西北太平洋热带气旋季节启动的变化外文翻译资料

 2022-12-02 19:19:21

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西北太平洋热带气旋季节启动的变化

DONGHEE KIM AND HYEONG-SEOG KIM

韩国釜山韩国海洋与海洋大学海洋科学与技术学院

DOO-SUN R. PARK

韩国环境研究院韩国世宗气候变化韩国适应中心

MYUNG-SOOK PARK

韩国海洋卫星中心，韩国海洋科学与技术研究所，韩国安山

（手稿于2016年12月13日收到，最终形式为2017年3月7日）

摘要：根据每年TC形成日期的百分位数分析西北太平洋（WNP）热带气旋（TC）季节的变化。 结果显示，TC赛季的开始时间是TC赛季开始的时间，而不是结束时间。 WNP TC季节的开始具有较大的年际变化，这与印度洋（IO）和中东太平洋（CEP）海表温度（SST）的变化密切相关。 当前一个冬季IO和CEP的SST温暖（寒冷）时，下一个春季在WNP TC盆地周围引起异常高（低）压力和反气旋（气旋）环流，导致（早）开始 TC赛季。 这些结果表明，前一个冬季的强厄尔尼诺在下一年显着延迟了TC季的开始。

1简介

西北太平洋（WNP）是地球上最活跃的热带气旋（TC）盆地。 约有30％的全球热带气旋在西北太平洋发展，同时在该地区也观测到热带气旋的最低中心压力。 每年，WNP的许多TC都会威胁沿海国家，造成巨大的社会经济损失和生命损失。 因此，了解TC季节何时开始并尝试防止TC可能造成的损失非常重要。 通常，TC活动受大规模环境参数调节，如海表温度（SST），垂直风切变，低涡度和相对湿度（Gray 1979; McBride and Zehr 1981）。 这些环境参数季节性变化，因此可能引起TC活动的季节性变化，包括TC季节的开始，结束和长度。

以前关于TC季节变化的研究主要集中在大西洋盆地，该地区从6月到11月有一个明显的飓风季节。 Kossin（2008）使用分位数回归分析对大西洋飓风季节进行了研究，并提出，随着海岸带发展的主要地区SST的增加，本季节可能会变得更长。此外，Karloski和Evans（2016）认为，低层涡度，厄尔尼诺 - 南方涛动（ENSO）和太平洋年代际振荡与飓风季节的长期趋势有关。从气候的角度来看，西太平洋地区的热带气旋与大西洋飓风不同，形成了全年的变化，所以西太平洋热带季风季节的变化不太受关注。然而，TC在WNP中活跃的主要时期却在逐年变化。特别是WNP TC季节的开始显示出大的年际变化。例如，2016年7月以前没有形成TC，而2015年7月以前发生了9个TC。因此，值得研究WNP中TC季节的变化以及影响它们的大规模环境参数。本文第2节描述了西北太平洋季风季节变化特征的分析，第3节介绍了影响季节开始的大规模环境参数的调查。数据和所使用的方法在每个部分中都有描述。最后，关于这项研究结果的讨论发生在第4节。

2.WNP中TC季节的变化

我们根据每年的TC形成日期分析了西北太平洋地区的TC季节。观测到的热带气旋数据来自区域专业气象中心（RSMC）东京 - 台风中心的最佳轨道数据。这些数据包括自1951年以来收集的WNP上TC的6小时位置和强度信息。在本研究中，TC形成日期被定义为TC首次被标记为热带风暴的那一天，其被定义为具有最大值持续风速超过17米/秒21。在西北太平洋地区，月平均TC数量在2月份达到年度最低值（Kim et al.2014）。因此，我们将WNP中的“TC年”年份相应的时间定义为2月1日至次年1月31日。

图1显示TC年1951〜2015年TC形成日期的盒须图。在每个TC年TC的形成日期从低到高到四分之一，胡须则扩展到第5和第95百分位数。因此，晶须覆盖了大约90％的年度TC活跃的时期。第一个和最后一个TC形成日期也用点标记。在计算百分位数时，第一个和最后一个TC形成日期分别被认为是第0和第100百分位数。平均而言，TC成立的第一天是4月6日，第五百分位是5月18日，第95百分位是11月27日，最后一天是12月27日。 TC形成日期的第5至第95百分位恰好发生于6月至11月，这被称为西北太平洋地区活跃的TC季节。因此，我们将WNP中的TC季节定义为每个TC年中TC形成日期的第5个百分点至第95个百分点。基于百分位数的这一定义可以消除估计TC季节年度TC数量的影响。每个TC年的TC数与TC季的开始，结束和长度之间的相关系数分别为-0.07,0.09和0.12（表1），这在统计上是不显着的，这证实了本研究中定义的TC季节与年度TC数量无关。

