秋季北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴年代際變化的成因分析*

柳龍生 許映龍

國(guó)家氣象中心，北京 100081

提 要： 利用1979—2018年美國(guó)聯(lián)合臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心發(fā)布的熱帶氣旋數(shù)據(jù)和ERA-Interim提供的1°×1°再分析資料分析了北印度洋秋季超級(jí)氣旋風(fēng)暴的活動(dòng)特征。結(jié)果表明：1998年以后，北印度洋秋季生成的超級(jí)氣旋風(fēng)暴數(shù)目顯著增多；1999—2018年北印度洋平均最大潛在強(qiáng)度指數(shù)高于1979—1998年；與1979—1998年相比，1999—2018年更高的平均海面溫度和海洋熱含量為超級(jí)氣旋風(fēng)暴的生成和發(fā)展提供了有利的條件，更弱的垂直風(fēng)切變、更強(qiáng)的水汽通量和低層氣旋性渦度輸送促進(jìn)了熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度的持續(xù)增長(zhǎng)。

引 言

研究表明，5月和10—12月是北印度洋熱帶風(fēng)暴活動(dòng)的高峰期(Camargo et al，2007；Kikuchi and Wang，2010；Evan and Camargo，2011；Yanase et al，2012)。陳聯(lián)壽和丁一匯(1979)和范隆(1990)認(rèn)為風(fēng)場(chǎng)的垂直切變是影響孟加拉灣風(fēng)暴生成的重要條件。而Krishnamurti et al(1981)和Mao and Wu(2011)研究指出，水平風(fēng)切變引起的正壓不穩(wěn)定能量是導(dǎo)致孟加拉灣風(fēng)暴生成的原因。吳國(guó)雄等(2010)研究表明，北印度洋和亞洲熱帶地區(qū)春季強(qiáng)烈的海-陸-氣相互作用是激發(fā)孟加拉灣渦旋發(fā)生的一個(gè)重要原因。還有研究學(xué)者指出，熱帶大氣季節(jié)內(nèi)振蕩(intraseasonal oscillation,ISO)對(duì)孟加拉灣風(fēng)暴的生成具有調(diào)制作用(Kikuchi and Wang，2010；Yanase et al，2010；2012)，4—5月第一支向北傳播的ISO觸發(fā)了孟加拉灣季風(fēng)的爆發(fā)(Li K P et al，2013)，這正是孟加拉灣風(fēng)暴生成開(kāi)始活躍的時(shí)期，ISO低層氣流帶來(lái)的水汽和渦度輸送加速熱帶氣旋的發(fā)展(Camargo et al，2009；Kikuchi and Wang，2010；Yanase et al，2010；2012)。Li Z et al(2013b)研究指出，孟加拉灣在4—5月出現(xiàn)強(qiáng)度更強(qiáng)的熱帶氣旋的可能性比10—11月更大，這是由于向北傳播的ISO帶來(lái)的氣旋性環(huán)流、邊界層輻合以及充沛的水汽條件可以使得熱帶氣旋強(qiáng)度快速發(fā)展。2008年5月2日，極強(qiáng)氣旋風(fēng)暴納爾吉斯(Nargis;59 m·s-1，17級(jí)，相當(dāng)于我國(guó)定義的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí))登陸緬甸造成7萬(wàn)多人死亡、5萬(wàn)多人失蹤(Yanase et al，2010)，“納爾吉斯”在登陸之前經(jīng)歷了快速加強(qiáng)(24 h內(nèi)強(qiáng)度增到23.1 m·s-1)。

