG[51]發(fā)現(xiàn)弱的熱帶氣旋的極向變化幅度明顯大于強熱帶氣旋的極向變化幅度。近期增強的沃克環(huán)流導(dǎo)致了西北太平洋東部的東風(fēng)異常和反氣旋環(huán)流異常，在該地區(qū)形成的熱帶氣旋較少但較強，所以弱熱帶氣旋主導(dǎo)了夏秋西北太平洋熱帶氣旋極向遷移[52]。

SUN et al.[53]注意到在1999年之后的增暖減緩期，西北太平洋熱帶氣旋的極向遷移趨勢發(fā)生了逆轉(zhuǎn)。SST的變化可能影響了潛在強度和大尺度環(huán)流，繼而逆轉(zhuǎn)了熱帶氣旋的極向遷移趨勢。

3 影響我國的熱帶氣旋活動變化

在太平洋氣候突變對熱帶氣旋頻數(shù)產(chǎn)生影響的同時，熱帶氣旋對東亞地區(qū)的影響也有變化。熱帶氣旋生成位置偏西加上引導(dǎo)氣流的變化使得熱帶氣旋更加容易影響中國東南部地區(qū)[9,18]。HE et al.[9]將印度洋-太平洋SST的共同變化作為整體進行研究，發(fā)現(xiàn)它們的氣候突變導(dǎo)致了1998年后西北太平洋熱帶氣旋西北行路徑的增加以及中國東南部熱帶氣旋活動頻數(shù)的增加。HONG et al.[18]的模式結(jié)果表明太平洋的SST異常模態(tài)(太平洋西部類似K型的增暖異常)使得西北太平洋西部的熱力條件變好，因此熱帶氣旋生成頻數(shù)在西北太平洋西部增加。同時這樣的SST異常又使引導(dǎo)氣流向西擴展，將熱帶氣旋引導(dǎo)至中國東南部地區(qū)，使中國面臨更大的熱帶氣旋威脅。HSU et al.[27]在研究季節(jié)內(nèi)振蕩與天氣尺度渦旋年代際變化的同時也研究了熱帶氣旋路徑分布的變化。他們發(fā)現(xiàn)在1998年前更多的熱帶氣旋會經(jīng)過菲律賓海、南?；蛘咿D(zhuǎn)向日本，而登陸或者影響中國東南部的熱帶氣旋頻數(shù)則偏少。而在1998年后，這個關(guān)系出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，影響中國的熱帶氣旋頻數(shù)增加。通過一個能量診斷方程，他們指出這種變化與天氣尺度渦旋在東海附近獲得的動能多少有關(guān)。

前文已經(jīng)提到，西北太平洋西部發(fā)生強熱帶氣旋的幾率相比上個世紀有所增加[32-38]，因此我國面臨的熱帶氣旋風(fēng)險可能有所增加。YAO et al.[54]利用中國氣象局熱帶氣旋最佳路徑資料分析了登陸我國的強臺風(fēng)(最大風(fēng)速大于 41.5 m·s-1)頻數(shù)是否有增加。結(jié)果顯示2004年左右登陸強臺風(fēng)頻數(shù)出現(xiàn)突然增加(圖7)。在2004年之后的時期，中國陸地溫度明顯升高、近海海水熱含量顯著增加，既有利于熱帶氣旋快速增強，又有利于氣流引導(dǎo)熱帶氣旋登陸中國。然而ZHANG et al.[55]發(fā)現(xiàn)登陸我國南方的臺風(fēng)(最大風(fēng)速大于32. 6 m·s-1)頻數(shù)雖然有所增加，但趨勢并不顯著。這種差異可能是由于選取的熱帶氣旋強度不同所導(dǎo)致。

圖7 1973—2017年7—9月西北太平洋強臺風(fēng)頻數(shù)(藍色柱)、登陸中國的強臺風(fēng)頻數(shù)(紅色柱)以及登陸中國南部的強臺風(fēng)頻數(shù)(綠色標志)(圖片引自YAO et al.[54])Fig.7 Frequency of western North Pacific severe typhoon (STY) (blue bar), frequency of landfalling STY in China (red bar), and frequency of landfalling STY in southern China (green symbol) between July and September from 1973 to 2017 (figure cited from YAO et al.[54])

