引言

热带气旋(tropical cyclone，TC)活动所带来的灾害性天气破坏性非常大，而西北太平洋不仅是世界上TC生成数量最多的海盆，也是唯一一个一年四季都能观测到TC活动的海盆，对其中TC生成规律和变化机制的研究能够帮助人们预测TC的活动，进而做好防范、减少损失。TC的活动具有显著的年际变化(Landsea, 2000; Chan et al, 2004)，在西北太平洋，大量的研究已经达成共识：这一信号与ENSO的暖位相(即El Niño现象)有关(Chan, 1985; Dong, 1988; Lander，1993; 1994;曹智露等，2013)，但是由于研究方法、所用资料以及对El Niño强弱定义的不同，这些结论都是定性的，并且存在着争议。比如有研究认为，在El Niño发展年，西北太平洋上热带风暴的数量较往常偏少(Atkinson, 1997; Chan, 1985；2000; Dong, 1988; Li, 1988; Wu et al, 1992；赖芬芬等，2012；李德琳等，2015；孙冷等，2011)，而同样有学者认为(Lander, 1993; Ramage et al, 1981；Bell et al, 2000)认为两者不存在相关性，因此有必要对每一个El Niño年的TC情况都进行分析来验证已有的结论。大多数研究认为，El Niño事件对西北太平洋TC活动的影响主要是通过沃克环流上升和下沉支的异常移动来实现的，如Chan(1985)认为在El Niño年，沃克环流发生异常，上升支在赤道太平洋中部而下沉支在西部，抑制了西部的对流，不利于TC在西北太平洋生成；Wu等(1992)认为印度尼西亚群岛上空的下沉气流抑制了西北太平洋季风槽和与之相关联的西风，减少了西北太平洋上的热带风暴。El Niño期间大尺度环流模态的变化也同样对TC活动有着重要影响，如Lander(1994)和Chen等(1998)把TC源地的东移归因于西北太平洋上季风槽的向东延伸；Li(1988)认为El Niño年热带辐合带(ITCZ)强度偏弱、位置偏南，垂直风切变偏大，这样的环流配置不利于西北太平洋海域台风的生成。

1997年出现了20世纪最强的一次El Niño现象，许多学者对这一年热带气旋的活动及其与El Niño的关系进行了研究，如杨淑瑞(1998)认为1997年西北太平洋TC活动特征为：上半年生成偏多，登陆我国沿海个数少，生成源地偏东偏南，影响南海次数少，偏北和转向路径多等。这些特征与1997年El Niño现象的发生有密切关系，是海气相互作用的结果(杨淑瑞, 1998; 王璋贵等, 1998)。观测显示，自2015年2月开始，Niño3.4区SSTA连续高于0.5℃，达到El Niño现象出现的标准，截止11月(2014年5月至2015年11月)，这次El Niño事件的累计海温指数已达23℃，成为历史上最强的El Niño事件(司东等, 2016；顾薇，2016；任宏利等，2016)，引起了世界学者以及政府的高度关注。Wang等(2002)认为强El Niño年的SSTA对热带风暴生成的影响更为明显，那么2015年西北太平洋的TC活动在这一超强El Niño事件的影响下是否存在异常？因此本文重点关注强El Niño现象与TC活动的关系，并结合大尺度环流异常，对2015年TC的活动特征进行了详细分析。

1 资料与方法

本文所使用的TC数据有：中国气象局上海台风研究所提供的1951—2015年CMA-STI热带气旋最佳路径数据集(下载地址为http://tcdata.typhoon.gov.cn)，范围为西北太平洋(含中国南海，赤道以北，180°E以西)海域；由于该数据集没有提供登陆台风数据，就以使用1951—2015年国家气候中心提供的74项环流指数中的登陆台风数据作为补充。本文取6—10月为台风活跃季，对这期间的TC活动予以重点关注。多年平均值采用的是1951—2014年的平均值。

所用的其他数据有：美国国家海洋大气局(NOAA)1982—2015年逐月的第二版本最优插值海表温度数据，水平分辨率为1°×1°；美国国家环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)1951—2015年逐月的水平风场、高度场和垂直速度场再分析资料，水平分辨率为2.5 °×2.5 °。国家气候中心1951—2015年逐月的74项环流指数中西太平洋副热带高压(以下简称副高)的各项特征指数。

