西北太平洋熱帶氣旋累積能量與enso指數(shù)的關系

西北太平洋熱帶氣旋累積能量與enso指數(shù)的關系

1tc的國外研究內(nèi)斯塔是世界海氣相互作用年度變率中最重要的信號，對西北太平洋（wnp）的亞熱帶氣滯產(chǎn)生了顯著影響。在TC頻數(shù)方面,1972年Atkinson指出ElNiňo期間WNP東部的TC頻數(shù)高于正常情況。從此,很多學者開始了對ENSO與西北太平洋TC頻數(shù)關系的研究,由于資料和研究方法的不同,研究的結論并不一致。Pan等分析了赤道東太平洋海溫與西北太平洋臺風的相關關系,指出ElNiňo年臺風頻數(shù)減少,LaNiňa年臺風頻數(shù)增加。Chan利用譜方法分析了WNP海域中TC生成個數(shù)的時間序列,發(fā)現(xiàn)年TC生成個數(shù)存在明顯的3.5a周期的變化特征,這可能與ENSO循環(huán)相聯(lián)系。Wu等對上述研究得出的結論提出了質(zhì)疑,他認為觀測到的年TC生成個數(shù)與ENSO事件之間沒有必然的相關性,在ENSO年TC生成個數(shù)并沒有明顯的變化,但在生成區(qū)域上,ElNiňo年TC生成位置偏東,而LaNiňa年則正好相反。近年來的許多研究也證實了Wu等的上述結論。在TC源地方面,ElNiňo期間熱帶風暴(TropicalStorm,TS)的生成源地有一個向東南方向的移動,中北太平洋地區(qū)生成的TS較平常有所增多,部分TS會移向西太平洋地區(qū)。在TC持續(xù)時間方面,強ElNiňo事件期間在西北太平洋東南象限(0°～17°N,140°～180°E)形成的TC有增加的趨勢,與常年相比,它們在遇到陸地或中緯度相對寒冷洋面前要經(jīng)歷更長的海上路徑,因此,強ElNiňo事件期間TC持續(xù)時間較常年有所增長。關于TC強度與ENSO之間的關系,Pudov和Petrichenko發(fā)現(xiàn)ElNiňo期間TC強度普遍有所增強。Chia和Ropelewski指出TC頻數(shù)與ENSO之間表現(xiàn)出很高的相關性,ElNiňo期間高強度TC較常年增多。Camargo和Sobel采用1950—2002年聯(lián)合臺風警報中心(JTWC)最佳路徑數(shù)據(jù)集相關資料,研究了TC強度與ENSO的關系,指出ElNiňo年高強度TC較LaNiňa年更多,同時持續(xù)時間也更長,此外,他們還研究了熱帶氣旋持續(xù)時間、強度以及頻數(shù)分別對ACE的貢獻,結果顯示持續(xù)時間的貢獻最大。2000年Bell和Halpert提出了TC累積能量(accumulatedcycloneenergy,ACE)這一概念,ACE在大小上等于某區(qū)域內(nèi)所有強度大于等于熱帶風暴的TC(不包含熱帶低壓)在一定時段內(nèi)每6h最大風速的平方和(為方便起見,本文提到的TC均不包括熱帶低壓)。例如,假設某區(qū)域某時段內(nèi)共有m個TC活動。為方便研究,可將這m個TC進行編號(即分別稱呼它們?yōu)?號TC,2號TC,…,m號TC),且用tj1和tjjΔ分別代表此時段內(nèi)j號TC存在的最早和最晚時刻。則ACE=m∑j=1(jΔ∑i=1v2ji)ACE=∑j=1m(∑i=1jΔv2ji),其中,vj1,vj2,…,vjjΔ分別代表tj1,tj2,…,tjjΔ時刻j號TC的最大風速,且tji+1-tji=6h。ACE與ENSO關系的研究是一個新課題,國內(nèi)外關于這方面的相關文獻很少。ACE是將TC頻數(shù)、持續(xù)時間以及強度相結合的產(chǎn)物,因此可以看作是度量TC活動程度的一個重要指標,同時它也可以作為衡量TC對氣候影響時一個重要指數(shù)。此外,ACE又可以看作是一個連續(xù)變量,這有利于將它和其他氣候變量進行相關性分析。由此可知,相比單純研究TC頻數(shù)或強度等與ENSO的關系,研究ACE與ENSO的關系,對于從整體上把握ENSO對TC活動的影響,更加具有代表意義。2006年6月,中國氣象局發(fā)布了熱帶氣旋等級劃分新標準,在新的標準下,不同等級的TC與ENSO的關系具有怎樣的氣候特征?