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JC:太平洋和大西洋气候变率对东北太平洋台风生成的协同作用近期增强
作者:孙齐 赵海坤               发布时间:2024/08/31 09:27:46       浏览量:

东北太平洋也是台风的活跃区,每年在该海区生成的台风个数约为全球台风总数的1/4,仅次于西北太平洋。东北太平洋的台风活动不仅仅会受到太平洋地区气候变率的控制,其“邻居”——大西洋同样也会对东北太平洋的台风活动产生影响。太平洋经向模态(Pacific Meridional Mode,简称PMM)和大西洋经向模态(Atlantic Meridional Mode,简称AMM)分别是热带中、东太平洋和大西洋中重要的海气耦合模态。其典型特征均表现为经向方向(南北方向)上海温异常偶极子的空间分布,并伴随着跨赤道风场和热带辐合带降水异常。

分析发现自20世纪90年代以来PMM和AMM对东北太平洋夏秋季(6~11月)台风生成频数的协同影响加强(图2紫线)。其中,PMM和台风生成频数的正相关系数从1997年前的0.03升高至1997年后的0.48(图1橙线);而AMM和台风生成频数的负相关系数也从1990年前的-0.18变化至1990年后的-0.39(图2蓝线)。进一步分析发现,垂直风切变是自1990年代初AMM和台风生成频数关系增强的关键环境因子,而垂直风切变和潜在强度(主要与海温有关)是自1990年代末PMM与台风生成频数关系增强的两个重要环境因子。

图1 1979-2021年6-11月大西洋经向模态(AMM,蓝色)、太平洋经向模态(PMM,红色)以及两个模态的协同指数(CPAMI,紫色)与台风频数的 21年滑动相关系数。x 轴表示滑动相关性的开始年份。

该调制作用的加强在很大程度与上世纪90年代大西洋和太平洋背景场的年代际变化密切关联(图3)。1990年代中期大西洋多年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,简称AMO)转为暖位相后,热带北大西洋海温的平均态升高,从而使得跨海盆沃克环流加强。在后期AMM正位相时,热带北大西洋的正海温异常激发了局地更强的上升运动。相应地,加强的沃克环流下沉支南移至赤道中太平洋,导致在西太平洋产生赤道东风异常。东风异常激发海洋冷性开尔文波东传,结果在赤道中东太平洋产生了类似于La niña模态的海温负异常,加大了太平洋—大西洋间的海温梯度。低层西风异常增强,减弱了气候态东风,从而增大了东北太平洋局地垂直风切变,显著抑制了台风生成(图2c)。

1990年代末太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,简称PDO)转为冷位相后,副热带太平洋上背景信风增强,增强了风-蒸发-海温(Wind-Evaporation-SST,简称WES)反馈机制效率,有利于PMM北支模态发展。在后期PMM正位相里,海温正异常最大值的中心移至副热带东北太平洋,这种海温异常分布模态有利于通过Gill响应在赤道西太平洋产生西风异常,副热带东北太平洋上产生西南风异常,从而削弱了背景场东北信风,减弱了WES反馈机制,使得东北太平洋上正海温异常不断发展,加热局地海温。低层的跨海盆东风异常减弱了垂直风切变,有效促进了东北太平洋台风的生成(图2)。

图2(a)1979-1990年、(c)1991-2021年6-11月850hPa风场和海温异常场对AMM指数的回归场,(b、d)同(a、c),但为1979-1997、1998-2021年6-11月850hPa风场和海温异常场对PMM指数的回归场。黑色风矢量表示通过90%的置信度检验。(a-d)绿色虚线框标出东北太平洋主要的台风发展区域。

上述研究成果揭示了上世纪90年代以来AMM和PMM模态对东北太平洋台风生成频数的重要调制作用以及协同影响过程,强调了AMO和PDO对这两种经向模态与东北太平洋台风生成频数关系的不对称影响,有助于更好地理解东北太平洋台风在年际到年代际时间尺度上的活动。相关成果已在美国气象学会《Journal of Climate》杂志上发表。

论文信息

Sun, Q., H. Zhao, P. J. Klotzbach, X. Han, J. Gao, J. Wu, and Z. Ma, 2024: Strengthened Combined Impact of the Pacific and Atlantic Meridional Modes on Eastern North Pacific Tropical Cyclones since the 1990s.J. Climate, 37, 3345–3357, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0582.1.