阿拉伯海熱帶氣旋生成特征分析

李暢，姜霞，沈新勇

(1.南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害教育部重點實驗室/氣候與環(huán)境變化國際合作聯(lián)合實驗室/氣象災(zāi)害預(yù)報預(yù)警與評估協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210044；2.中國海洋大學(xué)海洋與大氣學(xué)院，山東 青島 266100；3.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室(珠海)，廣東 珠海 519082)

引言

阿拉伯海是位于印度洋西北部的邊緣海，與東側(cè)的孟加拉灣一起占據(jù)了北印度洋絕大部分面積。阿拉伯海是亞洲東部及南部地區(qū)與歐洲、非洲之間航運的重要途徑地，是世界石油運輸?shù)男呐K地帶，也是海上絲綢之路的關(guān)鍵節(jié)點[1]。熱帶氣旋(tropical cyclone，TC)災(zāi)害會對該地的海上運輸造成很大威脅，也會對周邊地區(qū)的生產(chǎn)活動造成嚴(yán)重?fù)p害[2]。目前絕大多數(shù)對阿拉伯海TC的研究都包含于對北印度洋TC的研究之內(nèi)。李培等[3]統(tǒng)計了北印度洋氣象船舶資料，發(fā)現(xiàn)北印度洋TC生成源地集中在5°～20°N海域，且生成月份集中在5、10、11月，具有雙峰型特征。SINGH et al.[4]在統(tǒng)計1877—1998年TC資料中發(fā)現(xiàn)北印度洋強度≥48 kn的TC活動逐漸變得頻繁。梁梅等[5]在對1990—2018年資料的統(tǒng)計中也發(fā)現(xiàn)北印度洋TC頻數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢。吳風(fēng)電和羅堅[6]在對1977—2008年TC資料的統(tǒng)計中應(yīng)用小波分析，發(fā)現(xiàn)北印度洋TC頻數(shù)變化表現(xiàn)出2～4 a和4～8 a的周期，并且解釋了熱帶輻合帶、熱帶大氣季節(jié)內(nèi)振蕩對北印度洋TC活動的影響。韓曉偉等[7]認(rèn)為北印度洋TC頻數(shù)季節(jié)變化與海面溫度(sea surface temperature，SST)、南亞夏季風(fēng)有關(guān)。張霏等[8]認(rèn)為垂直風(fēng)切變和相對渦度的季節(jié)變化是造成TC頻數(shù)季節(jié)變化呈現(xiàn)雙峰型特征的關(guān)鍵因素，且低垂直風(fēng)切變、正的相對渦度、較高海面溫度、較大相對濕度利于TC生成。在上述研究中對阿拉伯海TC的研究內(nèi)容主要有：SINGH et al.[4]發(fā)現(xiàn)5—6月和11月阿拉伯海TC的頻數(shù)變化具有13 a和10 a的周期，梁梅等[5]、吳風(fēng)電和羅堅[6]認(rèn)為強TC主要發(fā)源于阿拉伯海中部和東部海域。韓曉偉等[7]發(fā)現(xiàn)阿拉伯海TC多西向移動，主要生成區(qū)域為5°～20°N，65°～75°E。張霏等[8]發(fā)現(xiàn)阿拉伯海TC總數(shù)占北印度洋的29.6%，路徑多為西行，且頻數(shù)呈顯著增加趨勢。此外，還有學(xué)者對阿拉伯海TC個例進(jìn)行分析。焦艷等[9]利用衛(wèi)星資料等數(shù)據(jù)對2010年阿拉伯海特強氣旋風(fēng)暴“PHET”進(jìn)行了個例分析，指出特強氣旋風(fēng)暴“PHET”對流旺盛，“暖心”結(jié)構(gòu)顯著。NAIR et al.[10]對2017年阿拉伯海特強氣旋風(fēng)暴“Ockhi”的降水及卷入的氣溶膠進(jìn)行了分析。

