引言

我国具有广阔的海岸线，是世界上受台风影响最大的国家之一，因此研究台风的生成规律具有重要的意义, 也是近年来气象学的研究热点之一^{[1, 9]}。自20世纪50年代高由禧等^[2]研究台风路径以来，很多学者对西北太平洋台风的生成、移动以及变化规律做了大量研究。研究表明近50年来台风活动具有明显的季节、年代际和年际变化特征^[3-4]，台风多发生在夏秋两季(约70%)，具有21年、31年、l5年和9年左右的周期。Gray^[5]、陈联寿等^[6]在以前众多分析基础上, 提出了台风形成的6个条件, 并把它们分为:热力条件、动力条件和环境条件，丁一汇^[7]和何诗秀等^[8]进一步的研究指出台风生成和大尺度环流条件有着密切的关系。仪清菊等^[10]比较了1971年和1973年两个台风异常年份台风季前期4—7月低纬大气特征发现副热带高压(副高)活动有明显的异常，董波等^[11]分析了台风频数和之前两年中副高参数的相关系数，结果表明副高强度、面积和西伸脊点都可以找到与热带气旋显著相关的时段。西北太平洋季风槽的类型^[12]、强弱以及位置^[13-14]对台风活动也有重要的影响，一般季风槽强度偏强，位置偏北偏东对台风的生成更有利。越赤道气流对季风槽南侧的西风有着重要影响，王作述等^[15]分析指出南半球冷空气活动造成越赤道气流爆发，使西北太平洋低空赤道西风建立并加强是1976年9月上旬和1978年8月上旬台风多发的主要原因。李曾中、刘舸等^[16-17]的研究也证实了90°E~180°的越赤道气流对台风生成的影响，孙淑清等^[18]则指出90°E附近越赤道气流的影响最显著，而130°E和150°E附近并不显著，但是何金海等^[19]研究了7—10月平均越赤道气流的年际变化与西北太平洋热带气旋发生频数的关系，发现热带气旋生成较多的年份大部分越赤道气流并不偏强，反而偏弱，并指出可能与其扰动较强有关。在不同时间尺度上，越赤道气流对台风的影响还需进一步研究。

此外，热力条件也是影响台风活动的一个重要因素，在台风生成的海域海表温度(SST)必须大于26.5 ℃^[20]。解思梅、董克勤和邓自旺等^[21-23]的研究都表明台风频数与赤道东太平洋的SST有显著负相关，该区域SST越高生成台风越少。由于海洋上层热交换较强，海洋次表层对海气相互作用也有着重要影响，而台风正是海气共同作用的结果，黄荣辉等^[24]分析了西太平洋暖池120 m深海温异常年的气候特征，发现在暖年台风路径偏西，影响中国的台风偏多，而冷年路径偏东，影响中国的台风偏少。储惠芸等^[25]研究发现台风活动的趋势与其生成海域上层海洋热焓量的异常变化有着很好的相关关系，而与该海域SST的关系不明显。那么，赤道地区次表层海温对台风的活动有无影响？与暖池地区的影响机制是否一致？

过去对台风气候特征的研究很多，但是综合考虑年代际和年际变化的研究比较少，特别是对年际变化的研究采用的是台风总频数，里面仍旧包含有年代际特征，所以本文采用了最新资料，通过比较分析年代际和年际(排除年代际变化)异常年的大气环流和赤道次表层海温特征，以期找到各因子对台风年代际和年际变化规律的不同影响。

1 资料说明

本文所用资料包括：

(1) 台风资料取自1949年到2007年CMA-STI热带气旋最佳路径数据集。热带气旋等级使用2006年开始实行的国家标准。热带低压：中心附近最大风速为10.8~17.1 m·s^-1；热带风暴：中心附近最大风速为17.2~24.4 m·s^-1；强热带风暴：中心附近最大风速为24.5~32.6 m·s^-1；台风：中心附近最大风速为32.7~ 41.4 m·s^-1; 强台风：中心附近最大风速为41.5~50.9 m·s^-1；超强台风：中心附近最大风速≥51.0 m·s^-1。本文所研究的是达到台风级别及以上的热带气旋，为了方便表达，除特别说明，统称为台风。

(2) 1949—2007年NCEP月平均再分析资料及风场日平均再分析资料，水平分辨率为2.5°×2.5°。

(3) 1955—2003年美国Scripps海洋研究所海温月平均再分析资料，水平分辨率为5°×2°。

2 台风频数变化特征及异常年的选取

统计1949—2007年西北太平洋生成的台风表明，59年间共有1002个台风生成，登陆台风约占30%。其中2月生成台风最少，一共只有3个台风生成，而7—10月年平均都超过2.5个，是西北太平洋台风多发季节(总计达71%)，其中7—9月也是我国登陆台风最集中的季节。综合来看，7—10月是太平洋台风最活跃的时期，对我国的影响也最大，本文把7—10月做为西北太平洋的台风季。

