西北太平洋热带气旋累积能量与enso指数的关系

西北太平洋热带气旋累积能量与enso指数的关系

1tc的国外研究内斯塔是世界海气相互作用年度变率中最重要的信号，对西北太平洋（wnp）的亚热带气滞产生了显著影响。在TC频数方面,1972年Atkinson指出ElNiňo期间WNP东部的TC频数高于正常情况。从此,很多学者开始了对ENSO与西北太平洋TC频数关系的研究,由于资料和研究方法的不同,研究的结论并不一致。Pan等分析了赤道东太平洋海温与西北太平洋台风的相关关系,指出ElNiňo年台风频数减少,LaNiňa年台风频数增加。Chan利用谱方法分析了WNP海域中TC生成个数的时间序列,发现年TC生成个数存在明显的3.5a周期的变化特征,这可能与ENSO循环相联系。Wu等对上述研究得出的结论提出了质疑,他认为观测到的年TC生成个数与ENSO事件之间没有必然的相关性,在ENSO年TC生成个数并没有明显的变化,但在生成区域上,ElNiňo年TC生成位置偏东,而LaNiňa年则正好相反。近年来的许多研究也证实了Wu等的上述结论。在TC源地方面,ElNiňo期间热带风暴(TropicalStorm,TS)的生成源地有一个向东南方向的移动,中北太平洋地区生成的TS较平常有所增多,部分TS会移向西太平洋地区。在TC持续时间方面,强ElNiňo事件期间在西北太平洋东南象限(0°～17°N,140°～180°E)形成的TC有增加的趋势,与常年相比,它们在遇到陆地或中纬度相对寒冷洋面前要经历更长的海上路径,因此,强ElNiňo事件期间TC持续时间较常年有所增长。关于TC强度与ENSO之间的关系,Pudov和Petrichenko发现ElNiňo期间TC强度普遍有所增强。Chia和Ropelewski指出TC频数与ENSO之间表现出很高的相关性,ElNiňo期间高强度TC较常年增多。Camargo和Sobel采用1950—2002年联合台风警报中心(JTWC)最佳路径数据集相关资料,研究了TC强度与ENSO的关系,指出ElNiňo年高强度TC较LaNiňa年更多,同时持续时间也更长,此外,他们还研究了热带气旋持续时间、强度以及频数分别对ACE的贡献,结果显示持续时间的贡献最大。2000年Bell和Halpert提出了TC累积能量(accumulatedcycloneenergy,ACE)这一概念,ACE在大小上等于某区域内所有强度大于等于热带风暴的TC(不包含热带低压)在一定时段内每6h最大风速的平方和(为方便起见,本文提到的TC均不包括热带低压)。例如,假设某区域某时段内共有m个TC活动。为方便研究,可将这m个TC进行编号(即分别称呼它们为1号TC,2号TC,…,m号TC),且用tj1和tjjΔ分别代表此时段内j号TC存在的最早和最晚时刻。则ACE=m∑j=1(jΔ∑i=1v2ji)ACE=∑j=1m(∑i=1jΔv2ji),其中,vj1,vj2,…,vjjΔ分别代表tj1,tj2,…,tjjΔ时刻j号TC的最大风速,且tji+1-tji=6h。ACE与ENSO关系的研究是一个新课题,国内外关于这方面的相关文献很少。ACE是将TC频数、持续时间以及强度相结合的产物,因此可以看作是度量TC活动程度的一个重要指标,同时它也可以作为衡量TC对气候影响时一个重要指数。此外,ACE又可以看作是一个连续变量,这有利于将它和其他气候变量进行相关性分析。由此可知,相比单纯研究TC频数或强度等与ENSO的关系,研究ACE与ENSO的关系,对于从整体上把握ENSO对TC活动的影响,更加具有代表意义。2006年6月,中国气象局发布了热带气旋等级划分新标准,在新的标准下,不同等级的TC与ENSO的关系具有怎样的气候特征?这是本文拟研究的内容,具体安排为:第2部分介绍资料来源和方法,第3部分研究ENSO和ACE的关系,第4部分研究其他TC指数和ACE的关系,第5部分主要研究ENSO对西北太平洋TC活动的影响机理,第6部分为结论。2在enso循环中的应用使用的资料有3类,第1类为TC观测资料,包括TC发生、发展和消亡时间、最大风速、经度纬度等,6h观测一次,时间为1951—2006年。资料来源于联合台风警报中心(JTWC),用于计算ACE指数和其他TC指数。