近年，阿拉伯海多次出現(xiàn)破壞性強的氣旋災(zāi)害。如2020年11月，特強氣旋風(fēng)暴“Gati”最大風(fēng)速達(dá)到了我國超強臺風(fēng)級強度[11]，并以近巔峰強度登陸索馬里，成為1982年以來登陸索馬里最強的TC。2021年5月，特強氣旋風(fēng)暴“Tauktae”在印度西北部登陸，不僅在當(dāng)?shù)卦斐蓚觯€在西藏南部造成強降水。與孟加拉灣相比，阿拉伯海TC的生成與活動有許多不同的特征，如阿拉伯海TC生成數(shù)量更少[5,7-8]，路徑更傾向西行和西北行[5]，TC頻數(shù)雙峰型結(jié)構(gòu)中雙峰的強度和強弱配置不同[8]。因此，有必要對阿拉伯海TC的活動特征和支撐阿拉伯海TC活動的環(huán)境因素進(jìn)行單獨研究。本文將從SST、850 hPa相對濕度、850～200 hPa垂直風(fēng)切變、850 hPa相對渦度等環(huán)境條件入手，詳細(xì)探討阿拉伯海TC活動特征的影響因子。BELL et al.[12]在2000年構(gòu)造了氣旋累積能量(accumulated cyclone energy，ACE)指數(shù)概念，王功錄等[13]和索朗倉決等[14]分別使用該指數(shù)對西北太平洋和孟加拉灣TC進(jìn)行分析，但目前對阿拉伯海TC的ACE時空特征關(guān)注較少。故本文也將統(tǒng)計阿拉伯海TC中ACE的季節(jié)變化和年際變化。

1 研究區(qū)域、資料與方法

本文的研究區(qū)域為0°～30°N，45°～80°E內(nèi)的海域和沿海的陸地區(qū)域，包含阿拉伯海及其鄰近地區(qū)。研究使用了印度氣象局(India Meteorological Department，IMD)公布的1982—2020年 Best Track資料集、國際氣候管理最佳路徑檔案庫(International Best Track Archive for Climate Stewardship，IBTrACS)包含的美國聯(lián)合臺風(fēng)預(yù)警中心(Joint Typhoon Warning Center, JTWC)的JTWC Best Track資料集[15]。張霏等[8]比較了IMD與JTWC的資料，得出JTWC資料記錄時間較長，但記錄的低壓(D)與深低壓(DD)數(shù)量顯著少于IMD資料；IMD資料中TC路徑多為折線，與通常光滑的TC路徑不符，但詳細(xì)記錄了低壓及深低壓信息的結(jié)論。因此，在對TC路徑、源地、移動方向的研究中采用JTWC資料，以規(guī)避IMD資料在TC定位上的缺陷；在對TC數(shù)量、強度的研究中采用IMD資料，使對熱帶低壓信息的統(tǒng)計更為完整。使用美國國家環(huán)境預(yù)報中心(National Centers for Environmental Prediction，NCEP)包含的NCEP GODAS[16]、NCEP/NCAR Reanalysis[17]、NOAA OI SST V2 High Resolution Dataset、NCEP Daily Global Analyses數(shù)據(jù)集(以上資料由美國國家海洋和大氣管理局/海洋和大氣研究辦公室/地球系統(tǒng)研究實驗室的物理科學(xué)實驗室，網(wǎng)站https://psl.noaa.gov/data/gridded/提供)對各環(huán)境因子進(jìn)行研究。對于TC頻數(shù)、強TC頻數(shù)、ACE的研究，采用繪制時間序列圖的方法，并用擬合等統(tǒng)計方法分析。對于登陸地及發(fā)源地空間分布的研究，采用繪制二維空間格點圖的方式，并通過合成的方法與月平均SST場、850 hPa相對濕度場、850～200 hPa垂直風(fēng)切變場、850 hPa相對渦度場(僅計算其垂直分量)進(jìn)行對比分析，以期較為全面地展示阿拉伯海TC的活動特征。850～200 hPa垂直風(fēng)切變的計算公式為

(1)