這是本文擬研究的內(nèi)容,具體安排為:第2部分介紹資料來源和方法,第3部分研究ENSO和ACE的關系,第4部分研究其他TC指數(shù)和ACE的關系,第5部分主要研究ENSO對西北太平洋TC活動的影響機理,第6部分為結論。2在enso循環(huán)中的應用使用的資料有3類,第1類為TC觀測資料,包括TC發(fā)生、發(fā)展和消亡時間、最大風速、經(jīng)度緯度等,6h觀測一次,時間為1951—2006年。資料來源于聯(lián)合臺風警報中心(JTWC),用于計算ACE指數(shù)和其他TC指數(shù)。第2類為ENSO資料,包括Niňo1+2,Niňo3,Niňo3.4,Niňo4指數(shù)。資料來源于氣候預測中心(CPC),主要是用Niňo3.4指數(shù)對ENSO循環(huán)中的ElNiňo和LaNiňa年進行劃分。第3類為NCEP(NationalCentersforEnvironmentalPrediction-NationalCenterforAtmosphericResearch)再分析資料(月平均資料),主要包括海表溫度(SST),海平面、850hPa及200hPa風場資料,相對濕度資料(RH),水平分辨率為2.5×2.5個經(jīng)緯度,時間長度為1951年1月至2006年12月,用于研究ENSO對西北太平洋TC活動的影響機理。(本文所指西北太平洋地區(qū)主要指0°～60°N,100°～180°E區(qū)域)本文采用Barnston等提出的一種新的劃分ENSO年的方法,將TC活躍季(7-10月)Niňo3.4指數(shù)月平均值大于等于0.5的年份定義為ElNiňo年,將小于等于-0.5的年份定義為LaNiňa年,其余年份定義為平常年。根據(jù)這一標準,1951—2006年期間,有16(12)個ElNiňo年(LaNiňa年),其余28a被定義為平常年(如表1所示)。3異質(zhì)指數(shù)elnino3.4和trt自1989年1月1日起,中國按照世界氣象組織臺風委員會對熱帶氣旋劃分的等級規(guī)定,將TC劃分為熱帶低壓、熱帶風暴、強熱帶風暴和臺風4個等級。2006年6月,中國氣象局發(fā)布了新的熱帶氣旋劃分等級標準。新標準將熱帶氣旋分為6級,仍然保留熱帶低壓、熱帶風暴、強熱帶風暴不變。將臺風進一步劃分成3個等級。新的熱帶氣旋等級標準從2006年6月15日起開始實施。具體劃分如下表2所示。圖1給出了1951—2006年ACE指數(shù)分布。圖中上下虛線分別表示56a間ACE的第75和第25百分位值,實線表示ACE的中間值。由圖1可知,ACE指數(shù)在1999年(LaNiňa年)最小,1997年最大。在16個ElNiňo年中,僅1951、1969、1976和2006年的ACE低于56a間ACE的中間值,且有7a的ACE高于第75百分位值;相反,12個LaNiňa年中竟有10a的ACE低于56a間ACE的中間值,且有6a的ACE低于第25百分位值。表明ElNiňo年ACE指數(shù)明顯大于LaNiňa年。圖2給出了1951—2006年期間ENSO年相對于平常年的平均ACE指數(shù)距平情況,格距為2×2經(jīng)緯度。由圖2a可知,ElNiňo年雖然負距平范圍較正距平大,但強度普遍偏小。正距平分別出現(xiàn)在3個主要區(qū)域:最大正距平出現(xiàn)在18°N,138°E附近,其值超過5000;其次是15°N,145°E附近;最后一個主要正距平區(qū)出現(xiàn)在菲律賓東北洋面。這3個區(qū)域為ElNiňo年ACE指數(shù)的增加做出了主要貢獻。由圖2b可知,主要正距平區(qū)域和負距平區(qū)域面積相當。負距平主要分布在12°～24°N,124°～150°E的廣闊海域,該區(qū)域為LaNiňa期間ACE指數(shù)的減小做出了主要貢獻。和ElNiňo年情況相似,最小值也是出現(xiàn)在18°N,138°E附近,其值低于-5000。正距平主要分布在南海海域、菲律賓以東洋面以及24°～30°N,130°～140°E海面,其最大值不超過4000。