【摘要】：熱帶氣旋(Tropical Cyclone,TC)是一種具有強(qiáng)大影響的災(zāi)害性天氣系統(tǒng),它帶來(lái)的狂風(fēng)、暴雨和風(fēng)暴潮等災(zāi)害都會(huì)給人類的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成巨大威脅,因此成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。西北太平洋是全球TC最集中的區(qū)域之一,研究TC的生成過(guò)程、結(jié)構(gòu)變化和活動(dòng)規(guī)律對(duì)我國(guó)和其他沿海國(guó)家的防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。本文基于中國(guó)氣象局熱帶氣旋最佳路徑資料集,NOAA(美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局,National Oceanic and Atmospheric Administration)最優(yōu)插值1/4度逐日海溫分析資料、SODA(Simple Ocean Data Assimilation)熱含量資料和ENSO(厄爾尼諾—南方濤動(dòng),El Ni?o-Southern Oscillation)數(shù)據(jù),采用小波分析、經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解(Empirical Orthogonal Function,EOF)、相關(guān)分析、滑動(dòng)T檢驗(yàn)等方法,分析了西北太平洋熱帶氣旋在頻數(shù)、強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、源地和熱帶氣旋累積能量(Accumulated Cyclone Energy,ACE)等方面的時(shí)空變化特征,探討了海表溫度、海洋上層熱含量以及兩類ENSO事件對(duì)TC的影響,得到的主要結(jié)論如下:1、西北太平洋熱帶氣旋的基本氣候特征(1)熱帶氣旋在全年都有發(fā)生,頻數(shù)高頻時(shí)段為6-10月,STY(強(qiáng)臺(tái)風(fēng),Severe Typhoon)和TY(臺(tái)風(fēng),Typhoon)的發(fā)生頻數(shù)高于其他等級(jí)的熱帶氣旋。從長(zhǎng)期趨勢(shì)上看,除了熱帶風(fēng)暴頻數(shù)呈上升趨勢(shì),其他各強(qiáng)度熱帶氣旋頻數(shù)均呈下降趨勢(shì)。除了STY之外,其他各等級(jí)熱帶氣旋頻數(shù)均在20世紀(jì)80年代中后期至90年代表現(xiàn)為高值期,21世紀(jì)以來(lái)為低值期。(2)西北太平洋熱帶氣旋源地主要集中在5o—22oN,110o—155oE之間,明顯的源地集中區(qū)有3個(gè),分別為10o—22oN、110o—120oE,8o—20oN、125o—145oE和5o—20oN、145o—155oE,3個(gè)源地生成的TC頻數(shù)約各占總TC數(shù)量的27%,46%,21%。熱帶氣旋的強(qiáng)度越強(qiáng),生成源地的頻數(shù)高頻中心越偏東,且源地范圍逐漸縮小。(3)熱帶氣旋ACE隨著TC強(qiáng)度的增加而增加。季節(jié)變化上,各等級(jí)熱帶氣旋ACE在8月達(dá)到最大值,1-4月、12月ACE較小,7-10月為熱帶氣旋最為活躍的時(shí)段,ACE較大。從總體上看,熱帶氣旋ACE呈下降的趨勢(shì)。不同等級(jí)熱帶氣旋的ACE變化趨勢(shì)不同,TS(熱帶風(fēng)暴,Tropical Storm)和STY的ACE呈上升的趨勢(shì),TY、Super TY(超強(qiáng)臺(tái)風(fēng),Super Typhoon)的ACE呈下降趨勢(shì)。TD(熱帶低壓,Tropical depression)、TS和Super TY的持續(xù)時(shí)間呈下降趨勢(shì),STS(強(qiáng)熱帶風(fēng)暴,Severe tropical storm)、TY和STY持續(xù)時(shí)間呈上升趨勢(shì),各等級(jí)熱帶氣旋持續(xù)時(shí)間均存在多個(gè)時(shí)間尺度的周期變化。