其中u850、u200、v850、v200分別是各格點在850 hPa或200 hPa高度的經(jīng)向或緯向風(fēng)速[18]。

2 阿拉伯海熱帶氣旋的空間分布特征

2.1 路徑特征

圖1a為由1982—2020年JTWC Best Track資料繪制的阿拉伯海TC總路徑圖。從圖中可以看出，阿拉伯海TC呈東多西少、北多南少的整體布局。阿拉伯海東北部海域TC路徑最密集，TC強度也最大；西南部、西北部海域TC路徑分布較稀疏，但也出現(xiàn)過強TC；東南部海域TC少、強度低。阿拉伯海附屬的邊緣海及海灣中，亞丁灣有TC分布，波斯灣和紅海無TC生成或進(jìn)入的記錄。阿拉伯海TC的移動路徑以西北行為主，各區(qū)域TC西北行概率如圖1b(數(shù)據(jù)來自JTWC Best Track資料集，每個區(qū)塊定義為5°×5°格距)。西南部海域的TC多向西行登陸阿拉伯半島或東非，東北部海域的TC也偶有東北行登陸南亞次大陸的個例。阿拉伯海TC登陸頻繁的海岸線有：印度河入海口至肯帕德灣沿岸，阿拉伯半島東南側(cè)沿岸，索馬里東北側(cè)沿岸、索科特拉島沿岸。

圖1 阿拉伯海熱帶氣旋總路徑(a；綠線表示低壓與深低壓，藍(lán)線表示氣旋風(fēng)暴，黃線表示強氣旋風(fēng)暴，紫線表示特強氣旋風(fēng)暴，紅線表示超級氣旋風(fēng)暴)、阿拉伯海各區(qū)域熱帶氣旋西北行概率(b；單位：%)、阿拉伯海熱帶氣旋源地分布(c；單位：個)和阿拉伯海熱帶氣旋活躍時間分布(d；單位：d)Fig.1 Tracks of all tropical cyclones in Arabian Sea (a; green lines represent depression and deep depression, blue lines represent cyclonic storm, yellow lines represent severe cyclonic storm, purple lines represent very severe cyclonic storm, red lines represent super cyclonic storm), and probability of tropical cyclones traveling northwest in the Arabian Sea (b; units: %), source distribution of tropical cyclones in the Arabian Sea (c; units:pcs), active time distribution of tropical cyclones in the Arabian Sea (d; units: d)

2.2 源地分布

圖1c為由1982—2020年JTWC Best Track資料繪制的阿拉伯海TC源地分布圖，圖中數(shù)字代表發(fā)源在該區(qū)域的TC數(shù)量，每個區(qū)塊定義為5°×5°格距。從圖中可以看出，阿拉伯海東北側(cè)(10°～20°N，65°～75°E)海域是阿拉伯海TC的主要發(fā)源地。利用相同資料統(tǒng)計TC在各區(qū)塊中的停留時間，發(fā)現(xiàn)阿拉伯海TC活躍范圍也位于阿拉伯海東北側(cè)(10°～25°N，65°～75°E)(圖1d)，故阿拉伯海TC的主要發(fā)源地也是阿拉伯海TC影響最頻繁的區(qū)域。相較于東北側(cè)，阿拉伯海西北側(cè)海域生成TC較少，與同緯度地區(qū)差異甚大。亦有TC從孟加拉灣移動至阿拉伯海，此處不作統(tǒng)計。

由以上統(tǒng)計得出，10°～25°N，65°～75°E(圖1c、d紅框區(qū)域)區(qū)域為阿拉伯海TC最活躍區(qū)域。在本文以下的分析中，將重點關(guān)注此區(qū)域。

3 阿拉伯海熱帶氣旋的時間分布特征

3.1 季節(jié)分布特征

由1982—2020年IMD Best Track資料統(tǒng)計阿拉伯海TC頻數(shù)的季節(jié)分布(圖2a)可以看出，阿拉伯海TC頻數(shù)呈現(xiàn)“雙峰”特征，即TC頻數(shù)在一年中有6、11月兩個峰值。TC最多發(fā)的時間段為11月，在39 a中共產(chǎn)生了30個TC。其次是6月和10月，各產(chǎn)生了29個TC。1—4月阿拉伯海生成TC的數(shù)量較少。值得注意的是，與西北太平洋不同，7—8月是阿拉伯海TC的非活躍期，生成TC較少。

圖2 阿拉伯海熱帶氣旋頻數(shù)(a)和ACE(b)的季節(jié)變化Fig.2 Seasonal variation of frequency (a) and ACE (b) of tropical cyclones in the Arabian Sea