ACE不僅與Niňo3.4指數(shù)間相關性較高,而且還和其他ENSO指數(shù)有著非常緊密的聯(lián)系。表3給出了1951—2006年TC活躍季(7—10月)不同等級TC的ACE指數(shù)與各ENSO指數(shù)間的關系。由表可知,除Niňo1+2指數(shù)外,TC與其他Niňo指數(shù)(尤其Niňo3.4和Niňo4指數(shù))均呈現(xiàn)出高相關。這說明中、東太平洋地區(qū)是和西北太平洋TC活動關系最緊密的地區(qū)。對比不同等級TC可知,僅SuperTY與各Niňo指數(shù)(尤其Niňo3.4指數(shù))有著較高的相關關系,其余等級TC與各Niňo指數(shù)間相關性較低(幾乎全未超過t檢驗0.05顯著性檢驗閾值)。這說明ENSO事件對SuperTY的影響遠大于其他等級的TC。圖3給出了1951—2006年TC活躍季超強臺風累積能量(SuperTYACE)與不同時間各Niňo指數(shù)的相關關系,并同時給出了TC活躍季Niňo3.4(Niňo3)指數(shù)與其在不同時間的自相關關系。由于其他等級TC的ACE指數(shù)與各Niňo指數(shù)的相關關系非常弱(未達到顯著性檢驗閾值),所以本文不再討論。圖3中,各月Niňo指數(shù)是由相鄰3個月的3月滑動平均計算得到的(也就是Dec/Jan/Feb,Jan/Feb/Mar,…,Nov/Dec/Jan,并分別記錄到1,2,…,12月份)。上下虛線分別表示正負相關性t檢驗0.05顯著性檢驗閾值。year-1,year0和year+1分別表示上述TC活躍季前一年、當年和來年。左右豎實線用于分隔year-1,year0和year+1。分析圖3可以看到:總體上,Niňo指數(shù)和TC活躍季SuperTYACE指數(shù)的滯后相關(Niňo指數(shù)滯后5個月內(nèi))與它們的同時相關大小相當;除Niňo1+2指數(shù)外,其余Niňo指數(shù)與SuperTYACE指數(shù)的顯著性相關可持續(xù)近一年(從year0的3月到y(tǒng)ear+1的2月),且Niňo3.4指數(shù)與SuperTYACE的相關性高于其他Niňo指數(shù);各Niňo指數(shù)與SuperTYACE指數(shù)相關性最高的時間各不相同,但均遠低于同時間Niňo3.4(Niňo3)指數(shù)的自相關系數(shù)。4esp指數(shù)與t廣播、時間和強度之間的關系4.1enso位相ts、ty頻數(shù)分布本文中TC累積持續(xù)時間(TCDays)指西北太平洋一定時段內(nèi)各TC持續(xù)時間(Lifetime)的總和。其余各等級TC累積持續(xù)時間的定義和表述同理。表4給出了1951—2006年各等級TC頻數(shù)與TC活躍季(7—10月)Niňo3.4指數(shù)間的相關關系。結果表明,ENSO指數(shù)與SuperTY頻數(shù)間的相關性較高,全年和7—10月(JASO)分別為0.50和0.40,與其他等級TC頻數(shù)間相關性較低,且?guī)缀跞珵樨撓嚓P。圖4給出了1951—2006年不同ENSO位相情況下各等級TC頻數(shù)分布狀況。方框中的上、中、下橫線分別代表各ENSO位相ACE的第75百分位值、中間值和第25百分位值,實心圓點代表年平均值,位于方框上(下)的“+”號代表高(低)于第75(25)百分位值的各年的ACE指數(shù)。由圖4b,c和d可知,發(fā)生在ElNiňo年的TS、STS以及TY頻數(shù)稍低于平常年,與表4結論一致。由圖4f可知,ElNiňo(LaNiňa)年SuperTY頻數(shù)明顯有所增大(減少),與表4所揭示的SuperTY與Niňo3.4指數(shù)間的顯著正相關結論正好一致。同時,結合圖1和圖4可知,ElNiňo(LaNiňa)年SuperTY頻數(shù)的增加(減少)是導致年平均ACE指數(shù)變化的重要原因。4.2enso在tc源地的影響圖5給出了1951—2006年不同ENSO位相情況下各等級TC持續(xù)時間(Lifetime)分布狀況。由圖5a可知,ElNiňo(LaNiňa)年TC持續(xù)時間較平常年明顯有所增長(縮短)。