西北太平洋热带气旋活动的年际变化外文翻译资料

 2022-11-16 11:31:25

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文献翻译

题 目 西北太平洋热带气旋活动的年际变化

西北太平洋热带气旋活动的年际变化

TSING-CHANG CHEN和SHIH-YU WANG

Atmospheric Science Program, Department of Geological and Atmospheric Sciences

Iowa State University, Ames, Iowa

MING-CHENG YEN

台湾中央大学大气科学系，台湾

（手稿得于2005年7月21日，终稿得于2006年3月10日）

摘要：本文利用1979年-2002年西北太平洋的台风资料序列对已编号台风和热低压生成频数的年际变化、生命史、生成位置、强度间的关系及气候性变化特征进行探索研究。研究结果主要总结如下：

  1. 气候：由日本气象厅所探测热带气旋的强度尺度规定气旋，根据其生成数量与强度被分为三组。1组[热带低压（TD） 台风（TY）]，2组（强台风 超强台风），3组（灾害性台风）。组别的分类与按照热带气旋的生命史与强度分类相类似。弱气旋（1组）比强气旋（3组）生成频数多，但1组气旋的生命史短于3组。季风槽的生成是热带气旋生成的一个有利因素，它为热带气旋的生成提供了一个大涡度场。因此，三组热带气旋在北纬生成频数最大值的位置会随季风槽的变化发生位移。
  2. 年际变化：任何可以调节季风槽位置与强度的机制都会影响热带气旋的生成位置与生成频数。受热带太平洋海表温度异常的影响，由热带东西向单体组成的短波列开始沿着西北太平洋边缘移动。1组热带气旋的年际变化与台湾东北部及日本南部短波列异常的环流单体震荡相一致，而3组热带气旋年际变化的波动则受此短波列中热带单体的影响。这两个异常的大气环流单体表现出相反性，因此这两个环流单体结束前，1组和3组的热带气旋之间生成频次的年际变化为反位相。

1 引言

热带气旋（TCs）可造成灾难性的的破坏。更好的理解热带气旋活动的年际变化将有利于掌握热带气旋灾害的发生机制。Rasmusson和Carpenter（1982）总结出厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）周期的概述，在Wallace和Gutzler（1981年）提出太平洋北美遥相关模式后，过去几十年大量的尝试探索可能会得出西北太平洋热带气旋活动对ENSO的影响。这些计算往往侧重于探索热带气旋生成位置，数量，强度和热带气旋的生命史变化(Chan 1985; Dong 1988; Wu and Lau 1992; Chen 1998 ;Camargo and Sobel 2005;等)。最近研究沿着相同的方向扩展到对热带气旋移动轨迹（例如：直向西路径或反向路径）（Wang和Chan2002）与其登陆（Wu等2004）对ENSO影响的研究。这些研究结果引出以下的问题：

  1. 热带气旋的数量，生成位置，强度和寿命之间有什么气候性联系？以前有关ENSO循环对西北太平洋热带气旋活动影响的探索研究并没有充分认识它们的关系。
  2. 热带气旋在厄尔尼诺期间强度增强、生命史加长，但在拉尼娜（Camargo和Sobel2005）期间则表现出强度变弱且生命史较短的倾向。造成热带气旋这两种极端气候条件特点差异的原因是什么？

热带气旋的生成位置和生成频数的季节分布由两个因素决定：海表温度（SST）超过26.5℃，东南亚季风槽的位置（McBride1996）。在热带气旋活跃的季节，西北太平洋热带气旋生成区域的海温总是比SST的阈值高，但它们的年际变化都没有在中/东部热带太平洋的年际变化显著。大多数热带气旋形成于西风带季风和盛行东风（Sadler1967）之间的剪切带。季风槽任一侧气旋的增加都有利于热带气旋的生成(Frank1987)。东南亚季风槽是生成热带气旋的首要区域。因此，任何引起季风槽周围大气环流年际变化的机制都可能会影响在热带西太平洋热带气旋的生成位置和频数变化(Lighthill等1994)。

正如Nitta（1987）所指，在西北太平洋可能会出现的夏季异常环流：太平洋-日本模式与那些美国国家海洋和大气管理局（NOAA）探测到的热带太平洋夏天海温厄尔尼诺距平-3.4的区域相对应。此年际循环模式被嵌入从热带发出的短波列中，并沿西北太平洋边缘发展移动。后来由Chen（1998），Wang和Chen（2002）指出当SST（厄尔尼诺 - 3.4）异常暖（冷）时，短波列中的热带单体会导致东南亚季风槽向东南（西北）延伸（退），并对应西北太平洋热带气旋生成位置和生成频数的变化。这种热带气旋位置西北-东南向的移动会导致热带气旋在暖洋面移动轨迹长度的变化。因此，在夏季暖（冷）气候条件中热带气旋可能会变强（弱）且生命史变长（短）(Wang和Chan2002；Camargo和Sobel2005)。