氣旋累積能量指數(shù)(IACE)，定義為近中心最大風(fēng)速≥35 kn的TC，當(dāng)其風(fēng)速≥35 kn時，每6 h(即一個發(fā)報時次)對近中心最大風(fēng)速作平方運算，再進(jìn)行求和[13]，即

(2)

式中j=1，…，m為TC個數(shù)，i=1，…，n為一個TC近中心最大風(fēng)速≥35 kn的發(fā)報數(shù)，Ui為近中心最大風(fēng)速。繪制IACE季節(jié)變化圖(圖2b)，發(fā)現(xiàn)雖然阿拉伯海在每個月都有可能有TC生成，但強TC只存在于5、6、10、11月。9、12月雖然TC頻數(shù)較高，但大多數(shù)被記錄的TC都是低壓或深低壓。1—4月、7—8月則無強度≥35 kn的TC生成。

由以上統(tǒng)計，根據(jù)TC的活躍情況，將一年分為4個時期來研究阿拉伯海TC的各類特征(表1)，即冬季期(1—4月)、季風(fēng)前期(5—6月)、季風(fēng)期(7—8月)、季風(fēng)后期(9—12月)。其中冬季期、季風(fēng)期阿拉伯海出現(xiàn)TC數(shù)量少，平均每月出現(xiàn)TC數(shù)量只有0.08、0.21個。而在季風(fēng)前期和季風(fēng)后期，阿拉伯海TC數(shù)量偏多，平均每月阿拉伯海出現(xiàn)TC數(shù)量為0.55、0.59個，且強度≥35 kn的TC只在這兩個時期出現(xiàn)。

表1 阿拉伯海熱帶氣旋頻數(shù)的季節(jié)循環(huán)Table 1 Seasonal cycle of frequency of tropical cyclone in the Arabian Sea

3.2 年際變化特征

由1982—2020年IMD Best Track資料統(tǒng)計阿拉伯海TC頻數(shù)的逐年變化(圖3a)可以發(fā)現(xiàn)，39 a內(nèi)阿拉伯海TC頻數(shù)的變化大，且近年有增多趨勢。峰值年為2019年，共生成8個TC。年平均生成數(shù)為2.23個。2004、2015、2019、2020年阿拉伯海TC生成數(shù)量均達(dá)到5個及以上，屬于數(shù)量偏多年份。其中2004、2015、2020年有2個TC在季風(fēng)前期生成，3個TC在季風(fēng)后期生成；2019年有1個TC在季風(fēng)前期生成，7個TC在季風(fēng)后期生成。1987、1991、2000、2017年，阿拉伯海無TC生成。

將TC頻數(shù)和強度數(shù)據(jù)換算為ACE指數(shù)(圖3b)，可以發(fā)現(xiàn)阿拉伯海TC的ACE數(shù)值年際變化更明顯。有很多年份全年沒有ACE值，也有如2015、2019年這樣的ACE高值年。此外，阿拉伯海TC的ACE近年來上升趨勢明顯，造成這種變化的原因還需進(jìn)一步研究。

圖3 阿拉伯海熱帶氣旋頻數(shù)(a)和ACE(b)的年際變化Fig.3 Interannual variation of frequency (a) and ACE (b) of tropical cyclones in the Arabian Sea

4 成因簡析

4.1 影響TC空間分布、季節(jié)分布特征的因素

與阿拉伯海TC頻數(shù)的雙峰型特征類似，阿拉伯海SST場、濕度場、垂直風(fēng)切變場、相對渦度場在一年中都呈現(xiàn)雙峰型季節(jié)循環(huán)特征。冬季期(圖4—7中a、b)，阿拉伯海西北側(cè)SST低，不適宜TC的生成與發(fā)展；而阿拉伯海東側(cè)有暖表面流，并且阿拉伯海東側(cè)沿岸地區(qū)海水深度淺，故該地產(chǎn)生SST暖舌，使該地海水熱力條件能支持TC生成和發(fā)展。3、4月，阿拉伯海西南側(cè)的SST暖舌溫度也增加到26 ℃以上，達(dá)到TC生成、發(fā)展所需條件[19]。冬季期平均500 hPa高度場顯示，阿拉伯海北側(cè)為西風(fēng)急流區(qū)，副熱帶高壓位于阿拉伯半島南側(cè)和東非。北側(cè)的西風(fēng)急流會造成極大的垂直風(fēng)切變，其平均強度大于20 m·s-1，不利于TC生成、發(fā)展[20]。在850 hPa高度層，阿拉伯海大部分區(qū)域有負(fù)相對渦度，且風(fēng)向上游為北非、阿拉伯半島等干旱半干旱氣候區(qū)，相對濕度低，亦不適合TC發(fā)展。僅在阿拉伯海東南側(cè)大氣較為濕潤，且垂直風(fēng)切變小，SST合適。因此，冬季期阿拉伯海TC活動少，僅有的適宜TC活動的區(qū)域為東南側(cè)低緯度地區(qū)。

