台风对东亚的影响越来越大外文翻译资料

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台风对东亚的影响越来越大

Liguang Wu, ^1,2 Bin Wang, ³ and Shuqin Geng ⁴

2005年3月9日接收; 2005年7月7日修正; 2005年8月1日接受; 2005年9月20日出版.

数值模型研究表明持续的全球气候变化可能会影响热带旋风活动。自全球变暖以来，很有意义地提出这样一个疑问：在观察到的热带气旋活动的变化上是否存在证据？通过使用从1965年至2003年的最佳轨迹数据，我们首次展示在过去的四十年里，西北太平洋（WNP）两条盛行的台风轨道向西偏移显著。因此，东亚副热带地区受台风的影响越来越多，而台风对我国南方的影响呈现一个下降的趋势。我们的轨迹模式模拟表明，台风轨道的长期偏移主要来自于台风平均平移速度的改变或者与向西扩张和加强西北太平洋副高相关的大型转向流的改变。

引用（ Wu, L., B. Wang, and S. Geng(2005), Growing typhoon influence on east Asia, Geophys. Res.Lett., 32, L18703,doi:10.1029/2005GL022937.）

1. 简介

2004年的台风轨迹是异常的。前所未有的台风数量（10个）击中日本，而我国南方由于台风不足而遭受1951年以来最严重的干旱（国家气候数据中心/国家海洋和大气管理局，重要的美国和全球事件2004年气候初步年度论坛，可在http://www.ncdc.noaa.gov/oa/climate/research/2004/ann/

Events.htm中获取）。这个轨迹的变化是否反映了盛行台风轨迹的长期改变？到目前为止，许多主要基于变暖实验的数值模型结果研究表明，全球气候的变化可能会改变台风强度 [Knutson et al., 1998; Knutson and Tuleya, 2004]and frequency of occurrence [Bengtsson et al., 1996;Henderson-Sellers et al., 1998]和转向主流盛行轨迹 [Walsh and Katzfey, 2000; Wu and Wang, 2004]。然而，很少有观测到的证据显示来支持这些预测的变化。

TC轨道基本上被大型大气环流模式控制。前期的研究已经证明，季节性台风活动的变异性与厄尔尼诺南方涛动（ENSO） [Chan, 1985, 2000; Lander, 1994; Chen et al.,1998; Wang and Chan, 2002]、平流层准两年期振荡 [Chan, 1995]和年代际变化 [Chan and Shi, 1996; Ho et al., 2004]有关。1976年左右热带海面温度（SST）急剧变化 [Nitta and Yamada, 1989; Kumar et al.,2004]。并且由于年代际海温SST变化，太平洋的大气环流和厄尔尼诺的属性也表现出同向变化 [e.g.,

Trenberth and Hurrell, 1994; Wang, 1995]。这些大规模大气环流中的变化是否会导致主流盛行台风轨迹发生改变？本研究旨在解决一个激烈的问题：有没有证据证明西太平洋副高和东亚的台风活动有长期的变化？虽然许多以前的研究考察了在平均流域上热带气旋频率和强度的可能变化，但本研究考察的是特定流域内热带气旋可能的轨迹变化。

1. 数据

联合台风警报中心（JTWC）的最佳轨道数据用于计算两个测估季节性台风平均运动的重要参数[Wu and Wang, 2004]。第一参数是台风发生的频数，其频数表示有多少TC进入2.5*2.5的特定网格。所给的网格分辨率越高，则就有越多的的TC通过它。另一个是台风平均平移速度。这两个参数从1965~2003年每年每个网格内被计算。1965年是被选择作为起始年，因为从那时起卫星监控天气事件首先变成常规，以致于没有TC会被错过的。

国家环境预测中心、国家大气研究中心（NCEP/NCAR）分析的风力数据用于计算气候平均转向流。本研究将大型转向流定义为850〜300 hPa的压力加权平均流量[Holland, 1993]。为了量化西太平洋副高的改变，本文使用国家预报中心定义的两个副高指数。强度指数被定义为110°E~180°E间5880m范围内5*5分辨率网格内的位势高度总和。对于特定网格，网格最大高度从5880米每增加10米则网格增加一点。例如，如果网格中的高度是在5890~5899米之间则为第2个点.由5880m最西经点定义的第二个指数表示西太平洋副高的西伸点。

