西北太平洋臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件年代際變化特征分析

張可 方娟

(1 南京大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院， 南京 210023;2 中尺度災(zāi)害性天氣教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210023)

引 言

臺(tái)風(fēng)是形成于熱帶及副熱帶洋面上、具有有組織對(duì)流、深厚渦旋并伴隨劇烈大風(fēng)、降水的天氣尺度系統(tǒng)。深厚的暖水層、良好的熱力和動(dòng)力配置使得西北太平洋成為了全球臺(tái)風(fēng)最頻發(fā)的區(qū)域[1]。當(dāng)暖池次表層海溫處于熱狀態(tài)時(shí)，臺(tái)風(fēng)偏少，生成位置偏向于西北太平洋西北側(cè)，更靠近東亞大陸[2-3]；近幾十年來西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻數(shù)下降和赤道太平洋類拉尼娜(La Nia)海溫變化趨勢(shì)有關(guān)[4-5]。另一方面，由于西太平洋80%以上的臺(tái)風(fēng)都在季風(fēng)槽的輻合環(huán)流中生成[6-7]，季風(fēng)槽位置、強(qiáng)度變異都會(huì)直接地影響臺(tái)風(fēng)生成位置和頻數(shù)：季風(fēng)槽偏強(qiáng)(偏弱)年份，7—9月臺(tái)風(fēng)生成位置更偏向西北太平洋中、東側(cè)(西側(cè))[8]。1999—2013年，季風(fēng)槽平均位置變動(dòng)又使得這時(shí)期臺(tái)風(fēng)相較于1999年前更頻繁生成于西北太平洋西側(cè)[8-9]。

除大尺度環(huán)境的作用外，各尺度的海氣變率也使西太地區(qū)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)存在明顯的年際和年代際變化。較長(zhǎng)的時(shí)間尺度上，太平洋年代際濤動(dòng)(Interdecadal Pacific Oscillation， IPO)各位相海溫引起的垂直風(fēng)切變的變化是引起熱帶氣旋數(shù)年代際差異的重要原因之一[10]；太平洋年代際振蕩(Pacific Decadal Oscillation, PDO)冷(暖)位相時(shí)期， 臺(tái)風(fēng)數(shù)明顯偏多(少)[11]。從年際變化來看，臺(tái)風(fēng)活動(dòng)與ENSO有密切聯(lián)系，之前學(xué)者發(fā)現(xiàn)在El Nio事件發(fā)展年，臺(tái)風(fēng)生成位置偏東偏南、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)頻數(shù)增多；而La Nia發(fā)展年臺(tái)風(fēng)生成位置偏西偏北且強(qiáng)度偏弱[12-13]。更短的周期上，季節(jié)內(nèi)振蕩(Madden-Julian Oscillation， MJO)濕位相對(duì)應(yīng)西太地區(qū)更多的熱帶氣旋[14-15]， 準(zhǔn)雙周振蕩(Quasi-biweekly Oscillation， QBWO)對(duì)熱帶氣旋生成和路徑同樣具有顯著的影響[16]。

而在季節(jié)內(nèi)變率調(diào)節(jié)下，臺(tái)風(fēng)生成在2～3周的周期內(nèi)常出現(xiàn)“集群”現(xiàn)象，即臺(tái)風(fēng)活動(dòng)具有明顯的群發(fā)性和周期性[17]。西北太平洋群發(fā)事件中生成的臺(tái)風(fēng)數(shù)可達(dá)總臺(tái)風(fēng)數(shù)的一半[18]。前人針對(duì)臺(tái)風(fēng)群發(fā)機(jī)制的探究中，曾指出臺(tái)風(fēng)生成的活躍與不活躍階段對(duì)應(yīng)著季風(fēng)槽的活躍與不活躍流型[19]；另外眾多學(xué)者也認(rèn)為臺(tái)風(fēng)群發(fā)易出現(xiàn)在MJO濕位相， 這是因?yàn)闈裎幌嗥陂g大氣低層維持的較大尺度的低頻氣旋性環(huán)流為天氣尺度的臺(tái)風(fēng)生成提供了有利的背景環(huán)流場(chǎng)[20-21]；類似的，QBWO濕位相、事先已存在的臺(tái)風(fēng)引起的Rossby能量頻散、以及大尺度輻合背景下東風(fēng)波西傳的能量累積都有可能引起臺(tái)風(fēng)群發(fā)[22-23]，各類熱帶波動(dòng)傳播時(shí)激發(fā)的擾動(dòng)對(duì)臺(tái)風(fēng)群發(fā)都具有重要影響。

總體來看，目前年際、年代際變率下對(duì)臺(tái)風(fēng)個(gè)例影響的研究已有很多，但對(duì)臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件的討論依然較少。另外，以往的研究多將臺(tái)風(fēng)頻數(shù)的年代際變化和臺(tái)風(fēng)的群發(fā)性視為兩個(gè)獨(dú)立問題，缺乏針對(duì)這兩者之間聯(lián)系的討論。因此，本文將重點(diǎn)關(guān)注1979—2018年6—10月發(fā)生于西北太平洋地區(qū)的臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件及其對(duì)應(yīng)的臺(tái)風(fēng)生成頻數(shù)，通過分析大尺度環(huán)境配置、熱帶擾動(dòng)頻數(shù)以及MJO信號(hào)來揭示導(dǎo)致群發(fā)序列變化的可能成因。

1 資料與方法

1.1 資料

本文主要關(guān)注1979—2018年西北太平洋地區(qū)(含中國(guó)南海)達(dá)到熱帶低壓強(qiáng)度以上(即中心最大風(fēng)速達(dá)到10.8 m·s-1以上)的臺(tái)風(fēng)，并設(shè)置研究時(shí)段為6—10月，即整個(gè)西太臺(tái)風(fēng)季期間。采用的臺(tái)風(fēng)資料為日本氣象廳臺(tái)風(fēng)最佳路徑數(shù)據(jù)，該資料提供了臺(tái)風(fēng)個(gè)例逐6 h的位置和強(qiáng)度信息，并且以第一時(shí)刻達(dá)到熱帶低壓強(qiáng)度的位置作為該臺(tái)風(fēng)的生成位置。

為分析臺(tái)風(fēng)群發(fā)背景場(chǎng)特征，采用歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(ECMWF)水平分辨率為1°×1°的ERA-Interim逐6 h以及逐日風(fēng)場(chǎng)、相對(duì)濕度、海表面溫度、散度、相對(duì)渦度資料。還有澳大利亞氣象局提供的RMM實(shí)時(shí)多變量MJO指數(shù)(Real-time Multivariate MJO Index)，這一指數(shù)主要用來分析西北太平洋地區(qū)臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件與季節(jié)內(nèi)振蕩之間的聯(lián)系。