圖4 阿拉伯海SST(色階，單位：℃)和海表面流(箭頭)的季節(jié)分布(a. 1—2月，b. 3—4月，c. 5—6月，d. 7—8月，e. 9—10月，f. 11—12月)Fig.4 Seasonal fields of SST (color scale, units: ℃) and sea surface current (arrow) in the Arabian Sea (a. from January to February, b. from March to April, c. from May to June, d. from July to August, e. from September to October, f. from November to December)

圖5 阿拉伯海500 hPa位勢高度(等值線，單位：dagpm)和850 hPa相對濕度(色階，單位：%)季節(jié)分布(a. 1—2月，b. 3—4月，c. 5—6月，d. 7—8月，e. 9—10月，f. 11—12月)Fig.5 The same as Fig.4, but for geopotential height at 500 hPa (contour, units: dagpm) and relative humidity at 850 hPa (color scale, units: %)

圖6 阿拉伯海850～200 hPa垂直風(fēng)切變(等值線，單位：m·s-1)季節(jié)分布(a. 1—2月，b. 3—4月，c. 5—6月，d. 7—8月，e. 9—10月，f. 11—12月)Fig.6 The same as Fig.4, but for vertical wind shear between 850 hPa and 200 hPa (contour, units: m·s-1)

圖7 阿拉伯海850 hPa相對渦度(等值線，單位：10-6 s-1；紅色線表示正相對渦度，藍(lán)色線表示負(fù)相對渦度)、850 hPa風(fēng)場(箭頭，單位：m·s-1)季節(jié)分布(a. 1—2月，b. 3—4月，c. 5—6月，d. 7—8月，e. 9—10月，f. 11—12月)Fig.7 The same as Fig.4, but for relative vorticity at 850 hPa (contour, units: 10-6 s-1; the red contours represent positive relative vorticity and the blue contours represent negative relative vorticity) and wind field at 850 hPa (arrow, units: m·s-1)

在季風(fēng)前期(圖4—7中c)，阿拉伯海SST達(dá)到一年中的極大期。此時除了東非近海有極少區(qū)域由于離岸流有冷舌外，所有區(qū)域SST都適合TC生成和發(fā)展。在850 hPa高度層，有大面積正相對渦度區(qū)，為TC生成提供了有利的動力條件[21]；濕度條件上，阿拉伯海西北側(cè)大氣干燥，不適宜TC活動，其他區(qū)域平均相對濕度均大于50%。由于5、6月阿拉伯海季風(fēng)已經(jīng)局部爆發(fā)，阿拉伯海南側(cè)受季風(fēng)控制，有大片中高垂直風(fēng)切變區(qū)域，TC活動受抑制。其中索馬里以東地區(qū)為低空急流軸所控制地區(qū)，是垂直風(fēng)切變高值中心。因此，在季風(fēng)前期只有阿拉伯海東北側(cè)海域適合TC活動。

在季風(fēng)期(圖4—7中d)，阿拉伯海850 hPa高度西風(fēng)分量普遍大于5 m·s-1，此時西側(cè)由于強離岸流影響，SST降低，不再適合TC生成和發(fā)展。阿拉伯海東側(cè)海域也同時出現(xiàn)冷舌。全海域水汽條件由于季風(fēng)爆發(fā)全面轉(zhuǎn)好。由于季風(fēng)帶來低層的西南急流，阿拉伯海南側(cè)出現(xiàn)大片負(fù)相對渦度區(qū)，全阿拉伯海海域出現(xiàn)大片強垂直風(fēng)切變區(qū)。垂直風(fēng)切變的大小會影響TC的能量累積機制，能在TC生成、發(fā)展過程中起到?jīng)Q定性的作用，故在季風(fēng)期阿拉伯海少TC生成，無強TC活動。

