ENSO與西北太平洋熱帶氣旋強度氣候變化

索南巴桑 索南美朵 索南措

摘要 開展熱帶氣旋強度氣候變化研究不僅有助于進行臺風監測和預報，提高災害天氣防御能力，減少社會經濟的損失。基于美國聯合臺風預警中心提供的臺風最佳路徑資料和NCEP大尺度環境場再分析資料，分析ENSO與西北太平洋熱帶氣旋強度氣候變化之間的關系，并從大尺度環境場闡述了彼此關系的可能物理解釋。

關鍵詞 西北太平洋;熱帶氣旋;ENSO;強度變化

中圖分類號：P444 文獻標識碼：A 文章編號：2095–3305（2020）08–0–03

Abstract The research on climate change of tropical cyclone intensity is not only helpful for typhoon monitoring and forecast， but also for improving the ability of weather disaster prevention and reducing the social and economic losses. Based on the optimal typhoon path data provided by the Joint Typhoon Warning Center of the United States and the NCEP large-scale environmental field reanalysis data， the relationship between ENSO and climate change of tropical cyclone intensity in the Northwest Pacific Ocean is analyzed， and the possible physical explanations of the relationship between ENSO and climate change of tropical cyclone intensity in the Northwest Pacific Ocean are expounded.

Key words Northwest Pacific; Tropical cyclone; ENSO; Intensity change

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.08.016

氣旋活動產生的暴雨和風暴潮等每年都會給我國帶來50億元左右的經濟損失，平均死亡人數在500人左右。臺風是ENSO事件作為年際氣候變化的最強信號，既包含南方濤動指數特征，又包含暖的厄爾尼諾事件（El Ni?o）以及冷的拉尼娜事件（La Ni?a），一般始于前一年冬季，在次年緩慢增長并在冬季達最強。近年來研究發現，ENSO現象有3—7年準周期，所以又把ENSO事件稱作ENSO循環。ENSO事件發生往往影響著全球范圍內天氣系統，而太平洋作為地球上面積最廣區域之一，受到的影響最多。對比1963—2012年最強7次El Ni?o事件（分別發生在1965年、1972年、1982年、1987年、1991年、1997年、2002年）和最強7次La Ni?a事件（分別發生在1970年、1973年、1975年、1984年、1988年、1998年、1999年），著重研究近年來熱帶氣旋頻數相對較多的發生在5—10月。分別統計分析兩類不同ENSO事件對熱帶氣旋生成個數、生成位置、平均強度、持續時間、超強臺風個數、超強臺風生成位置和最大強度位置等的影響，通過季風槽、垂直風切變、SST距平場等簡單解釋了El Ni?o年和La Ni?a年對西北太平洋熱帶氣旋強度影響產生差異的氣候原因。

1 資料

熱帶氣旋數據來自美國聯合臺風警報中心JTWC發布的1963—2012年西北太平洋熱帶氣旋6 h最佳路徑數據集。風場數據為美國大氣研究中心和國家環境預測中心（NCAR/NCEP）公布的從1978年1月—2010年12月逐月再分析資料（空間分辨率：2.5°×2.5°）。海表面溫度資料（SST）為美國海洋同化資料集（SODA）公布的1960年1月—2015年12月月平均資料（空間分辨率：0.5°×0.5°）。根據美國國家氣候中心（CPC）ENSO指數對El Ni?o年和La Ni?a年的定義，Ni?o3區SSTA連續6個月>0.5℃定義為一次El Nino事件，Ni?o3區SSTA連續6個月<-0.5℃定義為一次La Ni?a事件。

2 ENSO期間西北太平洋TC強度變化統計特征

2.1 ENSO對熱帶氣旋生成的影響

1963—2012年，西北太平洋共有1 477次熱帶氣旋活動，其中8月最多，有293個;最少是2月，僅13個。熱帶氣旋個數從2月開始增加，8月達頂峰后又逐漸減小，7—10月熱帶氣旋占整體數量67.8%以上，表明西北太平洋熱帶氣旋活動春冬季少、夏秋季多。周俊華等[1]也有過類似統計研究且結果相似，把7—10月稱為熱帶氣旋強季。