2、西北太平洋極端溫度事件的變化特征及與ENSO的關(guān)系(1)1982-2014年西北太平洋極端SST事件具有明顯的月際、年際和年代際特征,極端高溫事件主要集中發(fā)生在6-10月,年際和年代際的變化顯示,1982-1999年呈線性增加趨勢(shì),2000-2007年增加趨勢(shì)放緩,2008-2014年又呈快速上升趨勢(shì),尤其2010年以后上升趨勢(shì)明顯。低溫事件主要集中在1-3月;在年代際變化上,1982-1991年呈增加趨勢(shì),1992-2014年呈下降趨勢(shì)。(2)1982-2014年,西北太平洋極端高溫事件的發(fā)生頻率明顯增大,極端高溫發(fā)生天數(shù)正在逐漸增加,單次極端高溫事件持續(xù)時(shí)間逐漸增長(zhǎng),且平均溫度和最高溫度也呈上升趨勢(shì)。同時(shí),極端低溫事件的發(fā)生頻率明顯減小,發(fā)生天數(shù)和單次事件的持續(xù)時(shí)間均明顯減少,單次極端低溫事件的平均溫度和最低溫度呈線性上升趨勢(shì)。西北太平洋極端SST事件的變化存在著多時(shí)間尺度的特征,極端高溫事件呈現(xiàn)1-4年和4-7年的周期變化,低溫事件呈現(xiàn)多尺度周期變化,主周期尺度為3-4年。(3)Nino3.4區(qū)下半年ENSO指數(shù)與西北太平洋極端高溫呈顯著負(fù)相關(guān),與極端低溫事件呈顯著正相關(guān)。意味著當(dāng)赤道中太平洋處于ENSO循環(huán)的冷相位(La Ni?a事件發(fā)生)時(shí),西北太平洋極端高溫事件更容易發(fā)生。反之,當(dāng)赤道中太平洋處于ENSO循環(huán)的暖相位時(shí)(El Ni?o事件發(fā)生),西北太平洋極端低溫事件容易發(fā)生。3、西北太平洋海溫變化及海溫異常對(duì)熱帶氣旋活動(dòng)的影響(1)近33年來(lái)西北太平洋全區(qū)SST普遍上升,增溫幅度為0~1.6℃,增溫幅度最高的為我國(guó)東海沿岸海區(qū),其次為西北太平洋暖池區(qū),SST年際上升速率為0.019℃/a。(2)TC源地集中分布于27℃等溫線以南的高溫海區(qū),其中87%以上的TC分布在28~29℃等溫線之間的海區(qū)。TC強(qiáng)度越強(qiáng),生成源地位置越偏東,TC等級(jí)越高,其生成源地的海表溫度越高。西北太平洋SST與STY和Super TY有著顯著的相關(guān)關(guān)系,主要表現(xiàn)為與STY和Super TY頻數(shù)、持續(xù)時(shí)間和ACE的顯著負(fù)相關(guān),而與其他等級(jí)的熱帶氣旋無(wú)顯著關(guān)系。在熱帶氣旋活動(dòng)與SST相關(guān)系數(shù)的空間分布上,熱帶氣旋頻數(shù)、持續(xù)時(shí)間和ACE與西北太平洋的SST呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,尤其與南海以及西北太平洋西部、北部SST存在顯著負(fù)相關(guān)。(3)在西北太平洋增溫的背景下,熱帶氣旋的頻數(shù)和ACE總體上呈下降趨勢(shì)。從各等級(jí)熱帶氣旋的對(duì)比來(lái)看,極端高溫事件對(duì)熱帶氣旋的影響主要體現(xiàn)在STY和Super TY上,兩者之間有著顯著的相關(guān)關(guān)系。4、西北太平洋熱含量變化對(duì)熱帶氣旋活動(dòng)的影響(1)西北太平洋上層100m熱含量整體上呈上升趨勢(shì),尤其以我國(guó)東海、南海和菲律賓群島西側(cè)海域升溫趨勢(shì)最為明顯;而以20°N為軸心,122°—155°E附近的帶狀海域和加里曼丹島東西側(cè)海域,海水熱含量呈下降趨勢(shì)。西北太平洋上層300m海水熱含量大部分呈上升趨勢(shì),其中北赤道流區(qū)域熱含量上升較為明顯。上層700m熱含量在空間上以15°N為軸線呈南北對(duì)稱分布,北赤道流區(qū)域海水熱含量上升明顯,而20°N附近帶狀海域海水熱含量呈下降趨勢(shì)。