周群，魏立新

( 1.國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京 100081)

1 引言

西北太平洋是全球熱帶氣旋（Tropical Cyclone,TC）生成的主要地區(qū)之一，全球約有1/3的熱帶氣旋在此海域生成。熱帶氣旋帶來的狂風(fēng)巨浪、災(zāi)害性風(fēng)暴潮嚴(yán)重威脅人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此，關(guān)于TC生成的氣候?qū)W研究具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。以往的很多研究聚焦于西北太平洋上TC生成的年際變化，一系列的工作揭示出許多海洋、大氣模態(tài)與西北太平洋TC的頻數(shù)變化存在聯(lián)系[1–11]。西北太平洋TC生成頻數(shù)與赤道中東太平洋不同類型增暖型事件、東印度洋海溫異常以及熱帶大西洋海溫異常等都有著密切關(guān)系[1–3]。大氣模態(tài)諸如南極濤動(dòng)[4]、北太平洋濤動(dòng)[5]、亞洲–太平洋濤動(dòng)[6]、北極濤動(dòng)[7–8]以及北大西洋濤動(dòng)[9]等對(duì)西北太平洋TC的生成也有比較明顯的調(diào)整作用。這些研究不僅有助于全面認(rèn)知影響熱帶氣旋生成的因子[10–11]，對(duì)于提高西北太平洋臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的季節(jié)預(yù)測(cè)水平也有著重要的科學(xué)意義。

北極濤動(dòng)（Arctic Oscillation，AO）是大氣內(nèi)部的一種模態(tài)，表征了北半球熱帶外大氣在年際尺度上的主要變化[12]。北極濤動(dòng)存在明顯的季節(jié)變化，即AO信號(hào)變化在夏季最弱，而在冬季最強(qiáng)。因此，早期研究更多的關(guān)注冬季AO對(duì)同期冬季氣候的顯著作用[13–15]，并指出冬季AO變化對(duì)后期東亞地區(qū)環(huán)流異常也能產(chǎn)生重要影響[15]。一些研究發(fā)現(xiàn)，春季AO/NAO（North Atlantic Oscillation，北大西洋濤動(dòng)；被認(rèn)為是AO在北大西洋部分的分量）也可以作為東亞夏季氣溫、降水異常的潛在預(yù)報(bào)因子[16–23]。以往的研究表明，AO的氣候影響不僅局限在北半球中高緯度地區(qū)，其強(qiáng)弱變化也能影響熱帶地區(qū)的天氣和氣候，如赤道中東太平洋海溫變率[24–25]、熱帶地區(qū)的對(duì)流活動(dòng)[26]及西北太平洋熱帶氣旋活動(dòng)[27–29]等。通過將西北太平洋劃分為東、西部?jī)蓚€(gè)區(qū)域（以 150°E 為界），Cao 等[29]指出春季（3–5 月）平均AO指數(shù)與夏季東部區(qū)域內(nèi)的TC生成個(gè)數(shù)之間存在密切聯(lián)系，而對(duì)西部區(qū)域上空的TC活動(dòng)無明顯影響；Choi等[28]的研究發(fā)現(xiàn)春季AO指數(shù)偏高時(shí)，隨后夏季更多的TC侵襲日本、韓國和中國臺(tái)灣地區(qū)，而影響菲律賓地區(qū)的TC個(gè)數(shù)偏少，這與東亞中緯度和低緯度地區(qū)分別存在著反氣旋和氣旋式環(huán)流異常有關(guān)，然而AO影響的具體過程及背后的物理機(jī)制卻并沒有被很好地揭示出來。由于春季各月AO相互獨(dú)立，許多研究采用單月的AO指數(shù)來研究春季AO的氣候效應(yīng)，并且指出東亞夏季風(fēng)異常與晚春（5月）AO指數(shù)關(guān)系最為密切[20–23]。那么，晚春AO能否對(duì)夏季西北太平洋上空TC活動(dòng)有更好的指示作用，又是通過怎樣的動(dòng)力過程產(chǎn)生這一影響的，這些都成為亟待深入探討的科學(xué)問題，在短期氣候預(yù)測(cè)中也具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。為此，本研究利用5月AO指數(shù)重點(diǎn)分析如下兩個(gè)問題：在年際尺度上，晚春AO是否能顯著的影響夏季西北太平洋TC的生成個(gè)數(shù)？如果能，那么其影響機(jī)制如何？本文首先考察晚春AO指數(shù)與西北太平洋TC生成頻數(shù)的相關(guān)關(guān)系，并對(duì)相關(guān)的大尺度環(huán)境因子進(jìn)行系統(tǒng)的分析，在此基礎(chǔ)上就其中可能涉及的物理過程及影響機(jī)制做進(jìn)一步探討。