分析1963—2012年最強7次的El Ni?o事件和La Ni?a事件可知，El Ni?o年5—10月西北太平洋共發生169個熱帶氣旋活動，其中8月最多，共82個，5月最少，只有11個;La Ni?a年5—10月西北太平洋共生成148個熱帶氣旋，8月最多，為42個，5月最少，僅2個。El Ni?o年和La Ni?a年西北太平洋熱帶氣旋均從5月開始逐月增加，到8月后又減少。盡管5—7月、9月El Ni?o年熱帶氣旋活動都比La Ni?a年多，但10月La Ni?a年熱帶氣旋活動卻比El Ni?o年多近42%，導致總體數量相差不大（圖1）。

El Ni?o年、La Ni?a年5—10月西北太平洋熱帶氣旋主要生成位置分別在5°N～25°N、110°E～180°E，5°N～30°N、110°E～165°E。經度上El Ni?o年熱帶氣旋生成位置比La Ni?a年更傾向西北太平洋東部流域，160°E～180°E氣旋生成個數明顯多于La Ni?a年;緯度上La Ni?a年熱帶氣旋生成位置比El Ni?o年更傾向西北太平洋北部流域，20°N～30°N的熱帶氣旋個數明顯多于El Ni?o年。與何敏等[2]對El Ni?o和反El Ni?o事件與西太平洋臺風頻數關系研究結論相似。

1963—2012年El Ni?o年和La Ni?a年西北太平洋熱帶氣旋活動期間，El Ni?o年平均持續時間最大值在1997年，最小值在1965年，總平均持續8 d 、18 h;La Ni?a年平均持續時間最大值在1984年，最小值在1970年，總平均持續6 d。5—10月西北太平洋熱帶氣旋月平均持續時間，El Ni?o年平均持續時間在10月最大，5月最小;La Ni?a年平均持續時間在10月最大，6月最小;而且El Ni?o年每月平均持續時間和最大持續時間都比La Ni?a年長。這是因為El Ni?o年西北太平洋熱帶氣旋生成位置比La Ni?a年更傾向東部流域，在氣旋向西北方移動時遇到陸地時間更久，發展時間更多。

2.2 ENSO對超強臺風影響

El Ni?o年超強臺風大多生成在6°N～19°N、131°E～171°E;La Ni?a年超強臺風大多生成在9°N～22°N，135°E～150°E，超強臺風最大強度位置大多在菲律賓以東海域11°N～22°N、120°E～160°E。西北太平洋東部流域148°E～172°E生成的超強臺風El Ni?o年比La Ni?a年更多，這與El Ni?o年有更多熱帶氣旋在這區域生成有關。

不論是El Ni?o年還是La Ni?a年，超強臺風生成后到發展至最大強度的過程都是向西或西北方位移動。因El Ni?o年超強臺風生成位置經度上比La Ni?a年更傾向東部流域，所以登陸型臺風在El Ni?o年比La Ni?a年有更多發展時間來增加強度，破壞力也大。

El Ni?o年5—10月共生成48個超強臺風，其中7月最多，有13個，2月最少，僅2個，超強臺風個數從5—7月逐漸增加，7—10月逐漸減少;La Ni?a年5—10月共有25個超強臺風，其中10月最多有11個，5月和6月沒有超強臺風，超強臺風個數從6—10月逐漸增多（圖2）。這與某學者提出的快速加強臺風特征里所得的統計結果相似。

分析El Ni?o年和La Ni?a年5—10月西北太平洋超強臺風每月最大強度平均值，其中El Ni?o年在10月最高，為142 konts，8月最低，為124 konts;La Ni?a年也在10月最高，為141 konts，5月和6月La Ni?a年因無超強臺風，所以強度在115 konts以下。

除9月外，其余5個月La Nina年西北太平洋超強臺風最大平均強度均比El Ni?o年小?？梢?，El Ni?o年超強臺風數量、最大平均強度均比La Ni?a年高[3]。