1.2 方法

1.2.1 臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件的定義

到目前為止，國(guó)內(nèi)外針對(duì)臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件已有了諸般不同的定義，總體而言可分為兩類：第一類重點(diǎn)關(guān)注各臺(tái)風(fēng)生成時(shí)刻的時(shí)空相關(guān)性，即要求2個(gè)臺(tái)風(fēng)生成時(shí)間前后相鄰且水平距離較近[24-25]；第二類關(guān)注臺(tái)風(fēng)之間的共存狀態(tài)，即要求某海域有2個(gè)或3個(gè)以上臺(tái)風(fēng)同時(shí)存在[23，26]。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)這兩類定義都能在一定程度上反映環(huán)境強(qiáng)迫和低頻振蕩影響下發(fā)生的臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件。但由于西北太平洋暖池區(qū)域廣闊、影響系統(tǒng)多變，第一類定義中最普遍的是由前后相鄰的兩臺(tái)風(fēng)組成的群發(fā)事件[26-27]，且不能包含臺(tái)風(fēng)前期發(fā)展和移動(dòng)緩慢，生成后較長(zhǎng)時(shí)間才達(dá)到一定強(qiáng)度并觸發(fā)群發(fā)的過程。第二類定義僅限制了臺(tái)風(fēng)共存時(shí)的距離，不能排除臺(tái)風(fēng)生成時(shí)刻相差過大而在移動(dòng)過程中偶然間距離相近的情況。因此，綜合上述兩類定義，在要求臺(tái)風(fēng)之間生成時(shí)刻相近的前提下，既包含“同時(shí)同地”臺(tái)風(fēng)群發(fā)的情況，又考慮在臺(tái)風(fēng)長(zhǎng)時(shí)間維持期間可能引起的群發(fā)，相較于已有定義不失為一種更為全面的考量，即規(guī)定：所有1979—2018年6—10月在西北太平洋地區(qū)生成的臺(tái)風(fēng)，若其滿足以下任意1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，則可視為群發(fā)臺(tái)風(fēng)：(1)生成時(shí)間(臺(tái)風(fēng)生命期內(nèi)初次達(dá)到熱帶低壓強(qiáng)度的時(shí)刻)前后相鄰的2個(gè)臺(tái)風(fēng)，若其生成時(shí)間間隔≤90 h，生成位置相對(duì)距離≤4 000 km，則可以被判定為群發(fā)臺(tái)風(fēng)。其中90 h的閾值由1979—2018年6—10月所有臺(tái)風(fēng)個(gè)例“前后生成時(shí)間間隔平均值減去時(shí)間間隔標(biāo)準(zhǔn)差再除以2”確定，精確到小時(shí)；4 000 km的閾值考慮了主要引起西太臺(tái)風(fēng)群發(fā)活躍的機(jī)制(如臺(tái)風(fēng)自身能量頻散、東風(fēng)波能量累積和低頻振蕩)的空間尺度，在這些過程中連續(xù)生成的群發(fā)臺(tái)風(fēng)距離都應(yīng)在4 000 km以內(nèi)[25]。(2)某時(shí)刻西北太平洋地區(qū)同時(shí)有3個(gè)或3個(gè)以上臺(tái)風(fēng)存在，若它們相互之間最近距離≤3 000 km，前后生成時(shí)間間隔≤168 h，則可以被判定為群發(fā)臺(tái)風(fēng)。其中3 000 km、168 h的閾值由以下規(guī)定得到：盡量使定義(2)和定義(1)的限制強(qiáng)度相近，即令兩者所得的群發(fā)臺(tái)風(fēng)數(shù)相近并都能夠包含絕大部分典型群發(fā)事件。相較于定義(1)，定義(2)是針對(duì)臺(tái)風(fēng)整個(gè)生命周期的定義，所以距離閾值理應(yīng)取得更小——最終取3 000 km和168 h時(shí)定義(2)的補(bǔ)充使得群發(fā)臺(tái)風(fēng)數(shù)相對(duì)于僅使用定義(1)增加約10%。

上述定義都規(guī)定前后連續(xù)的2個(gè)及2個(gè)以上個(gè)數(shù)的群發(fā)臺(tái)風(fēng)共同組成一次臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件。

1.2.2 突變性、顯著性的檢驗(yàn)

采用Lepage突變檢驗(yàn)方法[28-29]，判斷1979—2018年6—10月臺(tái)風(fēng)群發(fā)年序列突變年份、檢驗(yàn)其顯著性，子區(qū)間取9 a[30]。對(duì)于給定的顯著性水平α，當(dāng)Lepage統(tǒng)計(jì)序列出現(xiàn)極大值且超過自由度為2的χ2分布時(shí)，表示序列在此年存在突變。采取雙邊t檢驗(yàn)方法檢測(cè)合成均值之間的差異顯著性。

1.2.3 大尺度環(huán)境場(chǎng)去除臺(tái)風(fēng)擾動(dòng)方法

參考Schreck， et al[31]，采用以距臺(tái)風(fēng)中心距離為基準(zhǔn)的加權(quán)函數(shù)來去除大尺度環(huán)境場(chǎng)中臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)帶來的擾動(dòng)，基本步驟為：(1) 當(dāng)天的觀測(cè)場(chǎng)A(用再分析數(shù)據(jù)代表)減去當(dāng)天的氣候場(chǎng)Aclim，獲得異常場(chǎng)Aa；(2) 臺(tái)風(fēng)中心附近的異常擾動(dòng)主要是臺(tái)風(fēng)所引起，離開臺(tái)風(fēng)中心，臺(tái)風(fēng)對(duì)異常擾動(dòng)的貢獻(xiàn)逐漸減小。為大致反映臺(tái)風(fēng)對(duì)異常擾動(dòng)的貢獻(xiàn)隨半徑增加而減小的情況，假設(shè)臺(tái)風(fēng)造成的擾動(dòng)在異常場(chǎng)Aa中的權(quán)重w(x，y)隨半徑r呈均值為0、標(biāo)準(zhǔn)差為R(2ln2)-1/2的類正態(tài)分布

(1)

則臺(tái)風(fēng)擾動(dòng)場(chǎng)AaTC可以表示為

(2)

(3)

在此假設(shè)下，臺(tái)風(fēng)中心處的異常完全由臺(tái)風(fēng)造成，半徑R處的異常一半由臺(tái)風(fēng)造成，2R處臺(tái)風(fēng)造成的異常權(quán)重僅為0.062 5(當(dāng)R=500 km)，因此再向外臺(tái)風(fēng)的擾動(dòng)便忽略不計(jì)。

文中所有臺(tái)風(fēng)生成時(shí)刻大尺度背景場(chǎng)的合成分析，均是先對(duì)每個(gè)時(shí)刻的各個(gè)層次進(jìn)行去擾動(dòng)處理，隨后再合成的。

