印度洋海溫異常對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)的影響及機(jī)制研究

鄧孟珂 ,田鵬飛 ,楊華棟 ,楊夢(mèng)兮 ,蔡娜佳

(1.江蘇省泰州市氣象局，江蘇 泰州 225300；2.中國(guó)氣象局交通氣象重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210000)

引言

西北太平洋是全球臺(tái)風(fēng)活動(dòng)最活躍的區(qū)域之一，西北太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的變化對(duì)我國(guó)夏季氣候變化有著重要影響。一方面，臺(tái)風(fēng)總是伴隨著狂風(fēng)暴雨甚至還有風(fēng)暴潮，經(jīng)常給受影響地區(qū)造成嚴(yán)重災(zāi)害，給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重威脅；另一方面，臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的豐沛降水可以解除干旱，我國(guó)東南沿海夏季伏旱期常常依靠臺(tái)風(fēng)降雨來(lái)緩和旱情。因此加強(qiáng)對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)發(fā)生發(fā)展的研究，認(rèn)識(shí)西北太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的變化規(guī)律及其機(jī)制并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)測(cè)試驗(yàn)，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值，對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和各級(jí)黨政部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)防災(zāi)減災(zāi)決策具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。已經(jīng)有研究[1-2]表明西北太平洋臺(tái)風(fēng)和區(qū)域海溫之間有一定的時(shí)滯相關(guān)關(guān)系，即：西北太平洋臺(tái)風(fēng)晚于赤道東太平洋海溫變化2個(gè)月存在最高負(fù)相關(guān)，臺(tái)風(fēng)晚于海溫17～18個(gè)月有最大正相關(guān)；中國(guó)東南沿海臺(tái)風(fēng)與西太平洋赤道附近海溫有隔季正相關(guān)。秋季海溫對(duì)于影響華南秋季的臺(tái)風(fēng)活動(dòng)(強(qiáng)度和路徑)具有重要作用，從而對(duì)華南秋季降水產(chǎn)生影響——當(dāng)赤道中東太平洋海表增(降)溫時(shí)，影響華南臺(tái)風(fēng)活動(dòng)減少(增多)以致秋季少(多)雨[3]。另外，已經(jīng)有研究[4]表明前期中高緯度印度洋海面溫度(sea surface temperature，SST)與西北太平洋臺(tái)風(fēng)相關(guān)顯著，且獨(dú)立于熱帶東太平洋SST(或ENSO)對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)的影響；中高緯度印度洋SST年際變化對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)年際變化的指示能力相當(dāng)或超過(guò)熱帶東太平洋。綜合兩者的影響預(yù)測(cè)夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)生成數(shù)的變化有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。進(jìn)一步的分析表明，中高緯度印度洋SST對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)影響有明顯的滯后性，前期相關(guān)顯著而同期相關(guān)不顯著。這種滯后性意味著其前期中高緯度印度洋SST對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)的影響并不是通過(guò)SST的持續(xù)性，而很可能是通過(guò)南半球大氣活動(dòng)的持續(xù)性及異常信號(hào)在大氣中的傳播而影響到夏季的環(huán)流，最終影響西北太平洋臺(tái)風(fēng)異常。

印度洋海溫異常(sea surface temperature anomaly，SSTA)同夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)之間究竟存在怎樣的關(guān)系呢？本文試圖找出印度洋海溫異常對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)影響的關(guān)鍵區(qū)，通過(guò)對(duì)臺(tái)風(fēng)季西北太平洋大氣環(huán)流狀況的分析，找出相應(yīng)的物理機(jī)制，從而為西北太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)，為國(guó)家防臺(tái)減災(zāi)提供決策服務(wù)。

1 資料與方法

1.1 資料

所用資料為：美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心/國(guó)家大氣研究中心(National Centers for Environmental Prediction/ National Center for Atmospheric Research，NCEP/NCAR)月平均高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、渦度場(chǎng)、相對(duì)濕度場(chǎng)、垂直速度場(chǎng)資料；美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA)重構(gòu)的月平均海溫資料；美國(guó)聯(lián)合臺(tái)風(fēng)預(yù)警中心(Joint Typhoon Warning Center，JTWC)臺(tái)風(fēng)最佳路徑資料。研究時(shí)段為1979—2018年。除海溫場(chǎng)格距為2°×2°，其他分辨率為2.5°×2.5°。文中研究的西北太平洋區(qū)域?yàn)?°～40°N，110°～180°E的太平洋海域，印度洋區(qū)域?yàn)?0°S～25°N，35°～120°E的印度洋海域。本文中各季均相對(duì)于北半球而言，春季和夏季分別為當(dāng)年3—5月和6—8月。