在21世紀(jì)初，觀(guān)測(cè)到的全球平均地面溫度上升速度相對(duì)于1970—1998年的快速變暖期有所減緩(Xie and Kosaka，2017)，在減速期間，大氣層頂部的輻射不平衡與前幾十年幾乎相同(Trenberth et al，2014)，表明進(jìn)入地球系統(tǒng)的能量是恒定的，由于海洋相對(duì)于大氣和陸地的熱容量很大，大部分多余的熱量?jī)?chǔ)存在海洋中(Yan et al，2016)，這將導(dǎo)致海溫和海洋熱含量增加，而海溫的異常會(huì)進(jìn)一步影響熱帶氣旋的活動(dòng)。Singh et al(2000；2001)研究指出，北印度洋熱帶風(fēng)暴的生成、強(qiáng)度和路徑受到全球變暖的影響。而進(jìn)入21世紀(jì)后，北印度洋秋季(10—12月)強(qiáng)度更強(qiáng)的熱帶風(fēng)暴活動(dòng)頻數(shù)顯著增多，通常這些熱帶風(fēng)暴登陸印度東北部或孟加拉國(guó)后向偏北偏東方向移動(dòng)時(shí)，會(huì)給我國(guó)西南地區(qū)帶來(lái)猛烈的雨雪天氣(陳聯(lián)壽和丁一匯，1979)。2007年11月15日北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴錫德(Sidr)在孟加拉國(guó)登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力達(dá)到41 m·s-1(13級(jí)，相當(dāng)于我國(guó)定義的臺(tái)風(fēng)級(jí))，造成超過(guò)4 200人死亡或失蹤，受其殘余云系影響，青藏高原東南部出現(xiàn)了大范圍的雨雪天氣，我國(guó)西藏察隅站3天的累計(jì)降水量達(dá)到69.9 mm，突破了歷年11月降水量極值，云南德欽縣最大積雪深度達(dá)到50 cm(王子謙等，2010)。2013年10月10—15日，受北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴費(fèi)林(Phailin,中心附近最大風(fēng)力為72 m·s-1)影響，西藏地區(qū)發(fā)生特大暴雪，聶拉木日降雪量最大為118 mm，過(guò)程累計(jì)降水量達(dá)到191 mm(德慶等，2015；柳龍生等，2015)。

由此可見(jiàn)秋季北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴的活動(dòng)對(duì)我國(guó)具有十分重大的影響，研究秋季北印度洋熱帶風(fēng)暴活動(dòng)的影響因子具有非常重要的意義，這將為今后北印度洋熱帶風(fēng)暴的預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)提供重要參考。

1 資料和方法

使用美國(guó)聯(lián)合臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心(Joint Typhoon Warning Center，JTWC)發(fā)布的1979—2018年北印度洋熱帶風(fēng)暴數(shù)據(jù)，包括熱帶風(fēng)暴發(fā)生的區(qū)域、編號(hào)、發(fā)生時(shí)間、中心位置、中心附近最大風(fēng)速等信息；海面溫度(sea surface temperature,SST)和環(huán)流背景場(chǎng)采用歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心資料(ERA-Interim)提供的1979—2018年1°×1°的1日4次的再分析資料。

熱帶氣旋最大潛在強(qiáng)度(maximum potential intensity,MPI)計(jì)算公式(Bister and Emanuel，2002)為本文使用t檢驗(yàn)方法進(jìn)行顯著性水平檢驗(yàn)(魏鳳英，2003)。

式中：Vpot表示熱帶氣旋最大潛在強(qiáng)度(單位：m·s-1)，Ts表示海面溫度(單位：K)，To表示對(duì)流層上層出流溫度(單位：K)，Ck表示焓交換系數(shù)，CD表示海面拖曳系數(shù)，CAPE*表示海面對(duì)流有效位能(單位：J·kg-1)，CAPEb表示最大風(fēng)速半徑處邊界空氣對(duì)流有效位能(單位：J·kg-1)。

海洋熱含量(ocean heat content，OHC)計(jì)算公式(Leipper and Volgenau，1972)

Q=ρcpΔTΔZ

式中：Q為海洋熱含量(單位：kJ·cm-2)，ρ為平均海水密度(單位：kg·m-3)，cp表示定壓熱容量(單位：J·kg-1·K-1)，計(jì)算ΔT(單位：℃)時(shí)只考慮海面溫度高于26℃時(shí)的情況，ΔZ表示固定深度(單位：m)，這里固定深度取300 m(Li Z et al，2013)。