在季風(fēng)后期(圖4—7中e、f)，阿拉伯海SST條件恢復(fù)，東側(cè)的暖舌也重新出現(xiàn)。850 hPa水汽條件略變差，但仍優(yōu)于冬季期和季風(fēng)前期；相對渦度條件轉(zhuǎn)好。垂直風(fēng)切變降低，9—10月的北側(cè)海域和11—12月的南側(cè)海域都為垂直風(fēng)切變低值區(qū)。因此，此時期阿拉伯海大部分海區(qū)都適合TC生成和發(fā)展。TC數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果也顯示此時期為一年中阿拉伯海TC最活躍的時期。

將阿拉伯海及鄰近區(qū)域(0°～30°N，45°～80°E)的四個要素進(jìn)行定量分析(圖8a、b)，阿拉伯海850 hPa相對濕度和垂直風(fēng)切變在冬季期、季風(fēng)期達(dá)到峰值，季風(fēng)前期和季風(fēng)后期較小。SST和850 hPa相對渦度則相反，在季風(fēng)前期和季風(fēng)后期達(dá)到峰值，冬季期、季風(fēng)期較小。本文在對SST、垂直風(fēng)切變、相對渦度的分析上與張霏等[8]類似，但張霏等[8]使用600 hPa層相對濕度數(shù)據(jù)并未分析出阿拉伯海低層相對濕度季節(jié)變化具有“雙峰”型結(jié)構(gòu)，文中使用850 hPa數(shù)據(jù)可見“雙峰”型結(jié)構(gòu)。綜合以上結(jié)論，得出影響阿拉伯海TC季節(jié)分布的主要因素是垂直風(fēng)切變。冬季的垂直風(fēng)切變主要由溫帶西風(fēng)急流造成，夏季的垂直風(fēng)切變主要由南亞夏季風(fēng)造成。另外，SST、850 hPa相對濕度及相對渦度也會影響阿拉伯海TC季節(jié)分布和空間分布。

圖8 阿拉伯海各環(huán)境因素季節(jié)變化(a、b)和熱帶氣旋頻數(shù)與10°～25°N，65°～75°E區(qū)域SST、850 hPa相對濕度的年際變化(c；各數(shù)據(jù)已標(biāo)準(zhǔn)化處理)Fig.8 Seasonal variation of environmental factors in the Arabian Sea (a/b), interannual variation of tropical cyclone frequency, regional mean SST and relative humidity at 850 hPa in area of 10°～25°N, 65°～75°E ( c; all data have been standardized)

4.2 影響TC頻數(shù)年際變化的因素

統(tǒng)計1982—2020年TC頻數(shù)與TC活躍區(qū)域(10°～25°N，65°～75°E)、活躍時間(季風(fēng)前期、季風(fēng)后期)的各環(huán)境因素情況，計算得到TC頻數(shù)與SST之間的相關(guān)系數(shù)為0.364，與850～200 hPa垂直風(fēng)切變之間的相關(guān)系數(shù)為-0.112，與850 hPa相對濕度之間的相關(guān)系數(shù)為0.354，與850 hPa相對渦度之間的相關(guān)系數(shù)為0.144。經(jīng)檢驗，TC頻數(shù)與SST和與850 hPa相對濕度之間的相關(guān)系數(shù)通過顯著性水平α=0.05的顯著性檢驗，與850～200 hPa垂直風(fēng)切變、850 hPa相對渦度之間的相關(guān)系數(shù)未通過檢驗。即TC頻數(shù)的年際變化與SST、相對濕度有正相關(guān)關(guān)系，三者年際變化如圖8c。TC頻數(shù)的年際變化與850～200 hPa垂直風(fēng)切變、850 hPa相對渦度之間的相關(guān)性不顯著。從圖8c中也能看出，阿拉伯海SST有緩慢上升趨勢。SST和相對濕度升高可以給TC生成和發(fā)展提供更多潛熱能，這可能是阿拉伯海年TC頻數(shù)出現(xiàn)上升趨勢的原因之一。