1.2 臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的定義

本文利用CAMARGO and SOBEL[5]使用的累積氣旋能量(accumulated cyclone energy，ACE)指數(shù)來(lái)衡量臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度。累積氣旋能量指數(shù)(IACE)定義為年度熱帶氣旋在其各自持續(xù)時(shí)間內(nèi)每6 h最大風(fēng)速(Vmax，單位：m·s-1)的平方和，計(jì)算公式為：

(1)

使用該指數(shù)統(tǒng)計(jì)年度熱帶氣旋強(qiáng)度具有極大的優(yōu)越性，能較為真實(shí)直觀地反映當(dāng)年熱帶氣旋的活躍程度，指數(shù)越高，熱帶氣旋活躍程度越高，反之則越低。它將年度熱帶氣旋所有氣候參量簡(jiǎn)化為累積動(dòng)能，并且隨著總持續(xù)時(shí)間的增加，累積動(dòng)能也逐漸增加，使年度熱帶氣旋總和強(qiáng)度在總持續(xù)時(shí)間內(nèi)得到精確量化。本文只考慮達(dá)到熱帶風(fēng)暴(tropical storm，TS)強(qiáng)度的熱帶氣旋。

2 夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)與前期及同期印度洋海溫的耦合關(guān)系

為了討論夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)與前期及同期印度洋海溫的耦合關(guān)系，對(duì)海溫與臺(tái)風(fēng)作如下相關(guān)分析，設(shè)定以下四種耦合模態(tài)：1)1979—2018年前期春季印度洋海溫距平與夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻數(shù)的相關(guān)性(耦合1)；2)1979—2018年前期春季印度洋海溫距平與夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)ACE指數(shù)的相關(guān)性(耦合2)；3)1979—2018年同期夏季印度洋海溫距平與夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻數(shù)的相關(guān)性(耦合3)；4)1979—2018年同期夏季印度洋海溫距平與夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)ACE指數(shù)的相關(guān)性(耦合4)。表1給出4種耦合模態(tài)下的相關(guān)系數(shù)，通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)：前期春季和同期夏季印度洋海溫與西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻數(shù)的相關(guān)性相對(duì)比來(lái)說(shuō)，它們與ACE的相關(guān)性更顯著，其中春季印度洋海溫比夏季印度洋海溫與西北太平洋海溫的相關(guān)性更顯著。第1、2、3種模態(tài)的相關(guān)系數(shù)都通過(guò)了α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明前三種模態(tài)兩者之間相關(guān)性顯著。夏季印度洋海溫異常與夏季西北太平洋ACE的檢驗(yàn)值雖然沒(méi)有通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，但是檢驗(yàn)值已經(jīng)接近臨界，說(shuō)明偶然性已經(jīng)較小。因此下文主要分析前期春季印度洋海溫對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻數(shù)和強(qiáng)度的影響。

表1 各耦合模態(tài)下的相關(guān)系數(shù)

圖1給出了春季全球海溫距平和夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻數(shù)及ACE的相關(guān)系數(shù)空間分布，色階部分為通過(guò)α=0.05的顯著性檢驗(yàn)。由圖1a可以看出，在東太平洋相關(guān)系數(shù)呈現(xiàn)正值分布，而在本文研究區(qū)域——印度洋，相關(guān)系數(shù)呈現(xiàn)一致的負(fù)值分布，在赤道偏北印度洋和西南印度洋，相關(guān)系數(shù)達(dá)到極小值，這表明如果前期春季印度洋海溫異常增暖會(huì)導(dǎo)致夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)數(shù)量減少的趨勢(shì)，反之，前期春季印度洋海溫異常降低會(huì)導(dǎo)致夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)數(shù)量增多的趨勢(shì)。圖1b給出了春季全球海溫距平和夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)ACE的相關(guān)系數(shù)空間分布，與頻數(shù)類似，在印度洋相關(guān)系數(shù)呈現(xiàn)負(fù)值分布，在東北印度洋和西南印度洋，相關(guān)系數(shù)達(dá)到極小值，這表明如果前期春季印度洋海溫異常增暖會(huì)導(dǎo)致夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度減弱的趨勢(shì)，反之，前期春季印度洋海溫異常降低會(huì)導(dǎo)致夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度增強(qiáng)的趨勢(shì)。

