東亞高層緯向風(fēng)季節(jié)內(nèi)振蕩與盛夏登陸中國(guó)大陸熱帶氣旋頻數(shù)年際變化的聯(lián)系

謝潔宏 余錦華 錢(qián)曉蕾 葉夢(mèng)茜 葉天

摘要 利用1979—2017年歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心提供的ERA-Interim再分析數(shù)據(jù)與中國(guó)氣象局-上海臺(tái)風(fēng)研究所（China Meteorological Administration-Shanghai Typhoon Research Institute，CMA-STI）、美國(guó)聯(lián)合臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心（Joint Typhoon Warning Center，JTWC）整編的西北太平洋熱帶氣旋（Tropical Cyclone，TC）資料集，分析東亞高層（200 hPa）緯向風(fēng)季節(jié)內(nèi)振蕩（Intraseasonal Oscillation，ISO）與7—8月登陸中國(guó)大陸TC頻數(shù)年際變化的聯(lián)系。結(jié)果表明：7—8月中國(guó)大陸登陸TC頻數(shù)與西風(fēng)急流出口區(qū)南側(cè)（北側(cè)）緯向風(fēng)為顯著負(fù)（正）相關(guān)，南側(cè)顯著相關(guān)區(qū)與北側(cè)的差定義的東亞西風(fēng)急流指數(shù)（East Asian Westerly Jet Index，EAWJI）可定量描述急流經(jīng)向移動(dòng)，EAWJI負(fù)異常時(shí)急流北移、登陸TC偏多，反之急流南移、登陸TC偏少。急流北移，TC活動(dòng)區(qū)域?qū)α鲗痈邔映势珫|風(fēng)異常，產(chǎn)生異常東風(fēng)切變，有利于TC登陸過(guò)程的維持，使登陸中國(guó)大陸TC頻數(shù)增多。東亞高層緯向風(fēng)ISO與年際變化的標(biāo)準(zhǔn)差場(chǎng)、EOF模態(tài)的高度相似性說(shuō)明兩者由同一空間主導(dǎo)模態(tài)所控制，表明若其ISO偏北偏南振蕩發(fā)生頻率為非正態(tài)分布，剩余偏差將改變其季節(jié)平均。TC登陸多年，東亞西風(fēng)急流指數(shù)ISO呈更高頻率偏北移動(dòng)，引起急流出口區(qū)南側(cè)ISO尺度擾動(dòng)渦度通量輻合，使季節(jié)平均西風(fēng)減小，急流位置北移，說(shuō)明高層緯向風(fēng)ISO可通過(guò)間接調(diào)制影響TC登陸的大尺度環(huán)流進(jìn)而與登陸TC頻數(shù)的年際變化相聯(lián)系。

關(guān)鍵詞 登陸熱帶氣旋; 東亞高層緯向風(fēng); 季節(jié)內(nèi)振蕩; 年際變化

熱帶氣旋（Tropical Cyclone，TC）是影響我國(guó)的主要災(zāi)害性天氣系統(tǒng)，其登陸過(guò)程給沿途地區(qū)帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡，是氣象領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。TC是否登陸與大尺度引導(dǎo)氣流密切相關(guān)（Chan and Gray，1982）。對(duì)流層垂直風(fēng)切變、低層相對(duì)渦度和水汽輸送等條件可影響TC登陸前后的發(fā)展與維持（李英等，2004）。中國(guó)大陸位于西北太平洋西側(cè)且大多位于副熱帶以北區(qū)域，東風(fēng)引導(dǎo)氣流有利于TC西行登陸中國(guó)東南沿岸，特別是副熱帶以北地區(qū)，該區(qū)域環(huán)流易受中緯度環(huán)流系統(tǒng)影響。對(duì)流層高層西風(fēng)急流是熱帶外行星尺度大氣環(huán)流重要組成部分，其經(jīng)向移動(dòng)表征了整個(gè)大氣環(huán)流的經(jīng)向位移，在季節(jié)與年際尺度上都很明顯，對(duì)東亞氣候異常產(chǎn)生顯著影響（董麗娜等，2010;金榮花等，2012）。近期研究發(fā)現(xiàn)，夏季東亞西風(fēng)急流年際經(jīng)向移動(dòng)與登陸中國(guó)大陸的西北太平洋TC活動(dòng)有顯著相關(guān)（薛華星和余錦華，2016;Yu et al.，2017），當(dāng)急流位置偏北，登陸TC活動(dòng)增強(qiáng)，中國(guó)東南部TC潛在災(zāi)害增大。急流與登陸中國(guó)TC活動(dòng)之間的聯(lián)系也體現(xiàn)了大尺度環(huán)流背景對(duì)TC活動(dòng)的調(diào)制作用。