图 1a为1949—2007年西北太平洋台风季台风频数的逐年变化，从9点平滑曲线的变化趋势可以看出台风频数具有明显的年代际特征，20世纪60年代和90年代初台风频数相对较高，而在1980年左右和1995年之后台风频数偏少。值得注意的是2001年之后台风频数一直偏低，而且变化较小，按照年代际的变化规律，未来几年台风活动很有可能转向高频期。用滑动t检验的方法分析台风频数序列，两个子序列时段各取5年，可以得到49年的t统计量序列(图 1b)，结果显示1949到2007年一共有4次明显的转折，都超过90%的显著性水平检验，表明台风频数变化有4次非常显著的时期，正处于台风多发期(HFP：high frequency period)与少发期(LFP：1ow frequency period)的相互转化阶段，所以本文以t统计量没有通过显著性水平检验的年份作为发生年代际异常的时期，据此我们可以选出4个年代际异常期：HFP1：1962—1971年；LFP1：1977—1983年；HFP2：1990—1993年；LFP2：1997—2003年。

对这4个时期做显著性检验(表 1)，结果显示除HFP2外其他3个时期都通过了90%的显著性水平检验，表明这3个时期的频数异常是显著的，所以本文选取异常期HFP1、LFP1和LFP2作为年代际异常年，总计10个多年和14个少年。

从总频数中除去年代际变化(减滑动平均值)，可以得到台风频数的年际变化曲线，如图 1c所示，在20世纪60年代末、70年代初和90年代末台风频数的年际变化幅度比较明显。取偏差超过标准差(2.5年)的年份作为异常年，可以得到10个多年和7个少年。

台风偏多年：1962、1966、1967、1971、1972、1978、1982、1994、1996、2001年；

台风偏少年：1951、1957、1969、1970、1983、1998、1999年。

3 台风频数异常年的气候背景特征 3.1 西北太平洋副热带高压

副高活动是大气环流的一个重要组成部分，特别是在台风季，西太平洋副高南侧的东南信风更是直接影响台风生成的主要源地，对台风生成、发展和路径^[26-28]有着直接的影响，所以台风频数变化与副高活动有着密切的关系。图 2给出了500 hPa的高度场合成图，图 2a为年代际异常，多年副高明显偏弱，588 dagpm包含的面积大约只有少年的1/5，中心位置偏东，副高脊线位置偏北。图 2b为年际异常年，多年和少年副高的中心位置差异不大，强度特征(588 dagpm面积)与图 2a基本一致。比较图中586 dagpm包围的面积发现，年际异常年面积差异远小于年代际异常年，这表明副高外围气流对台风频数的年代际变化影响更大一些。

3.2 西北太平洋季风槽

西北太平洋季风槽是夏季北半球的西南季风或越赤道气流与副高南侧之东南信风辐合而形成的低压带，属于热带辐合带的一部分。低层是具有气旋性涡度的环境场，内部对流活动频繁，利于低压扰动产生，高层转为反气旋性的流场，对台风的生成和发展极为有利，据统计73%的台风生成源地都位于季风槽之内^[12]。

从台风频数年际异常年850 hPa风场合成图上可以看到(图 3)，台风偏多年季风槽的东端可以达到155°E以东，而在偏少年季风槽东端只到145°E，明显弱于台风偏多年，特别是在台风生成源地比较集中的区域(5°~25°N、110°~165°E)，10°N附近西风明显偏小，比台风偏多年小2 m·s^-1左右。另外季风槽北部的偏东风也存在明显差异，台风偏多年20°N附近的偏东风一直到110°E才逐渐转化为偏北风，风速偏弱，而台风偏少年偏东风只到135°E附近就开始转化成偏北风，风速偏强。

图 3c为台风频数年际变化序列与850 hPa风场u分量的相关系数分布，在20°N南侧为正相关区，与图 3a和3b中的西风区对应，在10°N附近110°E以东有显著的正相关区，表明西风越强对台风的生成越有利；20°N北侧为负相关区，27°N附近为显著的负相关区，正好与图 2中副高的位置相对应，进一步说明副高越弱，生成台风越多。显著正相关区最左端位于赤道地区105°E附近，这里正好是越赤道气流的一个窗区，而在110°E以西相关性却不明显，表明赤道西风增强与105°E附近越赤道气流的加强有着重要的联系。

本文借鉴了参考文献[13]所使用的方法，用6—9月850 hPa季风槽南侧西风气流向东延伸的经度来表示季风槽的强弱。季风槽活动的日变化比较明显，用月平均资料有可能无法完全反映其特征，所以本文利用NCEP再分析风场日资料，统计了异常年850 hPa西风气流延伸到160°E以西的年平均天数(表 2)，用来反映季风槽的活跃程度。统计结果显示，年际异常多年的天数比少年高出40%左右，这与合成图的特征一致；而在年代际异常时，偏少年季风槽的活动反而更活跃。