已有的研究資料表明ENSO對TC源地具有重要影響,無疑這將導致TC持續(xù)時間的改變。同時,由表4也可看出TC持續(xù)時間與Niňo3.4指數(shù)間的這種重要聯(lián)系。圖5f得出的結論與圖5a結論相似,即ElNiňo(LaNiňa)年SuperTY持續(xù)時間較平常年明顯增長(縮短),而圖5b—e結論不明顯。由此可知,ENSO事件對SuperTY持續(xù)時間的影響遠大于其他等級TC,即ENSO事件主要通過改變SuperTY持續(xù)時間從而影響到整個TC持續(xù)時間。4.3關于超度值的分析圖6給出了不同ENSO位相情況下各等級TC的平均ACE指數(shù)分布狀況。分析圖6a可知,總體上,ElNiňo(LaNiňa)年TC的平均ACE大于(小于)平常年,與圖1所揭示的ACE指數(shù)逐年分布情況相似。由圖6f可知,SuperTY強度與ENSO的相關性雖不及頻數(shù)和持續(xù)時間等因素明顯,但仔細觀察后還是可以發(fā)現(xiàn)它們的聯(lián)系,即ElNiňo(LaNiňa)年SuperTY的平均ACE指數(shù)大于(小于)平常年。而圖6b—e并未揭示出顯著規(guī)律。綜上可知,ElNiňo(LaNiňa)年ACE總量的增加(減少)主要歸因于ElNiňo(LaNiňa)年期間TC平均ACE指數(shù)值的增加(減少)以及SuperTY頻數(shù)的增多(減少)。同時,TC的平均ACE指數(shù)的增加(減少)主要歸因于SuperTY平均ACE指數(shù)的增加。因此,ACE和ENSO很可能主要是通過SuperTY相聯(lián)系的。4.4tc對超發(fā)達權的影響由上文對不同等級TC的研究可知,ENSO事件對SuperTY頻數(shù)、持續(xù)時間以及累積持續(xù)時間等各個方面的影響遠大于其他等級TC,且ENSO事件主要通過SuperTY的活動從而與ACE指數(shù)聯(lián)系起來的,即ENSO事件主要通過改變SuperTYACE指數(shù)進而對整個TC的ACE指數(shù)產(chǎn)生影響。ACE指數(shù)的影響因素除TC頻數(shù)、持續(xù)時間和累積持續(xù)時間外,還應考慮TC強度(Intensity),這里所指TC強度是指一年中平均每個TC單位時間內(nèi)的ACE值。由于累積持續(xù)時間主要由頻數(shù)和持續(xù)時間決定,因此,本節(jié)主要研究SuperTY頻數(shù)、持續(xù)時間和強度分別對SuperTYACE的貢獻。其余等級TC對整個ACE指數(shù)貢獻微弱(圖略)。圖7給出了1951—2006年SuperTY頻數(shù)、持續(xù)時間和強度分別與TC活躍季Niňo3.4指數(shù)以及SuperTYACE間的相關關系。由圖可知,SuperTY頻數(shù)與SuperTYACE間的相關性非常高(超過0.9),且明顯高于SuperTY持續(xù)時間和強度。同時,SuperTY頻數(shù)與Niňo3.4指數(shù)間的相關性在3個變量中也是最高的。綜合分析可知,SuperTY頻數(shù)的變化是造成SuperTYACE指數(shù)變化的最重要原因,ENSO事件主要通過改變SuperTY頻數(shù)進而影響到SuperTYACE指數(shù)的改變的。5影響西北太平洋ct活動的enso機分析5.1enso位相對最大影響區(qū)域的分析需要特別指出的是,統(tǒng)計結果顯示1951—2006年間發(fā)生在下半年(7—12月)的SuperTY頻數(shù)為494個,平均每年發(fā)生達9個之多。相比之下發(fā)生在上半年(1—6月)的SuperTY頻數(shù)只有82個,平均每年只有1.5個。同時,破壞性最大的SuperTY也主要發(fā)生在下半年。因此本節(jié)將著重研究ENSO對西北太平洋地區(qū)下半年SuperTY活動的影響機理。ENSO事件對SuperTY活動的影響在不同月份有很大的差異。表5給出了1951—2006年不同ENSO位相時下半年各月SuperTY頻數(shù)分布情況。