2 資料與方法

本文使用的大氣資料主要是美國氣象環(huán)境預(yù)報(bào)中心和美國國家大氣研究中心（NCEP/NCAR）逐月再分析資料，其水平分辨率為2.5°×2.5°，所用的變量包括：海平面氣壓場(chǎng)、位勢(shì)高度場(chǎng)、垂直速度場(chǎng)、相對(duì)濕度場(chǎng)、經(jīng)向風(fēng)場(chǎng)和緯向風(fēng)場(chǎng)。AO指數(shù)取自美國國家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA）的氣候預(yù)測(cè)中心（Climate Prediction Centre, CPC），該指數(shù)已被廣泛地應(yīng)用于天氣、氣候預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)和科研工作中。文中的熱帶氣旋統(tǒng)計(jì)資料取自中國氣象局熱帶氣旋資料中心發(fā)布的最佳路徑數(shù)據(jù)集。該資料中包含了強(qiáng)度未達(dá)到熱帶風(fēng)暴級(jí)別的熱帶低壓數(shù)據(jù)，但本文只考慮赤道以北的西北太平洋（120°E～180°）范圍內(nèi)生成的最大強(qiáng)度達(dá)到或超過熱帶風(fēng)暴級(jí)別（中心附近最大風(fēng)速≥18 m/s）的熱帶氣旋。本研究選用1950–2018年共計(jì)69年的資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用的方法主要是回歸分析和相關(guān)分析，并利用t檢驗(yàn)來驗(yàn)證其顯著性。文中還采用了經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解的方法來考察北太平洋風(fēng)暴軸的空間異常分布和時(shí)間演變特征。

3 晚春AO對(duì)夏季西北太平洋TC生成頻數(shù)的影響

圖1為標(biāo)準(zhǔn)化的晚春（5月）北極濤動(dòng)指數(shù)與隨后夏季（6–9月）西北太平洋熱帶氣旋生成總數(shù)的時(shí)間序列，可以看到二者均表現(xiàn)出明顯的年際變化。通過計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)1950–2018年期間晚春AO指數(shù)與夏季西北太平洋TC生成頻數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)為0.32，能通過99%信度檢驗(yàn)水平。也即當(dāng)晚春AO為正位相，夏季更多的TC在西北太平洋上空生成；相反，當(dāng)晚春AO為負(fù)位相，夏季西北太平洋TC生成個(gè)數(shù)偏少。

圖1 1950–2018年標(biāo)準(zhǔn)化的晚春（5月）AO指數(shù)（黑色實(shí)線）與夏季（6–9月）西北太平洋熱帶氣旋生成頻數(shù)（淺灰色虛線）的年際變化序列Fig.1 Normalized time series of the late spring (May) Arctic Oscillation (AO) index (black solid line) and tropical cyclone (TC)frequency over the western North Pacific (grey dashed line) in the subsequent summer (June to September) for the period of 1950–2018

為了說明晚春AO對(duì)西北太平洋TC生成的影響，圖2首先給出了晚春AO影響下的后期西北太平洋上空的大氣環(huán)流特征。由圖2可知，晚春AO較強(qiáng)時(shí)，夏季西北太平洋上空海平面氣壓顯著減弱，對(duì)流層低層850 hPa形成一個(gè)異常的氣旋性環(huán)流（圖2a）；500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)顯示西北太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度和位置發(fā)生了改變，副高主體位置偏東偏北、強(qiáng)度上略有減弱，有利于其南側(cè)熱帶輻合帶強(qiáng)度的增強(qiáng)，相應(yīng)地，500 hPa垂直速度場(chǎng)在熱帶地區(qū)表現(xiàn)為負(fù)異常，也即存在上升運(yùn)動(dòng)（圖2b），再次證實(shí)西北太平洋熱帶對(duì)流活動(dòng)發(fā)展旺盛。而晚春AO較弱時(shí)，西北太平洋對(duì)流層低層形成一個(gè)反氣旋式環(huán)流異常，副高主體位置偏西偏南、強(qiáng)度增強(qiáng)，熱帶地區(qū)對(duì)流活動(dòng)受到抑制。