Madden and Julian（1971）基于譜分析方法首次于赤道附近發(fā)現(xiàn)大氣風(fēng)場(chǎng)與氣壓場(chǎng)中存在季節(jié)內(nèi)振蕩（Intraseasonal Oscillation，ISO）現(xiàn)象，隨后人們將熱帶大氣這種大尺度ISO現(xiàn)象稱為MJO（Madden-Julian Oscillation）。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，ISO現(xiàn)象在全球大氣皆有所體現(xiàn)（李崇銀，1991），作為大氣運(yùn)動(dòng)在月季尺度上的重要變率，ISO對(duì)天氣氣候系統(tǒng)具有重要影響（李麗平和羅婷，2014）。ISO對(duì)TC活動(dòng)的調(diào)制作用已有很多研究結(jié)果。大多關(guān)注ISO位相與TC活動(dòng)的聯(lián)系，當(dāng)ISO處于活躍位相時(shí)，大氣低層的低頻氣旋性環(huán)流能提供更充足的水汽條件與正渦度距平，有利于TC的生成和發(fā)展（Sobel and Maloney，2000;陶麗等，2012;Li and Zhou，2013a;游立軍等，2019）。Li and Zhou（2013b）通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)由于兩種ISO模式即MJO與準(zhǔn)雙周振蕩（Quasi-BiWeekly Oscillation，QBWO）具有不同的起源、空間尺度與傳播特性，導(dǎo)致了西北太平洋地區(qū)TC調(diào)制的特殊性，MJO活躍位相下TC主要為西移與西北移，處于1+2位相時(shí)副高南側(cè)強(qiáng)東風(fēng)易導(dǎo)致登陸中國(guó)TC增多。錢(qián)曉蕾等（2018）發(fā)現(xiàn)，當(dāng)東亞高層緯向風(fēng)處于偏北位相（西風(fēng)急流在ISO尺度上偏北）時(shí)，登陸中國(guó)大陸22°N以北TC頻數(shù)顯著多于偏南位相的登陸頻數(shù)，且于偏北位相登陸的TC具有更長(zhǎng)的生命史。

研究發(fā)現(xiàn)，ISO活動(dòng)在一定條件下可影響年際尺度的變化，如Goswami and Mohan（2001）和Goswami et al.（2006）通過(guò)對(duì)印度夏季風(fēng)ISO與年際變化關(guān)系的研究指出，夏季風(fēng)ISO與季節(jié)平均的年際變率由同一空間主導(dǎo)模態(tài)所支配，不對(duì)稱的ISO活躍與斷裂發(fā)生頻率將導(dǎo)致季節(jié)偏差，由于這種季節(jié)偏差與季節(jié)平均值在本質(zhì)上是準(zhǔn)線性的，更高的ISO活躍位相發(fā)生頻率將造成強(qiáng)季風(fēng)年。Suhas et al.（2012）通過(guò)印度夏季風(fēng)ISO與季節(jié)平均間的動(dòng)能交換率來(lái)理解ISO對(duì)夏季風(fēng)年際與年代際變化的影響。

以往針對(duì)東亞高層緯向風(fēng)與登陸中國(guó)大陸TC的研究多從緯向風(fēng)ISO或季節(jié)平均角度單獨(dú)分析，顯示西風(fēng)急流在ISO或年際尺度上偏北（偏南）皆有利（不利）于TC登陸過(guò)程的維持。高層緯向風(fēng)發(fā)生年際變化主要區(qū)域與其ISO信號(hào)顯著區(qū)域高度一致，集中分布在氣候平均急流出口區(qū)南北兩側(cè)，這種高度一致的空間分布可能隱含兩種尺度信號(hào)之間的聯(lián)系。高層緯向風(fēng)ISO與其季節(jié)平均之間如何關(guān)聯(lián)，是本文關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題。

