不同于前人关注印度洋海温和台风活动在的同期相关,赵海坤课题组发现了当印度洋海温的信号提前至春季时,相比于夏季,一些台风指标(台风生成频数,快速增强台风频数)的超前相关性大大降低。研究利用季节性经验正交函数分解 (SEOF),发现2000年以后IOBM向IOD的转化主导了热带印度洋海温由春至秋的季节演变。该海温模态季节变化正是超前相关下降的重要原因。一般情况下,印度洋的冷海温会激发东传的开尔文波,在西北太平洋引起低层气旋性异常。而蔓延至赤道西太平洋的冷海温异常会通过激发反向经圈环流产生相同的结果。当热带印度洋海温在春季呈现全海盆一致冷异常时,随着亚洲夏季风的爆发,印度洋西侧(阿拉伯海至其东边界)海温逐渐增暖,观测和数值试验均表明西印度洋增暖的海温会抵消东印度洋-西太平洋冷海温产生的大气响应,因此在秋季西北太平洋低层大气无明显的环流变化,台风活动受到影响较少。进一步分析表明2000年后印度洋海温的季节演变与冬春季青藏高原积雪有关。冬季至春季,积雪的热力效应通过赤道太平洋的高压系统与纬向环流的相互作用,导致印度洋当地的对流活动发生变化,进而引起热带印度洋海温冷异常(Negative IOBM)。季风季开始后,积雪的冷却效应削弱了海陆热力差异,印度洋的季风环流减弱,在风-蒸发-海温反馈与Lindzen-Nigam效应(即海温梯度驱动行星边界层风场)的作用下,西印度洋完成由冬春季的冷异常向夏秋季暖异常的转变,这样就形成了西正东负的海温偶极子分布(positive IOD)。当冬春的积雪信号剔除以后,西印度洋海温位相转换缓慢,且变化幅度较小,其影响能力不足以与东印度洋-西太平洋的冷海温“抗衡”,因此秋季回归的低层风场出现明显的环流变化,对台风的活动(尤其是快速增强台风)产生显著的影响。
该研究成果指出了高原积雪与印度洋海温的可能联系,深化不同季节印度洋海温对台风活动影响的认识,对台风活动的季节预测有一定的指示意义。目前研究成果已在Journal of Climate上发表。
论文信息:
Cai, Y., H. Zhao, P. J. Klotzbach, et al, 2023: Can Tibetan Plateau snow depth influence the interannual association between tropical Indian Ocean sea surface temperatures and rapidly intensifying typhoons? Journal of Climate, 36,3781-3799. doi: https://doi.org/10.1175/JCLI-D-22-0697.1
图1 高原积雪对印度洋海温的影响及印度洋海温如何影响西北太平洋大气环流变的化示意图。