1.2.4 熱帶氣旋生成潛勢(shì)指數(shù)

通過計(jì)算各時(shí)段以及各類臺(tái)風(fēng)生成時(shí)刻合成的熱帶氣旋生成潛勢(shì)指數(shù)(Genesis Potential Index， GPI)[32]，分析大尺度環(huán)境配置對(duì)于臺(tái)風(fēng)生成的有利程度。具體公式形式如下：

GPI=|105η|3/2×(1+0.1Vs)-2

(4)

其中:η為850 hPa絕對(duì)渦度(單位: s-1)；RH為700 hPa相對(duì)濕度(單位: %)；Vpot為臺(tái)風(fēng)最大理論強(qiáng)度(單位: m·s-1)[33]；Vs為200 hPa與850 hPa間垂直風(fēng)切變(單位: m·s-1)；ω為500 hPa垂直速度(單位: Pa·s-1)。

參考LI， et al[34]，通過計(jì)算GPI指數(shù)差異ΔGPI，進(jìn)一步比較上式各項(xiàng)的相對(duì)貢獻(xiàn)大小。若令：

Term1=|105η|3/2，

Term2=(1+0.1Vs)-2，

Term3=(RH/50)3，

Term4=(Vpot/70)3，

Term5=[(-ω+0.1)/0.1]。

則

ΔGPI=t1+t2+t3+t4+t5，

(5)

其中：

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

1.2.5 “TRACK”渦動(dòng)路徑識(shí)別方法

采用渦動(dòng)路徑追蹤方法“TRACK“，識(shí)別臺(tái)風(fēng)渦旋以及它前期和后期的低壓階段[35]。首先，對(duì)逐6 h的1 000、850、700和600 hPa相對(duì)渦度進(jìn)行垂直平均。與Hodges[35]不同的是，我們?cè)谧畹蛯釉黾恿? 000 hPa層次來保證洋面上空低層擾動(dòng)的影響權(quán)重；其次，利用Butterworth濾波器對(duì)逐時(shí)次要素場(chǎng)進(jìn)行低通濾波，保留水平尺度500 km以上的擾動(dòng)；最后，采用B樣條插值和最大梯度下降最小化方法確定全球范圍內(nèi)的所有網(wǎng)格點(diǎn)渦度最大值并進(jìn)行細(xì)化以識(shí)別出格點(diǎn)間最大值，再以最鄰近原則將這些最大值點(diǎn)的軌跡連結(jié)起來并進(jìn)行訂正[36]，以求得到更高精度的渦度擾動(dòng)路徑[37]。本文關(guān)注每年6—10月位于群發(fā)密集區(qū)內(nèi)(5°～20°N， 110°～180°E)相對(duì)渦度不低于1×10-5s-1的擾動(dòng)。

2 西北太平洋地區(qū)臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件的統(tǒng)計(jì)特征

基于前文定義，對(duì)1979—2018年6—10月西北太平洋地區(qū)臺(tái)風(fēng)群發(fā)進(jìn)行逐年統(tǒng)計(jì)(圖1a—b)，期間年均群發(fā)事件4.5次，年均群發(fā)臺(tái)風(fēng)11.6個(gè)，占6—10月年均總臺(tái)風(fēng)數(shù)的59%。1994年群發(fā)臺(tái)風(fēng)最多，5次事件中共有29個(gè)臺(tái)風(fēng)生成，占當(dāng)年臺(tái)風(fēng)總數(shù)的91%，序列總體形勢(shì)與Schenkel[18]的結(jié)果相近。1990s中后期，群發(fā)事件數(shù)和群發(fā)臺(tái)風(fēng)數(shù)突變減少，并在減少后始終維持低值。為明確突變的可信程度，對(duì)圖1a—b群發(fā)事件數(shù)和群發(fā)臺(tái)風(fēng)數(shù)時(shí)間序列進(jìn)行Lepage突變檢驗(yàn)，子區(qū)間取9 a并采用雙邊t檢驗(yàn)驗(yàn)證顯著性，結(jié)果如圖2a—b所示。可見群發(fā)事件及其對(duì)應(yīng)的臺(tái)風(fēng)數(shù)突變發(fā)生在1995/1996年前后，突變顯著性通過了α=0.1的顯著性檢驗(yàn)(圖3a—b)。而HUANGFU， et al[29]和LIU， et al[38]也指出西太平洋臺(tái)風(fēng)總頻數(shù)于1997/1998年發(fā)生了顯著年代際突變，由此可見臺(tái)風(fēng)頻數(shù)與臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件的減少之間有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖1 三類群發(fā)性質(zhì)臺(tái)風(fēng)逐年(a、c、e)群發(fā)事件數(shù)和(b、d、f)群發(fā)事件中生成的臺(tái)風(fēng)數(shù)(虛線分別表示1979—1996年和1997—2018年平均值):(a、b)MTC; (c、d)MTC2; (e、f)MTC3Fig.1 The numbers of(a,c,e)events and (b,d,f)typhoons three types of mass typhoons generated during MTC events of three types of mass typhoons (The dashed line indicate the average of 1979-1996 and 1997-2018):(a,b)MTC; (c,d)MTC2; (e,f)MTC3

圖2 1979—2018年6—10月非群發(fā)臺(tái)風(fēng)數(shù) 及其5 a滑動(dòng)平均Fig.2 The number of single typhoons and its five-year moving average from June to October during 1979-2018

參考之前學(xué)者的分類[26]，根據(jù)群發(fā)性質(zhì)差異對(duì)所有生成于1979—2018年6—10月的臺(tái)風(fēng)個(gè)例進(jìn)行劃分：將單獨(dú)生成的臺(tái)風(fēng)，認(rèn)為是非群發(fā)臺(tái)風(fēng)；將屬于群發(fā)事件中生成，但事件中有且僅有2個(gè)臺(tái)風(fēng)成員，表示為“MTC2”；將屬于群發(fā)事件中生成，且事件中有3個(gè)或3個(gè)以上臺(tái)風(fēng)成員，表示為“MTC3”。圖1c—d表明MTC2群發(fā)僅在1990和2013年出現(xiàn)2次高值，其余年份均發(fā)生2次事件左右，1996年前后時(shí)間序列均值差異很小，圖3c—d也顯示MTC2事件數(shù)和臺(tái)風(fēng)數(shù)沒有突變減少現(xiàn)象存在。相對(duì)地，1979—2018年共有10 a發(fā)生了3次或4次的MTC3事件，其中8 a在1996年前，1996年前后MTC3事件、臺(tái)風(fēng)數(shù)均值差異顯著性通過了α=0.05的顯著性檢驗(yàn)(圖1e—f)，圖3e—f也顯示1996年MTC3事件數(shù)突變顯著性通過了α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，臺(tái)風(fēng)數(shù)突變通過了α=0.1的顯著性檢驗(yàn)，MTC3群發(fā)的突變減少現(xiàn)象真實(shí)可信。