1 資料和方法

資料包括：1）歐洲長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)中心所提供的ERA-Interim逐 6 h與月等壓面再分析風(fēng)場(chǎng)資料，水平分辨率為0.7°×0.7°，垂直方向?yàn)?2層。2）中國(guó)氣象局上海臺(tái)風(fēng)研究所（CMA-STI）和美國(guó)聯(lián)合臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心（JTWC）整編的西北太平洋熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集，包括TC每6 h的經(jīng)緯度信息、中心氣壓和近中心最大持續(xù)風(fēng)速等。以TC影響中國(guó)最活躍的7—8月（盛夏）為研究季節(jié)，所指季節(jié)平均皆為7—8月平均，研究時(shí)段為1979—2017年。

選取7—8月登陸中國(guó)東南沿海TC（含6月生成7月登陸，不含登陸臺(tái)灣島、海南島個(gè)例）。針對(duì)JTWC資料集，若相鄰兩時(shí)次經(jīng)緯度點(diǎn)的連線與中國(guó)大陸邊界相交則確定TC登陸。CMA-STI登陸TC樣本來(lái)自官方記錄。

逐日資料由ERA-Interim逐6 h風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)整合而成，并去除原始序列的逐日氣候態(tài)與前三個(gè)諧波分量得到異常場(chǎng)。采用Lanczos濾波器進(jìn)行10～90 d帶通濾波獲取ISO信號(hào)。

使用包含緯向非均勻基本流的Takaya-Nakamura波通量（簡(jiǎn)稱T-N波通量）（Takaya and Nakamura，2001）來(lái)描述200 hPa上ISO尺度擾動(dòng)渦度通量的輸送，這里采用的是二維表達(dá)式。具體波作用通量W的計(jì)算公式如下：

W=12|U|U（ψ′2x-ψ′ψ′xx）+V（ψ′xψ′y-ψ′ψ′xy）

U（ψ′xψ′y-ψ′ψ′xy）+V（ψ′2y-ψ′ψ′yy）。（1）

其中：ψ′為準(zhǔn)地轉(zhuǎn)流函數(shù)相對(duì)于氣候場(chǎng)的擾動(dòng);基本流場(chǎng)U=（U，V）表示氣候場(chǎng)，并用·W表示擾動(dòng)渦度通量散度。本文中所提及擾動(dòng)特指10～90 d的ISO尺度擾動(dòng)，通過(guò)分析T-N波通量所表征的擾動(dòng)渦度通量輸送可以表征ISO尺度擾動(dòng)對(duì)季節(jié)平均緯向風(fēng)速的影響。

2 7—8月登陸中國(guó)大陸熱帶氣旋頻數(shù)年際變化特征

圖1是1979—2017年7—8月登陸中國(guó)大陸的TC頻數(shù)，顯示登陸頻數(shù)具有顯著年際變化。對(duì)于上海臺(tái)風(fēng)研究所整編的資料集，以下簡(jiǎn)稱CMA資料集，部分年份如1984、1994、2013年，平均登陸頻數(shù)大于等于6，而在1983、1987、1991、1993、2010、2011年，登陸頻數(shù)為1，年際差異顯著。JTWC資料集統(tǒng)計(jì)結(jié)果與CMA相似，序列相關(guān)高達(dá)0.900，都通過(guò)了0.001信度的顯著性水平檢驗(yàn)，兩套資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果存在差異可能與機(jī)構(gòu)的估計(jì)TC強(qiáng)度的誤差有關(guān)（余錦華等，2012）。

3 7—8月登陸中國(guó)大陸熱帶氣旋頻數(shù)與東亞西風(fēng)急流年際變化的關(guān)系

3.1 東亞西風(fēng)急流指數(shù)