圖1 全球海溫距平與西北太平洋臺(tái)風(fēng)的相關(guān)系數(shù)空間分布(a.春季全球海溫距平與夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻數(shù),b.春季全球海溫距平與夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)ACE；色階表示海溫距平和臺(tái)風(fēng)的相關(guān)系數(shù))

分析可知，前期春季印度洋海溫影響西北太平洋臺(tái)風(fēng)的最明顯區(qū)域范圍約在東北印度洋和西南印度洋。因此，將與ACE和頻數(shù)均有顯著相關(guān)的區(qū)域20°～30°S，60°～80°E和0°～20°N，70°～110°E定義為影響臺(tái)風(fēng)的關(guān)鍵區(qū)，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵區(qū)內(nèi)海溫做區(qū)域平均計(jì)算(圖2)，得出：1979年至20世紀(jì)80年代后期，春季印度洋海溫表現(xiàn)為降低的趨勢(shì)，而夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻數(shù)表現(xiàn)為增加趨勢(shì)；從20世紀(jì)90年代前期開(kāi)始，春季印度洋海溫大致保持增暖的趨勢(shì)，而夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻數(shù)呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)(圖2a)。在春季印度洋海溫與夏季西北太平洋ACE關(guān)系(圖2b)中也可得出類似的結(jié)論。

圖2 春季印度洋關(guān)鍵區(qū)海溫距平與夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻數(shù)(a)及ACE(b)

3 春季印度洋SSTA影響后期夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)的可能原因

為了確定印度洋海溫異常對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)影響的關(guān)鍵區(qū)，結(jié)合圖1的情況，可以發(fā)現(xiàn)，春季印度洋海溫異常影響西北太平洋臺(tái)風(fēng)的關(guān)鍵區(qū)位于赤道偏北印度洋和西南印度洋。下文主要分析前期春季印度洋海溫異常影響夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)的可能原因。

為了比較春季印度洋海溫異常對(duì)大氣環(huán)流，繼而對(duì)后期夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)的影響，首先對(duì)關(guān)鍵區(qū)的印度洋SSTA場(chǎng)時(shí)間序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后分別選取大于1.2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差和小于-1.2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的年份為春季印度洋關(guān)鍵區(qū)海溫異常暖年和冷年。最后選取1988、1998、2001、2003、2010、2017年為異常暖年，1975、1993、1997、2008、2015年為異常冷年。下文主要通過(guò)合成分析方法來(lái)尋找春季印度洋關(guān)鍵區(qū)海溫異常影響后期夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)的可能原因，后文所指印度洋海溫及冷暖年都基于關(guān)鍵區(qū)的海溫。

3.1 海溫

臺(tái)風(fēng)的發(fā)生發(fā)展主要取決于熱力因素和動(dòng)力因素。海洋是臺(tái)風(fēng)形成和發(fā)展的下墊面，海溫的高低分布是影響臺(tái)風(fēng)發(fā)生發(fā)展的重要因素[6]。前期春季印度洋海溫與后期夏季西北太平洋海溫存在怎樣的相關(guān)性呢？

首先對(duì)春季印度洋關(guān)鍵區(qū)和同期及后期夏季西北太平洋(0°～40°N，110°～180°E)海溫做區(qū)域平均計(jì)算，然后計(jì)算它們之間的相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)分別為0.37、0.43，通過(guò)了α=0.05的顯著性檢驗(yàn)。這表明印度洋海溫異常增暖時(shí)，西北太平洋海溫也有增暖的趨勢(shì)。而增暖的海溫有利于臺(tái)風(fēng)的發(fā)生發(fā)展，這與上文的研究結(jié)果不相符，說(shuō)明海溫不是印度洋海溫異常影響西北太平洋臺(tái)風(fēng)的原因。