值得注意的是，2016—2018連續(xù)3 a出現(xiàn)了生成5個(gè)及5個(gè)以上臺(tái)風(fēng)的群發(fā)事件(2001—2015年都沒有出現(xiàn))，意味著2015年后西太平洋地區(qū)氣候背景可能已經(jīng)發(fā)生變化。為保證討論的合理性，下文關(guān)注1979—2014年臺(tái)風(fēng)情況，將1979—1996年定為群發(fā)多發(fā)期，記作P1；1997—2014年定為群發(fā)少發(fā)期，記作P2。兩個(gè)時(shí)段不同性質(zhì)的臺(tái)風(fēng)群發(fā)數(shù)的對(duì)比如表1所示。在多(少)發(fā)期，年均臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件4.4(3.4)次，平均每次事件包含臺(tái)風(fēng)3.1(2.7)個(gè)?？梢娙喊l(fā)少發(fā)期不僅事件數(shù)少了，而且平均每次事件包含的臺(tái)風(fēng)數(shù)也有所減少。另外，P1時(shí)段臺(tái)風(fēng)季年均生成21.2個(gè)臺(tái)風(fēng)，其中7.3個(gè)為非群發(fā)，P2時(shí)段年均僅生成18個(gè)臺(tái)風(fēng)，其中8.8個(gè)為非群發(fā)，非群發(fā)臺(tái)風(fēng)數(shù)呈現(xiàn)逐步上升趨勢(shì)(圖2)，說明西太平洋地區(qū)主要是群發(fā)事件及群發(fā)臺(tái)風(fēng)數(shù)的減少導(dǎo)致了P2期間臺(tái)風(fēng)頻數(shù)的整體減少。兩個(gè)時(shí)段MTC2和MTC3事件年均發(fā)生數(shù)及對(duì)應(yīng)的臺(tái)風(fēng)數(shù)。P1—P2時(shí)段年均MTC3事件減少1.17次，每次事件平均減少0.17個(gè)臺(tái)風(fēng)。從前文已知MTC2臺(tái)風(fēng)數(shù)在1996年前后的均值差異和突變性都明顯小于MTC3群發(fā)，可見1990s中后期西北太平洋地區(qū)臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件的減少主要來自包含3個(gè)及3個(gè)以上臺(tái)風(fēng)的群發(fā)事件減少的貢獻(xiàn)。

圖3 三類群發(fā)性質(zhì)臺(tái)風(fēng)逐年(a、c、e)群發(fā)事件數(shù)和(b、d、f)群發(fā)事件中生成的臺(tái)風(fēng)數(shù)的Lepage突變檢驗(yàn)(紅虛線為α值，即突變檢驗(yàn)顯著性水平): (a、b)MTC; (c、d)MTC2; (e、f)MTC3Fig.3 Lepage test for (a,c,e)the numbers of MTC, MTC2 and MTC3 events and (b,d,f)typhoons generated during MTC events of three types of mass typhoons(The red dotted line is α, which indicates the confidence level of both):(a,b)MTC; (c,d)MTC2; (e,f)MTC3

表1 不同性質(zhì)群發(fā)事件的年均群發(fā)事件數(shù)和群發(fā)臺(tái)風(fēng)數(shù)Table 1 The numbers of all MTC， MTC2 and MTC3 events and typhoons generated during MTC’s events

綜上，本文通過制定群發(fā)標(biāo)準(zhǔn)將1979—2018年6—10月西太地區(qū)生成的所有臺(tái)風(fēng)個(gè)例劃分三類：非群發(fā)、MTC2群發(fā)和MTC3群發(fā)。1996年后MTC3群發(fā)臺(tái)風(fēng)數(shù)減少，MTC2和非群發(fā)臺(tái)風(fēng)數(shù)反而增多。接下來，我們將首先分析三類群發(fā)臺(tái)風(fēng)生成時(shí)刻的大尺度環(huán)流形勢(shì)，揭示這三類群發(fā)的差異；隨后對(duì)比群發(fā)多發(fā)期(P1)和少發(fā)期(P2)之間的熱帶擾動(dòng)和大尺度環(huán)流場(chǎng)的差異，分析1996年前后MTC3群發(fā)突變減少的原因。

3 西北太平洋地區(qū)臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件發(fā)生的大尺度環(huán)流背景

1979—2014年，西太平洋地區(qū)共有非群發(fā)臺(tái)風(fēng)290例，MTC2臺(tái)風(fēng)140例，MTC3臺(tái)風(fēng)275例，圖4為各類型臺(tái)風(fēng)生成時(shí)刻海表面溫度、850 hPa水平風(fēng)以及GPI合成(為突出大尺度環(huán)境的作用，圖4—5均為原始場(chǎng)去除臺(tái)風(fēng)擾動(dòng)后再合成的結(jié)果)。圖4表明三類臺(tái)風(fēng)生成位置分布在(5°～30°N， 105°～182.5°E)范圍，非群發(fā)臺(tái)風(fēng)相較于群發(fā)臺(tái)風(fēng)更偏西、偏南，并在季風(fēng)槽線附近及其南側(cè)的西風(fēng)氣流區(qū)中密集生成，20°N以北較少；MTC2臺(tái)風(fēng)發(fā)生頻數(shù)最少，分布稀疏；而MTC3臺(tái)風(fēng)生成點(diǎn)更密集且更偏北，275例中有68例生成于20 °N以北，占整體的24.7%，高于 MTC2臺(tái)風(fēng)的15.7%(22例)和非群發(fā)臺(tái)風(fēng)的15.5%(45例)。

從海溫背景來看，各類臺(tái)風(fēng)密集生成區(qū)的海表溫度均大于29℃，利于臺(tái)風(fēng)發(fā)生發(fā)展(圖4)。不同的是，MTC3合成的26℃以上海區(qū)分布面積更廣，高溫海域可一直北延至東京灣和對(duì)馬海峽，和MTC3臺(tái)風(fēng)較高緯頻發(fā)相對(duì)應(yīng)(圖4g)。850 hPa風(fēng)場(chǎng)環(huán)流方面，非群發(fā)臺(tái)風(fēng)合成的季風(fēng)槽以南西風(fēng)氣流風(fēng)速最小，南海南部(10°N附近)極大值僅為6 m·s-1(圖4b)。MTC2合成風(fēng)場(chǎng)中西風(fēng)氣流風(fēng)速增大并向東北延伸(圖4e)，MTC3合成的西風(fēng)氣流最強(qiáng)，且風(fēng)速最大達(dá)到9.5 m·s-1(圖4h)。與風(fēng)場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的，三類臺(tái)風(fēng)合成下140°E季風(fēng)槽分別位于9°N、12.5°N和15°N，意味著MTC3具有更強(qiáng)的水汽輸送和更偏北的輻合區(qū)。類似的， GPI指數(shù)(圖4 c、f、i)也在MTC2和MTC3的群發(fā)臺(tái)風(fēng)合成中呈現(xiàn)出數(shù)值逐步遞增、中心逐步北抬的形勢(shì)，GPI極大值中心基本和季風(fēng)槽線位置一致， MTC3臺(tái)風(fēng)的活躍與大尺度環(huán)境場(chǎng)更有利的配置顯著相關(guān)。