第2类为ENSO资料,包括Niňo1+2,Niňo3,Niňo3.4,Niňo4指数。资料来源于气候预测中心(CPC),主要是用Niňo3.4指数对ENSO循环中的ElNiňo和LaNiňa年进行划分。第3类为NCEP(NationalCentersforEnvironmentalPrediction-NationalCenterforAtmosphericResearch)再分析资料(月平均资料),主要包括海表温度(SST),海平面、850hPa及200hPa风场资料,相对湿度资料(RH),水平分辨率为2.5×2.5个经纬度,时间长度为1951年1月至2006年12月,用于研究ENSO对西北太平洋TC活动的影响机理。(本文所指西北太平洋地区主要指0°～60°N,100°～180°E区域)本文采用Barnston等提出的一种新的划分ENSO年的方法,将TC活跃季(7-10月)Niňo3.4指数月平均值大于等于0.5的年份定义为ElNiňo年,将小于等于-0.5的年份定义为LaNiňa年,其余年份定义为平常年。根据这一标准,1951—2006年期间,有16(12)个ElNiňo年(LaNiňa年),其余28a被定义为平常年(如表1所示)。3异质指数elnino3.4和trt自1989年1月1日起,中国按照世界气象组织台风委员会对热带气旋划分的等级规定,将TC划分为热带低压、热带风暴、强热带风暴和台风4个等级。2006年6月,中国气象局发布了新的热带气旋划分等级标准。新标准将热带气旋分为6级,仍然保留热带低压、热带风暴、强热带风暴不变。将台风进一步划分成3个等级。新的热带气旋等级标准从2006年6月15日起开始实施。具体划分如下表2所示。图1给出了1951—2006年ACE指数分布。图中上下虚线分别表示56a间ACE的第75和第25百分位值,实线表示ACE的中间值。由图1可知,ACE指数在1999年(LaNiňa年)最小,1997年最大。在16个ElNiňo年中,仅1951、1969、1976和2006年的ACE低于56a间ACE的中间值,且有7a的ACE高于第75百分位值;相反,12个LaNiňa年中竟有10a的ACE低于56a间ACE的中间值,且有6a的ACE低于第25百分位值。表明ElNiňo年ACE指数明显大于LaNiňa年。图2给出了1951—2006年期间ENSO年相对于平常年的平均ACE指数距平情况,格距为2×2经纬度。由图2a可知,ElNiňo年虽然负距平范围较正距平大,但强度普遍偏小。正距平分别出现在3个主要区域:最大正距平出现在18°N,138°E附近,其值超过5000;其次是15°N,145°E附近;最后一个主要正距平区出现在菲律宾东北洋面。这3个区域为ElNiňo年ACE指数的增加做出了主要贡献。由图2b可知,主要正距平区域和负距平区域面积相当。负距平主要分布在12°～24°N,124°～150°E的广阔海域,该区域为LaNiňa期间ACE指数的减小做出了主要贡献。和ElNiňo年情况相似,最小值也是出现在18°N,138°E附近,其值低于-5000。正距平主要分布在南海海域、菲律宾以东洋面以及24°～30°N,130°～140°E海面,其最大值不超过4000。ACE不仅与Niňo3.4指数间相关性较高,而且还和其他ENSO指数有着非常紧密的联系。表3给出了1951—2006年TC活跃季(7—10月)不同等级TC的ACE指数与各ENSO指数间的关系。由表可知,除Niňo1+2指数外,TC与其他Niňo指数(尤其Niňo3.4和Niňo4指数)均呈现出高相关。这说明中、东太平洋地区是和西北太平洋TC活动关系最紧密的地区。对比不同等级TC可知,仅SuperTY与各Niňo指数(尤其Niňo3.4指数)有着较高的相关关系,其余等级TC与各Niňo指数间相关性较低(几乎全未超过t检验0.05显著性检验阈值)。这说明ENSO事件对SuperTY的影响远大于其他等级的TC。图3给出了1951—2006年TC活跃季超强台风累积能量(SuperTYACE)与不同时间各Niňo指数的相关关系,并同时给出了TC活跃季Niňo3.4(Niňo3)指数与其在不同时间的自相关关系。