3.2 春季印度洋海溫異常年夏季垂直環(huán)流變化分析

排除海溫的原因，下文主要從動(dòng)力學(xué)角度討論春季印度洋海溫異常對(duì)西北太平洋大氣環(huán)流形勢(shì)的影響。大量研究[7-10]結(jié)果顯示，海洋對(duì)氣候的影響有一定的滯后性，它首先使得大氣環(huán)流發(fā)生調(diào)整進(jìn)而引起氣候的變化，而它對(duì)大氣環(huán)流的影響首先表現(xiàn)在垂直環(huán)流上。既然春季印度洋海溫異常同后期夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)之間存在著顯著的關(guān)系，那么春季印度洋海溫異常對(duì)后期夏季經(jīng)圈環(huán)流產(chǎn)生怎樣的影響呢?

圖3是春季印度洋海溫異常年110°～180°E經(jīng)圈偏差環(huán)流。印度洋海溫異常暖年的后期夏季，赤道至20°N都表現(xiàn)為異常的下沉氣流，僅在25°～40°N，800～300 hPa為上升氣流；在春季印度洋異常冷年，后期夏季基本表現(xiàn)為一致的異常上升氣流。

圖3 春季印度洋海溫異常年夏季110°～180°E平均經(jīng)圈偏差環(huán)流(a.異常暖年后期夏季，b.異常冷年后期夏季)

研究[11-12]表明，低層輻合高層輻散的上升環(huán)流形勢(shì)有利于臺(tái)風(fēng)的發(fā)生發(fā)展。前文研究表明在春季印度洋暖年，西北太平洋臺(tái)風(fēng)偏少、強(qiáng)度偏弱；春季印度洋冷年，西北太平洋臺(tái)風(fēng)偏多、強(qiáng)度偏強(qiáng)。這與冷暖年的經(jīng)圈環(huán)流形勢(shì)是相符的——春季印度洋暖年的異常下沉氣流會(huì)抑制臺(tái)風(fēng)的發(fā)生發(fā)展，而春季印度洋暖年的異常上升氣流有利于臺(tái)風(fēng)的發(fā)生和加強(qiáng)。因此可知，印度洋海溫異?？梢詫?dǎo)致西北太平洋的經(jīng)圈垂直環(huán)流發(fā)生調(diào)整，從而影響臺(tái)風(fēng)的發(fā)生發(fā)展。

3.3 春季印度洋海溫異常年夏季風(fēng)場(chǎng)變化分析

上下層的風(fēng)場(chǎng)對(duì)臺(tái)風(fēng)的發(fā)生發(fā)展有很大影響[13]，進(jìn)一步厘清春季印度洋海溫異常對(duì)西北太平洋區(qū)域上下層風(fēng)場(chǎng)的影響，進(jìn)而更深入地理解夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)變化的可能原因。圖4是春季印度洋海溫異常年，后期夏季的700 hPa和200 hPa距平風(fēng)場(chǎng)。

圖4 春季印度洋海溫異常年后期夏季距平風(fēng)場(chǎng)(a.異常暖年700 hPa距平風(fēng)場(chǎng)，b.異常暖年200 hPa距平風(fēng)場(chǎng)，c.異常冷年700 hPa距平風(fēng)場(chǎng)，d.異常冷年200 hPa距平風(fēng)場(chǎng)；單位：m·s-1)

700 hPa上，在春季印度洋異常暖年，后期夏季西北太平洋110°～150°E，25°～30°N內(nèi)有異常偏西風(fēng)，而在赤道附近有明顯的偏東風(fēng)異常，構(gòu)成整個(gè)西北太平洋大面積的反氣旋式環(huán)流；而在春季印度洋異常冷年，后期夏季西北太平洋130°～160°E，表現(xiàn)為異常氣旋式環(huán)流。200 hPa上，春季印度洋異常暖年，150°～180°E，5°～30°N的西北太平洋海域表現(xiàn)為異常氣旋式環(huán)流；春季印度洋異常冷年，20°N附近為異常東風(fēng)，而在其他區(qū)域都表現(xiàn)為異常反氣旋式環(huán)流。