3 兩類ENSO大氣環流和海洋的背景場特征

3.1 季風槽

季風槽是赤道氣流與信風氣流交匯區，具有上層渦度較小、下層渦度較大、對流活躍的環流特征，以及季風槽區垂直切變較小，非常適合生成熱帶氣旋。El Ni?o年季風槽從23°N、100°E附近向東延伸到8°N、150°E，季風槽長且深，更靠近西北太平洋東部，槽區環流異常使大氣低層渦度增大，熱帶氣旋更易生成和發展。在El Ni?o年夏季，南半球經赤道流向西北太平洋的（越赤道氣流）氣流偏強，使季風槽緯向風輻合加大，增大緯向風對大氣擾動作用。所以El Ni?o年熱帶氣旋易生成在西北太平洋偏東偏南位置。La Ni?a年季風槽從23°N，100°E附近向東延伸到3°N，122°E，季風槽相對短且淺，更靠近西北太平洋西部，La Ni?a年夏季，南半球經赤道流向西北太平洋，氣流偏弱，使季風槽緯向風輻合減小，季風槽區垂直切變較大，所以La Ni?a年熱帶氣旋更易生成在西北太平洋偏西偏北位置。

3.2 垂直風切變

弱的垂直風切變是熱帶氣旋發展和加強的必要條件之一。El N?o年在15°N～25°N、120°E～145°E范圍內垂直風切變比La Ni?a年小，因El Ni?o年熱帶氣旋易生成在西北太平洋偏東偏南位置，所以在向西或西北移動過程中更易遇到垂直風切變較低區域;而La Ni?a年西北太平洋垂直風切變比El Ni?o年大，熱帶氣旋生成位置多在西北太平洋偏西偏北海域，更易遇到垂直風切變較高區域。造成El Ni?o年比La Ni?a年超強臺風數量更多、強度更大。

El Ni?o年菲律賓東南區域垂直風切變較大，所以10°N以南很少有熱帶氣旋和超強臺風生成。而菲律賓東北部海域垂直切變較小，相對來說熱帶氣旋和超強臺風較多。

3.3 海表面溫度

分別對El Ni?o年和La Ni?a年進行海溫異常分析（SSTA），El Ni?o年西太平洋（120°E～160°E）SSTA為負值，中東太平洋（170°E～70°W）SSTA為正值，赤道中東太平洋有一暖舌從180°E延伸到80°W，在115°W附近達最大值;La Ni?a年西太平洋SSTA為正值，中東太平洋SSTA為負值，在赤道中東太平洋有一冷舌從180°E延伸到80°W，在130°W附近達最小值。

當赤道中東太平洋SSTA為正值時（暖異常），太平洋東西向海溫差值減小。赤道信風和沃克（Walker Circulation）環流受抑制，赤道輻合帶減小，赤道太平洋對流活動受阻，更多水汽會通過赤道東風傳輸到西北太平洋上，更多熱量也通過熱帶波動聚集在西北太平洋上。并且因沃克環流變弱，致使上升支減弱且位置偏東，使熱帶氣旋生成位置更傾向西北太平洋東部流域，使其向西北移動過程中有更多發展時間，導致El Ni?o年比La Ni?a年熱帶氣旋強度和持續時間更大。

4 小結

（1）1963—2012年西北太平洋共有1 477次熱帶氣旋活動，其中7—10月熱帶氣旋活動占總數67.8%，表明西北太平洋熱帶氣旋活動呈現春冬季少、夏秋季多的顯著季節變化特征。

（2）El Ni?o年季風槽長且深，更靠近西北太平洋東部，所以熱帶氣旋易生成在西北太平洋偏東偏南位置;La Ni?a年季風槽短且淺，更靠近西北太平洋西部，熱帶氣旋易生成在西北太平洋偏西偏北位置。

（3）與La Ni?a年相比，El Ni?o年熱帶氣旋強度大、持續時間長、超強臺風個數多。這與El Ni?o年熱帶氣旋向西或西北移動過程中易遇垂直風切變較低區域有關，又與El Ni?o年赤道中東太平洋（170°E～70°W）SSTA為正值、更利于熱帶氣旋發展有關。

參考文獻

[1] 周俊華，史培軍.1949—1999年西北太平洋熱帶氣旋活動時空分異研究[J].自然災害學報，2002，11（3）：45–50.

[2] 何敏，宋文玲，陳興芳.厄爾尼諾和反厄爾尼諾事件與西北太平洋臺風活動[J].熱帶氣象學報，1999，15（1）：17–25.

[3] 雷小途，陳聯壽.西北太平洋熱帶氣旋活動的緯度分布特征[J].應用氣象學報，2002，13（2）：218–227.

責任編輯：黃艷飛