WNP的TC季节表现出明显的年际变化，如图1所示。表1给出了TC季节参数年际变化的标准差sigma;和相关系数r。 TC季节的持续时间大于1个月（(sigma;sstart =35.1和=5 35.1天），而TC季节结束时的变化相对较小（sigma;end =18.6天）。 TC季节的开始和长度彼此高度相关（rstart,length= 20.86），而结束日期与TC季节的开始和长度较少相关（rend,start= 0.26 and rend,length= 0.27 ）。这些结果表明，TC季节长度的变化主要与TC季节的开始相关，而不是结束。同时，WNP的TC季节的开始和结束都有长期变化，以及年际变化。 TC季节的开始和结束的线性趋势绘制在图1上。TC季节的开始延迟（0.26天/年），而结束发生在早期（-0.23天/年），表明WNP的TC季节变短（-0.49天/年）（表1）。但是，这些长期趋势在90％的置信水平上并不具有统计意义。由于本研究长期趋势信号微弱，我们注意到TC季节的年际变化不是长期变化。另外，进一步分析了TC季节开始的变化，季节是影响TC季节变化的主要因素。

图1 1951-2015年西太平洋西北部（WNP）热带气旋（TC）形成的盒须图，这些箱子覆盖了从25到75百分位（分别从低到高的四分位数）的数据，并且晶须延伸到年度TC形成日期的第5和第95百分位。 第一个和最后一个TC形成日期用点标记。 较低和较高的虚线分别表示1951-2015年间第5和第95百分位的线性趋势。

表1 WNP TC季节开始，结束和长度的统计数据。 顺序日期是从2月1日起的天数。 星号（*）表示相关系数置信水平达到99％。 季节开始和结束时间是TC年第5和第95百分位的TC形成日期，季节长度是季节开始和结束之间的时间段。

3与TC季节变化相关的大尺度环境参数开始

我们使用扩展重建海面温度版本4（Huang et al.2015）和美国国家环境预测中心（NCEP） - 国家大气研究中心（NCAR）再分析资料，分析了调节TC季节开始的大尺度环境参数 数据集（Kalnay等，1996）。 图2显示了TC季初的序号与大尺度环境参数（SST，850 hPa位势高度，相对涡度和水平风）之间的相关图。 在这些数字中，正相关（负相关）表明，当环境异常为正（负）时，TC季节开始时间较晚（较早）。 为了研究影响TC季节开始的因素，我们考虑了每个TC季节的前一个冬季（12月 - 2月）和春季（3月 - 5月）的环境参数。

图2a和2b显示，TC季节开始的序数与印度洋（IO），南中国海和东海以及热带中东太平洋（CEP）的热带海温呈正相关，但与菲律宾东南部海域呈负相关。前一个冬季的相关模式很强（图2a）。 IO和热带CEP之间的正相关性一直保持到春季（图2b）。 TC季初和SST之间的相关模式反映了与ENSO有关的变率（Harrison和Larkin 1998）。因此，我们检测了强ENSO阶段之后TC季节的开始，当12月至2月的Nino-3.4异常超过平均值的一个标准偏差时选择这些阶段。表2显示了冬季强ENSO事件和TC季节开始日期之后的选定TC年。强厄尔尼诺后TC季节的平均开始日期为6月21日，而紧随拉尼娜现象后的TC季节开始日期为5月5日。值得注意的是，由于TC季初的增长趋势，厄尔尼诺早期的TC开始日期稍晚于晚些时候。尽管有这种趋势，但厄尔尼诺现象后TC季节的平均开始日期比拉尼娜期间的平均开始日期延迟了一个半月以上，并且在99％置信水平上的差异在统计上显着Students t检验和Mann-Whitney U检验。这表明西北太平洋地区的TC季节受到厄尔尼诺相关SST变化的显着调节。

除了ENSO类似的SST变化外，大气环境参数随着TC季节的开始而变化很大。图2c-f说明了西北太平洋地区低层大气环境参数与TC季节开始的序号之间的相关系数。 TC季初的序号与西太平洋850hPa位势高度和冬季东部IO高度呈正相关（图2c）。春季，正相关面积较小，但在WNP TC盆地上保持强正相关（图2d）。另外，850 hPa涡度和水平风相关系数显示春季WNP TC盆地异常反气旋环流与晚TC起始季节相关（图2f）。春季西太平洋副热带高压和低层反气旋环流提供了不利的春季TC形成条件，导致西太平洋季风启动延迟。