西北太平洋暖池表層海溫一般都在28.5℃以上，可以滿足TC生成所要求的熱力條件[30]，因此，我們著重分析與西北太平洋TC生成有關(guān)的一些大尺度環(huán)境因子的變化情況。圖3a和3b是將夏季西北太平洋上空850 hPa輻合、200 hPa輻散回歸到前期AO指數(shù)的分布型。除近赤道地區(qū)外，西北太平洋整個(gè)熱帶地區(qū)被顯著的低層渦度正異常及高層散度正異?？刂疲簿褪钦f，對(duì)應(yīng)晚春AO的正位相，西北太平洋對(duì)流層低層形成一個(gè)氣旋式相對(duì)渦度，為TC生成和發(fā)展提供大尺度的輻合上升運(yùn)動(dòng)；對(duì)流層高層輻散增強(qiáng)，表明高層輻散與低層輻合相配合，加強(qiáng)大尺度的上升運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)對(duì)流層中層正相對(duì)渦度的發(fā)展，從而有利于西北太平洋TC的生成[31]。垂直風(fēng)切變較小才能使得初始擾動(dòng)的對(duì)流凝結(jié)所釋放的潛熱能更好地集中在一個(gè)對(duì)流層中上層有限的空間范圍內(nèi)，形成暖心結(jié)構(gòu)，而過大的風(fēng)切則會(huì)抑制對(duì)流活動(dòng)的發(fā)展，限制暖心和渦旋的形成，不利于TC的生成。從晚春AO與隨后夏季200～850 hPa之間的緯向風(fēng)垂直切變的關(guān)系（圖3c）中可以看到，除20°N附近狹長(zhǎng)的緯度帶外，西北太平洋熱帶地區(qū)幾乎被一致的垂直風(fēng)切變負(fù)異常區(qū)所覆蓋，這反映了當(dāng)前期AO越強(qiáng)（弱），夏季垂直風(fēng)切越?。ù螅?，對(duì)西北太平洋TC的生成越有利（不利）。對(duì)流層中、低層大的濕度對(duì)于TC生成也是一個(gè)重要的條件，若某區(qū)域?qū)α鲗又小⒌蛯訚穸忍?huì)引起水汽的蒸發(fā)，不利于凝結(jié)潛熱的釋放和上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)，從而抑制對(duì)流的發(fā)展，不利于TC的生成。晚春AO與夏季700～500 hPa平均相對(duì)濕度的回歸分布進(jìn)一步證實(shí)了AO與TC生成頻數(shù)相關(guān)關(guān)系的存在性，從圖3d中可見菲律賓以東的熱帶海域?yàn)榇髿庀鄬?duì)濕度大值區(qū)，表明前期AO處于正位相時(shí)，后期該區(qū)域范圍內(nèi)的水汽更加充足，有利于TC生成頻數(shù)的增多。與此相反，當(dāng)前期AO處于負(fù)位相時(shí)，夏季熱帶西北太平洋上空低層形成一個(gè)反氣旋式相對(duì)渦度，高層輻散減弱、風(fēng)切增大、相對(duì)濕度減小，這些都不利于TC的生成和發(fā)展。因此，這里的分析說明前期AO可以通過影響與TC生成密切相關(guān)的大尺度環(huán)境條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)后期西北太平洋TC生成頻數(shù)的調(diào)節(jié)。

圖2 1950–2018 年期間夏季平均海平面氣壓場(chǎng)（SLP，等值線；間隔：0.1 hPa）和 850 hPa風(fēng)場(chǎng)（UV850，矢量；單位：m/s）（a）以及 500 hPa垂直速度（O500，黑色等值線；間隔：1.5×10?3 Pa/s）和 500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)（H500，紅色及藍(lán)色等值線）（b）回歸到晚春AO指數(shù)的分布Fig.2 Regression distributions of the summer mean sea level pressure (SLP, contours; interval: 0.1 hPa) and 850 hPa wind (UV850, vectors; unit: m/s) (a), 500 hPa vertical velocity (O500, black contours; interval: 1.5×10?3 Pa/s) and 500 hPa geopotential height (H500, red and blue contours) (b) on the late spring AO index