登陸TC頻次與7—8月200 hPa緯向風(fēng)的相關(guān)分析被用于了解兩者年際變化上的關(guān)系（圖2）。急流出口區(qū)南北兩側(cè)存在大范圍區(qū)域相關(guān)性通過(guò)0.05信度的顯著性水平檢驗(yàn)，南側(cè)（北側(cè)）為顯著負(fù)（正）相關(guān)。表示當(dāng)出口區(qū)南側(cè)（北側(cè)）西風(fēng)減弱（增強(qiáng)），即急流北抬時(shí)對(duì)應(yīng)年份登陸TC頻數(shù)偏多，間接說(shuō)明大尺度環(huán)流場(chǎng)有利于TC登陸，反之急流南移登陸頻數(shù)偏少，環(huán)流場(chǎng)不利于TC登陸，與已往研究（薛華星和余錦華，2016;Yu et al.，2017）結(jié)論較為相符。

為定量描述東亞高層西風(fēng)急流的經(jīng)向移動(dòng)，現(xiàn)基于登陸TC頻數(shù)與200 hPa緯向風(fēng)之間顯著的相關(guān)區(qū)域，定義東亞西風(fēng)急流指數(shù)IEAWJ （East Asian Westerly Jet Index，簡(jiǎn)稱EAWJI）：

IEAWJ=uA-uB。（2）

其中：uA、uB分別表示7—8月200 hPa緯向風(fēng)在A區(qū)域與B區(qū)域（圖2黑框）的區(qū)域平均。當(dāng)EAWJI為負(fù)異常時(shí)，表示西風(fēng)急流偏北，反之為正異常時(shí)，表示西風(fēng)急流偏南。

3.2 東亞西風(fēng)急流指數(shù)與登陸中國(guó)大陸熱帶氣旋頻數(shù)年際變化的聯(lián)系

登陸TC頻數(shù)與EAWJI的標(biāo)準(zhǔn)化序列（圖3）呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別高達(dá)-0.508（CMA）與-0.551（JTWC），皆通過(guò)0.001信度的顯著性水平檢驗(yàn)。這種高相關(guān)性表示，在EAWJI負(fù)（正）異常年，7—8月登陸TC頻數(shù)可能偏多（偏少）。

為方便后續(xù)研究，基于登陸TC頻數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化序列（圖3虛線）挑選異常年，將數(shù)值大于+1σ、小于-1σ年份定義為登陸偏多年（landfall high-frequency years，H-F）與登陸偏少年（landfall low-frequency years，L-F）。兩套數(shù)據(jù)所挑選年份稍不同，具體如下：CMA（登陸偏多年：1984、1994、1995、2001、2004、2006、2012、2013、2017年，登陸偏少年：1983、1987、1991、1993、2010、2011年），JTWC（登陸偏多年：1984、1989、1994、1995、1997、2006、2012、2013、2017年，登陸偏少年：1983、1986、1987、1993、2010、2011年）。兩套資料集皆挑選出9個(gè)登陸偏多年與6個(gè)登陸偏少年。

3.3 東亞西風(fēng)急流與登陸熱帶氣旋活動(dòng)影響因素的關(guān)系

環(huán)境因素是影響TC登陸過(guò)程能否維持的重要條件（胡皓和端義宏，2016）。圖4為登陸偏多年與偏少年200 hPa緯向風(fēng)合成差場(chǎng)，顯示急流出口區(qū)南北兩側(cè)皆有大片區(qū)域異常通過(guò)0.05信度的顯著性水平檢驗(yàn)，與圖2顯著相關(guān)區(qū)對(duì)應(yīng)良好，包含上文定義EAWJI的兩個(gè)關(guān)鍵區(qū)，具體表現(xiàn)為急流出口區(qū)北側(cè)（南側(cè)）為顯著西風(fēng)（東風(fēng)）異常，即登陸多年（少年）對(duì)應(yīng)急流偏北（偏南）年。登陸偏多年與偏少年高層緯向風(fēng)存在的這種異常反映了西風(fēng)急流位置顯著的年際變動(dòng)，在此將急流出口區(qū)南北兩側(cè)的異常顯著區(qū)定義為東亞高層緯向風(fēng)年際變化關(guān)鍵區(qū)。