本文采用TC的累积气旋能量(accumulative cyclone energy, ACE)作为表征TC强度的指标。Bell等(2000)将其定义为TC强度达到热带风暴及以上强度时TC中心附近6 h最大风速的累积平方和：

$ACE = \sum\limits_{j = 1}^m {\sum\limits_{i = 1}^n {{u_{ij}}^2} }$

式中，n表示每一个TC的记录次数; m表示TC的个数; u_ij为TC中心附近6 h最大风速，单位为m·s^-1。ACE指数综合考虑了TC的生命期和强度，在TC研究中有着广泛的应用(Webster et al, 2005; Klotzbach, 2006; 赖芬芬等, 2012; 曹智露等, 2013)。根据中国气象局2006年6月发布的热带气旋等级划分标准，TC按照6 h中心最大风速分为热带低压(TD, 10.8~17.1 m·s^-1)、热带风暴(TS, 17.2~24.4 m·s^-1)、强热带风暴(STS, 24.5~32.6 m·s^-1)、台风(TY, 32.7~41.4 m·s^-1)、强台风(STY, 41.5~50.9 m·s^-1)和超级台风(superTY, ≥51.0 m·s^-1)共6个等级。本文取中心最大风速>17.2 m·s^-1的TC为强度达到热带风暴及以上的TC。

图 1给出了1951—2015年TC活跃季平均的Niño3.4区SSTA以及同时期内编号TC频数的演变，可以看到，两者均具有显著的年际变化，15个SSTA标准差>0.5的年份(即El Niño年)中，有11年的编号TC频数低于平均值。为研究西北太平洋台风与强El Niño现象的关系，本文采用Wang等(2002)提出的一种划分ENSO年的方法，将TC活跃季(6—10月)平均的Niño3.4区SSTA>1.0的年份定义为强El Niño年，由此得到1957、1965、1972、1982、1987、1997和2015年共7个强El Niño年，对每个强El Niño年的TC活动情况进行了统计分析。文中强El Niño年平均值为去除了2015年后6个强El Niño年的平均情况。

2 2015年及强El Niño年西北太平洋和南海TC活动特征 2.1 TC生成及登陆数量

表 1给出了强El Niño年西北太平洋编号TC个数及强度，可以看到强El Niño年西北太平洋平均的编号TC个数为26.8个，与多年平均值持平；强El Niño年台风活跃季的编号TC为19.6个，少于多年平均的20.4个，可见台风活跃季的TC生成较常年偏少。强El Niño年1—5月的编号TC为3.8个，多于多年平均的2.8个，而6月的编号TC数量同样偏多，所以强El Niño年上半年的TC生成较常年偏多。统计结果还显示强El Niño年平均登陆我国TC为5.3个，少于多年平均的7.0个，且登陆TC占编号TC个数的19.8%，远小于多年平均的26.1%。Wang等(2002)认为强El Niño年热带风暴的生成位置偏东南，并且在28°N、135°E发生了由西北向东北的偏转，这很有可能是造成登陆台风偏少的原因。在下文还将对强El Niño年尤其是2015年台风的特征进行更加具体的讨论。

2015年全年在西北太平洋和南海共生成编号TC 27个，略多于强El Niño年平均和多年平均个数。登陆的TC个数为6个，占编号TC的22.2%，高于强El Niño年的情况，少于多年平均值，台风活跃季共生成18个编号TC，少于强El Niño年平均和多年平均个数。这表明2015年符合强El Niño年台风的活动特征，即台风活跃季生成的TC数偏少，登陆的TC数偏少。2015年1—5月共生成7个编号TC，6月生成2个编号TC，均多于多年平均值，这表明2015年上半年生成的TC偏多，同样符合强El Niño年台风的活动规律。

2.2 TC强度

就台风强度而言，虽然强El Niño年编号台风活跃季TC个数偏少，但ACE指数却比多年平均值要大，这表明强El Niño年的台风不但整体强度较常年偏强，而且个体台风的强度也是偏强的。因此本文统计了强El Niño年6—10月TY以上强度TC个数及强度(表 2)，可以看到，强El Niño年平均生成TY及以上强度的TC 14.1个，多于多年平均的12.9个，TY及以上占同期编号TC的比例为71.9%，远高于多年平均的63.2%，ACE指数也较多年平均偏大。