圖3 將 1950–2018 年期間夏季平均對(duì)流層低層 850 hPa相對(duì)渦度（等值線；間隔：0.5×10?6 s?1）（a），對(duì)流層上層 200 hPa散度（等值線；間隔：0.75×10?6 s?1）（b），200～850 hPa 之間緯向風(fēng)的垂直切變（等值線；間隔：0.3 m/s）（c）以及 700～500 hPa平均相對(duì)濕度（等值線；間隔：0.3%）（d）回歸到晚春AO指數(shù)的分布型Fig.3 Regression distributions of the summer mean 850 hPa vorticity (contours; interval: 0.5×10?6 s?1) (a), 200 hPa divergence (contours;interval: 0.75×10?6 s?1) (b), vertical zonal wind shear between 200?850 hPa (contours; interval: 0.3 m/s) (c) and 700?500 hPa mean relative humidity (contours; interval: 0.3%) (d) on the late spring AO index

4 晚春AO影響夏季西北太平洋TC生成的可能機(jī)制

為了解晚春AO影響夏季西北太平洋TC生成的機(jī)制，我們首先考察晚春AO對(duì)同期北太平洋大氣環(huán)流異常的重要作用。圖4是海平面氣壓場(chǎng)、850 hPa風(fēng)場(chǎng)、500 hPa及200 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)與同期AO指數(shù)的相關(guān)分布。在全球尺度上，AO的典型特征是北半球中緯度與極地地區(qū)之間氣壓異常的“蹺蹺板”式準(zhǔn)正壓性的反向變化。在北太平洋地區(qū)，我們發(fā)現(xiàn)大氣環(huán)流異常也顯示出準(zhǔn)正壓性的垂直結(jié)構(gòu)，并且在中緯度–亞熱帶地區(qū)形成一個(gè)典型的偶極子分布型，中緯度海平面氣壓升高，850 hPa存在異常的反氣旋式環(huán)流，對(duì)流層中、高層為顯著的位勢(shì)高度正異常所占據(jù)，而在其西南側(cè)的西北太平洋地區(qū)，海平面氣壓降低，存在弱的氣旋式環(huán)流異常，對(duì)流層中、高層位勢(shì)高度降低，這與之前的研究結(jié)果相一致[29]。

值得注意的一點(diǎn)是，AO偏強(qiáng)時(shí)，在熱帶西太平洋上空低層出現(xiàn)西風(fēng)異常（圖4c），Chen等[24]的研究指出這是由北太平洋地區(qū)天氣尺度波動(dòng)和平均流之間相互作用造成的，并且西風(fēng)異常的形成和維持是AO觸發(fā)隨后冬季El Ni?o事件發(fā)生的重要環(huán)節(jié)。一般而言，北半球天氣尺度（2.5～6 d）帶通瞬變擾動(dòng)方差的極大值呈帶狀集中分布在中緯度兩大洋上。這種天氣尺度擾動(dòng)最活躍的地區(qū)，被稱為風(fēng)暴軸，因此，我們有必要分析北太平洋風(fēng)暴軸隨AO強(qiáng)弱而變化的情況。圖5a是將5月份風(fēng)暴軸回歸到同期AO指數(shù)的分布型，這里采用2.5～6 d帶通濾波后的500 hPa位勢(shì)高度方差來表征風(fēng)暴軸[32]，多年平均的氣候態(tài)風(fēng)暴軸分布在圖中以加粗黑色虛線表示。由圖可見，正異常中心基本位于多年平均風(fēng)暴軸位置的北側(cè)，而負(fù)異常中心基本位于其南側(cè)。將1950–2018年期間該月風(fēng)暴軸進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解，可以發(fā)現(xiàn)第1模態(tài)表現(xiàn)為風(fēng)暴軸增強(qiáng)或減弱的變化型，也即反映了風(fēng)暴軸的強(qiáng)度變化（圖略）。第2模態(tài)（如圖5b所示，方差貢獻(xiàn)11.2%）的空間型明顯表現(xiàn)為經(jīng)向上的偶極子型分布，與風(fēng)暴軸對(duì)AO強(qiáng)弱變化的響應(yīng)十分類似，氣候態(tài)平均位置的南側(cè)為顯著的負(fù)值區(qū)，北側(cè)為顯著的正值區(qū)，表明第2模態(tài)的空間型集中反映了風(fēng)暴軸位置的南北移動(dòng)情況，這與已有的工作相一致[33]。因此，第2模態(tài)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間系數(shù)可認(rèn)為是風(fēng)暴軸的位置指數(shù)（Storm Track Position Index, STPI），從該指數(shù)的時(shí)間變化序列（圖5c）可以看出風(fēng)暴軸的南北位移具有明顯的年際差異，計(jì)算1950–2018年期間該指數(shù)與同期AO指數(shù)的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.40（通過99%置信水平驗(yàn)證）。也就是說，晚春AO正位相時(shí)北太平洋風(fēng)暴軸往往向北偏移，而AO負(fù)位相時(shí)風(fēng)暴軸向南偏移。