2 北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴的主要變化特征

利用JTWC發(fā)布的1979—2018年北印度洋熱帶風(fēng)暴數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(圖1)，定義熱帶風(fēng)暴最大風(fēng)速達(dá)到或超過(guò)100 kt(Vmax≥51.4 m·s-1，相當(dāng)于我國(guó)定義的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí))為超級(jí)氣旋風(fēng)暴，1979—2018年達(dá)到超級(jí)氣旋風(fēng)暴強(qiáng)度的一共有27個(gè)，其中4—6月有13個(gè)，10—12月有14個(gè)，而這也分別對(duì)應(yīng)著北印度洋熱帶風(fēng)暴活動(dòng)的兩個(gè)峰值，下面將分別分析初夏(4—6月)和秋季(10—12月)這兩個(gè)季節(jié)北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴活動(dòng)的年代際變化特征。

從統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果來(lái)看，1979—2018年初夏(4—6月)北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴生成數(shù)并未出現(xiàn)明顯的上升或下降趨勢(shì)(圖1a)，而在秋季(10—12月)則呈現(xiàn)顯著的上升趨勢(shì)(圖1b)，通過(guò)了Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)方法0.05的顯著性水平檢驗(yàn)，說(shuō)明秋季超級(jí)氣旋風(fēng)暴的生成數(shù)在最近20年顯著增加。從Morlet小波分析的結(jié)果來(lái)看，初夏北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴的生成數(shù)在4～10 a時(shí)間尺度的周期上呈現(xiàn)高低振蕩(圖1c)，小波方差的兩個(gè)峰值對(duì)應(yīng)著準(zhǔn)4 a和準(zhǔn)8 a的周期(圖1e)，這說(shuō)明風(fēng)暴的活動(dòng)數(shù)存在著4 a和8 a的主要周期。秋季超級(jí)氣旋風(fēng)暴生成數(shù)則分別在3、9和20 a的時(shí)間尺度上呈現(xiàn)高低振蕩(圖1d)，并且小波方差在準(zhǔn)20 a周期最大(圖1f)，有理由認(rèn)為秋季生成的超級(jí)氣旋風(fēng)暴數(shù)量在1979—2018年的40年間出現(xiàn)了一次異常的突變，從秋季超級(jí)氣旋風(fēng)暴生成數(shù)的滑動(dòng)t檢驗(yàn)結(jié)果(圖1g)來(lái)看也證實(shí)了這一點(diǎn)，在1999年出現(xiàn)顯著(通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn))的正增長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，1979—2018年初夏(4—6月)北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴的活動(dòng)頻次并未有顯著變化，而秋季(10—12月)的活動(dòng)頻次明顯升高，下文將具體分析這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

圖1 1979—2018年初夏(4—6月)(a，c，e)和秋季(10—12月)(b，d，f)北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴生成數(shù)的變化趨勢(shì)(a，b)、Morlet小波分析(c，d)、小波方差(e，f)以及秋季的滑動(dòng)t檢驗(yàn)(g)Fig.1 Variation trend (a, b), Morlet wavelet analysis (c, d), wavelet variance (e, f) and t test (g) of super cyclonic storms from April to June (a, c, e) and October to December (b, d, f) over the North Indian Ocean during 1979-2018

3 秋季北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴顯著增多的成因診斷

以往研究表明，海面溫度、垂直風(fēng)切變、中層濕度條件、低層相對(duì)渦度、最大潛在強(qiáng)度等大尺度環(huán)境因子對(duì)熱帶氣旋的活動(dòng)具有關(guān)鍵性的影響(Gray，1968；Emanuel et al，2013；Camargo，2013；Kossin et al，2016；涂石飛等，2019)。將秋季北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴分成兩組樣本：年代際偏少年(1979—1998年)和年代際偏多年(1999—2018年)，年代際偏少年超級(jí)氣旋風(fēng)暴的編號(hào)為198804、199504、199607，年代際偏多年超級(jí)氣旋風(fēng)暴的編號(hào)為199904、199905、200706、201004、201302、201403、201404、201504、201505、201703、201806，對(duì)年代際偏少年(1979—1998年)和年代際偏多年(1999—2018年)的大尺度環(huán)境因子進(jìn)行合成對(duì)比分析。