由以上距平風(fēng)場(chǎng)的分析結(jié)果可以看出，春季印度洋異常暖年對(duì)應(yīng)夏季西北太平洋低層反氣旋式距平環(huán)流，高層氣旋式距平環(huán)流，低層低頻輻散高層輻合；而春季印度洋異常冷年對(duì)應(yīng)夏季西北太平洋低層氣旋式距平環(huán)流，高層反氣旋式距平環(huán)流，低層輻合高層輻散。

李崇銀等[14]曾研究熱帶大氣季節(jié)內(nèi)振蕩對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)生成數(shù)的影響。低層輻合、高層輻散的環(huán)流有利于臺(tái)風(fēng)的發(fā)生發(fā)展，這與上文春季印度洋異常時(shí)西北太平洋臺(tái)風(fēng)的狀況是相符的，表明上下層風(fēng)場(chǎng)是春季印度洋海溫異常影響西北太平洋臺(tái)風(fēng)的機(jī)制之一。

3.4 春季印度洋海溫異常年夏季低層渦度場(chǎng)變化分析

大氣低層渦度是影響臺(tái)風(fēng)發(fā)生發(fā)展的重要因素[15]。在北半球低層正渦度表示氣旋式環(huán)流，有利于臺(tái)風(fēng)的發(fā)生發(fā)展。為了更清楚地看出春季印度洋海溫異常年夏季低層渦度特征，對(duì)春季印度洋異常年后期夏季西北太平洋850 hPa平均渦度場(chǎng)進(jìn)行距平化處理。由圖5可以看出，在春季印度洋海溫異常暖年，西北太平洋10°～25°N，110°～180°E區(qū)域渦度表現(xiàn)為負(fù)距平；而在春季印度洋海溫異常冷年，25°～40°N，130°～180°E和近赤道地區(qū)的西北太平洋表現(xiàn)為正距平。

圖5 春季印度洋海溫異常暖年(a)和冷年(b)后期夏季低層距平相對(duì)渦度場(chǎng)(單位：10-5 s-1)

由以上分析可以看出，春季印度洋異常冷、暖年，后期夏季西北太平洋上的低層距平渦度場(chǎng)呈現(xiàn)相反的位相分布。正的低層渦度不僅為臺(tái)風(fēng)的生成提供初始擾動(dòng)，也有利于臺(tái)風(fēng)的加強(qiáng)發(fā)展[15]。這與上文春季印度洋異常年臺(tái)風(fēng)活動(dòng)特征是相符的，表明低層渦度是春季印度洋海溫異常影響西北太平洋臺(tái)風(fēng)的機(jī)制之一。

3.5 春季印度洋海溫異常年夏季對(duì)流層中部相對(duì)濕度場(chǎng)變化分析

對(duì)流層中部大的濕度也是臺(tái)風(fēng)生成和發(fā)展的重要條件之一[16-17]。在西北太平洋臺(tái)風(fēng)季,對(duì)流層中部大的濕度能夠?yàn)榕_(tái)風(fēng)的發(fā)生發(fā)展提供充足的水汽條件。水汽在上升過(guò)程中凝結(jié)釋放大量潛熱，有助于標(biāo)志著臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的風(fēng)眼墻的建立；相反，不夠充足的水汽不利于臺(tái)風(fēng)的發(fā)生發(fā)展。為了更清楚地看出水汽狀況,對(duì)對(duì)流層中部(700～500 hPa)水汽按高度積分,得到氣柱的總水汽含量(可降水量)，然后進(jìn)行距平處理，得到相對(duì)濕度的距平場(chǎng)。圖6是春季印度洋異常年夏季西北太平洋的對(duì)流層中部水汽含量距平分布。

圖6 春季印度洋海溫異常暖年(a)和冷年(b)后期夏季西北太平洋相對(duì)濕度距平(單位：%)分布

在春季印度洋異常暖年的后期夏季，西北太平洋上的水汽分布明顯呈現(xiàn)負(fù)距平形勢(shì)，水汽含量異常偏少。在菲律賓以東洋面，水汽含量最少。而在春季印度洋異常冷年的后期夏季，西北太平洋上的水汽分布呈現(xiàn)明顯的正距平，說(shuō)明水汽含量相對(duì)偏大。