由表5可知,在7月和8月不論是ENSO暖事件(ElNiňo事件)或是ENSO冷事件(LaNiňa事件)均會引起SuperTY頻數(shù)比平常年有明顯增多。而對于9、10月來講,ElNiňo事件可以引起SuperTY頻數(shù)相對于平常年增多,而LaNiňa事件則引起SuperTY頻數(shù)的減少,這一結論與全年ENSO事件對SuperTY頻數(shù)的影響情況相似。對于11、12月,不論ElNiňo事件還是LaNiňa事件均會引起SuperTY頻數(shù)比平常年明顯減少,情況則恰好與7、8月相反。ENSO對各月SuperTY活動的影響各不相同,具體可以分為3種情況,即7、8月為第1種情況,9、10月為第2種情況,11、12月為第3種情況。圖8給出了1951—2006年7月不同ENSO位相情況下SuperTY源地分布情況。這里應該指出的是,由于1951—2006年不同ENSO位相的年數(shù)相差很大(其中共有16個ElNiňo年、12個LaNiňa年以及28個平常年),圖8只能提供不同ENSO位相情況下SuperTY源地分布區(qū)域的定性的對比情況。分析可知,對于7月ElNiňo年和LaNiňa年的SuperTY頻數(shù)均大于平常年份。觀察圖8可知,在ElNiňo年引起SuperTY頻數(shù)比平常年更多的最明顯的區(qū)域主要位于3°～13°N,162°～172°E,其次是,5°～15°N,138°～152°E。在LaNiňa年引起SuperTY頻數(shù)比平常年更多的區(qū)域主要位于10°～20°N,128°～143°E。為表述和研究方便,以下將ENSO年與平常年份SuperTY頻數(shù)存在顯著差異的地區(qū)稱為關鍵區(qū)。同理,ElNiňo年8月比平常年8月SuperTY頻數(shù)明顯更多的關鍵區(qū)主要位于3°～13°N,162°～172°E,其次是8°～22°N,130°～140°E,而與LaNiňa年8月相對應的關鍵區(qū)主要位于10°～20°N,125°～135°E,范圍內(nèi)?？紤]9月的情況,在ElNiňo年引起SuperTY頻數(shù)比平常年更多的關鍵區(qū)主要位于10°～20°N,127°～140°E,而LaNiňa年引起SuperTY頻數(shù)比平常年更少的關鍵區(qū)主要位于5°～20°N,168°～180°E,其次是5°～20°N,145°～150°E。而對于10月來講,在ElNiňo年SuperTY頻數(shù)明顯高于平常年的關鍵區(qū)主要位于5°～20°N,160°～180°E,而在LaNiňa年引起SuperTY頻數(shù)比平常年更少的關鍵區(qū)域主要位于3°～20°N,145°～160°E,范圍內(nèi)。需要指出的是,在不同ENSO位相情況下9月和10月SuperTY頻數(shù)的分布情況正好與圖4f所反映的SuperTY年頻數(shù)分布情況相同。同時,發(fā)生在9、10月的SuperTY頻數(shù)也是全年最多的。因此,9、10月份SuperTY頻數(shù)的分布狀態(tài)對于全年來說有最重要的貢獻。對于11月在ElNiňo年引起SuperTY頻數(shù)比平常年更少的關鍵區(qū)域主要位于3°～15°N,145°～170°E,而LaNiňa年引起SuperTY頻數(shù)比平常年更少的關鍵區(qū)域主要位于3°～10°N,150°～180°E的西北太平洋東南象限廣大區(qū)域內(nèi)。對于12月在ElNiňo年引起SuperTY頻數(shù)比平常年更少的關鍵區(qū)域主要位于3°～10°N,168°～175°E,而LaNiňa年引起SuperTY頻數(shù)比平常年更少的關鍵區(qū)域在西北太平洋東南象限廣大范圍內(nèi)均存在(以上8—12月SuperTY源地分布圖均已略去)。需要指出的是,以上結論是在充分考慮了不同ENSO位相年數(shù)差異的情況下得出的(其中共有16個ElNiňo年、12個LaNiňa年以及28個平常年),重點討論了ENSO年與平常年相比西北太平洋地區(qū)SuperTY頻數(shù)存在明顯差異的主要區(qū)域(統(tǒng)稱為關鍵區(qū)),忽略了些范圍較小可能抵消關鍵區(qū)作用的次要區(qū)域。