圖4 1979—2014年三類臺(tái)風(fēng)生成時(shí)刻的位置(散點(diǎn))和(a、d、g)海表溫度(單位:℃)、(b、e、h)850 hPa水平風(fēng)(單位: m·s-1)、(c、f、i)GPI值合成(圖b、e、h陰影為全風(fēng)速值，黑實(shí)線為東西風(fēng)交界線，圖中均為去除臺(tái)風(fēng)擾動(dòng)影響后合成的結(jié)果): (a—c)非群發(fā)臺(tái)風(fēng);(d—f)MTC2臺(tái)風(fēng); (g—i)MTC3臺(tái)風(fēng)Fig.4 Generating position (scattering point), (a,d,g) sea surface temperature (unit:℃), (b,e,h) 850 hPa wind (unit: m·s-1) and (c,i,f)GPI composition of different types of typhoons at the time of generation from 1979 to 2014 (Filled color in b, e, h is the wind speed values, and the solid black line is the east-west wind boundary line；the figures are results removing the influence of typhoon disturbances): (a-c) single; (d-f) MTC2; (g-i)MTC3

圖5 1979—2014年MTC2臺(tái)風(fēng)與非群發(fā)臺(tái)風(fēng)200 hPa散度(a, 單位: 10-5s-1)、850 hPa相對(duì)渦度(b, 單位: 10-5s-1)、 垂直風(fēng)切變(c, 單位: m·s-1)和1 000 ～ 700 hPa相對(duì)濕度(d, 單位: %)合成之差，以及MTC3臺(tái)風(fēng)與非群發(fā)臺(tái)風(fēng)200 hPa散度(e，單位: 10-5s-1)、850 hPa相對(duì)渦度(f, 單位: 10-5s-1)、垂直風(fēng)切變(g, 單位: m·s-1)和1 000 ～ 700 hPa相對(duì)濕度(h，單位: %) 合成之差(斜杠(/)為正(負(fù))差值超過α= 0.05顯著性的區(qū)域，黑實(shí)線為零值線，黑框?yàn)槿喊l(fā)臺(tái)風(fēng)密集生成區(qū)； c、g中矢量箭頭表示群發(fā)臺(tái)風(fēng)與非群發(fā)臺(tái)風(fēng)合成風(fēng)切變的矢量差，陰影表示二者模之差; 圖中所示均為去除臺(tái)風(fēng)擾動(dòng)影響后的合成結(jié)果)Fig.5 The difference of 200 hPa divergence (a, unit: 10-5s-1), 850 hPa relative vorticity (b, unit: 10-5s-1), vertical wind shear(c, unit: m·s-1) and 1 000-700 hPa relative humidity (d, unit: %) between MTC2 and single typhoons from 1979 to 2014, and the difference of 200 hPa divergence (e, unit: 10-5s-1), 850 hPa relative vorticity (f, unit: 10-5s-1), vertical wind shear (g, unit: m·s-1) and 1 000-700 hPa relative humidity (h, unit: %) between MTC3 and single typhoons from 1979 to 2014(The slash (/) is the area where the positive (negative) difference exceeds 95% confidence level; the solid black line is the zero value line, and the black box is the MTC typhoon-generating area; the vector arrows in c, g indicate the vector difference of the shear between MTC typhoons and single typhoons, and the filled color indicates the difference between their norms; the figures are results removing the influence of typhoon disturbances)

為明確三類臺(tái)風(fēng)的要素差異，圖5為去除臺(tái)風(fēng)擾動(dòng)的三類臺(tái)風(fēng)之間200 hPa散度(單位: 1×10-5s-1)、850 hPa相對(duì)渦度(單位: 1×10-5s-1)、200～850 hPa垂直風(fēng)切變和1 000～700 hPa相對(duì)濕度合成差值。在群發(fā)臺(tái)風(fēng)密集生成區(qū)內(nèi)(圖中黑框)，MTC2合成的200 hPa散度略大于非群發(fā)臺(tái)風(fēng)(圖5a)，低層氣旋式渦度更強(qiáng)，正值中心偏北(圖5b)。圖5c—d顯示MTC2合成的垂直風(fēng)切變和低層相對(duì)濕度也略高于非群發(fā)臺(tái)風(fēng)，160°E以西、10°N以南和160°E以東、15°N以南的風(fēng)切變正差值區(qū)和群發(fā)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)時(shí)更強(qiáng)盛的低空氣旋式輻合和南北兩側(cè)高空出流有關(guān)?？傊M管MTC2和非群發(fā)臺(tái)風(fēng)各要素均顯示出一定差異，但相比于圖5e—h，顯著性通過α=0.05的差值區(qū)域面積占比都不大并且分布零散，MTC3和非群發(fā)臺(tái)風(fēng)之間差值更為顯著。圖5e—h表明高空散度正差值區(qū)分布于整個(gè)群發(fā)臺(tái)風(fēng)密集生成區(qū)內(nèi)，850 hPa相對(duì)渦度在10°N以北都為顯著正值區(qū)，極大值位于20°N附近并大于1×10-5s-1，和MTC3臺(tái)風(fēng)較高緯多發(fā)相對(duì)應(yīng)；圖5g的垂直風(fēng)切變形勢(shì)和圖5c相似，同樣為西南部東風(fēng)切變的增強(qiáng)和東北部西風(fēng)切變的增強(qiáng)；圖5h中MTC3低層相對(duì)濕度更高且都能通過檢驗(yàn)，即在絕大部分情況下，MTC3事件發(fā)生時(shí)的大尺度環(huán)境配置都比非群發(fā)臺(tái)風(fēng)生成時(shí)有利得多。

綜上可知，非群發(fā)和MTC2臺(tái)風(fēng)合成場(chǎng)的差異很小，而MTC3臺(tái)風(fēng)無論是高低空風(fēng)場(chǎng)還是水汽配置都明顯優(yōu)于非群發(fā)臺(tái)風(fēng)，意味著MTC3事件的發(fā)生需要更好的環(huán)流形勢(shì)。那么在P2時(shí)段MTC3事件的突然減少是否與環(huán)流形勢(shì)發(fā)生的變化相關(guān)？