圖4 1950?2018年期間晚春AO指數(shù)與同期海平面氣壓場(chǎng)（a），500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)（b），以及200 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)（c）的相關(guān)分布，將同期850 hPa風(fēng)場(chǎng)（矢量；單位：m/s）回歸到春晚AO指數(shù)的分布型（d）Fig.4 Correlation patterns between late spring AO index and the simultaneous sea level pressure (a), 500 hPa geopotential height (b), and 200 hPa geopotential height (c) for the period 1950–2018, regressed pattern 850 hPa wind (vectors; unit:m/s) on the late spring AO index (d)

龔道溢[20]和Gong等[16,21]的一系列工作認(rèn)為東亞高空急流的向北移動(dòng)，是晚春AO影響夏季東亞環(huán)流異常的關(guān)鍵過程。為此，我們系統(tǒng)地考察了西北太平洋夏季大氣環(huán)流對(duì)前期北太平洋風(fēng)暴軸位置南北移動(dòng)的響應(yīng)（圖6）。在對(duì)流層低層850 hPa為明顯的氣旋性環(huán)流異常，850 hPa渦度的變化表明低層是異常的輻合流場(chǎng)，這些都有利于TC的發(fā)生和發(fā)展，對(duì)流層中層西北太平洋副熱帶高壓位置較氣候態(tài)偏東偏北、強(qiáng)度偏弱，這與晚春AO對(duì)夏季西北太平洋地區(qū)大氣環(huán)流的影響十分類似（圖2，圖3a）。從局地（120°E～180°平均）經(jīng)向Hadley環(huán)流與風(fēng)暴軸位置指數(shù)的回歸系數(shù)的診斷結(jié)果來看，低緯地區(qū)的上升氣流位于15°N附近，在其兩側(cè)為異常的下沉氣流，其中北側(cè)的下沉支位于30°N附近，與副高主體位置和強(qiáng)度變化關(guān)系密切；在45°N附近存在一個(gè)中緯度的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，其北側(cè)60°N附近為對(duì)應(yīng)的下沉支（圖7a）。這些結(jié)果表明夏季西北太平洋局地經(jīng)向環(huán)流隨前期風(fēng)暴軸位置南北移動(dòng)而變化，并且與晚春AO強(qiáng)弱變化造成的變異高度一致。AO指數(shù)高值年，隨后的夏季西北太平洋主要的上升氣流位于15°N及45°N附近，而下沉氣流則主要位于赤道附近、30°N及60°N附近，整個(gè)局地Hadley環(huán)流發(fā)生了調(diào)整（圖7b），從而將熱帶外地區(qū)諸如副高、東亞高空急流等的改變與熱帶地區(qū)對(duì)流活動(dòng)的異常聯(lián)系在一起。

圖5 將1950?2018年期間5月北太平洋風(fēng)暴軸（等值線；間隔：60 gpm）回歸到同期AO指數(shù)的分布型（a），5月風(fēng)暴軸（等值線；間隔：60 gpm）經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解的第二模態(tài)的空間分布型（b）以及對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化處理后的時(shí)間系數(shù)（即風(fēng)暴軸位置指數(shù) STPI）（c）Fig.5 Regression of the North Pacific storm track (contours; interval: 60 gpm) on the May AO index (a), spatial pattern (contours; interval: 60 gpm) (b) and normalized time coefficients (defined as the Storm Track Position Index, STPI) (c) of the second leading empirical orthogonal function modes of the North Pacific storm track in May