西風(fēng)急流北移時(shí)，中國(guó)東部TC活動(dòng)區(qū)域?qū)α鲌?chǎng)高層西風(fēng)較常年偏小，為東風(fēng)異常，使該地產(chǎn)生東風(fēng)異常垂直風(fēng)切變與偏東風(fēng)異常引導(dǎo)氣流，直接影響調(diào)控TC登陸的環(huán)流背景。其中垂直風(fēng)切變可影響TC活動(dòng)強(qiáng)度變化（李英等，2004）。強(qiáng)西風(fēng)垂直風(fēng)切變易使TC活動(dòng)衰弱，使之逐漸消亡，而東風(fēng)垂直切變利于TC活動(dòng)維持。急流北移，高層西風(fēng)減弱，所產(chǎn)生東風(fēng)異常有利于東風(fēng)垂直切變形成。兩類年份的緯向垂直風(fēng)切合成差場(chǎng)（圖5a、c）顯示零等值線約位于25°N，以北（南）為負(fù)（正）值，表明TC在25°N以北活動(dòng)時(shí)，環(huán)境垂直風(fēng)切更利于TC活動(dòng)維持。TC是否登陸與引導(dǎo)氣流關(guān)系密切。急流北移所產(chǎn)生東風(fēng)異常同樣能促進(jìn)偏東風(fēng)引導(dǎo)氣流形成（Chan and Gray，1982），利于將TC往西牽引至登陸中國(guó)大陸。兩類年份引導(dǎo)氣流合成差值顯示（圖5b、d），臺(tái)灣島以北TC活動(dòng)區(qū)為顯著偏東風(fēng)異常，數(shù)值可達(dá)3 m/s，表示活躍于臺(tái)灣島以北的TC，大尺度引導(dǎo)氣流將促使其登陸中國(guó)大陸。

綜上可知，環(huán)境因素差值結(jié)果皆表示西北太平洋TC活動(dòng)區(qū)域的環(huán)境背景場(chǎng)在登陸多年與少年具有顯著差異。在登陸偏多年，西風(fēng)急流整體北移，此時(shí)環(huán)流場(chǎng)更有利于位于較高緯度（約25°N以北）的TC登陸中國(guó)大陸，這表明在急流偏北年份，登陸中國(guó)大陸TC頻數(shù)可能會(huì)偏多且登陸平均位置可能偏北，急流偏南年時(shí)則反之，統(tǒng)計(jì)的登陸偏多年（少年）平均登陸位置體現(xiàn)了這種特征：登陸偏多年（CMA：116.95°E、25.17°N，JTWC：116.68°E、25.32°N），登陸偏少年（CMA：115.9°E、23.8°N，JTWC：115.08°E、 23.52°N），這與盛夏TC生成位置為全年最北有關(guān)。

4 東亞高層緯向風(fēng)季節(jié)內(nèi)振蕩及其與年際變化的關(guān)聯(lián)

4.1 東亞高層緯向風(fēng)季節(jié)內(nèi)振蕩特征

圖6a為東亞高層緯向風(fēng)ISO分量（10～90 d）方差貢獻(xiàn)分布，急流出口區(qū)南北側(cè)各有方差貢獻(xiàn)達(dá)50%以上高值區(qū)，說(shuō)明ISO活動(dòng)強(qiáng)烈。此外，ISO分量的經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分析（EOF，圖6b）顯示，EOF1為典型經(jīng)向分布，表明急流經(jīng)向移動(dòng)ISO較強(qiáng)，其正負(fù)異常中心的地理分布與急流出口區(qū)兩側(cè)方差貢獻(xiàn)高值區(qū)良好對(duì)應(yīng)，包含定義EAWJI的關(guān)鍵區(qū)（圖2）。經(jīng)計(jì)算，EAWJI的ISO分量（ISO-EAWJI）與ISO-EOF1對(duì)應(yīng)時(shí)間系數(shù)PC1相關(guān)高達(dá)0.74（圖6c），相關(guān)性通過(guò)0.001信度的顯著性水平檢驗(yàn)，肯定了使用ISO-EAWJI表征西風(fēng)急流ISO尺度經(jīng)向移動(dòng)的有效性。ISO-EAWJI為正（負(fù)）異常，表示急流在ISO尺度上南移（北移）。

經(jīng)檢驗(yàn)，1979—2017年7—9月ISO-EAWJI功率譜（圖略）大多超過(guò)0.1顯著性水平的紅噪聲譜，其中10～20 d與30～60 d周期內(nèi)信號(hào)最為顯著，在此不進(jìn)行具體區(qū)分。