图1：

频数

年份

图1（a）来自于1965~2003年JTWC最佳轨道数据的6~10月TC平均发生频数图。（b）在最活跃中心A (17.5°N, 115°E)TC发生的季节性频数的时间序列线性拟合图。粗实线带箭头突出显示三个主要的台风轨迹。轮廓表示西太平洋副高的西伸。

1. 主流轨道的转变

图1a显示了台风季节（6月~10月）TC39年平均发生频率的空间分布。TC最常发生在南海北部（SCS）和西向台风盛行轨迹的台湾东南部水域（轨迹I）。台风发生的高频地也从菲律宾海延伸到韩国和日本，这体现了影响东海沿海地区的另一盛行轨迹（轨迹II）。此外，一些台风往往会在130°E移动的东北方向（轨迹III）复发，轨迹III经常也为西北太平洋副热带山脊分裂处。如图1b所示，在以17.5°N，115°E为中心的网格的活动中心，台风季节性平均发生频率的时间演变是以年际变动和显著下降趋势为特征，这表明南海中心的台风活动自1965年以来，特别是过去的7年以来一直在减少。

两种方法用于分析台风发生频数和平均平移速度趋势。首先，我们通过线性回归（f _i = a _i b _i* t）来分析每个网格中频数和平均速度，其中t为时间，f_i表示频数或网格中速度分量。第一项a_i表示t=0时（1965年）的基态，第二项b_i*t表示线性趋势变化项。每个网格的线性趋势显著性被Mann-Kendall方法检验 [Kundzewicz and Robson, 2000].其次，由于台风发生频数线性趋势在图1b中已表示出来，因此我们简单地把39年的数据分为两个时期(1965-1983 和1984-2003)同时比较它们的方法。使用Student t-test来检验时代平均差异的显著性。

通过上述两种方法检验的时代变化和显著线性模式与台风发生频率和平均平移速度两者都相似（图2a和2b），这表明所识别的趋势基本上是线性的。个别网格之间的稳定空间一致性给结果增添了信心。

图2b

图2a

图2：（a）6~10月台风平均发生频数和基于线性趋势变化的运动矢量变化。（b）1965-1983年和1984-2003年两个时期台风发生频数的差异。置信水平超过95%所识别变化区域为阴影部分，轮廓间隔为每年0.3，向量单位为m/s。带箭头的粗实线表示主流盛行台风轨迹。

图2a和2b显示了过去39年来主流盛行轨道的系统性变化。 南海中部地区的负异常意味着轨迹I的TC数量急剧下降，而从菲律宾海到中国东部和东部沿海地区的正异常情况表明分别是盛行轨迹II和III的西移。

通过比较在考察期间初期（1965年）和末期（2003年）TC发生频率的线性回归部分，可以清楚地看出盛行轨迹的变化（图3）。在1965年，可以确定在110-120°E（南海）、120-130°E（台湾东部）和140-145°E三个TC活动中心。到2003年，SCS最活跃的地区向东移动，并与台湾东部的中心合并。由此产生的新中心位于菲律宾北部。 与此同时，原来在140-145°E的第三个活跃中心向西移动了约10个经度。

图3：

图3a

图3b

图3：（a）1965年6~10月台风平均发生频数。（b）与（a）相同，但（b）增加了线性趋势，使得该曲线可以被视为通过线性回归获得的2003年6月至10月TC发生的平均频率。轮廓间隔为0.5。

1. 主流盛行轨迹偏移变化的原因

对于一个给定的台风，其轨迹取决于其形成位置和其后连串运动。台风运动主要是由大尺度转向分量和较小传播分量决定。转向分量是通过大尺度环境流场对台风潜在涡度的平流。传播分量取决于环境流动、行星涡度梯度和台风环流 [Holland, 1983; Carr and Elsberry, 1990; Wang and Li, 1992]三者的非线性关系以及非绝热加热 [Wu and Wang, 2001]。最近吴和王[2004]提出了一个轨迹模型，根据TC形成位置和每个网格框的台风气候平均平移速度，可以确定TC发生频率的空间分布。后者也由平均大型环境转向和传播两个分量组成。

