台风对东亚影响的增长外文翻译资料

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台风对东亚影响的增长

数值模型的研究表明，全球气候变化很有可能影响热带气旋活动。在全球持续变暖的背景下，是否有证据证明热带气旋活动存在被观测到的变化，这是个有意义的问题。通过1965年到2003年的最佳路径资料，我们首次展示了：在过去的四十年里，西北太平洋上两种盛行的台风路径存在显著西移。因此，影响亚热带东亚地区的台风越来越多，但是中国南海受到的台风影响显著减少。我们的路径模拟表明这主要由台风移速的改变及大尺度引导气流引起的，并且还可能与西北太平洋副高的西进与加强有关。

1.介绍

2004年的台风路径存在异常。一个前所未有级数(10)的台风袭击了日本，然而由于缺乏台风登陆(国家气候数据中心/国家海洋和大气政府2004年气候初步年度回顾:美国和全球重大事件，2004年,可用在http://www.ncdc.noaa.gov/oa/climate/research/2004/ann/events.html)，中国南方遭受1951年以来最严重的干旱。这种路径转变是否反映了一般台风路径的长期变化?到目前为止，基于全球变暖实验的数字模拟结果的许多研究表明，持续的全球气候变化可能会改变台风强度[Knutson et al., 1998; Knutson and Tuleya, 2004]和频率[Bengtsson et al., 1996;Henderson-Sellers et al., 1998]和盛行路径[Walsh and Katzfey, 2000; Wu and Wang, 2004]。然而，很少有观察证据来支持这些预测变化[Knutson and Tuleya,2004; Chan and Liu, 2004]。

TC路径本质上是由大尺度的大气环流模式控制。先前的研究已经表明,台风活动的季节变化与厄尔尼诺南方涛动[Chan, 1985, 2000; Lander, 1994; Chen et al.,1998; Wang and Chan, 2002]，平流层准两年振荡[Chan, 1995]和年代际变化[Chan and Shi, 1996; Ho et al., 2004]有关。热带海表面温度(SSTs)大约在1976年突然发生了变化[Nitta and Yamada, 1989; Kumar et al.,2004]，太平洋上空的大气环流和厄尔尼诺的特性也显示出相应的改变来响应SST的年代际变化[e.g.,Trenberth and Hurrell, 1994; Wang, 1995]。这些大规模的大气环流的变化会导致台风盛行路径的变化吗?目前的研究致力于解决一个热门的问题：有什么可以来证明西北太平洋和东亚的台风活动的长期变化?先前有许多研究检测了热带气旋流域的平均频率和强度可能变化，而本研究检测了特定流域热带气旋路径可能的变化。

1. 数据资料

联合台风警报中心(JTWC)的最佳路径资料在本文中被用来计算两个用来测量TC活动季节平均的关键参数[Wu and Wang, 2004]。首先，台风发生的频率表明有多少TCs进入一个2.5°x2.5°的特定的网格。给定的网格中频率越高，就有越多的TCs通过它。另一个是TCs的平均移速。从1965年到2003年逐年为每个盒子进行两个参数的计算。1965年被选为起始年，因为从1965年开始天气事件的卫星监测开始成为日常工作，因此没有台风会被忽略。

国家环境预测中心/国家大气研究中心(NCEP / NCAR)的再分析风场资料被用来计算气候平均引导气流。在此研究中，大尺度的引导气流被定义为从850hPa到300hPa气压加权平均气流[Holland, 1993]。为了量化西北太平洋副高的变化，中国国家预测中心定义的两个副热带高压指数被用于这项研究。强度指数被定义为在110°E与180°E之间被588线覆盖的所有5°x5°网格中所有位势高度点之和。对于一个特定网格，当高度最大值从588位势十米开始每次增加10位势米，那指数就加1。例如,如果网格中高度是从5890到5899位势米，那指数就是2。第二个指数由588线最西端的经度确定，它被用来测量西北太平洋副高的西伸程度。

1. 盛行路径的变化

图1a显示的39年台风季节(June-October)平均频率的空间分布。TCs在南海北部(SCS)和台湾东南海域邻近地区发生最频繁，这表明台风向西移动是一种盛行路径(路径I)。从菲律宾海延伸到韩国和日本也有高频率的发生，这表明影响东亚的沿海地区是另一种盛行路径(路径II)。此外,一些台风会经常在WNP副高脊裂口处向东北折回130 °E东部(路径III)。如图1 b所示，在活动中心( 17.5°N, 115°E居中的网格)台风发生的季节性平均频率的时间演变具有年际变化和显著下降的趋势，这表明中国中南海的TC活动自1965年以来持续下降,特别是在过去七年。

有两种方法可以用来检测TC发生频率和平均移速的趋势。第一，我们在每个网格中通过线性回归求频率和平均速度的关系：fi = ai bit，t是时间，fi 是频率或网格中速度分量。第一项(ai)代表初始状态即t = 0(1965年)，第二项(bit)代表与线性趋势相关的变化。每个网格的线性趋势的显著性用Mann-Kendall方法[Kundzewicz and Robson, 2000]来检验。第二，既然发生频率的线性趋势在图1b上显示了，那我们简单的将39年资料划分为两个时段(1965 - 1983和1984 - 2003年)并且对比它们的均值。用t检验来检验这两个时段的显著性。

由上述两种方法检测的显著的线性趋势和时段差异的模式与TC发生频率和移速都互相类似(图2a和2b)，这表明识别趋势在很大程度上是线性的。单个网格上强烈的空间一致性为结论增加了可信度。图2a和2b显示在过去39年里盛行路径的变化。中南海的负异常意味着走路径I的TCs数量大幅减少，而从菲律宾海延伸到中国东部沿海地区以及东部流域的正异常则分别显示了盛行路径II和III的向西转移。