為獲取東亞高層緯向風(fēng)ISO位相模態(tài)，對(duì)ISO-EAWJI序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，將數(shù)值小于-1σ（大于+1σ）定義為東亞高層緯向風(fēng)ISO偏北（偏南）位相并進(jìn)行合成。如圖7所示，當(dāng)表現(xiàn)為ISO偏北位相時(shí)，急流出口區(qū)北側(cè)（南側(cè)）為西風(fēng)（東風(fēng)）異常，即急流在ISO尺度上為北移，偏南位相則反之。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，偏北偏南位相正負(fù)異常中心在空間分布上與高層緯向風(fēng)年際變化關(guān)鍵區(qū)高度重合，表明高層緯向風(fēng)季節(jié)內(nèi)變異性與其年際變異性之間似乎有所關(guān)聯(lián)。

4.2 東亞高層緯向風(fēng)季節(jié)內(nèi)振蕩與其年際變化的聯(lián)系

為進(jìn)一步探索東亞高層緯向風(fēng)ISO與其年際變化之間的關(guān)系，高層緯向風(fēng)ISO標(biāo)準(zhǔn)差與季節(jié)平均（7—8月）的年際變率被進(jìn)行了對(duì)比（圖8），發(fā)現(xiàn)兩種尺度信號(hào)的振蕩強(qiáng)烈區(qū)皆處于中緯度地區(qū)，兩者模態(tài)相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.93，說(shuō)明高層緯向風(fēng)ISO與年際變率高度相似，但這只表明了兩者具有一致的空間型態(tài)。

為了解ISO與年際活動(dòng)的空間變化特征是否有所聯(lián)系，即ISO與年際變率是否具有共同空間格局，進(jìn)一步進(jìn)行了年際EOF分析。結(jié)果表明（圖9a、b），年際EOF1、EOF2方差貢獻(xiàn)分別高達(dá)28.08%、15.01%，空間分布特征與ISO-EOF1（圖6b）相似，皆呈現(xiàn)出明顯的經(jīng)向分布。由此可知，東亞高層緯向風(fēng)具有一個(gè)相同的主導(dǎo)模式支配著其ISO與年際變化，即其ISO與年際變化有所聯(lián)系。在此不具體區(qū)分年際EOF1、2的相異性，認(rèn)為兩個(gè)典型模態(tài)一同描述了西風(fēng)急流年際經(jīng)向移動(dòng)的主導(dǎo)變異性，EOF1、EOF2對(duì)應(yīng)時(shí)間系數(shù)PC1、PC2與EAWJI標(biāo)準(zhǔn)化序列的高相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)分別為0.74、0.57;圖9c、d）也證明EAWJI有效捕獲西風(fēng)急流年際經(jīng)向移動(dòng)的能力。

由前文已知登陸多年（少年）急流偏北（偏南），這種顯著年際差異是否有ISO的貢獻(xiàn)？高層緯向風(fēng)ISO與年際變化的關(guān)系表明，不對(duì)稱的ISO偏南偏北條件發(fā)生頻率將產(chǎn)生剩余偏差，剩余偏差與季節(jié)平均本質(zhì)上呈現(xiàn)準(zhǔn)線性關(guān)系，越高的偏北（偏南）條件發(fā)生概率將更促使急流發(fā)生北移（南移），為此兩類年份ISO-EAWJI序列的概率密度函數(shù)（PDF）被進(jìn)行了對(duì)比（圖10），顯示登陸多年（圖10a，b）與少年（圖10c、d）PDF呈現(xiàn)明顯非正態(tài)分布，登陸多年（少年）PDF明顯偏向負(fù)值（正值），表示更高的偏北（偏南）位相發(fā)生頻率，即高層緯向風(fēng)ISO對(duì)急流年際尺度偏北（偏南）移動(dòng)有正貢獻(xiàn)，與實(shí)際急流偏北（偏南）情況對(duì)應(yīng)良好，通過(guò)實(shí)例定性證明高層緯向風(fēng)ISO能影響其年際變化。