由于其他等级TC的ACE指数与各Niňo指数的相关关系非常弱(未达到显著性检验阈值),所以本文不再讨论。图3中,各月Niňo指数是由相邻3个月的3月滑动平均计算得到的(也就是Dec/Jan/Feb,Jan/Feb/Mar,…,Nov/Dec/Jan,并分别记录到1,2,…,12月份)。上下虚线分别表示正负相关性t检验0.05显著性检验阈值。year-1,year0和year+1分别表示上述TC活跃季前一年、当年和来年。左右竖实线用于分隔year-1,year0和year+1。分析图3可以看到:总体上,Niňo指数和TC活跃季SuperTYACE指数的滞后相关(Niňo指数滞后5个月内)与它们的同时相关大小相当;除Niňo1+2指数外,其余Niňo指数与SuperTYACE指数的显著性相关可持续近一年(从year0的3月到year+1的2月),且Niňo3.4指数与SuperTYACE的相关性高于其他Niňo指数;各Niňo指数与SuperTYACE指数相关性最高的时间各不相同,但均远低于同时间Niňo3.4(Niňo3)指数的自相关系数。4esp指数与t广播、时间和强度之间的关系4.1enso位相ts、ty频数分布本文中TC累积持续时间(TCDays)指西北太平洋一定时段内各TC持续时间(Lifetime)的总和。其余各等级TC累积持续时间的定义和表述同理。表4给出了1951—2006年各等级TC频数与TC活跃季(7—10月)Niňo3.4指数间的相关关系。结果表明,ENSO指数与SuperTY频数间的相关性较高,全年和7—10月(JASO)分别为0.50和0.40,与其他等级TC频数间相关性较低,且几乎全为负相关。图4给出了1951—2006年不同ENSO位相情况下各等级TC频数分布状况。方框中的上、中、下横线分别代表各ENSO位相ACE的第75百分位值、中间值和第25百分位值,实心圆点代表年平均值,位于方框上(下)的“+”号代表高(低)于第75(25)百分位值的各年的ACE指数。由图4b,c和d可知,发生在ElNiňo年的TS、STS以及TY频数稍低于平常年,与表4结论一致。由图4f可知,ElNiňo(LaNiňa)年SuperTY频数明显有所增大(减少),与表4所揭示的SuperTY与Niňo3.4指数间的显著正相关结论正好一致。同时,结合图1和图4可知,ElNiňo(LaNiňa)年SuperTY频数的增加(减少)是导致年平均ACE指数变化的重要原因。4.2enso在tc源地的影响图5给出了1951—2006年不同ENSO位相情况下各等级TC持续时间(Lifetime)分布状况。由图5a可知,ElNiňo(LaNiňa)年TC持续时间较平常年明显有所增长(缩短)。已有的研究资料表明ENSO对TC源地具有重要影响,无疑这将导致TC持续时间的改变。同时,由表4也可看出TC持续时间与Niňo3.4指数间的这种重要联系。图5f得出的结论与图5a结论相似,即ElNiňo(LaNiňa)年SuperTY持续时间较平常年明显增长(缩短),而图5b—e结论不明显。由此可知,ENSO事件对SuperTY持续时间的影响远大于其他等级TC,即ENSO事件主要通过改变SuperTY持续时间从而影响到整个TC持续时间。4.3关于超度值的分析图6给出了不同ENSO位相情况下各等级TC的平均ACE指数分布状况。分析图6a可知,总体上,ElNiňo(LaNiňa)年TC的平均ACE大于(小于)平常年,与图1所揭示的ACE指数逐年分布情况相似。由图6f可知,SuperTY强度与ENSO的相关性虽不及频数和持续时间等因素明显,但仔细观察后还是可以发现它们的联系,即ElNiňo(LaNiňa)年SuperTY的平均ACE指数大于(小于)平常年。而图6b—e并未揭示出显著规律。综上可知,ElNiňo(LaNiňa)年ACE总量的增加(减少)主要归因于ElNiňo(LaNiňa)年期间TC平均ACE指数值的增加(减少)以及SuperTY频数的增多(减少)。同时,TC的平均ACE指数的增加(减少)主要归因于SuperTY平均ACE指数的增加。因此,ACE和ENSO很可能主要是通过SuperTY相联系的。