通过比较在检测时段的开始(1965)和结束(2003)(图3)线性回归部分TC发生频率可以清楚的看到盛行路径的改变。1965年可以看出在110 - 120°E之间(中国南海)、120 - 130°E之间(台湾以东)、140 - 145°E之间有3 个TC活跃中心。到2003年中国南海的活跃中心向东北转变并与台湾以东的中心合并。由此产生的新中心位于菲律宾北部。与此同时,第三个活跃中心,从最初140 - 145°E之间向西转移大约10度经度。因此,东亚会经历越来越多台风的影响。

1. 盛行路径转变的原因

对于给定的TC，它的路径取决于其形成位置及随后的移动。TC移动主要由大尺度引导以及传播决定。引导部分是大规模环境场里TC位涡平流。传播部分来自环境场中非线性作用、行星涡度梯度、TC循环[Holland, 1983; Carr and Elsberry, 1990; Wang and Li, 1992]和非绝热加热[Wu and Wang, 2001]。最近，吴和王[2004]提出了一个轨迹模拟：在每个网格中，鉴于TC形成位置和气候平均TC移速，TC发生频率的空间分布可以被确定。后者也是由平均大尺度环境引导和传播决定。

假设路径变化主要由大尺度平均流场的变化决定而传播部分影响不变。从气候学角度，传播是由beta;效应和环境场支配的，而非绝热加热的影响基本上平均后抵消了。我们进行了两个使用轨迹模型的数值模拟，其中所有在6月到10月形成的TCs都被假定为以分别由1965–1983和1984–2003时段导出的平均移速场移动。轨道模型模拟忠实捕捉了140°E以西观察到的频率变化(图4)，这表明引导气流(移速)的变化是盛行路径转变的一个主要因素。我们也评估了盛行路径中TC形成的位置变化产生的影响。使用1965 - 2003年相同的TC移速，让轨迹模型分别用1965 - 1983和1983 - 1984的形成位置数据运行。我们发现TC形成位置的变化起小的作用(图未显示)。

TC移速与大尺度引导流密切相关。参照Holland [1993]，大尺度引导流在这项研究中定义为从850到300 hPa的平均场。图4a显示了大尺度引导流在1965到1983年和1984到2003年这两个时段存在变化。大尺度引导流变化的特点是集中在中国东部的气旋性环流。将图2a和2b与图4比较，可以看出大尺度引导流的变化可以很好得解释在流域西部TCs平均移速的变化。进一步检查显示在过去二十年增强的气旋性引导流主要是由上层环流(500 hPa以上)变化产生的(图未显示)。是什么导致流域东部大尺度引导流变化和TC平均移速的变化之间的不一致性呢，这还需要进一步研究。

1. 结论

对于完整的台风路径的气候趋势的测定来说，39年的数据相对较短。然而，在流域西部，被认同的盛行路径的转变至少显示了TC平均移速的变化和大尺度引导流变化之间物理上有意义的一致性。也就是说，在过去四十年发生的台风的盛行路径是大尺度引导流变化的主要结果。若在路径转变中混入强大的年际变化，那么在一些像2004年的极端年里路径转变会更明显。不管它是否是人为的结果或是由于长期的自然变化，盛行台风路径被证实的变化对东亚国家有着深刻的影响。

东亚大气环流的变化在最近被记录。在一个观察分析中，Yu et al[2004]发现与过去的50年里全球变暖的趋势相对比，东亚中纬被发现有一种独特的对流层降温趋势。伴随这种冷却，上层西风急流向南转移。Ho et al. [2004]记录了如图4b和4c所示的西北太平洋副高的西进运动和加强。他们将这些副高的变化归结于热带海表面温度的年代际变化。由于这些变化，长江流域往往有更多的洪水[Gong and Ho, 2002; Yu et al., 2004]。我们提出在最后二十年的对流层冷却可能是如图4a所示的大尺度环流变化的原因。东亚对流层冷却与对流层上部位势高度的降低和与被加强的西北太平洋副高的西进运动有关的表面异常反气旋加强(图4 b和4 c)有关联。然而，是什么导致了在过去的二十年东亚气旋性引导流的增强(图4)是一个重要的问题值得进一步研究。

图1.(a)源自于JTWC 从1965年到2003年最佳路径数据的6月到10月 TC发生的平均频率(单位/每年)，(b)最活性中心A(17.5°N，115°E)时间序列季节性平均TC发生频率，以及直线代表线性回归。厚的带箭头实线表示三种盛行路径。

图2.(a)6月到9月TC发生频率均值的变化和基于运动矢量推导出线性趋势变化和(b)TC发生频率在1965 - 1983和1984 - 2003之间的差异。置信水平超过95%所确定的变化地区是阴影。等值线间隔是0.3年，向量单位是/ms。厚的带箭头实线表示台风盛行路径。

图3.(a)1965年 TC在6月到9月发生的平均频率，(b)通过线性回归获得的2003年TC在6月到9月发生的频率。等值线的间隔是0.5。

图4.(a)来源于使用轨迹模拟的平均移速变化的6月到9月TC发生的平均频率的变化。同样的厚的带箭头实线是气候学的台风盛行路径。向量是来自NCEP / NCAR再分析数据的1965 - 1983和1984 - 1983之间大尺度引导气流的差异。等值线间隔0.3年，向量单位是/ms。(b)和(c)分别为强度和极西经度7 - 9月平均WNP副高的时间序列。水平虚线表示最小值的线性拟合。

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