中国热带气旋持续时间增加外文翻译资料

 2022-12-05 17:03:28

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中国热带气旋持续时间增加

陈小宇，吴立广，张娇艳

热带气旋（TC）的破坏与TC花在陆地上的时间密切相关。 在研究了1951 - 2009年间233个形成于西北太平洋登陆中国大陆的TC情况之后，本研究显示了从1975年到2009年的35年间TC年平均陆上持续时间显著增加，而在年度频率中无明显的变化趋势。陆上持续时间的增加与和登陆TC相关的降雨量增加以及大尺度涡旋流的变化一致。过去35年减小的垂直风切变使得登陆TC陆上持续时间增加。

引言

2热带气旋（TC）占自然灾害造成的损失、伤害和生命损失的很大一部分，尤其是当它们登陆时[Pielke and Landsea,1998; Zhang et al., 2009; Zhang et al., 2010]。例如，1984年至2008年期间，96个热带风暴和台风在6月至10月的台风季节在中国大陆和海南岛登陆，造成9541人死亡、直接经济损失713亿元或1010亿美元[Zhang et al.2010]。出于这个原因，TC活动与全球变暖之间的关系已经存在成为大量调查的对象。

3一些研究表明在气候变暖下TC会变得更强 [Knutson et al., 1998; Knutson and Tuleya, 2004; Knutson et al., 2007]。Webster et al.[2005]揭示了更频繁和强烈的TC趋势和Emanuel [2005]发现在西北太平洋（WNP）过去三十年TC的指数显著增加。 但是，这些研究受到TC历史数据集的不确定性影响[Landsea,2006]。以前的研究主要关注TC强度变化，主要集中在北大西洋盆地[Knutson et al.,2010]。 对登陆的TC活动知之甚少。 注意尽管它通常是TC生命史的最后阶段，TC陆上活动导致大部分TC灾害。

4根据他们的缩减模型预测，Emanuel et al. [2008]指出TC持续时间没有显着的增加或减少。使用59年中国的TC活动数据，本研究的目的是为了进一步研究中国大陆TC活动的变化，特别是对于那些与两个WNP盛行 TC路径相关的TC[Wu et al., 2005]。Wu et al. [2005] 发现这些过去四十年来在中国南海盛行台风路径随台风影响的减弱明显向西移动。 了解TC陆上活动的变化可为研究全球气候变化对TC活动的影响奠定基础。

数据

5每年约有9个TC登陆中国大陆，台湾和海南，这些TC的数据自1951年起被存档在中国气象局（CMA）上海台风研究所（STI）。本研究中使用了STI的TC数据集，因为陆上相对更​​多的观测数据并用于生成数据集。 STI最佳路径数据集包含1951年至2009年每隔6小时的TC位置（经度和纬度），最大持续风速和最小海平面气压。此外，中国550个站点的日降雨量数据来自中国气象局中国气象数据共享服务系统。选择从1975年到2009年有连续时间记录的台站。由于TC影响东南地区相对发达的地区，选定的台站分布相对均匀。Ren et al. [2006] 提出的客观天气分析技术用于从台站观测资料分离TC相关的降水。在这个过程中采取了两个主要步骤：首先将每日降水数据划分为独立的雨带，然后根据他们与TC中心的关系TC雨带进行识别。

6本文用国家中心环境预测 - 美国国家大气研究中心（NCEP-NCAR）再分析数据集中水平分辨率为2.5°的月平均风场代表TC活动的大尺度环境。这项研究继Wu and Wang [2008] and Wu et al.[2005]，垂直风切变计算为200 hPa和850 hPa之间风的差异。 本研究中的趋势显著性用Mann-Kendall方法进行测试并检查数据中的自相关 [Kundzewicz and Robson, 2000; Yue and Wang,2004]。

陆上持续时间的变化

7在1951 - 2009年期间，处于台风旺季（7 - 10月）233个TC在WNP上形成并随后登陆中国大陆。请注意每年登陆TC的陆上持续时间和距离数据都是根据STI的6小时的时间间隔路径数据来计算的，当他们的最大持续速度超过17.2米/秒（热带风暴强度）。 图1a显示1951年到2009年登陆TC的年平均持续时间。除了年际和年代际变化之外，从1975年到2009年陆上持续时间的时间序列表明一个通过95％显著性水平的增长趋势。登陆TC的年平均陆上持续时间差不多在这段时间翻了一番。 在以前的研究中这种增长趋势还没有报道。