由以上分析可以看出，春季印度洋異常冷、暖年，后期夏季西北太平洋上的水汽分布呈現(xiàn)相反的位相分布。這與上文的西北太平洋臺(tái)風(fēng)冷、暖年?duì)顩r是相符合的，因此可以看出，水汽條件是印度洋赤道海溫異常影響西北太平洋臺(tái)風(fēng)的機(jī)制之一。

3.6 春季印度洋海溫異常年夏季西北太平洋副熱帶高壓變化分析

西北太平洋副熱帶高壓與西太平洋和東亞地區(qū)的天氣變化有著極其密切的聯(lián)系[18-19]，它的強(qiáng)度、東西向及南北向的位置變化對(duì)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)有著直接的影響。通常西北太平洋副熱帶高壓強(qiáng)時(shí)，臺(tái)風(fēng)活動(dòng)偏少、強(qiáng)度偏弱；西北太平洋副熱帶高壓弱時(shí)，臺(tái)風(fēng)活動(dòng)較多、強(qiáng)度偏強(qiáng)。研究春季印度洋海溫異常是否會(huì)引起西北太平洋副熱帶高壓異常，進(jìn)而對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生影響。

圖7給出了春季印度洋海溫異常年后期夏季500 hPa高度場(chǎng)特征。由此可見(jiàn)在春季印度洋異常暖年，后期夏季500 hPa高度上，5 860 gpm閉合線包含整個(gè)西北太平洋和南海以及中國(guó)南部地區(qū)，范圍很大。且存在最強(qiáng)為5 890 gpm的閉合中心，位于140°～180°E，25°～35°N的西北太平洋海域上空，表明西北太平洋副熱帶高壓加強(qiáng)、西伸。而在異常冷年，后期夏季只有最強(qiáng)為5 870 gpm的閉合中心，5 860 gpm線僅僅包含130°～180°E，15°～30°N范圍，表明副熱帶高壓明顯偏弱、東退。

圖7 春季印度洋海溫異常暖年(a)和冷年(b)后期夏季500 hPa高度場(chǎng)(單位：gpm)特征

結(jié)合上文提到的西北太平洋副熱帶高壓對(duì)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的影響，可以看出：在春季印度洋異常年，西北太平洋副熱帶高壓的變化與臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的變化是相符合的。這表明西北太平洋副熱帶高壓是印度洋海溫異常影響西北太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的機(jī)制之一。

3.7 春季印度洋海溫異常年夏季西北太平洋緯向風(fēng)垂直切變變化分析

研究[20-22]指出西北太平洋上高(200 hPa)、低(850 hPa)層緯向風(fēng)的垂直切變是影響西北太平洋熱帶氣旋和臺(tái)風(fēng)生成和發(fā)展的一個(gè)重要的動(dòng)力因子，在臺(tái)風(fēng)的預(yù)測(cè)中常被用作重要的指標(biāo)。弱的垂直風(fēng)切變有利于臺(tái)風(fēng)的生成和發(fā)展，相反，強(qiáng)的垂直風(fēng)切變可能導(dǎo)致對(duì)流切離，從而減弱臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度。陳聯(lián)壽和丁一匯[23]指出緯向風(fēng)速垂直切變小于10 m·s-1是臺(tái)風(fēng)暖心形成的有利環(huán)境條件。研究春季印度洋海溫異常是否會(huì)引起西北太平洋高、低層緯向風(fēng)垂直切變異常，進(jìn)而對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生影響。

圖8給出了春季印度洋海溫異常年后期夏季西北太平洋緯向風(fēng)垂直切變特征。由此可見(jiàn)在印度洋異常暖年，西北太平洋大部分區(qū)域的緯向風(fēng)垂直切變?cè)?～10 m·s-1之間。在160°E以東，5°～25°N之間逐漸增強(qiáng)，最高值可達(dá)20 m·s-1；在印度洋異常冷年，緯向垂直風(fēng)切變?cè)?7°N以南，150°E以西表現(xiàn)為負(fù)值，僅在27°N以北，150°E以東表現(xiàn)為正值，最高分析出垂直切變?yōu)?5 m·s-1的閉合線?？梢钥闯觯杭居《妊螽惓Ｅ?，后期夏季西北太平洋上的緯向風(fēng)垂直切變明顯強(qiáng)于春季印度洋異常冷年。這與上文的西北太平洋臺(tái)風(fēng)冷、暖年?duì)顩r是相符合的，因此可以看出，緯向風(fēng)垂直切變是印度洋赤道海溫異常影響西北太平洋臺(tái)風(fēng)的機(jī)制之一。