5.2enso與相對液壓系統(tǒng)的關系在TC形成前,預先要有一個弱的熱帶渦旋存在,即存在一個低層相對渦度較高的局部地區(qū)。眾所周知,任何一部機器的運轉,都要消耗能量,這就要有能量來源。TC也是一部“熱機”,它以如此巨大的規(guī)模和速度在那里轉動,要消耗大量的能量,因此要有能量來源。臺風的能量來自熱帶海洋上的水汽。在一個事先已經(jīng)存在的熱帶渦旋里,渦旋內(nèi)的氣壓比四周低,周圍的空氣挾帶大量的水汽流向渦旋中心,并在渦旋區(qū)內(nèi)產(chǎn)生向上運動;濕空氣上升,水汽凝結,釋放出巨大的凝結潛熱,才能促使TC這部大機器運轉。所以,即使有了高溫高濕的熱帶洋面供應水汽,如果沒有空氣強烈上升,產(chǎn)生凝結釋放潛熱過程,TC也不可能形成。所以,空氣的上升運動是生成和維持臺風的一個重要因素。然而,其必要條件則是先存在一個弱的熱帶渦旋,即存在一個相對渦度較高的局部地區(qū)。Gray也曾指出,低層相對渦度高的海區(qū)(水平風切變相對大區(qū))可以增強低層空氣團間的摩擦以及低層水汽輻合,這有利于熱帶氣旋的發(fā)生和加強。近些年的觀測資料也表明,相對渦度的變化與熱帶氣旋發(fā)展之間有很明顯的相關,這個參數(shù)是與熱帶氣旋加強相關最好的一些參數(shù)之一。同時,低空渦度場對熱帶氣旋發(fā)展的重要性很容易理解。強對流的主要動力作用是低層風場的輻合作用。在絕對渦度為零的地區(qū),這種輻合不會產(chǎn)生任何旋轉,因而赤道地區(qū)的對流系統(tǒng)主要是輻散而不是有旋的。但在正絕對渦度區(qū),輻合產(chǎn)生相對渦度自旋的增加。根據(jù)渦度方程:可見給定輻散項,相對渦度正比于絕對渦度的量值(右邊第一項)。上式中的第二項是傾斜項,在低層很小。最后一項是摩擦作用,是阻止發(fā)展的。所以輻散項是產(chǎn)生氣旋中相對渦度增加的主要項。實際上正渦度的作用不只由上述渦度方程分析得到。在低層渦度存在的情況下,在正渦度區(qū)地面摩擦可產(chǎn)生上升運動,在負渦度區(qū)產(chǎn)生下沉運動,摩擦輻合的量正比于相對渦度,因而低層正渦度是與上升運動,積云對流和潛熱釋放密切有關的。低層相對渦度越高,對熱帶氣旋的發(fā)展和加強作用越大,有利于SuperTY的生成與發(fā)展。因此首先對ENSO與相對渦度之間的關系進行討論。圖9給出了由1951—2006年NCEP月平均海表風速資料計算得到的西北太平洋地區(qū)ENSO年與平常年7、8月月平均海表相對渦度的差值分布情況。在上文關于源地的研究中提到的引起ElNino年7月SuperTY頻數(shù)比平常年更多的關鍵區(qū)域為3°～13°N,162°～172°E,其次是5°～15°N,138°～152°E。由圖9左圖可知,在主要關鍵區(qū)域3°～13°N,162°～172°E,的大部分地區(qū)低層相對渦度在ElNiňo年明顯大于平常年,而在次大值區(qū)渦度總體差異不大。同理在上文關于源地的研究中提到的引起ElNiňo年8月SuperTY頻數(shù)比平常年更多的關鍵區(qū)域為3°～13°N,162°～172°E,其次是8°～22°N,130°～140°E。由圖9左圖可知,在主要關鍵區(qū)域3°～13°N,162°～172°E內(nèi)低層相對渦度在ElNiňo年明顯大于平常年,而在次大值區(qū)渦度總體差異不大。同樣,對于LaNiňa年7月SuperTY頻數(shù)比平常年更多的關鍵區(qū)域為10°～20°N,128°～143°E。由圖9右圖可知,在該關鍵區(qū)域內(nèi),低層相對渦度在LaNiňa年明顯大于平常年。而且在關鍵區(qū)南部有大面積正距平區(qū),這有利于熱帶低壓在低緯醞釀,而后移向北部關鍵區(qū)并達到熱帶風暴等級并最終發(fā)展成為SuperTY。對于LaNiňa年8月SuperTY頻數(shù)比平常年更多的關鍵區(qū)域為10°～20°N,125°～135°E。由圖9右圖可知,在該關鍵區(qū)域內(nèi),低層相對渦度在LaNiňa年明顯大于平常年。