以往的许多研究指出热带地区ENSO相关的SST异常影响了WNP盆地的异常环流。在厄尔尼诺北方冬季期间，菲律宾海上的反气旋流动发展，并持续到下一个春季，由厄尔尼诺引起的海洋大陆沉降和西太平洋热带西风增加​​引起的Rossby波反应， SST对CEP的升温（例如Wang et al.2000; Wang and Zhang 2002; Wu et al。2010a）。除热带太平洋地区的这一过程外，厄尔尼诺现象相关的温暖海温异常也加强和维持菲律宾海反气旋异常，这是由开尔文波反应造成的，这种反应迫使西太平洋副热带地区出现表面背离和下降（例如Watanabe和Jin 2002; Lau and Nath 2003; Annamalai等2005; Yang等2007; Wu等2010b; Zhan等2011a，b; Zhan等2014; Yuan等2012）。因此，图2所示的相关模式可归因于与上述ENSO相关变化相似的物理过程。总之，当前一个冬季CEP和IO发生暖SST异常时，菲律宾海附近通过大气 - 海洋耦合过程诱发了异常高压。菲律宾海上的异常高压一直维持到春天，抑制了春季的TC形成并导致TC季节开始时间较晚。

图 2 TC季开始日与（a）、（b）SST，（c）、（d）850 hPa地面高度，（e）、（f）850 hPa涡度的相关系数与（左）12-2月和（右）3- 5月的横向风（实线（虚线）表示正（负）相关系数。 轮廓间隔为0.1，省略零线。 浅（暗）阴影区域表示90％（95％）置信水平下的统计显着性。与纬向风和经向风的相关系数被表示为向量，相关矢量仅在95％置信水平下具有纬向风或经向风的相关系数显着时才绘制。）

表 2 在前一个冬季强ENSO事件之后TC季节的开始日期。 顺序是从2月1日起的天数

4总结和讨论

在本研究中，根据每个TC年的TC形成天数的百分比分析，分析了WNP中TC季节的变化，该年份是从同年2月1日到次年1月31日定义的。 TC季节被定义为TC年份的第5到第95百分位数。结果表明，TC季节的长度高度依赖于其开始，具有较大的年际变化。 TC季节的开始与前一个TC季节的ENSO相关的海洋和大气环境参数的变化显着相关。当厄尔尼诺样热带海温异常（即IO和CEP异常变暖）发生在前期冬季，在WNP TC盆地附近诱发和维持异常高压和反气旋环流直到春季，TC春季WNP的形成受到抑制，导致TC季节后期开始。

在强厄尔尼诺和拉尼娜之后，TC季节开始的统计数据也支持了前一个冬季ENSO相关海温变化与TC季节开始之间的关系（表2）。值得注意的是，WNP 2016赛季开始的时间非常晚。直到7月3日，RSMC东京台风中心才报告了一个命名的TC。同时，2015 - 16年的厄尔尼诺现象自1950年以来观测到的厄尔尼诺现象最为严重（LHeureux et al。，2017）。因此，在本研究中分析的强厄尔尼诺和TC季节后期开始之间的关系对于WNP的2016 TC季节是有效的。

如第2节所述，长期趋势表明，TC季节开始时间晚，结束时间早，导致TC季节的时间稍短。尽管趋势非常弱且在统计上不显着，但值得注意的是WNP中TC季节长度的减少与Kossin（2008）报道的大西洋飓风季节长度的正向趋势不同。他们解释说，飓风发展地区当地SST变暖的增加可能会影响飓风季节。然而，当地SST的长期趋势与TC季节长度之间的简单联系可能对WNP不显著。事实上，WNP TC盆地的地方SST在过去的几十年中也有所增加，而TC季节的时间略有缩短。根据这项研究的结果，我们推测TC季节长期变化可能与WNP TC盆地IO和CEP以及相关大气条件的远程SST变化有关。不幸的是，由于TC季节微不足道的长期变化存在很大的不确定性，影响WNP TC季节可能的长期趋势的环境因素仍然未知。

参考文献

Annamalai, H., P. Liu, and S.-P. Xie, 2005: Southwest Indian Ocean SST variability: Its local effect and remote influence on Asian monsoons. J. Climate, 18, 4150–4167, doi:10.1175/ JCLI3533.1.

Gray, W. M., 1979: Hurricanes: Their formation, structure and likely role in the tropical circulation. Meteorology over Tropical Oceans, D. B. Shaw, Ed., Royal Meteorological Society, 155–218.

Harrison, D. E., and N. K. Larkin, 1998: El Nintilde;o–Southern

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