2015年台风活跃季编号TC的ACE指数为783164.0 m²·s^-2，较多年平均偏高，符合强El Niño年的一般规律；比强El Niño年平均值略偏大，造成这一现象的原因可以从表 2中看出，2015年生成的TY以上TC的个数为14个，略少于强El Niño年平均的14.1个，但是占编号TC的比例却大大偏高，TY以上TC的强度(761300.0 m²·s^-2)也较强El Niño年平均偏大。

热带气旋的强度偏大会对我国人民群众的生命财产安全造成重大影响，2015年台风登陆强度为1973年以来最强，全年6个登陆我国的台风中，有4个首次登陆强度达到强台风级别，台风登陆我国时平均最大风速为29.6 m·s^-1，为1973年以来最大(司东等，2016)。从单个台风来讲，强台风彩虹是有气象记录以来10月登陆广东的最强台风，也是10月进入广西内陆的最强台风。强台风苏迪罗深入内陆，影响广泛，成为2015年造成伤亡最多的台风(廖要明等，2016)。2015年全年台风造成57人死亡或失踪，直接经济损失684.1亿元(国家气候中心，2015)。

2.3 TC生成区域及移动路径分布

在El Niño发展的年份，TC的源地纬度偏低、偏东(Chan 1985; 2000; Dong 1988; Wu et al, 1992; Chen et al, 1998)，并因此能够持续更长的时间(Wang et al, 2002)，而La Niña发展的年份，TC源地纬度偏高、偏西，一般持续时间较短。就气旋路径而言，El Niño年较多TC的路径会发生向东北方向的弯折，因此进入中国南海的TC数量减少(Chan, 2000)。因此本文分别统计了强El Niño年西北太平洋东南部(0°~15°N、120°E~180°)(表 3)、西北太平洋东北部(15°~30°N、120°E~180°)(表 4)，以及我国南海(0°~23°N、105°~120°E)(表 5)台风活跃季生成编号TC的个数及强度，这里我们把一个TC首次达到热带风暴强度时中心位置的经纬度作为判断该TC所属区域的标准。从表 3可以看到，强El Niño年西北太平洋东南部平均生成9个TC，占同期编号TC的44.4%，1987年这一比例甚至达到了61.1%之多，远大于多年平均的29.4%，从各个月份来看，除了10月的1.8个与多年平均值持平，其他月份生成于该地区的编号TC均多于常年。强El Niño年期间这一区域的ACE指数也远大于多年平均值。表 4则为西北太平洋东北部的情况，强El Niño年这一海域平均生成7.2个TC，占同期整个西北太平洋编号TC的36.7%，多年平均的个数为10.8个，占编号TC的52.9%，而所有强El Niño年的比例都没有超过50%。强El Niño年我国南海平均生成3.7个TC，占同期西北太平洋编号TC的18.9%，ACE指数为299961.2 m²·s^-2，个数和强度与多年平均情况相近，从TC各月的分布来看，除强El Niño年8月生成于南海的TC较多年平均偏多0.5个外，其他月份生成于南海的TC数均少于多年平均值。

首先，2015台风的分布与强El Niño年的一般规律是一致的：生成于西北太平洋东南部的编号TC数偏多，强度偏大；生成于东北部的TC数偏少，强度偏小。其次，与其他强El Niño年相比，2015年西北太平洋东南部生成7个编号TC，低于强El Niño年的平均值，并且主要集中于7、8两月，但ACE指数较强El Niño年平均要高，这表明2015年这一区域的编号TC强度较大。与此对应的是，西北太平洋东北部生成了8个编号TC，高于强El Niño年的平均值，并且主要集中于9、10两月，就强度而言，ACE指数较强El Niño年平均要低，表明这一区域的编号TC强度偏小。2015年南海生成的TC较其他强El Niño年要偏少、偏弱。就台风的逐月演变来看，9、10月台风在西北太平洋东部的南北分布与2015年平均的情况并不一致。这两月生成于东南部的TC偏少，而生成于东北部TC偏多，在文章的3.4节中将分析出现这一现象的原因。