已有的工作提出太平洋/日本（Pacific–Japan，PJ）遙相關(guān)型是聯(lián)系A(chǔ)O與TC活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，并考察了局地經(jīng)向環(huán)流在二者聯(lián)系過程中起到的關(guān)鍵作用[27–28]；Cao 等[29]則認(rèn)為北太平洋風(fēng)暴軸的不同響應(yīng)是造成AO與TC活動(dòng)關(guān)系變化的主要原因，但并未給出風(fēng)暴軸變異與西北太平洋大氣環(huán)流異常相聯(lián)系的具體過程。綜合上述研究，本節(jié)首先分析了AO對(duì)北太平洋風(fēng)暴軸的影響（圖5），隨后考察了西北太平洋夏季大氣環(huán)流對(duì)風(fēng)暴軸位置的響應(yīng)（圖6），并強(qiáng)調(diào)了局地經(jīng)向環(huán)流的調(diào)整是將熱帶外環(huán)流改變與熱帶對(duì)流活動(dòng)異常相聯(lián)系的重要橋梁（圖7），從而揭示了春季AO影響夏季TC生成頻數(shù)的整個(gè)物理過程。本節(jié)的分析結(jié)果表明，晚春北極濤動(dòng)信號(hào)首先影響北太平洋風(fēng)暴軸的南北移動(dòng)，通過天氣尺度波動(dòng)異常反饋給平均流，導(dǎo)致正AO年夏季在西北太平洋上空對(duì)流層低層產(chǎn)生氣旋性環(huán)流異常和氣旋性渦度，從而有利于TC的生成和發(fā)展，在局地Hadley環(huán)流異常的作用下，造成西北太平洋副熱帶高壓偏東偏北、強(qiáng)度偏弱，進(jìn)一步增強(qiáng)熱帶輻合帶的對(duì)流活動(dòng)。而負(fù)AO年夏季大氣環(huán)流變化基本與上述相反，不利于TC在西北太平洋上空形成。

5 結(jié)論與討論

在關(guān)于西北太平洋TC活動(dòng)的氣候?qū)W研究中，AO強(qiáng)弱變化對(duì)TC生成的影響一直是研究熱點(diǎn)。利用季節(jié)（3?5月）平均的AO指數(shù)，Cao等[29]發(fā)現(xiàn)春季AO僅僅對(duì)夏季150°E以東的西北太平洋上空生成的TC有一定影響。考慮到相較于整個(gè)春季，晚春（5月）的AO指數(shù)與東亞夏季風(fēng)環(huán)流異常的關(guān)系更為密切，本文基于NCEP/NCAR再分析逐月資料和中國氣象局發(fā)布的熱帶氣旋最佳路徑集等數(shù)據(jù)，考察了晚春AO與隨后6?9月西北太平洋TC生成的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)1950–2018年期間晚春AO指數(shù)與夏季TC生成頻數(shù)具有顯著的正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)能通過99%信度檢驗(yàn)），表明較之季節(jié)平均的AO指數(shù)，晚春AO指數(shù)對(duì)夏季西北太平洋上空TC活動(dòng)有更好的指示作用，為TC生成頻數(shù)的季節(jié)預(yù)報(bào)提供了一定的依據(jù)。進(jìn)一步的診斷分析可以得出以下主要結(jié)論：

圖6 將1950–2018年期間夏季平均850 hPa風(fēng)場(chǎng)（矢量；單位：m/s）、850 hPa相對(duì)渦度（深色和淺色陰影分別表示通過95%和90%信度水平）及500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)回歸到風(fēng)暴軸位置指數(shù)的空間分布型Fig.6 Regression distributions of storm track position index on the summer mean 850 hPa wind (vectors; unit: m/s), 850 hPa vorticity (anomalies significant above 95% and 90% confidence level are shaded with dark and shallow) and 500 hPa geopontential height during 1950–2018

圖7 將1950–2018年期間夏季平均西北太平洋局地（120°E～180°平均）經(jīng)向環(huán)流回歸到晚春風(fēng)暴軸位置指數(shù)（a）以及晚春AO指數(shù)（b）的分布型Fig.7 Regression distributions of the late spring strom track position index (a), AO index (b) on the summer mean vertical motion over western North Pacific local Hadley cell (120°E–180° average)