同样我们对年代际异常年也做850 hPa风场合成分析，发现多年季风槽南侧西风略强一些，但是差异不明显(图略)，与多年平均的分布基本一致。以上叙述综合说明季风槽主要影响年际尺度的台风频数变化，而对年代际尺度的频数变化影响并不显著。

3.3 越赤道气流

西北太平洋台风活动与南半球的环流变化也有着密切的联系^[26-27]，而越赤道气流是南北半球大气环流相互联系的重要纽带，也是季风槽南侧西风的两个重要来源之一，对季风槽的建立和维持有着重要作用，所以越赤道气流可以在一定程度上反映南半球环流对台风的影响。

图 4给出了异常年越赤道气流的南风分量，可以发现其特征在年代际和年际异常年是相反的。在年际多年，越赤道气流总体偏强，特别是在105°E附近以及130°E以东的区域，而105°E正是东半球越赤道气流的四条主要通道之一。图 3c也显示，台风频数的年际变化分量与西风的显著相关区明显伸向105°E附近的赤道地区，这正好验证了王作述等^[15-17]研究台风个例得到的结果：越赤道气流的加强，可以引起季风槽南侧的西风加强东伸，使季风槽内辐合上升气流增强，从而导致台风活动更加活跃。

在年代际异常年正好相反，多年越赤道气流反而偏弱。何金海等^[19]的研究也表明在台风多发年大部分越赤道气流偏弱，并指出这可能与其扰动强度有关。本文通过对台风频数年代际和年际年的对比分析发现这种异常主要表现在台风频数的年代际变化上，但其原因目前还不清楚，需要进一步的研究。

4 赤道地区次表层海温

台风是海气相互作用的产物，是一个具有暖心结构的低压系统，所以台风的生成需要一个高温、高湿的环境。西北太平洋之所以是全球唯一全年都能生成热带气旋的地区，台风生成的主要源地——暖池地区SST全年保持在26.5 ℃以上是其中一个重要原因。黄荣辉等^[24]研究发现，西北太平洋热带气旋的移动路径和频数与西太平洋暖池热状态有着密切的关系，当次表层海温处于负异常时对台风生成有利，那么赤道地区次表层海温是否也有类似的影响？

本文统计了台风偏多年和台风偏少年赤道太平洋各层的温差分布(图 5)，结果表明不管是年代际还是年际异常，在300 m以上热力交换强的海域，台风偏多年的海温明显高于台风偏少年，只是强度和位置存在差异。年代际异常时，正温差主要位于西太平洋，温差最大达到1.5 ℃，中心位置偏西，深度在160~200 m之间，对照图 5c可以发现海温异常区属于海洋温跃层。年际异常年温差最大达到2.5 ℃以上，位于中东太平洋180°~120°W，深度在80~200 m之间，海洋的混合层底部和温跃层顶部。这表明赤道地区次表层海温的异常有可能会通过热力交换影响到海气的相互作用，从而对台风频数造成一定的影响，不过与暖池地区不同，次表层海温发生正异常时有利于台风的生成，发生异常的位置不同则会影响台风频数发生不同尺度上的变化。

5 结论和讨论

本文通过比较分析年代际和年际异常年的气候背景特征，得出以下结论：

(1) 台风季西北太平洋台风频数存在显著的年代际变化，20世纪60年代和90年代初为台风多发期，70年代末、80年代初和1997之后都处于台风少发期。同时台风频数还有着明显的年际变化，在20世纪60年代末、70年代初和90年代末年际变化的幅度比较显著。

(2) 台风活动与大气环流有着密切的联系，副高异常对台风频数的年代际和年际异常均有着显著的影响，具体表现在：副高位置偏南偏西，强度偏强，生成台风偏少，反之则偏多。

(3) 越赤道气流和季风槽的异常也会造成台风频数年际变化的异常：100°E以东特别是105°E附近越赤道气流出现正异常时，季风槽南侧的偏西气流异常增强，使季风槽向东延伸，对流活动加强，导致台风频数异常偏多。而在年代际异常年越赤道气流在多年反而偏弱，季风槽的特征则不明显。

(4) 赤道地区次表层海温对西北太平洋台风频数的年代际和年际异常也有着重要的影响。在年代际异常多年，赤道西太平洋的温跃层出现明显的海温正异常；在年际多年赤道中东太平洋也出现了显著的海温正异常，位置位于混合层和温跃层顶部。

西北太平洋台风频数的变化规律比较复杂，如何综合考虑各因子的作用以及越赤道气流对台风频数年代际变化的影响都需要进一步的研究。