3.1 最大潛在強(qiáng)度(MPI)

MPI是Emanuel (1995)提出的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)函數(shù)，由海面溫度、海平面氣壓、垂直大氣溫度和水汽混合比構(gòu)成，用于定量計(jì)算熱帶氣旋最大可能強(qiáng)度。不少學(xué)者也研究了熱帶氣旋的觀(guān)測(cè)強(qiáng)度和潛在強(qiáng)度之間在氣候態(tài)、趨勢(shì)、季節(jié)變率等方面的特征(Emanuel，2000；Wing et al，2007；Zeng et al，2007；Holland and Bruyère, 2014；Kossin，2015；Gilford et al，2019)，結(jié)果表明MPI指數(shù)與熱帶氣旋在特定環(huán)境條件下能夠達(dá)到的最大強(qiáng)度在季節(jié)變率方面具有密切的相關(guān)性。Wing et al(2007)研究了熱帶氣旋潛在和實(shí)際強(qiáng)度之間的年際關(guān)系，發(fā)現(xiàn)它們?cè)诩竟?jié)變化上大體上是一致的。分析年代際偏多年(1999—2018年)與年代際偏少年(1979—1998年)MPI的差值場(chǎng)(圖2)，阿拉伯海大部分海域MPI均為正值，最大達(dá)到6 m·s-1，說(shuō)明熱帶風(fēng)暴生成以后發(fā)展到更大強(qiáng)度的可能性更高，從實(shí)際來(lái)看1999—2018年在阿拉伯海生成和發(fā)展起來(lái)的4個(gè)超級(jí)氣旋風(fēng)暴都出現(xiàn)在MPI正異常區(qū)。而在孟加拉灣北側(cè)(15°～20°N、80°～95°E)MPI表現(xiàn)為負(fù)異常，這是由于該海域平均海溫偏低(圖3c)，雖然年代際偏多年的7個(gè)超級(jí)氣旋風(fēng)暴與年代際偏少年的3個(gè)超級(jí)氣旋風(fēng)暴都最終出現(xiàn)在孟加拉灣北側(cè)MPI負(fù)異常區(qū)域，但是在超級(jí)氣旋風(fēng)暴達(dá)到最大強(qiáng)度之前都長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)歷MPI正異常區(qū)域，這也指示著最終熱帶風(fēng)暴能達(dá)到更大強(qiáng)度。

圖2 秋季北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴年代際偏多年(1999—2018年)與年代際偏少年(1979—1998年)MPI差值場(chǎng)(等值線(xiàn)，單位:m·s-1)(藍(lán)線(xiàn)為年代際偏多年，綠線(xiàn)為年代際偏少年；實(shí)心圓點(diǎn)和氣旋符號(hào)分別表示風(fēng)暴生成和達(dá)到極值強(qiáng)度的位置；灰色陰影表示通過(guò)了0.05顯著性水平檢驗(yàn)；下同)Fig.2 Difference field (contour, unit: m·s-1) of MPI between years (1999-2018) with more super cyclonic storms and years (1979-1998) with fewer in autumn over the North Indian Ocean(Solid dots and cyclone symbols indicate the location of storm generation and extreme intensity respectively； blue line is for years with more super cyclonic storms and green line for years with fewer super cloclonic storms; gray shadows indicate having passed the significance test at 0.05 level; same as below)

3.2 海面溫度和海洋熱含量

研究表明，SST大于26℃是熱帶氣旋發(fā)展增強(qiáng)的必要條件(Gray，1968)，并且熱帶氣旋的最大可能強(qiáng)度與SST關(guān)系密切(Holland and Bruyère，2014；Strazzo et al，2015)，87%的熱帶氣旋經(jīng)過(guò)SST較高(27～29℃)海域時(shí)強(qiáng)度增強(qiáng)至最大強(qiáng)度(Baik and Paek，1998)。秋季北印度洋在年代際偏少年(圖3a)和年代際偏多年(圖3b)生成的超級(jí)氣旋風(fēng)暴都出現(xiàn)在平均SST高于28℃的海域，年代際偏多年阿拉伯海和孟加拉灣的東南部存在平均SST高于29℃的暖水區(qū)，這為熱帶風(fēng)暴生成并發(fā)展到超級(jí)氣旋風(fēng)暴提供了良好的條件，而從年代際偏多年和年代際偏少年SST的差值場(chǎng)(圖3c)來(lái)看，北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴在生成和發(fā)展的多數(shù)時(shí)間都位于SST正異常區(qū)域。