4.3 TC頻數(shù)異常年環(huán)境因素分析

由資料統(tǒng)計結(jié)果可知，阿拉伯海TC頻數(shù)年差異大。其中2004、2015、2019、2020年TC頻數(shù)異常偏多，1987、1991、2000、2017年無TC生成。現(xiàn)將8個TC頻數(shù)異常年分為低頻數(shù)年(1987、1991、2000、2017年)和高頻數(shù)年(2004、2015、2019、2020年)兩組，對其SST、850 hPa相對濕度、850～200 hPa垂直風(fēng)切變、850 hPa相對渦度要素作合成分析，所得結(jié)果如圖9—12所示。由于季風(fēng)前期和季風(fēng)后期兩個時期內(nèi)產(chǎn)生TC的頻數(shù)占全年的82%，產(chǎn)生風(fēng)速≥35 kn的TC頻數(shù)占全年的100%，且所選4個TC高頻數(shù)年所有TC都產(chǎn)生于這兩個時期，故此處只對這兩個時期的環(huán)境要素進(jìn)行分析。

圖9為SST月平均場，其中對于紅框中的TC活躍區(qū)域，低頻數(shù)年季風(fēng)前期SST月平均比高頻數(shù)年低0.356 ℃，低頻數(shù)年季風(fēng)后期SST月平均比高頻數(shù)年低0.267 ℃?？梢钥闯?，高頻數(shù)年SST總體高于低頻數(shù)年，SST>29.5 ℃的暖水區(qū)范圍也大于低頻數(shù)年。在高頻數(shù)年的季風(fēng)前期，阿拉伯海SST暖中心更偏北，TC頻發(fā)區(qū)域(10°～25°N，65°～75°E，圖中紅框區(qū)域，下同)也都被>29.5 ℃的暖水覆蓋。在季風(fēng)后期，高頻數(shù)年在TC頻發(fā)區(qū)域內(nèi)的SST暖舌強度也強于低頻數(shù)年。

圖9 阿拉伯海TC頻數(shù)異常年月平均SST合成場(色階，單位：℃)(a.低頻數(shù)年季風(fēng)前期，b.高頻數(shù)年季風(fēng)前期，c.低頻數(shù)年季風(fēng)后期，d.高頻數(shù)年季風(fēng)后期；紅色框代表TC活躍區(qū)域)Fig.9 Composites of monthly mean SST (color scale, units: ℃) during abnormal TC frequency years in the Arabian Sea (a. pre-monsoon of low frequency years, b. pre-monsoon of high frequency years, c. post-monsoon of low frequency years, d. post-monsoon of high frequency years; the red boxes represent the area of TC activity)

圖10為850 hPa相對濕度場，其中對于紅框中的TC活躍區(qū)域，低頻數(shù)年季風(fēng)前期相對濕度月平均比高頻數(shù)年低3.571%，低頻數(shù)年季風(fēng)后期相對濕度月平均比高頻數(shù)年低1.214%?？梢园l(fā)現(xiàn)，在TC頻發(fā)區(qū)域，高頻數(shù)年相對濕度略高于低頻數(shù)年，并且在季風(fēng)前期差距較大。

圖10 阿拉伯海TC頻數(shù)異常年月平均500 hPa位勢高度(等值線，單位：dagpm)和850 hPa相對濕度(色階，單位：%)(a.低頻數(shù)年季風(fēng)前期，b.高頻數(shù)年季風(fēng)前期，c.低頻數(shù)年季風(fēng)后期，d.高頻數(shù)年季風(fēng)后期；紅色框代表TC活躍區(qū)域)Fig.10 The same as Fig.9, but for geopotential height at 500 hPa (contour, units: dagpm) and relative humidity at 850 hPa (color scale, units: %)

圖11為垂直風(fēng)切變場，其中對于紅框中的TC活躍區(qū)域，低頻數(shù)年季風(fēng)前期垂直風(fēng)切變月平均比高頻數(shù)年高1.535 m·s-1，低頻數(shù)年季風(fēng)后期垂直風(fēng)切變月平均比高頻數(shù)年高0.064 m·s-1?？梢园l(fā)現(xiàn)，在TC頻發(fā)區(qū)域，高頻數(shù)年與低頻數(shù)年850～200 hPa垂直風(fēng)切變差異不大。

