台风是地球上最强大和最具破坏性的天气系统之一,其发生时常伴有狂风、暴雨、风暴潮等灾害性天气,给人类生命和国家财产安全构成威胁。西北太平洋是台风生成最为频繁的海域,全球每年约有三分之一的台风在此生成,也是全球唯一全年各月都有台风生成的海域(陈联寿和丁一汇,1979;赵海坤和吴立广,2015)。而中国位于西北太平洋沿岸,每年平均有7~8个台风登陆中国,给中国沿海地区造成数百亿甚至上千亿的直接经济损失。因此探究西北太平洋台风生成、移动和登陆的特点,总结回顾历年台风活动规律以及背后的物理机制有助于更好地预测台风活动特征,对防灾减灾具有重大意义。
在西北太平洋,超过80%的台风生成于夏季和秋季,已有研究表明,西北太平洋夏季和秋季台风特征存在显著的季节差异(Huangfu et al,2017;Hu et al,2018;Cao et al,2020)。例如,1949—2016年期间,西北太平洋夏季和秋季台风生成个数存在此消彼长的反位相关系(Yao et al,2020);最近40年,西北太平洋台风生成个数在秋季呈减少趋势,而夏季台风个数无显著变化(Tan et al,2024)。在台风生成源地方面,夏季台风在南海北部和菲律宾群岛东侧较为集中,而秋季台风生成源地位置向东南方向移动,在南海海域分布相对分散,在菲律宾群岛东侧存在一个二级聚集区,夏季相比于秋季台风生成源地位置偏北(秦丽娟等,2015)。自1998年以来,西北太平洋台风平均生成位置在夏季和秋季均存在显著的西移,但仅在秋季观测到明显的向极移动(Wu et al,2021)。此外,秋季生成强台风和超强台风的比例远高于夏季(Hsu et al,2014;Yao et al,2020);夏季台风多为偏北路径,而秋季台风多为偏西路径;与夏季相比,秋季台风登陆点在纬度的跨度上更为集中,主要分布在中国东南沿海区域(姚秀萍和彭思越,2023)。
台风生成需要有利的大尺度环境条件(Gray,1968;Emanuel and Nolan, 2004),包括温暖的洋面、较强的低层相对涡度、较弱的垂直风切变、较为湿润的对流层中层等。对于西北太平洋而言,夏季和秋季台风活动主要受大气和海洋环流的影响,如厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)、热带印度洋偶极子(IOD)等,可以通过改变大尺度环流场进而影响台风活动。ENSO作为热带太平洋海温年际变率主模态,对西北太平洋台风活动有重要影响,包括改变沃克环流、西北太平洋副热带高压(WNPSH,以下简称副高)、绝对涡度、相对湿度、垂直风切变和海温的空间分布等(Chan,2006;Kim et al,2011;Zhang et al,2014;Choi et al,2015;Wang and Wu, 2016;Huangfu et al,2017)。研究表明,西北太平洋上空登陆的台风在秋季与赤道中东太平洋的海温异常有显著的相关性,而夏季相关性则较弱;台风源地的季节变化也受ENSO影响,厄尔尼诺(El Niño)年夏季台风源地以北移为主,秋季则东移。IOD也可以通过产生罗斯贝波影响西北太平洋大气环流异常,间接对台风活动产生影响(Pradhan et al,2011)。当IOD事件伴随El Niño同时发生时,热带西太平洋地区对流层低层的西风异常加强东扩,使季风槽位置均明显东伸,而季风槽可以提供有利于台风生成的动力和热力大尺度环境条件,包括气旋性涡度,较弱的垂直风切变,较高的中层相对湿度等(Gray,1968;Zong and Wu, 2015;Wang and Wu, 2016),使得台风生成位置相较于纯ENSO事件偏东(周群和魏立新,2019)。此外,中部型El Niño会加强南海夏季热带气旋的活动,而IOD正位相若与中部型El Niño同时发生,该区域热带气旋活动会进一步加强(Pradhan et al,2011)。并且,相比于中部型El Niño事件,与IOD联合发生年份的秋季,西北太平洋台风生成位置明显偏东(朱赛智和孟祥凤,2015)。
在全球变暖背景下,台风的活动规律也发生了变化,呈现出数量减少但强度增强、登陆比例增加、降水影响增强等特征。过去的研究主要集中对全年或者某个季节的台风活动特征进行分析(刘舸等,2007;董祎杰,2019;吕心艳等,2021;王海平等,2021;向纯怡等,2022;周冠博等, 2022;钱奇峰等,2023;姚秀萍和彭思越,2023;聂高臻等,2024),但针对夏季和秋季台风活动的差异性研究仍显不足。2024年,西北太平洋(包括南海,下同)共有26个台风生成,较气候平均值(1991—2020年,25.1个)略偏多0.9个;其中夏季台风生成个数偏少、极值强度偏弱,而秋季台风活跃,强度异常偏强,两季台风活动差异明显,因此有必要研究台风在夏季和秋季变化的特征和成因。本文将详细分析2024年台风的主要特点,从台风生成、活动、登陆等多角度揭示夏季和秋季台风的特征差异,并对造成差异的原因给出初步解释。