由此可知,7、8月ENSO事件通過改變西北太平洋相應關鍵區(qū)低層相對渦度對SuperTY源地以及頻數(shù)具有重要影響。利用相同的對比分析方法對9—12月的情況分析后可知,低層相對渦度在9、10月對于SuperTY源地及頻數(shù)的影響小于7和8月。然而在11、12月關鍵區(qū)域內(nèi)低層相對渦度差異與SuperTY頻數(shù)之間有比較明顯的對應關系。11、12月ENSO事件通過改變西北太平洋海域關鍵區(qū)域低層相對渦度對SuperTY源地以及頻數(shù)具有重要影響。綜上分析可知,對于整個下半年關鍵區(qū)域低層相對渦度變化與SuperTY源地及頻數(shù)的改變有非常好的對應關系。ENSO事件改變關鍵區(qū)域低層相對渦度是ENSO事件影響SuperTY源地及頻數(shù)變化的重要途徑。5.3關鍵區(qū)域500hpa濕度變化對流層中層相對濕度高有利于熱帶氣旋的形成。因為相對濕度低時,對流將受到中間層干空氣的侵蝕而減弱,同時氣柱內(nèi)總水汽的輻合量(因而也是總潛熱釋放量)減少。相對濕度低可引起臺風眼周圍厚實的云墻因四周干空氣侵入而遭到破壞,不利于熱帶氣旋的形成與發(fā)展。Gray指出,如果500hPa相對濕度低于40%,熱帶氣旋的生成將會受到嚴重阻礙。圖10給出了1951—2006年7、8月西北太平洋地區(qū)ENSO年與平常年月平均500hPa相對濕度的差值分布情況。資料來源于NCEP月平均資料。在前面的研究中得到的ElNiňo年7月SuperTY頻數(shù)比平常年更多的關鍵區(qū)域為3°～13°N,162°～172°E,其次是5°～15°N,138°～152°E。由圖10左圖可知,在以上關鍵區(qū)域內(nèi)500hPa相對濕度在ElNiňo年明顯大于平常年,在引起ElNiňo年8月SuperTY頻數(shù)比平常年更多的關鍵區(qū)域為3°～13°N,162°～172°E,其次是8°～22°N,130°～140°E。由圖10左圖可知,與7月情況類似,在所有關鍵區(qū)域500hPa相對濕度在ElNiňo年明顯大于平常年。同時可以看到:對于7、8月,西北太平洋東南象限的大部分區(qū)域500hPa相對濕度在ElNiňo年明顯大于平常年。同樣,對于LaNiňa年7月SuperTY頻數(shù)比平常年更多的關鍵區(qū)域為10°～20°N,128°～143°E。由圖10右圖可知,在該關鍵區(qū)域內(nèi),500hPa相對濕度在LaNiňa年明顯小于平常年。對于LaNiňa年8月SuperTY頻數(shù)比平常年更多的關鍵區(qū)域為10°～20°N,125°～135°E。由圖10右圖可知,在該關鍵區(qū)域內(nèi),500hPa相對濕度在LaNiňa年明顯小于平常年。觀察可以發(fā)現(xiàn),LaNiňa年7、8月在西北太平洋東南角出現(xiàn)較大范圍正距平,但是與平常年相比卻有更少的SuperTY發(fā)源于這個區(qū)域內(nèi)。以上結果說明中層相對濕度與7、8月SuperTY源地和頻數(shù)的變化似乎沒有顯著的聯(lián)系。進一步的研究發(fā)現(xiàn)9—12月的狀況與7、8月相似,因此本節(jié)不再逐一列舉說明。綜合以上分析可以看到,對流層中層相對濕度只是SuperTY發(fā)生和維持的一個必要條件,而不是其增強的主要條件。ENSO對對流層中層相對濕度的影響不是其改變SuperTY源地及頻數(shù)的主要原因。5.4垂直風切變與種源地的關系研究表明,弱垂直風切變有利于TC的發(fā)展,因為在這種“不通風”的條件下相對于移動擾動的溫濕平流很小,整個擾動的溫度和濕度可以顯著增加,大大超過環(huán)境值。根據(jù)Gray的定義本文用850和200hPa水平風速差值的絕對值表示對流層高低層垂直風切變,并用|Vz||Vz|表示。Gray指出在|Vz||Vz|大于8m/s的情況下,熱帶氣旋的發(fā)展將會受到嚴重阻礙。圖11給出了由1951—2006年NCEP月平均海表風速資料計算得到的西北太平洋地區(qū)7月月平均850～200hPa垂直風切變|Vz|分布情況。