以前研究观察到ENSO循环对西北太平洋热带气旋活动不同方面的影响似乎暗示热带气旋的生成数目，生成位置，强度，寿命都彼此相关。然而一直没有一个角度简洁的方式来表示热带气旋活动的这四个特点。为了努力实现这一目标，我们需要更好的理解热带气旋这些特性之间的气候性关系。因此，本文对多个数据源进行了分析来回答前面提出的两个问题。数据源包括联合台风警报中心（JTWC）和日本气象厅（JMA）发行的6小时热带气旋/低压路径纪录，40年欧洲中期天气预报中心（ECMWF）（ERA-40：Karing;llberg等2004）的再分析，及1979-2002期间NOAA海洋表面温度（Reynolds等2002）。数据源的细节在部分2详述。上述两个问题将在第3和第4部分解答。结论与今后研究的建议将在第5部分提出。

2 数据与分析

本研究中使用1979年-2002年夏季（5月-10月）三种不同类型的数据：名为热带气旋6小时记录和编号的热带低压（TD）纪录，ERA-40再分析（Karing;llberg等2004）和第2版NOAA海洋表面温度最佳插值（Reynolds等2002）。 热带气旋/热带低气压6小时最佳轨迹记录分别来自两个方面：1）由JTWC发布；2）区域专业气象中心在JAM的预测汇编。JAM的记录只保留命名的热带气旋路径，而JTWC记录还包括编号的热带低气压的路径。因此本文集中对后者记录的分析，但它们是由前一个纪录校准核对。热带气旋只能用其轨迹数据来确定它们位置，数目和生命史的分布，从风速推断其强度。

图1 热带气旋被分为不同尺度：基于由气旋灾害程度的Saffir–Simpson尺度（蓝线；Simpson and Riehl1981），以及基于热带气旋风速的JMA尺度（红线）。CS05根据SS尺度将热带气旋分成三组（绿色虚线）：热带风暴（TS）其风速小于或等于33m/s,台风（TY）[SS尺度（1 2）]和强烈的台风（ITY）[SS规模（3-5）]

北太平洋上的两种模式JMA和Saffir–Simpson (SS) (Simpson和Riehl 1981)研究运用两种不同的尺度热带气旋强度：。正如Simpson和Riehl所指，国家气象局用SS尺度给予公众安全及气象人员进一步给出飓风和风暴潮造成损害的可能性持续评估。JMA尺度包含了所有热带气旋是指仅对其风速进行区分。如图1所示风速观测的两个尺度。Camargo和Sobel（2005年，以下简称CS05）基于SS尺度将热带气旋强度分为三组：热带风暴（TS;未涉及SS级），台风（TY; SS尺度1和2），和强台风（ITY; SS尺度3-5组）。不包括TDs，CS05尺度的TS，TY，和ITY分别相当于JMA尺度下的TY，强 超强的TY，和灾难性TY。这种反差有利于比较本研究与使用SS尺度CS05的分析结果。热带气旋生命史的定义为其出现在JTWC和JAM路径纪录的总天数。NOAA的海表温度可以从科罗拉多州博尔德市NOAA-CIRES气候诊断中心的网站（http://www.cdc.noaa.gov）上下载。夏季暖/冷事件并不总是遵循冬季极端时期的ENSO循环。采用我们以前的研究的方法（Chen等1998），由以下标准确定夏季冷/暖事件：

bull; 暖: Delta;SST(Nintilde;o-3.4)ge;0.5°C,

bull; 冷: Delta;SST(Nintilde;o-3.4)le;0.5°C,

bull; 常态: -0.5°Cle; Delta;SST(Nintilde;o-3.4)le;0.5°C。

还有太平洋中东部和西部之间年际海表面温度异常的跷跷板现象，但后一区域的异常通常比前一地区小得多。因此，将由（5°-15°N，125°-160°E）区域的SST距平定义（由WTP表示）热带西太平洋暖/冷事件，此区域SST距平在1979-2002期间均方根最大：

bull; 暖: Delta;SST(5°–15°N, 125°–160°E)le;-，

bull; 冷: Delta;SST(5°–15°N, 125°–160°E)ge;,

bull; 常态:-lt;Delta;SST(5°–15°N, 125°–160°E)lt;