圖8 春季印度洋海溫異常暖年(a)和冷年(b)緯向風(fēng)垂直切變(單位：m·s-1)

4 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻數(shù)和強(qiáng)度與前期春季及同期夏季印度洋SSTA的耦合分析發(fā)現(xiàn)，前期春季印度洋海溫同夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)關(guān)系最顯著，表明春季印度洋海溫異常對(duì)預(yù)測(cè)后期夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)的變化有著明確的指示性意義。影響頻數(shù)和強(qiáng)度的關(guān)鍵區(qū)位于赤道偏北印度洋和西南印度洋。如果春季印度洋海溫異常偏暖，后期夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)偏少、偏弱，反之，如果春季印度洋海溫異常偏冷，后期夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)偏多、偏強(qiáng)。

這可能與印度洋被熱帶太平洋的厄爾尼諾-南方濤動(dòng)(ENSO)“充電”后又會(huì)影響西北太平洋大氣環(huán)流狀況有關(guān)[24-25]。研究表明，在El Nio事件次年，印度洋被異?！凹訜帷?，海溫異常增暖，產(chǎn)生延伸至西北太平洋的開(kāi)爾文波，影響了西北太平洋大氣環(huán)流。

在春季印度洋異常暖年，后期夏季，110°～180°E的經(jīng)向垂直環(huán)流表現(xiàn)為異常下沉氣流，對(duì)應(yīng)風(fēng)場(chǎng)的低層低頻風(fēng)輻散、高層輻合的形勢(shì)。這種環(huán)流形勢(shì)使得低層水汽無(wú)法向上輸送，對(duì)流層中層水汽異常偏少。西北太平洋副熱帶高壓加強(qiáng)、西伸，緯向風(fēng)垂直切變偏大。綜合以上物理因子，西北太平洋臺(tái)風(fēng)在春季印度洋異常暖年偏少、偏弱。在春季印度洋異常冷年，正好相反。后期夏季，110°～180°E的經(jīng)向垂直環(huán)流表現(xiàn)為異常上升氣流，對(duì)應(yīng)風(fēng)場(chǎng)的低層輻合、高層輻散的形勢(shì)。這種環(huán)流形勢(shì)使得低層水汽向上輸送，對(duì)流層中層水汽異常偏多。西北太平洋副熱帶高壓偏弱、東退，緯向風(fēng)垂直切變偏小。綜合以上物理因子，西北太平洋臺(tái)風(fēng)在春季印度洋異常冷年偏多、偏強(qiáng)。

根據(jù)LI et al.[26]、WU and WANG[27]、ZHOU et al.[28]的研究，結(jié)合以上物理因子，可以推出以下的傳播機(jī)制：在春季印度洋海溫異常暖年，源自印度洋海溫異常引起的大氣波動(dòng)向東方向傳播，這種異常低頻振蕩對(duì)周圍大氣環(huán)流有正反饋的作用，產(chǎn)生異常Walker環(huán)流，形成風(fēng)場(chǎng)的低層低頻風(fēng)輻散、高層輻合的形勢(shì)，增強(qiáng)下沉運(yùn)動(dòng)，維持了緯向風(fēng)大的垂直切變，同時(shí)Ekman輻散抑制了西北太平洋大氣對(duì)流，這就在El Nio事件的次年維持了西北太平洋反氣旋，使其持續(xù)到夏季，加強(qiáng)西北太平洋副熱帶高壓，不利于臺(tái)風(fēng)的生成和發(fā)展。而在印度洋異常冷年由于相反的機(jī)制，形成風(fēng)場(chǎng)的低層輻合、高層輻散，增強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，緯向風(fēng)垂直切變偏小，西北太平洋副熱帶高壓減弱，促進(jìn)臺(tái)風(fēng)的發(fā)生發(fā)展。

以上研究重點(diǎn)利用合成分析從統(tǒng)計(jì)的角度討論了印度洋海溫異常影響夏季西北太平洋臺(tái)風(fēng)的原因，雖然給出了可能的相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，但機(jī)制合理性仍然需要進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證。