西北太平洋台风路径变化趋势分析

单璐璐++朱丹++宋若宁++雷紫茜

摘要 鉴于台风活动对国民经济和社会稳定的重要性，台风的研究一直是大气科学研究的重要组成部分，而台风路径预报是最基本、最关键的，始终受到各国政府部门和气象业务单位的高度重视。研究表明，在当今全球变暖的大背景下，台风路径也会发生相应的变化。本文基于台风最佳路径资料和大尺度环流资料，对西北太平洋台风路径的变化趋势进行初步探讨，并分析其相应的可能物理解释，以期有助于西北太平洋台风路径的长期气候预测，为国家防台减灾提供一定的参考依据。

关键词 台风路径；变化趋势；海温；大尺度环流；西北太平洋

中图分类号 P457.8 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）19-0228-03

西北太平洋是全球台风活动最频繁的海域，平均每年约有27次，约占全球台风生成总数的1/3。台风已经成为我国主要气象灾害之一，在其活动过程中，常伴随有狂风、暴雨、巨浪和风暴潮，严重威胁着东亚大陆沿岸及岛屿上居民的生命财产，为此台风预报也是我国气象部门的重点工作之一，而其中的台风路径最为重要和基本。本文将初步探讨西北太平洋台风路径变化趋势，了解西北太平洋台风路径变化的影响因子。在全球变暖的大背景下，大尺度环流将会变化，而热带气旋活动也可能发生变化，气候与热带气旋活动的变化也是当前国际热带气旋气候学界的重大科学问题之一。但近30年来，台风气候学的研究取得了许多显著的成果。王继志[1]对1884—1979年西北太平洋台风的活动规律进行气候统计分析；陈 敏等[2]对1949—1996年西北太平洋台风的强度分布、年际变化、路径类型、季节变化和台风源地的特点进行了气候学分析；Chan等[3]对1959—1994年台风资料进行分析并研究了西北太平洋台风活动的年际变化特征；雷小途等[4]对1949—1998年西北太平洋台风路径的纬度分布特征进行了研究；李 英等[5]则对登陆我国的热带气旋进行了统计和分析；综合以上学者的研究工作，已基本描述了西北太平洋热带气旋的时空特征，其中包括热带气旋发生频数的台风源地、年际变化、季节分布以及登陆中国的台风的强度分布和路径类型等。

1 资料与方法

本文所采用的台风资料来源于美国联合台风警报中心（JTWC）的最佳路径资料，主要包括每隔6 h的台风的名称、位置、强风及中心最大气压等消息。大尺度环流资料采用于美国环境预报中心（NCEP）和国家大气研究中心（NCAR）的月平均再分析资料，分辨率为2.5°×2.5°，月平均海温资料从美国国家海洋和大气管理局（NOAA）获取。为了定量描述西北太平洋热带气旋路径的变化趋势，将利用线性回归的方法对台风活动频率进行分析，并利用M-Ktest对其进行统计和显著性检验，本文统一使用95%的信度水平。

2 台风路径气候统计特征

近几十年，台风气候学的研究日益受到重视。研究表明，20世纪60年代中期到70年代中期是西北太平洋地区台风路径活动的多发期，但是近几年的台风路径生成频数都呈现出不同程度减少的趋势。众所周知，全球热带气旋活动最频繁的海域是西北太平洋，其发生源地覆盖了从3°～37°N、105°～180°E的广阔洋面。分析表明，在10°～30°N、125°～170°E海域是西北太平洋热带气旋活动最为频繁的区域，并且该区域的热带气旋频数的年际变化与整个海域的年际变化基本一致，相关性高达0.85，为此在许多研究中把该区域称为西北太平洋热带气旋活动主要发展区。