圖11a代表ElNiňo年的分布情況,圖11b代表Neutral年分布情況,圖11c代表LaNiňa年分布情況。其中,實線代表|Vz|小于等于8m/s的區(qū)域,虛線代表|Vz|大于8m/s的區(qū)域。在前面的研究中得到的引起ElNiňo年7月SuperTY頻數(shù)比平常年更多的關鍵區(qū)域為3°～13°N,162°～172°E,其次是5°～15°N,138°～152°E。由圖11a可知,以上關鍵區(qū)域內(nèi)的垂直風切變在ElNiňo年與平常年相比沒有明顯差異。同樣對于LaNiňa年情況與此類似。但是,通過比較該圖與上文中相應時期SuperTY源地分布圖可知,SuperTY主要發(fā)源于850～200hPa垂直風切變小于8m/s的區(qū)域內(nèi),證實了Gray的結論。進一步的研究發(fā)現(xiàn)8—12月情況與7月類似。綜上分析可知,同對流層中層相對濕度作用相同,對流層高低層垂直風切變只是SuperTY發(fā)生和維持的一個必要條件,而不是其增強的主要條件。ENSO對對流層高低層垂直風切變的影響并不是其改變SuperTY源地及頻數(shù)的主要原因。5.5時間的變化對西北太平洋關鍵區(qū)海表溫度的影響TC的形成與發(fā)展要有巨大的能量,其能量主要來源于大量水汽凝結所釋放的潛熱。熱帶洋面上海溫高,蒸發(fā)強,通過湍流運動向大氣輸送大量熱量和水汽,具有高溫高濕不穩(wěn)定條件,其大量內(nèi)能是TC產(chǎn)生和發(fā)展的巨大能量來源。很早以來就已經(jīng)知道26.5℃的海面溫度是TC形成的臨界溫度。同時,這個洋面不僅要求海水表面溫度要高于26.5℃,而且在60m深的一層海水里,水溫都要超過這個數(shù)值。其中廣闊的洋面是形成TC時的必要自然環(huán)境,因為TC內(nèi)部空氣分子間的摩擦,每天平均要消耗3100～4000卡/cm2(1卡=4.182J)的能量,這個巨大的能量只有廣闊的熱帶海洋釋放出的潛熱才可能供應。另外,TC周圍旋轉的強風,會引起中心附近的海水翻騰,在氣壓降得很低的TC中心甚至可以造成海洋表面向上涌起,繼而又向四周散開,于是海水從TC中心向四周圍翻騰。TC里這種海水翻騰現(xiàn)象能影響到60m的深度。在海水溫度低于26.5℃的海洋面上,因熱能不夠,TC很難維持。為了確保在這種翻騰作用過程中,海面溫度始終在26.5℃以上,這個暖水層必須有60m左右的厚度。圖12給出了1951—2006年7、8月西北太平洋地區(qū)ENSO年與平常年月平均海表溫度的差值分布情況。資料來源于NCEP月平均海表溫度資料。由上文研究可知,ElNiňo年7月SuperTY頻數(shù)比平常年更多的關鍵區(qū)為3°～13°N,162°～172°E,其次是5°～15°N,138°～152°E。由圖12左圖可知,在主要關鍵區(qū)域3°～13°N,162°～172°E的大部分地區(qū)海表溫度在ElNiňo年明顯大于平常年,而在次關鍵區(qū)溫度差異則為負距平。同理,在上文關于源地的研究中提到的引起ElNiňo年8月SuperTY頻數(shù)比平常年更多的關鍵區(qū)域為3°～13°N,162°～172°E,其次是8°～22°N,130°～140°E。由圖12左圖可知,在主要關鍵區(qū)域3°～13°N,162°～172°E內(nèi)海表溫度在ElNiňo年明顯大于平常年,而在次關鍵區(qū)溫度差異為負距平。同樣,對于LaNiňa年7月SuperTY頻數(shù)比平常年更多的關鍵區(qū)域為10°～20°N,128°～143°E。由圖12右圖可知,在該關鍵區(qū)域內(nèi),海表溫度在LaNiňa年明顯大于平常年。而且在關鍵區(qū)南部有大面積正距平區(qū),這有利于熱帶低壓在低緯醞釀,而后移向北部關鍵區(qū)并達到熱帶風暴等級,最終發(fā)展成為SuperTY。對于LaNiňa年8月SuperTY頻數(shù)比平常年更多的關鍵區(qū)域為10°～20°N,125°～135°E。由圖12右圖可知,在該關鍵區(qū)域內(nèi),海表溫度在LaNiňa年明顯大于平常年。由此可知,主要關鍵區(qū)域內(nèi)海表溫度差