图1 CMA‐STI 中1951-2009年6-10月登陆中国TC陆上年平均时间序列（a）持续时间（h）（b）距离（km）（c）转化速度）（m/s）

8登陆TC的平均持续时间增加伴随着TC跨过陆地年平均距离的增加以及TC转化速度的降低。 如图1b和1c所示，平均距离从210公里延伸至约350公里比过去35年增加了67％，而平均水平转化速度从6.3米/秒降低到5.4米/秒，降低了14％。因此增加的陆上持续时间都是由减少的转化速度和增加TC经过陆地的距离两者造成的。

图2 （a）1975-2007年大尺度涡流的趋势（矢量，ms-1year-1）以及中国大陆和海南岛TC降水（阴影，mm） 1951-2009年TC转化速度的纬向分量（b）和径向分量（c）的时间变化序列，粗线为5年滑动平均，虚线为变化趋势

9这些变化可能是由于观察系统、报告政策以及过去35年来用于分析数据的方法的差异。因此，了解造成TC陆上持续时间的变化这个问题的根本机制是很重要的。 TC运动主要是由大尺度涡流以及小传播分量所决定[Holland, 1983; Carr and Elsberry, 1990; Wang and Li, 1992]。传播分量产生于环境流场、行星涡度梯度和TC环流之间的非线性相互作用[Holland, 1983;Carr and Elsberry, 1990; Wang and Li, 1992]和非绝热加热[Wu and Wang, 2001]。图2a显示1975年至2009年期间大尺度引导气流的变化，这是通过计算线性趋势获得的引导气流的纬向和经向分量。继Wu and Wang [2004] 和Wu et al. [2005]，在本研究中将大尺度引导气流定义为7月至9月平均850至300百帕平均流。过去35年来大尺度涡流的变化以中心在中国东部的气旋环流为特点。在中国东南沿海地区发现西南的异常，在那里TC登陆并随后移动。为了与大尺度涡流的变化一致，如图2b和2c所示， TC转化速度西向分量在陆地上略有下降而相应的北向分量增加。总体，在过去35年TC陆上转化速度最后下降（图1c）。

图3 1975-2009年热带气旋降水线性趋势。方块和十字标记显示趋势通过95%的显著性检验

10除了大尺度涡流的变化之外，TC降水量的变化也与TC陆上持续时间增加一致。与选定的233个登陆TCs有关降雨主要在东南沿海地区随着TC进一步向内陆转移降低（图2a）。在过去的35年中，TC降雨量主要是由上升的趋势，特别是在东部沿海地区（图3）。计算了1975年以前的TC降水趋势，未发现明显趋势。考虑登陆TC的频率上没有发生显著变化我们认为增加的TC降水与增加的TC陆地持续时间相关。一些研究调查TC降水量在陆地上的变化[e. g., Ren et al.,2006; Yu et al.., 2009]。请注意， 在本研究中讨论的TC降雨量变化不同于的研究Ren et al.[2006]。他们显示TC总降雨量总体下降。他们的研究包括在华南形成的TC以及没有登陆但影响中国的海域的 TC。他们的研究还包括与降雨有关的热带低压，这不包括在这项研究中。

图4 登陆热带气旋强度时间变化序列（a）1951-2009年CMA‐STI数据集（b）1951-2009年JTWC数据集（c）垂直风切变的空间分布（等值线，ms-1year-1）和中国大陆和海南岛的TC降水（阴影，mm）。粗线为5年滑动平均，虚线为变化趋势