在1979-2002期间此处（=0.21℃）为SST（WTP）的标准偏差。厄尔尼诺-3.4区域的冷/暖事件是伴随着WTP地区暖/冷事件。

暖/冷事件期间大气环流异常由ERA-40再分析表示。ERA-40的分辨率分析是T156L36相当于1.875°（纬度）*1.875°（经度）。在过去几十年SST（厄尔尼诺-3.4）异常指示有一个明显趋势。年代际模式大尺度环流的年际变化会造成线性化的偏差，因此它对西北太平洋（chen2000）热带气旋活动影响并不明显。

3 数目，强度和生命史

  1. 数目与强度

图2a所示是1979年-2002年5〜10月热带气旋的数目与强度（风速）。在JTWC和JMA的TC/ TD记录的最大持续风速测量的增量为5kt作为沿着图2a和图2b横坐标的风速区间。为了使TC / TD数目的分组更加明确，沿横坐标进行TC / TD数目（厚黑色实线）的3点滑动平均。根据JAM尺度和CS05尺度对热带气旋分组。可以从与图1获得这两个尺度风速的间隔并呈现出两个有趣的现象：

图2热带气旋生命史与强度之间的关系：（a）相对于强度气旋数目叠加在Camargo–Sobel（CS）尺度和JMA尺度三个TC组分类的顶部和底部;（b）在（a）中3个TC组气旋生命史相对于强度叠加;（c）相对于强度累积三组TC的数目。在图1中定义CS尺度的三组（TS，TY，和ITY）气旋。（b）图中右下角不同颜色的符号表示这几组气旋的数目。（c）中每一TC组被编号且叠加和（b）中使用不同颜色符号及不同颜色的线来表示。（a）中厚实线是叠加在有3点滑动平均的原始数目（暗红色虚线）上

  1. 热带气旋数目相对于强度呈下降的趋势，换句话说，数目和强度之间为反比关系。显然，较弱热带气旋比超强台风的数目更多。
  2. 从JMA尺度呈现出三组热带气旋。这三组热带气旋分为1组（TD TY），2组（强 较强的TY）和第3组（灾害性TY）。

根据SS尺度，CS05亦将热带气旋数目分为三类：TS，TY（SS尺度1-2）和ITY（SS尺度3-5）。可能无法测量出CS05每组热带气旋的精确数目。对比显示CS05的三组，JMA的三组适合热带气旋强度的分类。

b.生命史和强度

图 2b显示了热带气旋生命史和强度间两个有趣的现象。

  1. 热带气旋的生命史与强度显现出上升趋势，这表明强热带气旋比弱热带气旋生命史长。
  2. 类似于热带气旋的强度分组图2a中热带气旋生命史也被分成三组。正如热带气旋生命史与标准偏差（金色）相结合的统计的平均值（厚的黑线）表示，这三组的热带气旋的生命史大约落在三个阶段：5-9天，7-12天和9-15天。图 2c中三个组所有热带气旋数目及生命史的表示可以更准确衡量热带气旋的生命史及强度。图2b所示三组多数气旋的生命史在相同的时段内变化。超强台风尽管数目较多其生命周期相比弱热带气旋较短。

本研究中热带气旋无论在CS05尺度和测量的强度上的差异都可得出以下结论：

  1. 热带气旋的数目与强度成反比;弱气旋比强气旋数目多。
  2. 热带气旋的生命史与强度成正比;强气旋比弱气旋生命史长。

这两个结论是否有任何物理理论支撑？CS05表明：当海表面温度较高时，长生命史台风频数起源于热带西太平洋东南象限，台风比弱热带气旋生成于较冷海洋区域北部且从海洋获取更多的能量。正如McBride（1996年）所指，台风生成的季节分布由季风槽的位置确定。根据CS05和McBride的论述，本文对季风槽和SST对热带气旋生成的位置分布可能造成的影响进行了讨论。图3显示出三组热带气旋的生成位置与复合850-MB流线的叠加和复合表层海水温度图。

  1. 组3

台湾北部的向西延伸的北太平洋反气旋的脊线由全组-3热带气旋生成的复合850-mb循环（图3C红点）表示。另一方面，东南亚季风槽槽线向东南延伸至170°E。此槽东南延伸后，组-3热带气旋的生成位置也向东南移动在赤道和20

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