圖6 1979—2014年6—10月(a)逐年影響西北太平洋的擾動(dòng)及其5 a滑動(dòng)平均和(b)逐年(TC數(shù)/擾動(dòng)數(shù))×100%及其5 a滑動(dòng)平均Fig.6 The annual number of tropical disturbances with its five-year moving average (a) and annual (TC number divided by disturbance number) ×100% with its five-year moving average (b) over the WNP from June to October, during 1979-2014

4 群發(fā)臺(tái)風(fēng)數(shù)突變成因分析

通過前文分析已知，MTC3臺(tái)風(fēng)生成時(shí)有強(qiáng)盛的低空輻合和濕潤(rùn)的中低層大氣，而1996年前后出現(xiàn)突變減少的正是此類群發(fā)。之前學(xué)者的研究也已經(jīng)表明洋面上初始擾動(dòng)數(shù)目、大尺度環(huán)境場(chǎng)配置以及季節(jié)內(nèi)振蕩的調(diào)節(jié)都會(huì)影響臺(tái)風(fēng)的生成頻數(shù)[1，10-11，17-20]。因此本節(jié)將著重分析以下三個(gè)方面在P1—P2時(shí)段的差異，即：(1)熱帶擾動(dòng)數(shù)目的變化；(2)MJO信號(hào)的變化；(3)大尺度環(huán)境配置的變化，探究MTC3群發(fā)數(shù)在1996年后驟降的原因。

4.1 臺(tái)風(fēng)季熱帶渦動(dòng)活動(dòng)特征的變化

前人研究表明，熱帶洋面上活躍的東風(fēng)波、赤道羅斯貝波等熱帶波動(dòng)以及MJO等熱帶低頻振蕩播撒的大量渦旋胚胎會(huì)使得臺(tái)風(fēng)數(shù)增多。如HUANGFU， et al[29]認(rèn)為1990s末期發(fā)生的熱帶對(duì)流抑制和與之相關(guān)的季風(fēng)槽區(qū)TD型擾動(dòng)轉(zhuǎn)化為赤道外熱帶低壓減少是造成臺(tái)風(fēng)活動(dòng)減少的原因。因此我們首先從熱帶洋面初始擾動(dòng)入手，探究是否是擾動(dòng)數(shù)目的突變引起了1996年前后群發(fā)臺(tái)風(fēng)數(shù)目隨之變化。

對(duì)“TRACK”渦動(dòng)路徑識(shí)別方法整理出的全球范圍1 000～600 hPa平均渦動(dòng)個(gè)例進(jìn)行篩選，即要求其生命周期中必須存在某一時(shí)刻同時(shí)滿足：(1)處于當(dāng)年6—10月；(2)渦動(dòng)位置位于群發(fā)密集區(qū)(5°～20°N， 110°E～180°)內(nèi)；(3)中心相對(duì)渦度值不低于1×10-5s-1，最終共有4 667個(gè)渦動(dòng)符合要求。由于初始擾動(dòng)的分布位置十分密集，若再利用本文定義的群發(fā)標(biāo)準(zhǔn)篩選以上渦動(dòng)個(gè)例，可得其中4 576個(gè)都是符合標(biāo)準(zhǔn)的，“非群發(fā)”擾動(dòng)的影響可以忽略，因而下文的論述將直接根據(jù)所有渦動(dòng)的結(jié)果進(jìn)行分析。圖6a原序列顯示1984—1994年西北太平洋中低層擾動(dòng)數(shù)波動(dòng)上升，1994年前后達(dá)到峰值并在1996年陡降，滑動(dòng)平均序列顯示出了連續(xù)5 a的減少趨勢(shì)，這一形勢(shì)與前文所述的MTC3群發(fā)臺(tái)風(fēng)序列一致。但1998年后擾動(dòng)并未像MTC3臺(tái)風(fēng)一樣始終維持低值水平：盡管存在一個(gè)2008年的極端小值，1999—2014年均擾動(dòng)仍可達(dá)130個(gè)，與1979—1996年均擾動(dòng)數(shù)一致，這意味著2000s以來熱帶擾動(dòng)到臺(tái)風(fēng) “轉(zhuǎn)化率”的降低造成了1990s后期至今臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件的減少。如果將逐年6—10月臺(tái)風(fēng)數(shù)與圖6a的擾動(dòng)數(shù)作比以求其“臺(tái)風(fēng)轉(zhuǎn)化率”(圖6b)，可以發(fā)現(xiàn)其變化形勢(shì)與我們的假設(shè)接近。1996年前轉(zhuǎn)化率維持在17%左右，頻繁出現(xiàn)的擾動(dòng)在更高的轉(zhuǎn)化率下形成了更多的臺(tái)風(fēng)和MTC3群發(fā)。同樣的，1994—1997年轉(zhuǎn)化率的迅速降低和后期的持續(xù)低值也揭示了P2時(shí)段其他因素(如大尺度環(huán)流配置)抑制擾動(dòng)發(fā)展為臺(tái)風(fēng)，這一部分將在4.3節(jié)中詳細(xì)討論。

4.2 MJO的活動(dòng)特征變化

臺(tái)風(fēng)在次季節(jié)尺度上的集群現(xiàn)象和MJO有密切聯(lián)系，77%的臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件發(fā)生在季節(jié)內(nèi)振蕩或準(zhǔn)雙周振蕩的濕位相中，臺(tái)風(fēng)群發(fā)活躍年西傳、北傳的季節(jié)內(nèi)振蕩也都普遍強(qiáng)于不活躍年[17，24-25]。圖7a—d顯示P2時(shí)段MTC2群發(fā)事件在4～6位相同樣出現(xiàn)了不同程度增多，而MTC3事件前后突變減少明顯。P1時(shí)段MTC3臺(tái)風(fēng)在4～6位相分布最多，占所有位相的56%；P2時(shí)段臺(tái)風(fēng)數(shù)隨位相變化的波動(dòng)減小，但4～6位相的臺(tái)風(fēng)數(shù)仍可達(dá)到50%。然而，趙威等[39]指出西太地區(qū)所有臺(tái)風(fēng)個(gè)例中僅有44%在4～6位相中生成，表明群發(fā)臺(tái)風(fēng)比單個(gè)生成的臺(tái)風(fēng)對(duì)MJO對(duì)流活躍位相的依賴更強(qiáng)，MTC3臺(tái)風(fēng)在P1時(shí)段對(duì)MJO活躍對(duì)流的響應(yīng)又更強(qiáng)于P2時(shí)段。