1 资料和方法1979年卫星观测资料开始普及,本文选取1979—2024年为主要研究时段,使用1979—2023年中国气象局(CMA)最佳台风路径资料、2024年中央气象台台风路径和强度实时业务资料。选取达到热带风暴强度以上(即中心最大风速达17.2 m·s-1以上)的热带气旋为研究对象并将其称为台风,台风生成频数的计算参照Wu and Wang(2004)提出的方法,将(0°~40°N、100°~180°E)区域按格距进行划分,得到空间分辨率为2.5°×2.5°的共512个小网格,网格点上台风频数为该网格点内台风个数累加。本文将6—8月生成的台风定义为夏季台风,9—11月生成的台风定义为秋季台风,气候值取1991—2020年的平均。全文所用时间为北京时。
使用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA5逐月再分析资料(水平分辨率为2.5°× 2.5°;Hersbach et al,2020),以及美国国家海洋和大气局(NOAA)发布的月尺度全球海温数据(ERSST v5,水平分辨率为2°×2°;Huang et al,2017)。
文中副高指数参照刘芸芸等(2012)的定义,南亚高压指数参照张琼等(2000)的定义。RMM指数(real-time multivariate Madden-Julian oscillation index)来自国家气候中心建立的热带大气季节内振荡(MJO)监测预测业务系统(吴捷等,2016)。
2 台风生成特征 2.1 夏季台风生成个数偏少,秋季异常偏多2024年,西北太平洋共有26个台风生成,较常年同期(25.1个)略偏多0.9个(图 1a)。其中夏季有8个台风生成,较常年同期(11.2个)偏少3.2个(图 1b)。夏季生成的台风数占2024年全年台风生成总数的30.8%,较常年同期(44.6%)明显偏低。尤其6—7月仅2个台风生成,较常年(5.4个)偏少3.4个,为1979年以来历史同期并列第二少。但是,2024年秋季台风活动频繁,共有15个台风生成,为1979年以来历史同期并列第三多(图 1c),仅次于2013年和2019年的16个,较常年同期(10.6个)偏多4.4个;其中,9月生成8个(偏多3.0个),为1979年以来历史同期最多。秋季生成的台风数占全年台风生成总数的57.7%,较常年同期(42.2%)明显偏高。这种西北太平洋生成台风数夏季少(多)、秋季多(少)的此消彼长的反位相关系在1979—2024年期间的发生概率超过50%,而2024年夏季与秋季台风生成数量的差异在1979—2024年期间排名第二,仅次于2018年。
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图 1 1979—2024年(a)全年, (b)夏季和(c)秋季西北太平洋逐年台风生成个数 Fig. 1 Yearly number of typhoons generated in the western North Pacific in (a) the whole year, (b) summer and (c) autumn from 1979 to 2024 |
从常年台风生成个数的月变化(图 2)来看,西北太平洋在2月生成个数最少,6—7月台风活动不断增多且增幅较大,8月达到峰值,9月台风生成个数开始减少。而2024年,台风在6—7月生成异常偏少,却在9月达到峰值。分析表明,这与副高的强度和位置以及MJO的位相密切相关。
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图 2 2024年和常年平均的西北太平洋逐月台风生成个数 Fig. 2 Monthly number of typhoons generated in the western North Pacific in 2024 and averaged from 1991 to 2020 |