急流偏北（偏南）年大尺度環(huán)流場(chǎng)有利（不利）于TC登陸，對(duì)應(yīng)年份登陸頻數(shù)就可能偏多（偏少），而高層緯向風(fēng)ISO與其年際變化的關(guān)系表示，更高的偏北（偏南）條件發(fā)生頻率產(chǎn)生的剩余偏差將促使急流北移（南移），使形成急流偏北（偏南）年，即高層緯向風(fēng)ISO可通過(guò)影響其季節(jié)平均從而改變大尺度環(huán)流間接調(diào)控TC登陸活動(dòng)，進(jìn)而與登陸TC頻數(shù)年際變化產(chǎn)生聯(lián)系。

4.3 東亞高層緯向風(fēng)季節(jié)內(nèi)振蕩影響年際變化的可能機(jī)理

圖11為兩類年份在200 hPa上T-N波通量合成差場(chǎng)，顯示急流出口區(qū)南側(cè)異常顯著區(qū)中南部存在顯著擾動(dòng)渦度通量輻合，JTWC結(jié)果（圖11b）較CMA（圖11a）輻合更明顯，間接表明基于JTWC所選取年份中偏南偏北條件發(fā)生頻率差異更大，登陸多年P(guān)DF顯示JTWC結(jié)果（圖10b）向負(fù)值區(qū)偏移程度較CMA（圖10a）更顯著，也反映了該問(wèn)題，說(shuō)明針對(duì)本研究，JTWC所選取年份更為理想。現(xiàn)將CMA與JTWC在A區(qū)中同時(shí)滿足通量顯著性過(guò)檢驗(yàn)區(qū)（C區(qū)：112.5°～121°E，29.0°～33.0°N）稱為擾動(dòng)渦度通量異常區(qū)。差值顯示，由于登陸多年偏南偏北條件發(fā)生頻率有差異，急流出口區(qū)南側(cè)出現(xiàn)異常擾動(dòng)渦度通量輻合（C區(qū)區(qū)域平均通量散度均為負(fù)值，CMA和JTWC分別為-10.798×10-5 、-11.235×10-5 m·s-2），在輻合區(qū)強(qiáng)迫西風(fēng)減弱?？臻g分布上，異常擾動(dòng)渦度通量輻合區(qū)位于高層緯向風(fēng)合成差場(chǎng)（圖4）顯著負(fù)異常區(qū)內(nèi)，即通量輻合區(qū)與西風(fēng)減弱區(qū)對(duì)應(yīng)良好。由此可知，高層緯向風(fēng)ISO非對(duì)稱的季節(jié)內(nèi)模態(tài)發(fā)生頻率引起異常擾動(dòng)渦度通量輻合從而影響月平均緯向風(fēng)速，對(duì)急流位置的年際變動(dòng)產(chǎn)生貢獻(xiàn)。

5 結(jié)論與討論

利用ERA-Interim再分析風(fēng)場(chǎng)資料和CMA-STI、JTWC兩套西北太平洋TC數(shù)據(jù)集，探討了盛夏東亞高層緯向風(fēng)ISO與登陸中國(guó)大陸TC頻數(shù)年際變化的聯(lián)系。結(jié)論如下：

1）7—8月登陸中國(guó)大陸TC頻數(shù)存在顯著年際變化，且登陸頻數(shù)與西風(fēng)急流出口區(qū)北側(cè)（南側(cè)）高層緯向風(fēng)為顯著正（負(fù)）相關(guān)，即西風(fēng)急流偏北（偏南）年份，登陸TC頻數(shù)偏多（偏少）。

2） 基于登陸頻數(shù)與高層緯向風(fēng)的顯著相關(guān)區(qū)定義的EAWJI可定量描述東亞高層西風(fēng)急流經(jīng)向移動(dòng)，EAWJI與登陸TC頻數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，當(dāng)EAWJI表現(xiàn)為負(fù)（正）異常時(shí)，急流位置偏北（偏南），對(duì)應(yīng)年份登陸TC頻數(shù)偏多。

3） 登陸偏多年，緯向垂直風(fēng)切變零等值線偏北，同時(shí)臺(tái)灣島以北TC活動(dòng)區(qū)域?yàn)轱@著偏東風(fēng)異常，說(shuō)明在西風(fēng)急流偏北年，大尺度環(huán)流場(chǎng)更有利于TC登陸過(guò)程的維持，使登陸中國(guó)大陸頻數(shù)增多。