4.4tc对超发达权的影响由上文对不同等级TC的研究可知,ENSO事件对SuperTY频数、持续时间以及累积持续时间等各个方面的影响远大于其他等级TC,且ENSO事件主要通过SuperTY的活动从而与ACE指数联系起来的,即ENSO事件主要通过改变SuperTYACE指数进而对整个TC的ACE指数产生影响。ACE指数的影响因素除TC频数、持续时间和累积持续时间外,还应考虑TC强度(Intensity),这里所指TC强度是指一年中平均每个TC单位时间内的ACE值。由于累积持续时间主要由频数和持续时间决定,因此,本节主要研究SuperTY频数、持续时间和强度分别对SuperTYACE的贡献。其余等级TC对整个ACE指数贡献微弱(图略)。图7给出了1951—2006年SuperTY频数、持续时间和强度分别与TC活跃季Niňo3.4指数以及SuperTYACE间的相关关系。由图可知,SuperTY频数与SuperTYACE间的相关性非常高(超过0.9),且明显高于SuperTY持续时间和强度。同时,SuperTY频数与Niňo3.4指数间的相关性在3个变量中也是最高的。综合分析可知,SuperTY频数的变化是造成SuperTYACE指数变化的最重要原因,ENSO事件主要通过改变SuperTY频数进而影响到SuperTYACE指数的改变的。5影响西北太平洋ct活动的enso机分析5.1enso位相对最大影响区域的分析需要特别指出的是,统计结果显示1951—2006年间发生在下半年(7—12月)的SuperTY频数为494个,平均每年发生达9个之多。相比之下发生在上半年(1—6月)的SuperTY频数只有82个,平均每年只有1.5个。同时,破坏性最大的SuperTY也主要发生在下半年。因此本节将着重研究ENSO对西北太平洋地区下半年SuperTY活动的影响机理。ENSO事件对SuperTY活动的影响在不同月份有很大的差异。表5给出了1951—2006年不同ENSO位相时下半年各月SuperTY频数分布情况。由表5可知,在7月和8月不论是ENSO暖事件(ElNiňo事件)或是ENSO冷事件(LaNiňa事件)均会引起SuperTY频数比平常年有明显增多。而对于9、10月来讲,ElNiňo事件可以引起SuperTY频数相对于平常年增多,而LaNiňa事件则引起SuperTY频数的减少,这一结论与全年ENSO事件对SuperTY频数的影响情况相似。对于11、12月,不论ElNiňo事件还是LaNiňa事件均会引起SuperTY频数比平常年明显减少,情况则恰好与7、8月相反。ENSO对各月SuperTY活动的影响各不相同,具体可以分为3种情况,即7、8月为第1种情况,9、10月为第2种情况,11、12月为第3种情况。图8给出了1951—2006年7月不同ENSO位相情况下SuperTY源地分布情况。这里应该指出的是,由于1951—2006年不同ENSO位相的年数相差很大(其中共有16个ElNiňo年、12个LaNiňa年以及28个平常年),图8只能提供不同ENSO位相情况下SuperTY源地分布区域的定性的对比情况。分析可知,对于7月ElNiňo年和LaNiňa年的SuperTY频数均大于平常年份。观察图8可知,在ElNiňo年引起SuperTY频数比平常年更多的最明显的区域主要位于3°～13°N,162°～172°E,其次是,5°～15°N,138°～152°E。在LaNiňa年引起SuperTY频数比平常年更多的区域主要位于10°～20°N,128°～143°E。为表述和研究方便,以下将ENSO年与平常年份SuperTY频数存在显著差异的地区称为关键区。同理,ElNiňo年8月比平常年8月SuperTY频数明显更多的关键区主要位于3°～13°N,162°～172°E,其次是8°～22°N,130°～140°E,而与LaNiňa年8月相对应的关键区主要位于10°～20°N,125°～135°E,范围内。考虑9月的情况,在ElNiňo年引起SuperTY频数比平常年更多的关键区主要位于10°～20°N,127°～140°E,而LaNiňa年引起SuperTY频数比平常年更少的关键区主要位于5°～20°N,168°～180°E,其次是5°～20°N,145°～150°E。