讨论

11由于缺乏来自海洋的能量，TC会登陆后迅速消散。 我们的分析表明最初在WNP中形成并最终登陆的TC过去35年陆上持续的时间越来越长。 就我们所知，对于固定的陆地耗散率，风暴需要更长时间才能消散。 也就是强TC可以在陆地上存活更长时间。 因此，在图4a和4b中首先分析登陆时的TC强度（登陆强度）。 在STI数据集中，1975 - 2009年期间登陆强度变化不大。在联合台风警告中心（JTWC）最佳路径数据集，另一方面，在过去的35年登陆强度增加显著。 经过分析全球一致的基于卫星的强度估计1981年，Kossin et al. [2007]发现JTWC数据集的强度趋势被夸大。 由于TC的强度数据不确定性，不确定登陆强度发生变化在图1a中所示对陆上持续时间的增加中是否起作用。

12众所周知，垂直风切变是TC发展的一种重要因素[Gray, 1968; DeMaria 和 Kaplan, 1994; Hanley et al., 2001]。 许多研究证实，垂直风切变会削弱TC强度或减缓TC增强[DeMaria, 1996; Wang and Holland,1996; Frank and Ritchie, 1999, 2001; Bogner et al., 2000;Corbosiero and Molinari, 2002]。图4c显示了空间1975至2009年这段时间内垂直切变趋势的分布。 虽然台湾岛与日本南部之间的海洋发生了显著的下降，TC登陆并随后移至内陆的中国东南地区也有减少的趋势。这表明减小的垂直风切变可能TC持续时间越来越长，导致过去35年陆上持续时间的增加。JTWC最佳路径资料也检验了陆上持续时间并发现1975 - 2009年期间显著增长趋势。

13陆上持续时间的增加与大约在1976年突然增加的热带SST变化一致[Nitta and Yamada, 1989; Kumar et al., 2004]。太平洋的大气环流和厄尔尼诺的特性也显示了与年代际SST变化一致[e.g., Trenberth and Hurrell, 1994; Wang, 1995]，虽然需要进一步调查以了解变暖SST如何影响TC活动的大尺度环境。尽管观测系统、报告政策以及用于分析数据的方法存在不确定性，但我们可以认为过去35年陆上持续时间的增加与大尺度环境的变化是一致的。

总结

14虽然许多研究都集中在可能的TC强度变化，Emanuel et al. [2008]指出没有TC持续时间的显着增加或减少。在本研究中，在1951-2009年期间有233个在WNP上形成并随后登陆中国大陆的TC。首先，我们的分析显示在过去35年登陆的TC年平均陆上持续时间显著增加，但未检测到年频率趋势。

15陆上持续时间的增加与大约在1976年突然增加的热带SST变化一致[Nitta and Yamada, 1989; Kumar et al., 2004]。陆地上的持续时间越来越长是由于转化速度降低并TC的陆上移动距离的增加，这也可以通过大尺度涡流和相关的降水量的变化来进行验证。过去35年中国东南部大尺度涡流西南的异常降低了TC的速度。 在过去的35年中随着TC陆上持续时间的增加，与登陆TC有关的降雨量也有所增加。进一步分析表明在过去的35年里垂直风切变的减小使得TC的持续时间越来越长，导致TC移动距离的增加。

致谢

16这项研究是由抗旱研究项目（2006CB400504）、中国国家自然科学基金会（国家自然科学基金委拨款40875038和40921160379）、中国国家基础研究项目台风研究项目（2009CB421503）、以及中华人民共和国科学技术部中国的社会公益研究项目 （GYHY200806009）联合支持的。

参考文献

Bogner, P. B., G. M. Barnes, and J. L. Franklin (2000), Conditional instability and shear for six hurricanes over the Atlantic Oceans, Wea. Forecasting, 15, 192–207.

Carr, L. E., III, and R. L. Elsberry (1990), Observational evidence for predictions of tropical cyclone propogation relative to environmental steering, J. Atmos. Sci., 47, 542–546.

Corbosiero, K. L., and J. Molinari (2002), The effects of vertical wind shearon the distribution of convection in tropical cyclones, Mon. WeatherRev., 130, 2110–2123.

DeMaria, M. (1996), The effect of vertical shear on tropical cyclone intensity change, J. Atmos. Sci., 53, 2076–2088.

DeMaria, M., and J. Kaplan (1994), A statistical hurricane intensity prediction

scheme (SHIPS) for the Atlantic Basin, Weather Fore

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