图 2a和2b给出了1997和2015两个强El Niño年6—10月编号TC的路径图，作为对比，同时给出了1998年这一La Niña年(图 2c)以及1989年(图 2d)这一非ENSO年的情况。可以看到，与1989年相比，1997年与2015年TC源地偏东南，并且台风路径多呈抛物线型，发生了向东北方向的偏折，进入我国南海的TC明显偏少；而1998年，TC的活动明显偏西。尽管这里只给出了几个典型年份的情况，但也基本能够反映不同ENSO情况下西北太平洋TC的移动路径。

3 2015年热带气旋活动特征的可能原因 3.1 海表温度、低层风场和垂直速度特征

图 3给出2015年6—10月SSTA及1000 hPa风速距平，可以看到2015年下半年赤道东太平洋的El Niño现象已经发展得非常剧烈。与东边的正SSTA相对应，赤道西北太平洋为负的SSTA，并伴有大面积的西风异常，均不利于TC的生成。海温场异常造成了西北太平洋海域垂直运动的异常，从TC生成源地垂直速度异常的经向分布可以看到(图 4)，180°以西大部分海域被下沉气流所控制，不利于低层扰动的形成，西北太平洋的对流活动受到抑制，所以这一年台风季TC数量偏少。图 5给出了2015年6—10月850 hPa流场距平及相应的涡度距平，可以看到2015年，大范围的西风异常出现在10°N以南的地区，与1000 hPa的西风异常一致，这是El Niño成熟的前兆，它在120°E以东的区域引起了大面积的正涡度异常，有利于TC在这一地区的活动，所以2015年生成于西北太平洋东南部的TC较常年偏多，强度也较强。McBride(1995)指出TC的源地分布由两个因素决定，一是台风生成所需要的海温条件(＞26℃)，二是季风槽的位置。但是研究发现海温的年际变化并不是主要的(Reynolds, 1988; Reynolds et al, 1993)，所以虽然我国南海存在着正的海温异常，但是由于负的涡度异常更加不利于气旋的生成(图 5)，两者综合作用的结果造成了我国南海的TC在2015年偏少。

3.2 副热带高压的特征

为探究强El Niño年西太副高对TC活动的影响，表 6给出了强El Niño年台风活跃季西太副高各特征指数，可以看到强El Niño年平均的副高脊线和副高北界较常年偏南，这将造成ITCZ位置偏南而不利于TC的生成(Li, 1988)；另一方面，计算表明强El Niño年副高面积、强度指数均小于多年平均值，这是有利于TC生成的环流条件，副高面积和强度的异常与其脊线和北界的异常是否存在冲突呢？我们注意到，强El Niño年6—10月的TC个数仅比多年平均少0.8个(表 1)，而同期的TY以上强度的TC个数却比多年平均多1.2个，TY以上TC占编号TC的比例也较常年偏多(表 2)，这表明强El Niño年副高的面积和强度偏小，有利于增强的是TC的活动强度，与TC生成数量的减少并不矛盾。副热带高压的外围气流对TC的运动有引导作用(Chan et al, 1982)，强El Niño年西伸脊点偏东，有利于TC运动较早发生转向，所以强El Niño年TC活动路径多发生向东北的偏折(图 2a和2b)，登陆台风的比例偏低。

与常年相比，2015年6—10月副高脊线及北界偏南，副高面积及强度偏小，西伸脊点偏东，500 hPa上西北太平洋为异常的西北气流(图略)，不利于TC西行进入我国近海，TC的移动路径偏东偏南(图 2b)，同样符合强El Niño年的一般规律。从图 6可以清楚地看到，10°N以南为异常上升气流，有利于对流活动的发展；而10°N以北至25°N附近为异常的下沉气流，对流活动的发展受到抑制，对比图 5可以看出，上升与下沉气流活动的位置分别与低层气旋和反气旋异常相对应，进一步说明了这样垂直速度分布使得西北太平洋东南部对流活动加强，有利于低层扰动的产生，TC生成偏多，而东北部对流活动受到抑制，不利于低层扰动的产生，TC生成减少。总体而言，2015年的TC活动与副高的特征是紧密联系的。