而对于10月来讲,在ElNiňo年SuperTY频数明显高于平常年的关键区主要位于5°～20°N,160°～180°E,而在LaNiňa年引起SuperTY频数比平常年更少的关键区域主要位于3°～20°N,145°～160°E,范围内。需要指出的是,在不同ENSO位相情况下9月和10月SuperTY频数的分布情况正好与图4f所反映的SuperTY年频数分布情况相同。同时,发生在9、10月的SuperTY频数也是全年最多的。因此,9、10月份SuperTY频数的分布状态对于全年来说有最重要的贡献。对于11月在ElNiňo年引起SuperTY频数比平常年更少的关键区域主要位于3°～15°N,145°～170°E,而LaNiňa年引起SuperTY频数比平常年更少的关键区域主要位于3°～10°N,150°～180°E的西北太平洋东南象限广大区域内。对于12月在ElNiňo年引起SuperTY频数比平常年更少的关键区域主要位于3°～10°N,168°～175°E,而LaNiňa年引起SuperTY频数比平常年更少的关键区域在西北太平洋东南象限广大范围内均存在(以上8—12月SuperTY源地分布图均已略去)。需要指出的是,以上结论是在充分考虑了不同ENSO位相年数差异的情况下得出的(其中共有16个ElNiňo年、12个LaNiňa年以及28个平常年),重点讨论了ENSO年与平常年相比西北太平洋地区SuperTY频数存在明显差异的主要区域(统称为关键区),忽略了些范围较小可能抵消关键区作用的次要区域。5.2enso与相对液压系统的关系在TC形成前,预先要有一个弱的热带涡旋存在,即存在一个低层相对涡度较高的局部地区。众所周知,任何一部机器的运转,都要消耗能量,这就要有能量来源。TC也是一部“热机”,它以如此巨大的规模和速度在那里转动,要消耗大量的能量,因此要有能量来源。台风的能量来自热带海洋上的水汽。在一个事先已经存在的热带涡旋里,涡旋内的气压比四周低,周围的空气挟带大量的水汽流向涡旋中心,并在涡旋区内产生向上运动;湿空气上升,水汽凝结,释放出巨大的凝结潜热,才能促使TC这部大机器运转。所以,即使有了高温高湿的热带洋面供应水汽,如果没有空气强烈上升,产生凝结释放潜热过程,TC也不可能形成。所以,空气的上升运动是生成和维持台风的一个重要因素。然而,其必要条件则是先存在一个弱的热带涡旋,即存在一个相对涡度较高的局部地区。Gray也曾指出,低层相对涡度高的海区(水平风切变相对大区)可以增强低层空气团间的摩擦以及低层水汽辐合,这有利于热带气旋的发生和加强。近些年的观测资料也表明,相对涡度的变化与热带气旋发展之间有很明显的相关,这个参数是与热带气旋加强相关最好的一些参数之一。同时,低空涡度场对热带气旋发展的重要性很容易理解。强对流的主要动力作用是低层风场的辐合作用。在绝对涡度为零的地区,这种辐合不会产生任何旋转,因而赤道地区的对流系统主要是辐散而不是有旋的。但在正绝对涡度区,辐合产生相对涡度自旋的增加。根据涡度方程:可见给定辐散项,相对涡度正比于绝对涡度的量值(右边第一项)。上式中的第二项是倾斜项,在低层很小。最后一项是摩擦作用,是阻止发展的。所以辐散项是产生气旋中相对涡度增加的主要项。实际上正涡度的作用不只由上述涡度方程分析得到。在低层涡度存在的情况下,在正涡度区地面摩擦可产生上升运动,在负涡度区产生下沉运动,摩擦辐合的量正比于相对涡度,因而低层正涡度是与上升运动,积云对流和潜热释放密切有关的。低层相对涡度越高,对热带气旋的发展和加强作用越大,有利于SuperTY的生成与发展。因此首先对ENSO与相对涡度之间的关系进行讨论。图9给出了由1951—2006年NCEP月平均海表风速资料计算得到的西北太平洋地区ENSO年与平常年7、8月月平均海表相对涡度的差值分布情况。在上文关于源地的研究中提到的引起ElNino年7月SuperTY频数比平常年更多的关键区域为3°～13°N,162°～172°E,其次是5°～15°N,138°～152°E。由图9左图可知,在主要关键区域3°～13°N,162°～172°E,的大部分地区低层相对涡度在ElNiňo年明显大于平常年,而在次大值区涡度总体差异不大。