不僅如此，OHC對(duì)熱帶氣旋強(qiáng)度的影響也至關(guān)重要。90%的熱帶氣旋過(guò)境海洋暖渦后強(qiáng)度達(dá)到最大強(qiáng)度(Oropeza and Raga，2015)，上層OHC越大對(duì)于熱帶氣旋快速發(fā)展增強(qiáng)十分有利(王關(guān)鎖等，2018；楊薇等，2019)，2008年北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴納爾吉斯在緬甸近?？焖偌訌?qiáng)正是由于經(jīng)過(guò)了深厚的暖海洋次表層(Lin et al，2009；Maneesha et al，2012)。伴隨熱帶風(fēng)暴強(qiáng)烈發(fā)展帶來(lái)的強(qiáng)風(fēng)和大浪引起海洋躍層以下深冷水上翻，進(jìn)而導(dǎo)致SST降低(Hart，2011)，這不利于熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度的持續(xù)增長(zhǎng)，而深厚寬闊的暖海水層可以抵消冷海水上翻的降溫效應(yīng)，從而使得熱帶風(fēng)暴獲得持續(xù)的海洋熱通量輸送。年代際偏少年北印度洋生成的3個(gè)超級(jí)氣旋風(fēng)暴都發(fā)生在平均OHC大于325 kJ·cm-2的海域(圖3d)，并且在風(fēng)暴發(fā)展加強(qiáng)的階段OHC的數(shù)值均大于300 kJ·cm-2。年代際偏多年北印度洋平均OHC大于300 kJ·cm-2的范圍顯著擴(kuò)大，平均OHC最大達(dá)到375 kJ·cm-2以上(圖3e)，生成的11個(gè)超級(jí)氣旋風(fēng)暴生成和發(fā)展的多數(shù)時(shí)間都位于OHC的正異常區(qū)(圖3f)，這對(duì)熱帶風(fēng)暴持續(xù)發(fā)展到更高強(qiáng)度提供了十分有利的條件。

圖3 秋季北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴年代際偏少年(a，d)與年代際偏多年(b，e)的平均SST(a，b)和平均OHC(d，e)，以及年代際偏多年與年代際偏少年的SST(c，單位：℃)和OHC(f，單位：kJ·cm-2)差值場(chǎng)Fig.3 The average SST (a， b) and OHC (d， e) in (a, d) years with fewer super cyclonic storms (1979-1998) and (b, e) years with more (1999-2018) over the North Indian Ocean in autumn and the differences of SST (c, unit:℃) and OHC (f, unit: kJ·cm-2) between them

圖3 秋季北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴年代際偏少年(a，d)與年代際偏多年(b，e)的平均SST(a，b)和平均OHC(d，e)，以及年代際偏多年與年代際偏少年的SST(c，單位：℃)和OHC(f，單位：kJ·cm-2)差值場(chǎng)Fig.3 The average SST (a， b) and OHC (d， e) in (a, d) years with fewer super cyclonic storms (1979-1998) and (b, e) years with more (1999-2018) over the North Indian Ocean in autumn and the differences of SST (c, unit:℃) and OHC (f, unit: kJ·cm-2) between them