（1）晚春AO與夏季西北太平洋上空大尺度環(huán)境因子相關(guān)聯(lián)，這種關(guān)聯(lián)對(duì)TC生成頻數(shù)的年際變化產(chǎn)生重要影響。在AO指數(shù)為正的年份，夏季西北太平洋副熱帶高壓偏東偏北、強(qiáng)度偏弱，對(duì)流層低層形成一個(gè)異常的氣旋性環(huán)流異常，熱帶輻合帶對(duì)流活動(dòng)加強(qiáng)，西北太平洋低緯度地區(qū)有正的低層氣旋性渦度、高層散度大值、較小的垂直風(fēng)切邊以及較大的中層相對(duì)濕度，這些都有利于TC生成。反之，晚春AO處于負(fù)位相時(shí)則不利于TC的生成。

（2）晚春AO對(duì)北太平洋風(fēng)暴軸位置南北移動(dòng)的調(diào)制，是AO影響后期夏季西北太平洋上空大氣環(huán)流異常的重要環(huán)節(jié)。具體而言，晚春AO正位相年，風(fēng)暴軸向北移動(dòng)，通過天氣尺度波動(dòng)和平均流之間的相互作用，導(dǎo)致后期在西北太平洋上空形成一個(gè)低層的氣旋性渦度異常，在局地經(jīng)向環(huán)流異常的作用下，造成西北太平洋副熱帶高壓位置偏東偏北、溫度偏弱，有利于其南側(cè)熱帶輻合帶的進(jìn)一步加強(qiáng)，與之相聯(lián)系的大尺度熱力、動(dòng)力因子發(fā)生改變，從而有利于TC的生成和發(fā)展。這是晚春AO影響后期夏季TC在西北太平洋上生成的關(guān)鍵過程。

此外，春季熱帶大洋海溫也是西北太平洋TC生成的重要預(yù)報(bào)因子[34–35]，從與晚春AO指數(shù)相聯(lián)系的同期海溫場(chǎng)可以看到，在熱帶大西洋（Northern Tropical Atlantic，NTA）存在顯著的負(fù)相關(guān)區(qū)（圖8a）。計(jì)算整個(gè)研究時(shí)段（1950–2018年）晚春AO指數(shù)與NTA關(guān)鍵區(qū)（0°～25°N，90°W～15°E）區(qū)域平均的海溫序列之間的相關(guān)系數(shù)為–0.23，僅能通過90%的信度檢驗(yàn)。然而，若以1980年為界將研究時(shí)段劃分為前、后兩個(gè)時(shí)期，后期（1980–2018年）兩個(gè)序列表現(xiàn)出更多的反位相演變特征，表明二者的負(fù)相關(guān)關(guān)系更為密切（圖8b）。從兩個(gè)序列之間的滑動(dòng)相關(guān)系數(shù)來看（圖8c，取長(zhǎng)度為31 a滑動(dòng)窗口，橫坐標(biāo)顯示的年份為滑動(dòng)窗口的中間值），研究時(shí)段內(nèi)該系數(shù)均為負(fù)值且隨時(shí)間呈線性下降的演變趨勢(shì)，特別是在1995–2003年期間該系數(shù)能通過95%的信度檢驗(yàn)，表明自1980年以來晚春AO指數(shù)與NTA關(guān)鍵區(qū)海溫之間呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。Wang[36]提出春季海溫預(yù)報(bào)因子對(duì)西北太平洋TC數(shù)量的預(yù)報(bào)能力存在明顯的年代際變化，這里討論的AO與NTA海溫之間聯(lián)系的不斷加強(qiáng)是否對(duì)上述年代際變化有所貢獻(xiàn)，未來還需要做深入的分析研究。

圖8 1950–2018年期間晚春AO指數(shù)與同期海表溫度指數(shù)場(chǎng)的相關(guān)分布（等值線；間隔：0.15）（a），標(biāo)準(zhǔn)化的AO指數(shù)（紅色實(shí)線）與熱帶大西洋關(guān)鍵區(qū)海表溫度指數(shù)（藍(lán)色實(shí)線）的年際變化序列（b）以及兩個(gè)序列之間的滑動(dòng)相關(guān)系數(shù)（31 a滑動(dòng)窗口，灰色陰影）（c）Fig.8 Correlation of the late spring AO index and the simultaneous SST (contours; interval: 0.15) (a), normalized time series of the AO index (red line) and northern tropical Atlantic SST (blue line) (b) and the 31 a sliding correlations (grey shadings) between the two series (c)during 1950?2018