从表1可以看出，6月台风的生成数最少，8月最多。西行路径在7月发生的最多，8月发生最多的是西北行动型，而6月和10月均无此类型路径的台风。在整个台风季的活动中，其中西移行路径的台风最多，其次为日本以东型和日本登陆型。但是随着月份的变化台风移动路径也有所不同，8月日本登陆型、西北行、西行和日本以西型的台风发生的最多；10月主要是日本以东型的台风生成最多。从表1可以看出，西北太平洋热带气旋路径也存在显著的季节内变化。另外，從图1还可以看出，西北太平洋热带气旋路径存在显著的季节变化。在春季，西北太平洋热带气旋生成纬度偏低，主要盛行西北行路径；在夏季，西北太平洋热带气旋生成比较集中，主要盛行西北行和转向路径，这可能与西北太平洋副热带高压密切相关；秋季与夏季的情况相类似；而在冬季，西北太平洋主要盛行西行至南海的路径。

从以上研究可以看出，西北太平洋热带气旋存在多种时间尺度的变化，但在本研究中主要讨论西北太平洋热带气旋路径的变化趋势。另外，由于在西北太平洋热带气旋活动盛季（6—10月）台风发生最为活跃，同时大气环流相对比较稳定。为此，在本研究中主要讨论台风盛行季节热带气旋路径的变化趋势。

3 台风路径变化趋势与大尺度环流的关系

相对于气候变化，热带气旋路径主要是由其生成位置和随后的运动所决定，而热带气旋运动主要是由大尺度环流配置和β-漂移所引导。Wu等[6]首次发现，1965—2003年间WNP海域热带气旋盛行路径存在显著的区域性变化，并指出由于引导气流的变化，热带气旋路径有向北偏的趋势，即影响南海的热带气旋明显减少，而WNP海域热带气旋盛行路径有西移的倾向。这与杨玉华等发现的在20°～35°N区间所登录热带气旋数量呈增多趋势、登陆我国华南地区的热带气旋频数明显减少趋势一致。张娇艳等发现近25年福建和浙江登陆热带气旋出现增多的趋势，这些都可能与WNP海域热带气旋盛行路径的偏移有关。最近，Ren等的统计表明，影响（包括登陆）我国的热带气旋所带来的降水呈现减少的趋势，这可能与南海热带气旋活动减少有关。Tu等也发现，2000年前后WNP海域热带气旋路径在台湾区域出现一个向北方向的突变，进一步指出该向北的路径突变与大尺度环境因素有关：WNP副高减弱，亚洲季风槽增强，低层正涡度距平的增加等，同时还指出这些因素很可能是暖海温诱发的。这也与Wu等[6]发现的变化趋势一致，该变化趋势与副高增强有显著的相互关系，并指出局地海温虽然对此有一定影响，但并不是热带气旋路径变化的直接原因，极有可能是由于海温增暖所诱发大气环流的改变影响了热带气旋路径。现基于热带气旋路径资料分析西北太平洋热带气旋路径的变化趋势，并初步分析其可能的原因。

3.1 台风路径的变化趋势

由图2（a）可以看出，西北太平洋大尺度引导气流的变化趋势，其特点是在中国南海为西风异常和热带气旋太平洋30°N附近地区的气旋性环流所控制。大尺度环境引导气流的计算是根据80～300 hPa风场的压力平均所得。西北太平洋热带气旋路径的变化趋势见图2（b）。可以看出，有3条盛行的热带气旋路径，分别为西行路径、西北行路径和近海转向路径。这3条盛行的路径主要取决于热带气旋生成的集中区域。西行热带气旋路径的变化趋势呈现减少趋势，西北行热带气旋路径呈增加趋势，并且西北行和近海转向的热带气旋路径呈现整体向西偏移的趋势。由此可以得到，影响中国东部城市的热带气旋活动增多，而进入南海的热带气旋路径减少。这与前人的研究一致，正如Wu等[6]在2005年期间发现了1965—2004年的台风路径所指出的变化趋势类似。其实西北太平洋热带气旋路径向西偏移主要因为大尺度环流、海温和垂直切变等的共同影响所致。从大尺度环流图中可以看出，当中南海有一个气旋，使台风不利于向南海行进，只能向东北方向转移，因而使引导气流在东部增多，影响日本和韩国的也增多。