3.3 850 hPa渦度

從850 hPa渦度場(chǎng)來(lái)看，年代際偏少年(圖4a)北印度洋渦度場(chǎng)的大值中心自西向東從阿拉伯海到孟加拉灣主要分布在5°～15°N，這與氣旋性風(fēng)場(chǎng)相對(duì)應(yīng)，生成的超級(jí)氣旋風(fēng)暴在強(qiáng)度發(fā)展階段都經(jīng)過(guò)了渦度的大值區(qū)。年代際偏多年(圖4b)，以印度半島為中心在北印度洋呈現(xiàn)顯著的氣旋性環(huán)流，渦度的大值中心從阿拉伯海一直延伸到孟加拉灣，與年代際偏少年相比較而言(圖4c)，阿拉伯海和孟加拉灣海域都出現(xiàn)了氣旋性輻合的風(fēng)場(chǎng)，10°N以南的低緯度為異常西風(fēng)，這有利于低層產(chǎn)生更強(qiáng)的氣旋性渦度(Kikuchi et al，2009)，F(xiàn)elton et al(2013)的研究也指出孟加拉灣低層緯向風(fēng)的增強(qiáng)提供了額外的低層氣旋發(fā)展的渦度。從實(shí)際結(jié)果來(lái)看，年代際偏多年與年代際偏少年渦度差值場(chǎng)以正值為主，在阿拉伯海西部和孟加拉灣的西北部各有一個(gè)顯著的正渦度中心，異常的正渦度表明低層大氣氣旋性擾動(dòng)增強(qiáng)，這也是在1999—2018年超級(jí)氣旋風(fēng)暴生成數(shù)增多的重要原因。

圖4 秋季北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴年代際偏少年(a)與年代際偏多年(b)的850 hPa平均相對(duì)渦度及年代際偏多年與年代際偏少年的差值場(chǎng)(c，單位:10-6 s-1，矢量：風(fēng)速)Fig.4 The 850 hPa average relative vorticity (unit: 10-6 s-1) in (a) years with fewer super cyclonic storms (1979-1998) and (b) years with more (1999-2018) over the North Indian Ocean in autumn and (c) the difference (unit: 10-6 s-1) between them (vector: wind)

3.4 水汽條件

中層相對(duì)濕度對(duì)北印度洋熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度的維持和發(fā)展具有重要作用(Yanase et al，2012；Li Z et al，2013)，中層大氣的增濕效應(yīng)有利于對(duì)流的發(fā)生和暖心的形成。在年代際偏少年(圖5a)和年代際偏多年(圖5b)，熱帶風(fēng)暴都發(fā)生在緯度相對(duì)較低、中層相對(duì)濕度較高的區(qū)域。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，年代際偏多年與年代際偏少年600 hPa相對(duì)濕度的差值場(chǎng)在北印度洋均為正(圖5c)，熱帶風(fēng)暴生成和發(fā)展的階段都有著更好的濕度條件，這有利于減小蒸發(fā)冷卻導(dǎo)致的下沉氣流，對(duì)于維持熱帶風(fēng)暴的對(duì)流活動(dòng)具有重要意義。當(dāng)然，某一層的濕度條件代表性有限，熱帶氣旋的生成和發(fā)展需要中低層持續(xù)的水汽輸送，通過(guò)計(jì)算年代際偏多年與年代際偏少年地面到600 hPa水汽通量積分的差值場(chǎng)(圖6)發(fā)現(xiàn)，在阿拉伯海西部以及孟加拉灣中部海域呈現(xiàn)顯著(通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn))的正值區(qū)，中心最大值分別為17 kg·m-1·s-1和14 kg·m-1·s-1，而這也對(duì)應(yīng)著超級(jí)氣旋風(fēng)暴發(fā)展階段，說(shuō)明1999—2018年更強(qiáng)的水汽輸送通過(guò)促進(jìn)潛熱釋放使得熱帶風(fēng)暴能夠更多的生成并發(fā)展達(dá)到更大的強(qiáng)度，從而使得超級(jí)氣旋的風(fēng)暴數(shù)目顯著增多。

圖5 同圖4，但為600 hPa相對(duì)濕度(單位:%)Fig.5 Same as Fig.4, but for 600 hPa relative humidity (unit: %)

圖6 秋季北印度洋超級(jí)氣旋風(fēng)暴年代際偏多年與年代際偏少年地面到600 hPa水汽通量積分差值場(chǎng)(單位: kg·m-1·s-1)Fig.6 Difference field (unit: kg·m-1·s-1) of water vapor flux integrated from surface to 600 hPa between years with more super cyclonic storms and years with fewer over the North Indian Ocean in autumn