4） 東亞高層緯向風(fēng)10～90 d信號(hào)在急流出口區(qū)南北側(cè)方差貢獻(xiàn)達(dá)50%以上，其EOF模態(tài)進(jìn)一步證明急流經(jīng)向移動(dòng)具有明顯ISO特征，PC1與ISO-EAWJI序列的高相關(guān)說(shuō)明ISO-EAWJI能有效描述急流ISO分量經(jīng)向移動(dòng)。

5） 東亞高層緯向風(fēng)ISO與年際變化的標(biāo)準(zhǔn)差場(chǎng)、EOF模態(tài)顯示兩者由共同空間主導(dǎo)模式所控制，登陸多年與少年ISO-EAWJI序列PDF呈現(xiàn)出的非正態(tài)分布，表明高層緯向風(fēng)ISO可能影響其年際變化，登陸偏多年（少年）偏北（偏南）位相發(fā)生頻率偏高，有利于促使急流北移（南移），與實(shí)際的急流偏北（偏南）情況良好契合。

6） 登陸偏多年，急流出口區(qū)南側(cè)存在顯著ISO尺度擾動(dòng)渦度通量輻合，使季節(jié)平均西風(fēng)減弱，急流北移，形成利于TC登陸的環(huán)境條件，說(shuō)明高層緯向風(fēng)ISO不對(duì)稱的南北位相發(fā)生頻率將導(dǎo)致異常擾動(dòng)渦度通量輸送來(lái)改變其季節(jié)平均值，從而間接調(diào)控TC登陸年際尺度環(huán)流背景場(chǎng)，進(jìn)一步與登陸TC頻數(shù)的年際變化產(chǎn)生聯(lián)系。

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Relationship between Intraseasonal Oscillation of East Asian upper-level zonal wind and interannual variation in the frequency of tropical cyclone landfall over mainland China in midsummer

XIE Jiehong，YU Jinhua，QIAN Xiaolei，YE Mengxi，YE Tian

Key Laboratory of Meteorological Disaster，Ministry of Education（KLME），Nanjing University of Information Science & Technology，Nanjing 210044，China

Using the ERA-Interim reanalysis database and the tropical cyclone （TC） best-track dataset from both China Meteorological Administration （CMA） and Joint Typhoon Warning Center （JTWC） during the period of 1979—2017，this study analyzes the relationship between Intraseasonal Oscillation （ISO） of East Asian upper-level （200 hPa） zonal wind and the interannual variation in the frequency of tropical cyclone landfall over mainland China during boreal summer.

The TC frequencies of landfall in July—August present a significant interannual variation.In addition，an East Asian Westerly Jet Index （EAWJI），which represents the meridional migration of the westerlies，is defined based on the two regions where significant correlations exist between TC landfall frequencies and 200 hPa zonal wind.The EAWJI and TC landfall exhibit a significant negative correlation.That signifies that when a negative （positive） anomaly appears，westerlies appear in the northern （southern） position，and the TC landfall frequency may increase （decrease）.When the westerly jet moves to the north，the troposphere in the TC active region presents anomalous easterly winds，thereby resulting in abnormal easterly shear，which is conducive to maintaining the TC landfall process and increasing the frequency of TC landfall in mainland China.

The high similarity in both standard deviation and EOF modes regarding the East Asian upper-level zonal winds ISO variation and interannual variation indicates that they are governed by a common mode of spatial variability.This signifies that the asymmetric frequency of north （south） conditions would generate residual deviations and alter the seasonal mean.In Landfall High-Frequency years，ISO-filtered EAWJI exhibits a higher frequency of north conditions，which cause the convergence of ISO-scale transient eddy flux in the south of the westerly jet exit，and lead the westerly jet to drift northward.Therefore，by modulating the large-scale circulation which affects the process of TC landfall，the ISO of the 200 hPa zonal wind can be indirectly connected with the interannual variation of the TC landfall frequency.

tropical cyclone landfall;East Asian upper-level zonal wind;Intraseasonal Oscillation;interannual variation

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20190412001

（責(zé)任編輯：劉菲）