一方面,副高异常偏强、偏西以及西北太平洋持续受到低层异常反气旋环流(WNPAC)控制是导致2024年初夏台风生成异常偏少的直接原因;而这样的环流异常与El Niño衰减年海温的滞后效应及南海夏季风爆发偏晚有关。监测显示,2024年初夏,副高西伸脊点偏西特征为1979年以来历史同期第二,面积和强度都为历史同期第一(图 3);与此同时,WNPAC一直持续控制西北太平洋地区,抑制了该地区对流活动的发展,导致台风生成异常偏少。自2023年5月开始的El Niño事件于2024年5月结束,但由于热带中东太平洋海温影响的滞后效应以及热带印度洋和热带大西洋的暖海温异常,共同导致了WNPAC一直维持到7月(Xie et al,2009;2016;Yuan and Yang, 2012;Yuan et al,2012;Lu et al,2024)。此外,2024年南海夏季风于5月第6候(5月26日)爆发,较常年(5月第4候)偏晚2候。通常在南海季风爆发前,南海及菲律宾以东洋面主要受高压控制,盛行下沉气流;但随着南海季风的爆发,副高会明显减弱、东退,南海区域开始盛行西南风,季风槽建立,对流活跃(黄菲和李元妮,2010)。因此,2024年南海夏季风爆发偏晚也使得季风槽建立偏晚,西北太平洋初夏台风生成数偏少。
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图 3 2024年(a~c)初夏和(d~f)秋季副高指数变化,(g)2023年12月至2024年11月副高指数和菲律宾反气旋指数距平变化 注:图a~f虚线为常年平均。 Fig. 3 Variations of WNPSH index in (a-c) early summer and (d-f) autumn of 2024, and (g) WNPSH index anomaly and Philippines anticyclone index anomaly from December 2023 to November 2024 |
另一方面,MJO位相的调整以及副高强度和位置的变化使得2024年9月的台风转为异常活跃。Nakazawa(1988)研究表明,大气MJO活动对西北太平洋台风的生成有比较明显的调制作用,MJO的对流增强位相与台风活动增多相对应,当MJO在第2~3位相时,各种因子均呈现出抑制西太平洋地区对流及台风发展的态势;而在第5~6位相则明显有利于对流活动的发展,并为台风生成和发展创造了有利的大尺度环流动力场(李崇银等,2012)。2024年8—9月,MJO从第2~3位相转换到第5~6位相,9月(图 4b)相比于8月(图 4a),为台风生成和发展创造了更为有利的大尺度环流动力场。同时,8月西北太平洋副高西伸脊点位于90°E,强度为591.5×106 gpm·km2,脊线位于29.7°N,台风生成源地被副高占据,不利于台风生成。9月虽然副高西伸脊点仍位于90°E,但相比于8月副高脊线明显北抬,强度也较8月明显减弱(图 3g),有利于热带低纬度地区台风生成。因此,2024年9月的大尺度环境场配置相比于8月更有利于台风的生成,导致9月台风生成个数比8月多。不仅如此,2024年秋季MJO多处于第4~7位相,副高强度总体相比于夏季明显减弱,菲律宾反气旋也偏弱,秋季有利的环流场导致台风生成偏多。
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图 4 2024年(a)夏季和(b)秋季RMM指数空间位相图 注:彩色数字为日期。 Fig. 4 Phase diagram of RMM index in (a) summer and (b) autumn of 2024 |
2024年,26个台风的平均生成位置(18.9°N、134.3°E)较常年平均(16.1°N、136.3°E)偏北约2.8°,偏西约2°(图 5a)。生成于150°E以东的台风仅有3个,较常年平均(5.5个)偏少2.5个。有9个台风生成于20°N以北,较常年平均(5.7个)偏多3.3个,其中7个生成于25°N以北,较常年平均(1.8个)偏多5.2个,较为少见。
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图 5 2024年(a)全年,(b)夏季和(c)秋季台风生成位置分布以及常年(1991—2020年)平均台风生成频数 注:2.5°×2.5°;紫色圆点表示2024年生成的台风,蓝色阴影区表示常年平均台风生成频数,绿色和黄色五角星分别表示2024年和常年平均的台风生成位置。 Fig. 5 Spatial distribution of typhoons' generation locations in (a) the whole year, (b) summer and (c) autumn of 2024 with the frequency of average typhoons generated from 1991 to 2020 |