同理在上文关于源地的研究中提到的引起ElNiňo年8月SuperTY频数比平常年更多的关键区域为3°～13°N,162°～172°E,其次是8°～22°N,130°～140°E。由图9左图可知,在主要关键区域3°～13°N,162°～172°E内低层相对涡度在ElNiňo年明显大于平常年,而在次大值区涡度总体差异不大。同样,对于LaNiňa年7月SuperTY频数比平常年更多的关键区域为10°～20°N,128°～143°E。由图9右图可知,在该关键区域内,低层相对涡度在LaNiňa年明显大于平常年。而且在关键区南部有大面积正距平区,这有利于热带低压在低纬酝酿,而后移向北部关键区并达到热带风暴等级并最终发展成为SuperTY。对于LaNiňa年8月SuperTY频数比平常年更多的关键区域为10°～20°N,125°～135°E。由图9右图可知,在该关键区域内,低层相对涡度在LaNiňa年明显大于平常年。由此可知,7、8月ENSO事件通过改变西北太平洋相应关键区低层相对涡度对SuperTY源地以及频数具有重要影响。利用相同的对比分析方法对9—12月的情况分析后可知,低层相对涡度在9、10月对于SuperTY源地及频数的影响小于7和8月。然而在11、12月关键区域内低层相对涡度差异与SuperTY频数之间有比较明显的对应关系。11、12月ENSO事件通过改变西北太平洋海域关键区域低层相对涡度对SuperTY源地以及频数具有重要影响。综上分析可知,对于整个下半年关键区域低层相对涡度变化与SuperTY源地及频数的改变有非常好的对应关系。ENSO事件改变关键区域低层相对涡度是ENSO事件影响SuperTY源地及频数变化的重要途径。5.3关键区域500hpa湿度变化对流层中层相对湿度高有利于热带气旋的形成。因为相对湿度低时,对流将受到中间层干空气的侵蚀而减弱,同时气柱内总水汽的辐合量(因而也是总潜热释放量)减少。相对湿度低可引起台风眼周围厚实的云墙因四周干空气侵入而遭到破坏,不利于热带气旋的形成与发展。Gray指出,如果500hPa相对湿度低于40%,热带气旋的生成将会受到严重阻碍。图10给出了1951—2006年7、8月西北太平洋地区ENSO年与平常年月平均500hPa相对湿度的差值分布情况。资料来源于NCEP月平均资料。在前面的研究中得到的ElNiňo年7月SuperTY频数比平常年更多的关键区域为3°～13°N,162°～172°E,其次是5°～15°N,138°～152°E。由图10左图可知,在以上关键区域内500hPa相对湿度在ElNiňo年明显大于平常年,在引起ElNiňo年8月SuperTY频数比平常年更多的关键区域为3°～13°N,162°～172°E,其次是8°～22°N,130°～140°E。由图10左图可知,与7月情况类似,在所有关键区域500hPa相对湿度在ElNiňo年明显大于平常年。同时可以看到:对于7、8月,西北太平洋东南象限的大部分区域500hPa相对湿度在ElNiňo年明显大于平常年。同样,对于LaNiňa年7月SuperTY频数比平常年更多的关键区域为10°～20°N,128°～143°E。由图10右图可知,在该关键区域内,500hPa相对湿度在LaNiňa年明显小于平常年。对于LaNiňa年8月SuperTY频数比平常年更多的关键区域为10°～20°N,125°～135°E。由图10右图可知,在该关键区域内,500hPa相对湿度在LaNiňa年明显小于平常年。观察可以发现,LaNiňa年7、8月在西北太平洋东南角出现较大范围正距平,但是与平常年相比却有更少的SuperTY发源于这个区域内。以上结果说明中层相对湿度与7、8月SuperTY源地和频数的变化似乎没有显著的联系。进一步的研究发现9—12月的状况与7、8月相似,因此本节不再逐一列举说明。综合以上分析可以看到,对流层中层相对湿度只是SuperTY发生和维持的一个必要条件,而不是其增强的主要条件。ENSO对对流层中层相对湿度的影响不是其改变SuperTY源地及频数的主要原因。5.4垂直风切变与种源地的关系研究表明,弱垂直风切变有利于TC的发展,因为在这种“不通风”的条件下相对于移动扰动的温湿平流很小,整个扰动的温度和湿度可以显著增加,大大超过环境值。