從振幅角度來看，若以1為閾值區(qū)分大小振幅，可知1996年前后4～6位相內(nèi)除部分大振幅影響下的群發(fā)，仍有大量群發(fā)事件發(fā)生于MJO小振幅日(占4～6位相全部群發(fā)臺(tái)風(fēng)數(shù)的45%)，振幅差異對(duì)MTC3事件的影響不大(圖略)。而從位相持續(xù)時(shí)長(zhǎng)來看，Kajikawa， et al[40]認(rèn)為1994年后中國(guó)南海地區(qū)季節(jié)內(nèi)振蕩周期變短可能是導(dǎo)致1998—2010年MJO活躍位相中臺(tái)風(fēng)生成頻數(shù)減少的原因之一。因此我們統(tǒng)計(jì)了1979—2014年逐日MJO始終維持某一位相的持續(xù)天數(shù)，得到所有位相平均連續(xù)維持3.82 d，若以大于該均值加0.5倍均方差的日數(shù)判定MJO位相異常維持事件，則可用“5 d”的閾值統(tǒng)計(jì)這些異常事件中逐年4～6位相持續(xù)日數(shù)，得到P1和P2時(shí)段第4位相年均持續(xù)日數(shù)均為9 d，P1時(shí)段第5位相年均14 d，第6位相年均12 d，P2時(shí)段第5位相年均12 d，第6位相年均8 d，第6位相前后差異最大(圖7e—f)。由此可見，作為西北太平洋地區(qū)觸發(fā)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)較多的位相[39]，MJO第5、6位相出現(xiàn)和維持日數(shù)的減少以及群發(fā)事件本身對(duì)于對(duì)流活躍位相的依賴性可能是1996年后MTC3群發(fā)事件數(shù)顯著下降的重要原因。

圖7 1979—1996年和1997—2014年(a、c)群發(fā)臺(tái)風(fēng)數(shù)、(b、d)群發(fā)事件數(shù)在MJO各位相中的分布和(e—f)MJO第5位相和第6位相 持續(xù)5 d及以上的日數(shù)(藍(lán)色柱狀為1979—1996年; 紫色柱狀為1997—2014年):(a、b)MTC2; (c、d) MTC3; (e)第5位相; (f)第6位相Fig.7 The distribution of (a,b) members and(c,d)events members in MJO phase in 1979-1996 (blue bar) and 1997-2014 (purple bar), and the number of days which keeps in phase 5 and phase 6 for 5 days or more: (a,b) MTC2; (c,d) MTC3; (e) phase 5; (f) phase 6

4.3 大尺度環(huán)流場(chǎng)的變化

低層相對(duì)渦度、表層海溫、中層濕度、層結(jié)穩(wěn)定度、垂直風(fēng)切變以及科氏參數(shù)的大小等要素會(huì)限制已存在的熱帶低壓系統(tǒng)的后續(xù)發(fā)展[41]，不利的要素配置或使大量低壓系統(tǒng)最終無法達(dá)到熱帶低壓(Tropical Depression， TD)強(qiáng)度便消散。經(jīng)過前文討論，我們可以想象：是否因?yàn)楹笃诃h(huán)流配置不利于擾動(dòng)增強(qiáng)和MJO對(duì)流活躍位相維持，以至于P2時(shí)段更多的熱帶擾動(dòng)卻不能發(fā)展為更多的臺(tái)風(fēng)？因此，對(duì)1996年前后對(duì)臺(tái)風(fēng)生成率影響較大的幾個(gè)物理量進(jìn)行合成平均，并將P2時(shí)段與P1時(shí)段作差(圖8)。從熱力要素來看，P2時(shí)段群發(fā)密集區(qū)內(nèi)海表面溫度顯著增長(zhǎng)0.5℃左右，臺(tái)風(fēng)最大理論強(qiáng)度對(duì)應(yīng)增加(圖略)，中低層相對(duì)濕度在130°E以東的季風(fēng)槽以及群發(fā)密集區(qū)北部增加(圖8a—b)。但這一結(jié)果卻和MTC3群發(fā)事件減少的現(xiàn)象相悖，因此仍有其它因素阻止了群發(fā)事件發(fā)生。

圖8 1997—2014年與1979—1996年6—10月各物理量特征(斜杠(/)為陰影正(負(fù))差值超過α =0.05顯著性的區(qū)域， 黑實(shí)線為零值線，黑框?yàn)槿喊l(fā)臺(tái)風(fēng)密集生成區(qū); c—d中陰影為緯向風(fēng)速; e中陰影為全風(fēng)速差值):(a)海表溫度(單位:℃); (b)1 000～500 hPa相對(duì)濕度(單位: %);(c)850 hPa水平風(fēng)(單位: m·s-1);(d) 500 hPa垂直風(fēng)速(單位: -10-2Pa·s-1);(e)200～850 hPa垂直風(fēng)切變(單位:m·s-1);(f)200～850 hPa垂直風(fēng)切變差值的黑框范圍內(nèi)區(qū)域平均風(fēng)切變差值年際變化(單位:m·s-1)Fig.8 The difference of sea surface temperature (a, unit:℃), 1 000-500 hPa mean relative humidity (b,unit:%), 850 hPa wind field (c, unit:m·s-1),500 hPa vetical velocity (d, unit: -10-2 Pa·s-1), 200-850 hPa vertical wind shear (e,unit:m·s-1) between 1997-2014 and 1979-1996 (from June to October), and the annual variation of regional mean wind shear value in black box(f, unit: m·s-1) (The slash (/) is the area where the positive (negative) difference exceeds 95% confidence level；the solid black line is the value line. the shading is zonal wind speed in (c、d), and total wind speed difference in e)