4 總結(jié)與討論

目前學(xué)術(shù)界對西北太平洋熱帶氣旋生成及路徑的氣候變化有較一致的描述：如圖8所示，自20世紀70年代末期以來，全球變暖背景下西北太平洋夏秋季熱帶氣旋生成頻數(shù)呈年代際減少且熱帶氣旋活動有西北偏移的趨勢。在人類活動、自然變率以及其他未知因素的影響下，太平洋以及印度洋SST變化導(dǎo)致了大尺度環(huán)境的變化，其中垂直風(fēng)切變(VWS)的增強可能是熱帶氣旋頻數(shù)減少的主要原因。但有研究表明北大西洋的SST增暖通過沃克環(huán)流的變化對西北太平洋熱帶氣旋生成減少的影響也非常重要。因此太平洋、印度洋和大西洋對西北太平洋熱帶氣旋活動的調(diào)控作用關(guān)系復(fù)雜，仍有諸多爭議。與熱帶氣旋有緊密聯(lián)系的天氣系統(tǒng)，如季風(fēng)槽、洋中槽和副熱帶高壓的變化，通過垂直風(fēng)切變、能量轉(zhuǎn)化等的改變對熱帶氣旋的年代際變化也起到了直接作用。此外西北太平洋西部強熱帶氣旋的頻數(shù)呈現(xiàn)增加的趨勢且可能與全球變暖特別是東亞近海SST的增暖有關(guān)。但這種趨勢在觀測與未來模擬中的變化也存在許多不確定性。西北太平洋熱帶氣旋生成位置以及路徑均出現(xiàn)了西移、西北移的變化，而這種變化可能受到了ENSO變異的調(diào)控以及20世紀90年代中后期太平洋氣候突變的影響。全球變暖的背景下，熱帶環(huán)流的向北擴張導(dǎo)致了熱帶氣旋有利環(huán)境的北移，西北太平洋熱帶氣旋活動也出現(xiàn)極向遷移的趨勢。因此，未來中高緯度地區(qū)受熱帶氣旋影響的風(fēng)險可能會有所增加。

圖8 近幾十年西北太平洋熱帶氣旋活動氣候變化原因示意圖Fig.8 Schematic diagram on causes of climate change in tropical cyclone activity in the western North Pacific in recent decades

目前關(guān)于西北太平洋熱帶氣旋生成及路徑的氣候?qū)W研究還存在一些問題猶待解決。第一，西北太平洋不同機構(gòu)的熱帶氣旋數(shù)據(jù)存在一定差異[56-61]，并且衛(wèi)星觀測前的數(shù)據(jù)的可靠性問題也不可忽視[62-63]。因此，檢驗短期觀測資料反映的變化是否可靠，不同機構(gòu)數(shù)據(jù)反映的變化是否存在差異，都是未來改進的重要方向。第二，熱帶氣旋的長期預(yù)測受限于觀測資料的精度和長度，無法得到熱帶氣旋與氣候因子的變化關(guān)系。因此針對熱帶氣旋的觀測方法仍有很大的改進和發(fā)展空間[64-65]。第三，學(xué)界對熱帶氣旋發(fā)生發(fā)展的機制仍然認識有限，SST變化究竟如何影響熱帶氣旋還需要具體的理論解釋，同時還缺乏季節(jié)內(nèi)振蕩對熱帶氣旋激發(fā)作用的詳細討論?？傊?，熱帶氣旋已有的變化和未來的變化仍有很大的不確定性，制作可靠均一的熱帶氣旋數(shù)據(jù)庫，建立有效的熱帶氣旋預(yù)報模式，揭示熱帶氣旋發(fā)生發(fā)展的理論規(guī)律是未來熱帶氣旋活動氣候?qū)W研究的工作重點。