根据Gray的定义本文用850和200hPa水平风速差值的绝对值表示对流层高低层垂直风切变,并用|Vz||Vz|表示。Gray指出在|Vz||Vz|大于8m/s的情况下,热带气旋的发展将会受到严重阻碍。图11给出了由1951—2006年NCEP月平均海表风速资料计算得到的西北太平洋地区7月月平均850～200hPa垂直风切变|Vz|分布情况。图11a代表ElNiňo年的分布情况,图11b代表Neutral年分布情况,图11c代表LaNiňa年分布情况。其中,实线代表|Vz|小于等于8m/s的区域,虚线代表|Vz|大于8m/s的区域。在前面的研究中得到的引起ElNiňo年7月SuperTY频数比平常年更多的关键区域为3°～13°N,162°～172°E,其次是5°～15°N,138°～152°E。由图11a可知,以上关键区域内的垂直风切变在ElNiňo年与平常年相比没有明显差异。同样对于LaNiňa年情况与此类似。但是,通过比较该图与上文中相应时期SuperTY源地分布图可知,SuperTY主要发源于850～200hPa垂直风切变小于8m/s的区域内,证实了Gray的结论。进一步的研究发现8—12月情况与7月类似。综上分析可知,同对流层中层相对湿度作用相同,对流层高低层垂直风切变只是SuperTY发生和维持的一个必要条件,而不是其增强的主要条件。ENSO对对流层高低层垂直风切变的影响并不是其改变SuperTY源地及频数的主要原因。5.5时间的变化对西北太平洋关键区海表温度的影响TC的形成与发展要有巨大的能量,其能量主要来源于大量水汽凝结所释放的潜热。热带洋面上海温高,蒸发强,通过湍流运动向大气输送大量热量和水汽,具有高温高湿不稳定条件,其大量内能是TC产生和发展的巨大能量来源。很早以来就已经知道26.5℃的海面温度是TC形成的临界温度。同时,这个洋面不仅要求海水表面温度要高于26.5℃,而且在60m深的一层海水里,水温都要超过这个数值。其中广阔的洋面是形成TC时的必要自然环境,因为TC内部空气分子间的摩擦,每天平均要消耗3100～4000卡/cm2(1卡=4.182J)的能量,这个巨大的能量只有广阔的热带海洋释放出的潜热才可能供应。另外,TC周围旋转的强风,会引起中心附近的海水翻腾,在气压降得很低的TC中心甚至可以造成海洋表面向上涌起,继而又向四周散开,于是海水从TC中心向四周围翻腾。TC里这种海水翻腾现象能影响到60m的深度。在海水温度低于26.5℃的海洋面上,因热能不够,TC很难维持。为了确保在这种翻腾作用过程中,海面温度始终在26.5℃以上,这个暖水层必须有60m左右的厚度。图12给出了1951—2006年7、8月西北太平洋地区ENSO年与平常年月平均海表温度的差值分布情况。资料来源于NCEP月平均海表温度资料。由上文研究可知,ElNiňo年7月SuperTY频数比平常年更多的关键区为3°～13°N,162°～172°E,其次是5°～15°N,138°～152°E。由图12左图可知,在主要关键区域3°～13°N,162°～172°E的大部分地区海表温度在ElNiňo年明显大于平常年,而在次关键区温度差异则为负距平。同理,在上文关于源地的研究中提到的引起ElNiňo年8月SuperTY频数比平常年更多的关键区域为3°～13°N,162°～172°E,其次是8°～22°N,130°～140°E。由图12左图可知,在主要关键区域3°～13°N,162°～172°E内海表温度在ElNiňo年明显大于平常年,而在次关键区温度差异为负距平。同样,对于LaNiňa年7月SuperTY频数比平常年更多的关键区域为10°～20°N,128°～143°E。由图12右图可知,在该关键区域内,海表温度在LaNiňa年明显大于平常年。而且在关键区南部有大面积正距平区,这有利于热带低压在低纬酝酿,而后移向北部关键区并达到热带风暴等级,最终发展成为SuperTY。对于LaNiňa年8月SuperTY频数比平常年更多的关键区域为10°～20°N,125°～135°E。由图12右图可知,在该关键区域内,海表温度在LaNiňa年明显大于平常年。由此可知,主要关键区域内海表温度差