2024年夏季,台风生成位置存在2个大值中心,分别位于南海和菲律宾群岛附近。该年夏季的8个台风平均生成位置(22.6°N、136.6°E)较常年平均(18.3°N、135.9°E)偏北约4.3°, 偏东约0.7°(图 5b),其中有5个台风生成于20°N以北海域且都集中在8月。由于8月副高强大且稳定地控制着西太平洋低纬度地区(图 6c),台风大多只能在副高北侧生成,此时日本东南部季风槽的活跃,对应有异常的气旋式环流,减弱的垂直风切变、气旋性涡度、增强的上升运动和较高的相对湿度(图 6),共同造成了8月有5个台风生成位置都偏北,夏季台风生成位置偏东。
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图 6 2024年夏季(a)垂直风切变(填色)和200 hPa风场(风矢),(b)850 hPa相对涡度(填色)和850 hPa风场(风矢),(c)500 hPa垂直速度(填色),(d)600 hPa相对湿度的异常场 注:图c中黑色和红色线分别表示2024年和常年平均的夏季500 hPa位势高度场上的5880 gpm等值线。 Fig. 6 Anomalies of (a) vertical wind shear (colored) and 200 hPa wind (vector), (b) 850 hPa relative vorticity (colored) and wind (vector), (c) 500 hPa vertical velocity (colored) and (d) 600 hPa relative humidity in summer of 2024 |
2024年秋季,台风生成频数大值中心位于菲律宾群岛附近及西北太平洋中部,15个台风平均生成位置(17.6°N、136.9°E)较常年平均(16.2°N、137.0°E) 偏北约1.4°, 偏西约0.1°(图 5c)。相比于夏季台风,秋季台风生成位置偏南、偏东。从大尺度环流场上可以看出,秋季有利于台风生成的位置主要位于10°~20°N、120°~150°E,该区域盛行气旋性涡度、上升运动偏强且相对湿度偏大,这些都为台风生成提供了良好的动力和热力条件,仅垂直风切变条件相对较差(图 7)。2024年秋季,有3个台风生成于20°N以北海域,其中2412号台风“丽琵”为2024年生成位置最北(33.1°N)的台风; 有3个台风生成位置十分接近,分别是2413号“贝碧嘉”、2414号“普拉桑”和2421号“康妮”。
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图 7 2024年秋季(a)垂直风切变(填色)和200 hPa风场(风矢),(b)850 hPa相对涡度(填色)和850 hPa风场(风矢),(c)500 hPa垂直速度(填色),(d)600 hPa相对湿度的异常场 注:绿色方框为有利于台风生成的区域; 图c中黑色和红色线分别表示2024年和常年平均的秋季500 hPa位势高度场上的5880 gpm等值线。 Fig. 7 Anomalies of (a) vertical wind shear (colored) and 200 hPa wind (vector), (b) 850 hPa relative vorticity (colored) and wind (vector), (c) 500 hPa vertical velocity (colored) and (d) 600 hPa relative humidity in autumn of 2024 |
夏季(2404号“派比安”)和秋季(2415号“苏力”)各有1个台风在南海生成,较常年平均分别偏少1.7个和1.0个,这可能是因为夏季和秋季南亚高压均较常年同期偏强,与南亚高压相对应的高层辐合导致南海地区受下沉运动和低层辐散控制,中层湿度和低层涡度均减弱,从而抑制了南海地区台风的生成。
2.3 夏季台风强度偏弱,秋季偏强2024年,西北太平洋台风极值强度(即生命期最大强度)整体偏弱,极值强度呈现两极化分布特征,热带风暴和超强台风级个数较常年平均偏多,其余级别台风均较常年同期偏少(图 8a)。26个台风的平均极值强度为36.7 m·s-1(12级),较常年平均(37.3 m·s-1,13级)偏弱0.6 m·s-1(表略)。共有8个台风极值强度达到超强台风级,其中2411号台风“摩羯”为2024年最强台风(68 m·s-1,17级以上)。