3.5 垂直風(fēng)切變

垂直風(fēng)切變對(duì)北印度洋熱帶風(fēng)暴的生成和發(fā)展具有重要的制約作用(Camargo et al，2007)，過(guò)大的垂直風(fēng)切變不利于熱帶風(fēng)暴的形成和發(fā)展(Li Z et al，2013)，較小的環(huán)境風(fēng)垂直切變是熱帶氣旋加強(qiáng)的有利因素(高拴柱等，2012)。年代際偏少年生成的3個(gè)超級(jí)氣旋風(fēng)暴都是在平均垂直風(fēng)切變小于10 m·s-1的海域(圖7a)，并且在風(fēng)暴向西北或偏北方向移動(dòng)的強(qiáng)度發(fā)展階段垂直風(fēng)切變雖然略有增加，但是不超過(guò)20 m·s-1。年代際偏多年(圖7b)，在北印度洋靠近赤道的海域垂直風(fēng)切變?cè)龃?，最大達(dá)到4 m·s-1，尤其是在阿拉伯海發(fā)展起來(lái)的4個(gè)超級(jí)氣旋風(fēng)暴都出現(xiàn)在垂直風(fēng)切變正異常區(qū)域(圖7c)，但是在其發(fā)展加強(qiáng)階段都是建立在平均垂直風(fēng)切變不超過(guò)15 m·s-1的背景場(chǎng)之下。在孟加拉灣生成的7個(gè)超級(jí)氣旋風(fēng)暴都在垂直風(fēng)切變的負(fù)異常區(qū)，尤其是在孟加拉灣北側(cè)呈現(xiàn)顯著的負(fù)異常，熱帶風(fēng)暴的發(fā)展加強(qiáng)階段都集中在這一區(qū)域，由此可見(jiàn)，孟加拉灣北側(cè)垂直風(fēng)切變顯著減小對(duì)于向北移動(dòng)的熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度的發(fā)展十分有利，這與Felton et al(2013)的結(jié)論非常相近。

圖7 同圖4，但為200～850 hPa垂直風(fēng)切變(單位:m·s-1)Fig.7 Same as Fig.4, but for vertical wind shear between 200 hPa and 850 hPa (unit: m·s-1)

4 結(jié)論與討論

利用1979—2018年JTWC發(fā)布的北印度洋熱帶風(fēng)暴數(shù)據(jù)和ERA-Interim提供的1°×1°再分析資料對(duì)北印度洋熱帶風(fēng)暴的活動(dòng)特征進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：

(1)1999—2018年秋季(10—12月)生成的超級(jí)氣旋風(fēng)暴數(shù)量與1979—1998年相比有了明顯的增長(zhǎng)，秋季超級(jí)氣旋風(fēng)暴生成數(shù)在3、9和20 a的時(shí)間尺度上呈現(xiàn)高低振蕩，并且小波方差在準(zhǔn)20 a周期最大。

(2)1999—2018年北印度洋平均MPI指數(shù)高于1979—1998年，兩者的差值場(chǎng)在阿拉伯海最大，達(dá)到6 m·s-1，而在孟加拉灣北側(cè)為負(fù)值。

(3)與1979—1998年相比，1999—2018年更高的SST和OHC為超級(jí)氣旋風(fēng)暴的生成和發(fā)展提供了有利的條件，更弱的垂直風(fēng)切變、更強(qiáng)的水汽通量和低層氣旋性渦度輸送促進(jìn)了熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度的持續(xù)增長(zhǎng)。

北印度洋熱帶氣旋的生成和發(fā)展在季節(jié)變化上具有與其他海域顯著不同的特征，并且熱帶氣旋本身就是多種環(huán)境因子共同作用下的產(chǎn)物，本文只是在前人研究的基礎(chǔ)上對(duì)影響熱帶氣旋的主要大尺度環(huán)境因子進(jìn)行了分析，而不同環(huán)境因子在熱帶氣旋發(fā)展過(guò)程中起到的具體貢獻(xiàn)還有待進(jìn)一步的研究。