3.3 对流层纬向风垂直切变的特征

当垂直风切变较小，潜热集中在有限的范围内，有利于暖心结构的形成，同时使得初始扰动气压不断降低(朱乾根等, 2007; 孙冷, 2010; 李德琳等, 2015)。图 7给出了2015年6—10月对流层纬向风垂直切变距平。可以看到，2015年台风活跃季南海和西北太平洋东北部垂直风切变为正距平，这里较大的垂直风切变限制了TC暖心的发展，不利于涡旋的形成(Demaria, 1996)；与之形成对比的是，西北太平洋东南部的垂直风切变偏小，有利于TC的形成。这样的垂直风切变使得2015年西北太平洋东南部生成的TC偏多，而东北部和我国南海生成的TC偏少。

3.4 海温场和环流场的逐月演变特征

本文同样分析了2015年海温场和环流场的逐月演变，来深入探讨2015年超强的El Niño事件对热带气旋生成与活动的影响。就海温场和低层环流场而言，赤道太平洋西部的西风异常和海温负异常始终维持并且进一步扩张和增强，El Niño事件持续发展(图略)。其他环流场的分布与平均状态是非常相近的，但是有一点值得指出的是，850 hPa相对涡度场中，横跨130°~170°E的正涡度带(图 5)呈现自南向北移动的趋势，尤其到10月，正涡度带在15°N以北出现了极值中心(图 8)，而原先位于其南部的一条负涡度带的极值中心则已越过赤道，位于西北太平洋东南部的上空。这也就解释了为什么6—8月的西北太平洋东南部生成的TC偏多，东北部生成的TC偏少；而9、10月的情况发生了倒置，生成于东南部的TC偏少，而生成于东北部的TC偏多。由此可见，TC的生成和发展与相对涡度的变化有着非常紧密的联系，而El Niño事件在相对涡度的改变中发挥了重要作用。

4 结论与讨论

通过统计分析，本文研究了强El Niño年TC的活动特征并详细分析了造成2015年TC活动的大气环流特征，得到以下结论：

(1) 从生成和登陆的台风个数来看，强El Niño年上半年TC生成偏多，台风活跃季(6—10月)TC生成偏少，登陆我国TC偏少。2015年的台风个数符合这一规律。El Niño成熟前赤道西太平洋存在负的海表温度异常和大面积的西风异常，同时El Niño导致了西北太平洋地区对流活动受到抑制，而副高位置偏南，导致ITCZ位置偏南，这些因素综合作用，不利于TC的生成，导致了2015年台风季TC数量偏少。

(2) 从台风强度来看，强El Niño年台风不但整体强度偏强，个体台风的强度也偏强，这是由于强El Niño年的副高面积和强度偏小，有利于TC活动的加强。2015年的台风强度符合这一规律，但是较强El Niño年平均的TC强度偏小，所以当年副高的面积和强度在强El Niño年中也是偏大的。

(3) 从台风源地来看，强El Niño年西北太平洋东南部生成的TC偏多，并且强度偏大；与之对应，东北部生成的TC偏少，强度偏小。2015年的TC源地分布符合这一规律。西北太平洋东南部较小的纬向风垂直切变和低层140°E以东、15°S以南大面积的正涡度异常使得这一区域生成的TC个数偏多、强度偏大；而西北太平洋东北部和我国南海较大的垂直风切变使得这两个海域生成TC个数偏少、强度偏小。

(4) 从路径上来看，2015年台风路径多呈抛物线型，发生了向东北方向的转向，进入我国南海的TC明显偏少，这与副高西伸脊点偏东以及西北太平洋上空500 hPa异常的西北气流的引导作用有关。

(5) El Niño事件开始于3—4月，而台风活跃季开始于6月，这表明El Niño是首先作用于热带大气环流，然后通过沃克环流、东亚季风槽、西太平洋副高等桥梁影响到西北太平洋上TC活动(Li，1988)，这其中包括了复杂的海气相互作用过程，所以每一个El Niño年的TC活动也会存在自己的特性，对这些特性的成因还需要进一步的分析。