3.2 垂直切变和海温的变化

海温（SST）和垂直风切变对西北太平洋热带气旋路径的变化趋势研究也有很多。如Ramage[7]指出，在北半球夏季的中期，低层的西南风与高层的东风垂直切变会阻碍孟加拉湾和中国南海的气旋发展。Gray[8]发现弱的200 hPa与850 hPa纬向风垂直切变有利于风暴的发展。而垂直风切变不光对西北太平洋热带气旋路径变化趋势有影响，对热带气旋的强度也有影响。部分研究人员[9-10]较早就发现强的垂直切变对热带气旋强度具有抑制作用，即强的垂直切变能阻碍热带气旋的发生和发展。Gray[9]在研究海上热带气旋情形时认为，垂直切变能够决定积云对流在对流层上层产生潜热的集中和暖心的形成。如果垂直切变很大，湍流扩散就会很显著，热量不能在对流层集中，不易形成暖心结构。Gallina等[10]统计研究表明，阻碍热带气旋发展的垂直切变值在西北太平洋为9～10 m/s。大量研究也表明，垂直切变与热带气旋的对流和降水结构密切相关[11-12]。图3显示的是垂直风切变和海温变化图，垂直风切变的显著减少发生在2个地区，其中一个地区扩展到西南部，主要从日本到台湾，以及热带西北太平洋的南部超过10°N的区域，而垂直风切变在太平洋中部明显增加。从图3（a）的垂直切变图中可以看出，台风盛行的地方垂直切变减少，有利于台风的转向。

研究表明，西北太平洋热带气旋路径的变化趋势与海温相关，在西北太平洋海域海温偏高对应热带气旋频数也偏多[13]，而影响我国热带气旋活动与太平洋海温有密切关系。由图3（b）可知，海温在西北太平洋流域有整体增加的趋势。整个西北太平洋几乎都为显著的正相关区，可能是西北太平洋异常偏暖的年份会有较多热带气旋在此生成，并沿其北面暖区向东北方向移动；而回旋路径的海温异常分布与东北行路径相类似，但显著相关区略微较小。此外，海温增加，台风强度随之提高，台风在海上停留的时间也相对较长，不利于消亡，则台风路径比较容易转向变成西北行。因此，海温变化对台风强度也有一定影响，台风路径的变化影响总强度的变化，部分原因在于海温的变化。

4 结论

基于美国联合台风预报中心的热带气旋最佳路径资料及大尺度环流资料，本文分析了近50年西北太平洋台风路径变化趋势，探讨了路径变化的影响因子，得到如下结论。

（1）近50年，西北太平洋台风路径变化趋势显著。西北太平洋3条盛行路径存在系统偏移。西北行路径和近海转向路径显著向西偏移；而西行至南海路径显著向北偏移。

（2）西北太平洋近几十年来热带气旋路径的显著偏移与大尺度环流变化紧密相关。在南海附近存在一个显著的氣旋性中心，西行至南海的热带气旋活动减少，从而导致向北偏移，其他2条路径也随着大尺度环流显著向西偏移。

（3）近几十年，在西北太平洋热带气旋活动的主要发展区域垂直切变减小，位置有偏西北的趋势，从而有利于热带气旋活动。研究发现，海温并不是一个非常敏感的因子，可能为西北太平洋热带气旋提供有利的背景场。

5 参考文献

[1] 王继志.近百年西北太平洋台风活动[M].北京：海洋出版社，1991.

[2] 陈敏，郑永光，陶祖任.近50a（1949—1996）西北太平洋热带气旋气候特征的再分析[J].热带气象学报，1999，15（1）：10-16.

[3] CHAN J C，SHI J E.Long-term trends and interannual and varannual variability in tropical cyclone activity over the western North Pacific[J].Ceophysical Research Letter，1996，23（1）：2765-2767.

[4] 雷小途，陈联寿.西北太平洋热带气旋活动的纬度分布特征[J].应用气象学报，2002，13（2）：218-227.

[5] 李英，陈联寿，张胜军.登陆我国热带气旋的统计特征[J].热带气象学报，2004，20（l）：14-23.

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[13] 林惠娟，张耀存.形响我国热带气旋活动的气候特征及其与太平洋海温的关系[J].热带气象学报，2004（20）：218-226.