從環(huán)流的動(dòng)力學(xué)參量來看，P2期間200 hPa低緯西風(fēng)、中緯東風(fēng)加強(qiáng)，群發(fā)密集區(qū)上空整體反氣旋式切變減弱、高空輻散受到抑制(圖略)；圖8c中12°N以北西風(fēng)加強(qiáng)、以南東風(fēng)加強(qiáng)，東西風(fēng)轉(zhuǎn)換處對(duì)應(yīng)圖4群發(fā)臺(tái)風(fēng)合成的季風(fēng)槽位置，即850 hPa上P2的季風(fēng)槽和低空越赤道氣流減弱；群發(fā)密集區(qū)內(nèi)除140°E以東的較高緯度區(qū)域，其余均為下沉異常，菲律賓群島周邊下沉顯著性通過α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，和季風(fēng)槽的減弱相對(duì)應(yīng)(圖8d)；西北太平洋10°～30°N垂直風(fēng)切變?cè)龃髤^(qū)東西向延伸并分布在除群發(fā)密集區(qū)中南部之外的大部分區(qū)域(圖8e)。相對(duì)于單獨(dú)臺(tái)風(fēng)，貢獻(xiàn)了MTC3臺(tái)風(fēng)更大的GPI值的要素為更強(qiáng)的低層輻合、更強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，以及季風(fēng)槽北部更弱的垂直風(fēng)切變(圖略)，即式(5)中t1、t2、t5項(xiàng)。而圖8中P2時(shí)段群發(fā)密集區(qū)低層渦度減弱、南部上升運(yùn)動(dòng)減弱、以及垂直風(fēng)切變?cè)龃笄『靡种屏薓TC3臺(tái)風(fēng)生成，可見P2時(shí)造成群發(fā)突變的最主要因子就是低空渦度和垂直風(fēng)切變。若進(jìn)一步對(duì)圖8e群發(fā)密集區(qū)內(nèi)風(fēng)切變逐年進(jìn)行區(qū)域平均(圖8f)，可知P1均值為8.7 m·s-1，P2時(shí)上升至9.6 m·s-1，風(fēng)切變值在1996年前后的均值差異和突變(圖9)都能通過α=0.1的顯著性檢驗(yàn)，2004年雖然也有顯著突變但趨勢(shì)仍為增大。風(fēng)切變?cè)龃蟮耐瑫r(shí)高低層輻合輻散受到抑制，整體環(huán)流形勢(shì)不利于對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)展維持，導(dǎo)致了MTC3群發(fā)臺(tái)風(fēng)1996年后的突變減少。

綜上，海表溫度、臺(tái)風(fēng)理論強(qiáng)度和部分區(qū)域的濕度雖然在1996年后升高，但它并不能完全改變MTC3群發(fā)事件及其相關(guān)臺(tái)風(fēng)突變減少的趨勢(shì)。這一突變主要來源于環(huán)流背景高空輻散、低空輻合、上升運(yùn)動(dòng)的減弱以及垂直風(fēng)切變突變?cè)鰪?qiáng)的作用，環(huán)流中動(dòng)力學(xué)參量的影響占主導(dǎo)地位。

5 結(jié)論

本文結(jié)合日本氣象廳1979—2018年臺(tái)風(fēng)最佳路徑資料和ECMWF提供的氣候要素資料，通過限制臺(tái)風(fēng)生成時(shí)刻的時(shí)間、距離間隔和臺(tái)風(fēng)共存時(shí)刻的相對(duì)距離，定義并篩選了1979—2018年6—10月西北太平洋地區(qū)發(fā)生的臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件和群發(fā)成員。隨后根據(jù)群發(fā)性質(zhì)將所有臺(tái)風(fēng)劃分為三類：非群發(fā)臺(tái)風(fēng)、“MTC2”群發(fā)臺(tái)風(fēng)和“MTC3”群發(fā)臺(tái)風(fēng)。統(tǒng)計(jì)分析其年序列特征，并對(duì)各類群發(fā)事件的合成要素場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比分析。得到以下結(jié)論：

圖9 1979—2014年(5°～20°N、110°E～180°)范圍內(nèi) 垂直風(fēng)切變區(qū)域平均的Lepage突變檢驗(yàn)(紅虛線為α值，顯著性水平α= 0.1)Fig.9 Lepage test for mean vertical wind shear in the range of(5°-20°N, 110°E-180°) from 1979 to 2014 (The dotted line is α which indicates 90% confidence level)

(1)相對(duì)于MTC2臺(tái)風(fēng)，更高比例的MTC3臺(tái)風(fēng)在比較偏北的洋面上活動(dòng)。生成時(shí)，MTC3臺(tái)風(fēng)具有更強(qiáng)的季風(fēng)槽輻合、更大范圍的高溫海區(qū)和更濕潤(rùn)的中底層大氣，GPI指數(shù)更高且極大值中心更偏北。各項(xiàng)要素都顯示出MTC3合成和非群發(fā)臺(tái)風(fēng)合成之間的顯著差別，而MTC2合成的差值更小且未通過α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，兩類群發(fā)之間存在明顯的環(huán)流配置差異。(2)從時(shí)間序列特征來看，雖然1996年后MTC2群發(fā)臺(tái)風(fēng)更多了，但1990s末期MTC3群發(fā)事件的突變?nèi)詫?dǎo)致了西太臺(tái)風(fēng)群發(fā)事件的突變減少，這也是西太臺(tái)風(fēng)發(fā)生數(shù)減少的原因。相對(duì)于1996年前，1996年后西太上空環(huán)流整體不利于群發(fā)臺(tái)風(fēng)事件的發(fā)生發(fā)展：盡管洋面上有更多的熱帶擾動(dòng)，背景高空輻散、低空季風(fēng)槽輻合和上升氣流的同步減弱以及群發(fā)活躍區(qū)垂直風(fēng)切變的突變?cè)龃筮€是抑制了更多初始擾動(dòng)轉(zhuǎn)化為強(qiáng)度可觀的臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)，較高的海表面溫度和中低層相對(duì)濕度雖然提供了充足的潛熱來源，但它不能完全改變?nèi)喊l(fā)事件減少的趨勢(shì)。(3)除環(huán)境配置外，與群發(fā)密切相關(guān)的次季節(jié)振蕩的調(diào)節(jié)也從一定程度上揭示了群發(fā)減少的規(guī)律：MTC3群發(fā)事件本身對(duì)MJO對(duì)流活躍位相依賴更強(qiáng)，而1996年后第5、6位相出現(xiàn)和持續(xù)日數(shù)減少，不能穩(wěn)定維持的對(duì)流無法在一個(gè)周期內(nèi)密集觸發(fā)更多的臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)。

值得進(jìn)一步思考的是：由于能量頻散是導(dǎo)致群發(fā)的重要過程，頻散導(dǎo)致的群發(fā)中后續(xù)臺(tái)風(fēng)常位于前一臺(tái)風(fēng)的東南側(cè)，所以MTC3群發(fā)中第三個(gè)臺(tái)風(fēng)便會(huì)位于更加偏東南的位置，而P2時(shí)段群發(fā)密集區(qū)東南側(cè)ΔGPI各項(xiàng)都不利于臺(tái)風(fēng)生成，這是否也是P2時(shí)段MTC3群發(fā)突變減少的可能原因？另外，之前學(xué)者的結(jié)論普遍得出較多的臺(tái)風(fēng)生成很大程度上與較顯著的MJO振幅相關(guān)[5，41]，但本文結(jié)果表明MJO長(zhǎng)時(shí)間維持大振幅(≥1)活躍位相時(shí)也不一定有MTC3事件產(chǎn)生，振幅差異對(duì)于MTC3事件的影響不大。以上問題仍需進(jìn)一步研究，以期能對(duì)西北太平洋地區(qū)臺(tái)風(fēng)群發(fā)性質(zhì)有更加深入的了解。