(2)近30年,西北太平洋海水熱含量呈現(xiàn)出上升趨勢(shì),尤其是自20世紀(jì)90年代后期,呈現(xiàn)出明顯上升趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)比上層100m、300m、700m熱含量的增溫趨勢(shì)可發(fā)現(xiàn),上層700m熱含量上升幅度最大,300m增溫幅度次之,100m變化幅度最小。(3)在年際尺度上,西北太平洋上層100m熱含量與熱帶氣旋活動(dòng)是呈負(fù)相關(guān)的,且高等級(jí)熱帶氣旋(STY和Super TY)活動(dòng)與熱含量呈顯著負(fù)相關(guān)。上層300m熱含量與熱帶氣旋頻數(shù)呈顯著正相關(guān)。相同的是,與熱帶氣旋持續(xù)時(shí)間和ACE呈負(fù)相關(guān),且對(duì)高等級(jí)熱帶氣旋(STY和Super TY)的影響要大于低等級(jí)熱帶氣旋。上層700m熱含量對(duì)熱帶氣旋的影響特征與上層300m熱含量類似。通過(guò)對(duì)各等級(jí)熱帶氣旋和不同深度熱含量的對(duì)比研究可發(fā)現(xiàn),上層100m、300m和700m熱含量與熱帶氣旋持續(xù)時(shí)間和ACE均表現(xiàn)出一致的負(fù)相關(guān),而在與熱帶氣旋頻數(shù)的相關(guān)性上表現(xiàn)出不同特征。通過(guò)分析熱含量對(duì)不同等級(jí)熱帶氣旋的關(guān)系可知,海洋上層熱含量對(duì)高等級(jí)熱帶氣旋(STY和Super TY)的影響要大于對(duì)低等級(jí)熱帶氣旋的影響。(4)西北太平洋上層100m熱含量與熱帶氣旋頻數(shù)、持續(xù)時(shí)間、ACE總體上呈負(fù)相關(guān),其中在南海以及西北太平洋暖池區(qū)負(fù)相關(guān)最為顯著。5、兩類ENSO事件對(duì)熱帶氣旋活動(dòng)的影響(1)ENSO事件對(duì)西北太平洋TC的活動(dòng)有重要影響,La Ni?a年TC的生成頻數(shù)多于El Ni?o年,而El Ni?o年TC的持續(xù)時(shí)間和ACE均大于La Ni?a年。從各等級(jí)TC活動(dòng)的對(duì)比來(lái)看,ENSO事件對(duì)高等級(jí)TC(STY和Super TY)的影響要大于低等級(jí)TC。(2)當(dāng)CP-ENSO(中部型ENSO)事件發(fā)生時(shí),西北太平洋TC生成頻數(shù)偏多,持續(xù)時(shí)間偏長(zhǎng),并且ACE也較大;當(dāng)EP-ENSO(東部型ENSO)事件發(fā)生時(shí),西北太平洋TC生成頻數(shù)偏少,持續(xù)時(shí)間偏短,且ACE較小。但Super TY活動(dòng)規(guī)律與之相反。這說(shuō)明,西北太平洋TC整體上受CP-ENSO事件的影響較大,而高等級(jí)TC(Super TY)受EP-ENSO事件的影響較大。(3)通過(guò)對(duì)比分析兩類ENSO事件不同位相下各等級(jí)TC生成頻數(shù)和源地的空間分布差異可得,在EP/CP-El Ni?o年,西北太平洋TC的生成位置會(huì)向東南方向偏移,而在EP/CP-La Ni?a年,TC生成位置偏西偏北。兩類ENSO事件對(duì)各等級(jí)TC源地的影響差異主要體現(xiàn)為南海北部和南海南部的差異,以及西北太平洋東南海域與西北海域的差異。
【圖文】：

本文技術(shù)路線

圖 2-1 過(guò)去 50 年西北太平洋熱帶氣旋出現(xiàn)頻率分布（陳大可，2013）Fig.2-1 Frequency distribution of tropical cyclones over the Northwest Pacific in the past 50 years圖 2-2 研究區(qū)域Fig.2-2 Survey region
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P444;P732.6

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本文編號(hào)：2694763