假设轨迹变化主要是由于大尺度平均流场的变化造成，而传播分量不变。在气候学上，传播由beta;效应主导，环境流动和非绝热加热的影响大部分被平均。两种使用轨迹模式进行的数值模拟假设，所有在6~10月时期形成的台风都以从1965-1983年和1984-2003年的时代推断的平均平移速度场移动。轨迹模式模拟如实地捕获140°E以西观测到的频数变化（图4），这表明平均转向流动（平移速度）的变化是导致主流盛行轨道偏移的主要因素。我们还评估了地层位置变化对主流轨迹变化的影响。使用1965-2003时期轨迹模式的同一平均台风平移速度分别与1965-1983和 1984-2003时期地层位置数据一起运行。我们发现，地层位置的变化在台风轨迹变化大小方面起了很小的作用（图未显示）。

TC平均平移速度的变化与大规模转向流程密切相关。在Holland [1993]之后，本研究将大规模转向流定义为850〜300 hPa的平均流量。 图4a显示了大规模的转向流在1965 - 1983年和1984 - 2003年间的变化。大型转向流的变化特点是以中国东部为中心的气旋环流。图2a和2b与图4a的比较表明，大型转向流的变化很好地解释了西部流域台风的平均平移速度的变化。进一步研究显示，过去二十年来，增强的气旋转向流主要来自上层环流的改变（500 hPa及以上）（图未示）。导致大型转向流量变化与东部流域的台风平均平移速度变化之间不一致的原因需要进一步调查。

图4：

图4a

年份

年份

经 度

强度

图4c

图4b

图4：（a）6月-10月的变化意味着使用轨迹模型从平均平移速度的变化中导出台风发生频率。叠加的是气候普遍的台风轨迹（带有箭头的粗实线）。这些向量是1965-1983年和1984 -2003年期间大规模转向流动的差异，这两个时期的数据是来自NCEP / NCAR再分析数据。轮廓间隔为每年0.3，向量单位为m/s。（b）和（c）分别为7-9月平均西太平洋副热带高压强度和西伸点的时间序列。（b）和（c）中的水平虚线表示线性拟合的最小值。

1. 结论

39年的台风资料对于确定台风轨迹的气候趋势相对来说比较短。然后，观测到的主流盛行轨迹变化表明，平均平移速度的变化和大规模环流变化至少西部流域的环流变化之间在物理意义上有一致性。也就是说，过去四十年间出现主流盛行台风轨迹的偏移主要是由于大尺度转向流的变化造成。由于轨迹偏移与强烈的年际变化混合，在某些极限年份如2004年，人们会感觉到更明显的轨迹偏移。无论是人为影响还是由于长期的自然变率而产生的转变，主流盛行台风轨迹的显著变化对东亚国家产生深刻的影响。

东亚大气环流的变化最近已经被记录下来了。在观察分析中，Yu et al。 [2004]发现与过去50年来的全球变暖趋势相反，东亚中纬度地区出现了独特的对流层冷却趋势。伴随着这种冷却，上层西风急流向南移动。何等 [2004]记录了如图4b和4c所示的西北太平洋副热带高压的向西扩张和加强。他们将这些副热带高压的变化归因于热带海温（SST）的年代际变化。由于这些变化，长江流域的洪水更加频繁[Gong and Ho, 2002; Yu et al., 2004]。我们建议过去二十年来这种对流层的冷却可能是图4a所示的大尺度环流变化的原因。东亚对流层冷却与上层对流层位势高度的降低和异常表面反气旋的增强有关，这与西北太平洋副热带高压的西伸和增强有关（图4b和4c）。 然而，在过去二十年中，是什么导致东亚地区气旋转向流增加（图4a），这是一个值得进一步调查的重要问题。

参考文献：

（1）Bengtsson, L., M. Botzet, and M. Esch (1996), Will greenhouse gas

induced warming over the next 50 years lead to higher frequency and

greater intensity of hurricanes?, Tellus, Ser. A, 48, 57–73.

（2）Carr, L. E., and R. L. Elsberry (1990), Observational evidence for predictions of

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