圖11 阿拉伯海TC頻數(shù)異常年月平均850～200 hPa垂直風(fēng)切變(等值線，單位：m·s-1；a.低頻數(shù)年季風(fēng)前期，b.高頻數(shù)年季風(fēng)前期，c.低頻數(shù)年季風(fēng)后期，d.高頻數(shù)年季風(fēng)后期；紅色框代表TC活躍區(qū)域)Fig.11 The same as Fig.9, but for vertical wind shear between 850 hPa and 200 hPa (contour, units: m·s-1)

圖12為850 hPa相對渦度場，其中對于紅框中的TC活躍區(qū)域，低頻數(shù)年季風(fēng)前期相對渦度月平均比高頻數(shù)年低1.5×10-6s-1，低頻數(shù)年季風(fēng)后期相對渦度月平均比高頻數(shù)年低2.0×10-6s-1。綜上，阿拉伯海在SST、相對濕度高值年TC生成數(shù)量可能會異常偏多，這與4.2節(jié)所得結(jié)論一致。相對渦度要素與TC頻數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)雖然未能通過顯著性檢驗，但通過合成分析可以發(fā)現(xiàn)，阿拉伯海TC高頻數(shù)年TC頻發(fā)區(qū)域的相對渦度較低頻數(shù)年高，說明該環(huán)境要素對TC頻數(shù)異常年仍有指示意義。

圖12 阿拉伯海TC頻數(shù)異常年月平均850 hPa相對渦度(等值線，單位：10-6 s-1；紅色線表示正相對渦度，藍(lán)色線表示負(fù)相對渦度)和850 hPa風(fēng)場(箭頭，單位：m·s-1)(a.低頻數(shù)年季風(fēng)前期，b.高頻數(shù)年季風(fēng)前期，c.低頻數(shù)年季風(fēng)后期，d.高頻數(shù)年季風(fēng)后期；紅色框代表TC活躍區(qū)域)Fig.12 The same as Fig.9, but for relative vorticity at 850 hPa (contour, units: 10-6 s-1; the red contours represent positive relative vorticity and the blue contours represent negative relative vorticity) and wind field at 850 hPa (arrow, units: m·s-1)

5 結(jié)論

本文統(tǒng)計了1982—2020年阿拉伯海TC的路徑、移動方向、生成源地、活躍區(qū)域、頻數(shù)的季節(jié)分布與年際變化特征，并結(jié)合SST、850 hPa相對濕度、850～200 hPa垂直風(fēng)切變、850 hPa相對渦度4個環(huán)境條件，分析了影響阿拉伯海TC生成及活動特征的要素，得出以下結(jié)論：

1)阿拉伯海TC活躍區(qū)域主要位于阿拉伯海東北和西南海域，其中阿拉伯海東北部10°～25°N，65°～75°E海域TC活動最頻繁。阿拉伯海TC的移動路徑以西北行為主。

2)阿拉伯海TC頻數(shù)及總ACE具有“雙峰”型季節(jié)特征。冬季溫帶西風(fēng)急流和季風(fēng)期南亞夏季風(fēng)會造成強垂直風(fēng)切變，使TC難以生成，這是造成“雙峰”型季節(jié)特征的主要因素。位于阿拉伯海東部的SST暖舌和高相對濕度區(qū)導(dǎo)致阿拉伯海TC分布東多西少。

3)阿拉伯海TC頻數(shù)和總ACE在近年有上升趨勢。阿拉伯海TC頻數(shù)年際變化與SST和850 hPa相對濕度因素相關(guān)性較高。TC頻數(shù)異常偏多的年份，阿拉伯海SST、850 hPa相對濕度和相對渦度要素偏高。

本文分析了阿拉伯海TC頻數(shù)與SST相關(guān)的結(jié)論，而印度洋偶極子、印度洋海盆一致模等海溫模態(tài)會在年際尺度上對阿拉伯海SST起調(diào)控作用[22]。這些模態(tài)對阿拉伯海TC活動特征的影響有待進(jìn)一步研究。