西北太平洋强台风频数与ENSO年际联系的年代际变化机理研究

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本文主要利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,简称NCEP)及美国国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research,简称NCAR)1949-2008年的月平均再分析资料以及英国哈德莱观测中心(Hadley Centre)月平均海平面温度(SST)和美国关岛联合台风警报中心(JointTyphoon Warning Center,简称JTWC)每6小时定位时次best-track资料,分析西北太平洋强热带气旋(TC4、5)年频数与Nino3.4指数相关关系年代际变化的原因及可能机理。我们研究发现在1949-1968(第一阶段)和1989-2008(第三阶段)年间强TC年频数与厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation, ENSO)关系密切分别为0.69和0.70,而在1969-1988年间(第二阶段)两者相关只有0.07。而且在第二阶段,强TC频数偏少,平均每年4.85个,第一、三阶段强TC频数却偏多,年平均分别为7.60和7.75个。不仅强TC年频数以及与ENSO的相关关系在第二阶段发生转变,其生成位置和路径在第二阶段与第一、三阶段也有差异,第二阶段,强TC主要生成在160°E以东,20°N以南,路径以西移为主,而第一、三阶段,强TC主要生成范围偏大,向北向东扩展,路径以向北转向偏多。以上的年代际变化的可能机理,通过分析结果表明:第二阶段与第一阶段相比强TC频数偏少,且与ENSO的相关关系较弱,主要是因为第二阶段在8-10月印度洋海温明显比第一阶段偏暖,导致西北太平洋和热带中太平洋地区有异常的反气旋,同时较高海平面气压和对流层输出温度,较低的中层比湿,这些因子对第二阶段的台风最大可能强度(Maximum Potential Intensity, MPI)指数在整个中北太平洋和南海地区的负异常均有贡献。此外,中层相对水汽较少、垂直风切变较强和高层辐合底层辐散,这些要素的变化导致第二阶段西北太平洋热带气旋生成东南象限的潜在生成指数(Genesis Potential Index, GPI)指数西北-东南走向的负异常。因此,在第二阶段的各个因子都不利于TC的生成和发展。对于生成位置与路径的转变,可以从引导气流看出:第二阶段赤道附近存在异常的东风气流和反气旋环流,导致强TC生成位置偏西偏南,路径以西移为主。而对比第三阶段与第二阶段,第三阶段8—10月在赤道中太平洋SST明显偏暖,在热源的西北侧即在西北太平洋激发气旋型Rossby波,从而产生气旋式环流,是第三阶段强台风频数增多,且与ENSO关系密切的原因,也对MPI指数的正异常有较大的贡献。MPI指数在赤道中太平洋较大,对于MPI指数的影响因子,除了SST,中层比湿的贡献也较大。此外,对于GPI指数的影响因子,中层相对湿度偏大,850hPa绝对涡度为正异常,这些要素导致第三阶段的GPI指数在西北太平洋东南部的正值中心。对于路径和生成位置,从引导气流可以看到,西北太平洋东南部存在较大的气旋性环流和向西向北的气流,有利于TC路径的转折,生成位置也向东向北扩展。同时还对不同类型的ENSO现象进行了分析,结果表明:中太平洋增暖CPW比东太平洋增暖EPW更有利于TC的发展,强TC频数偏多,而东太平洋变冷EPC与东太平洋增暖EPW相比则EPC不利于TC的增强,强TC频数偏少。此外,本文使用ECHAM4.6版模式,对以上年代际变化的可能机理通过一个控制试验和三个敏感性试验来模拟,一个控制性试验是使用观测到的气候月平均海温场进行的,三个敏感性试验分别为:第一阶段强迫热带印度洋增暖(TIO)、第二阶段强迫中太平洋增暖(CP)和热带印度洋和中太平洋同时增暖(TIO-CP)。分析结果表明:第一阶段与第二阶段的变化主要是因为第二阶段在8-10月印度洋海温明显比第一阶段偏暖,而对比第二阶段与第三阶段的变化,则是由于第三阶段8-10月在赤道中太平洋SST明显偏暖。
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