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图 8 2024年(a)全年,(b)夏季和(c)秋季不同强度台风生成个数与常年(1991—2020年)平均对比 Fig. 8 Comparison between the numbers of different-intensity typhoons in (a) the whole year, (b) summer and (c) autumn of 2024 and averaged from 1991 to 2020 |
2024年夏季,平均台风极值强度为34.0 m·s-1(12级),较常年平均(35.2 m·s-1,12级)偏弱1.2 m·s-1(图 8b)。除热带风暴级和超强台风级分别较历史同期偏多0.2个和0.4个外,强热带风暴级偏少0.7个,台风级偏少2.3个,强台风级偏少0.9个。台风级以上的占比为37.5%,较常年平均(51.3%)明显偏低,热带风暴级占比最高,达37.5%,为1979年以来历史同期第六。
2024年秋季,平均台风极值强度为40.5 m· s-1(13级),较常年平均(39.6 m·s-1,13级)偏强0.9 m·s-1(图 8c)。其中,热带风暴级、强热带风暴级和超强台风级较历史同期偏多(分别为1.9、0.1、3.3个),而台风级和强台风级较历史同期偏少(分别为0.4个、1.6个)。台风级以上的占比为60.0%,较常年平均(65.8%)偏低,但强台风级以上占比为46.7%,较常年平均(45.2%)偏高,有6个台风达到超强台风级,这导致秋季超强台风级占比最高,达40%,为1979年以来历史同期第四。
秋季台风强度较强一方面是由于伴随前期赤道中东太平洋El Niño事件的衰减和冷海温的发展导致赤道西太平洋海温持续偏高,有利于台风生成和能量增强;另一方面是由于东亚冷空气开始活跃,且初秋冷空气强度相对较弱,冷暖空气结合会增强台风的对流活动,使台风内部结构更加稳定(Wang et al,2018)。另外,由于秋季台风生成位置相较于夏季台风偏东,距离陆地相对较远,生命史较长,有利于秋季台风强度的发展。最后,秋季南海夏季风减弱南退,此时秋季台风受南海季风的影响较小,尽管秋季台风体积不大,但有较好的对称结构,也有利于台风的发展增强(姚秀萍和彭思越,2023)。
3 台风活动特征 3.1 初夏无台风生成,盛夏和秋季台风群发2024年,西北太平洋台风活动的阶段性、群发性特征较为突出。由于西北太平洋洋面广阔,具备较大的暖海温区域,适宜的温度条件有利于多个台风同时生成,2024年出现了2次双台风事件和1次四台风事件。
已有研究表明,台风扎堆现象最多出现在8月,其次为9月。西北太平洋热带气旋群发生成的天气型有四种,分别是季风槽型、汇合型、东风波型和季风环流型。季风槽型主要受副高与季风槽的相互作用,热带气旋群发在季风槽上及其两侧生成且多出现于秋季。汇合型受副高、南亚高压和季风槽的共同影响,热带气旋群发生成于西南气流和东南气流的汇合区。东风波型以东风气流影响为主,热带气旋群发生成于东风波中。季风环流型中的热带气旋群发出现在以强烈的西南气流为主的季风涡旋内(Gu et al,2024)。
2024年夏季台风活动主要呈现三个阶段:第一阶段是初夏,无台风生成,2024年6月1日至7月18日共48 d无台风生成,是1979年以来的首次,这是由于6月和7月上旬副高偏西,并且副高西伸程度分别为1979年以来历史同期第一和第三,MJO处于不利于台风生成的第2~3位相(图 4a);第二阶段是7月20—21日,2403号台风“格美”与2404号台风“派比安”形成2024年首个“双台共舞”局面,这与7月下旬副高减弱东退,南海夏季风强度较强有关;第三阶段是8月8—22日,15 d内生成了6个台风,平均2.5 d生成1个台风,群发特征明显,这与日本海以南的季风槽建立密切相关,属于受季风环流型影响而群发生成的台风。
2024年秋季台风活动也呈现为三个阶段:第一阶段是由于9月中下旬MJO处于有利于台风生成的第6~7位相(图 4b),在9月10—28日的19 d内生成了6个台风,平均约3.2 d生成1个台风,属于受汇合区环流型影响而群发生成的台风;第二阶段是2420号台风“潭美”与2421号台风“康妮”形成“双台共舞”局面;第三阶段是11月副高较同期异常偏强,位置稳定且偏西,导致在11月4—12日,2422号台风“银杏”、2423号台风“桃芝”、2424号台风“万宜”、2425号台风“天兔”相继生成,9 d内生成4个台风,平均约2.3 d生成1个台风,群发特征明显,属于受季风槽环流型影响而群发生成的台风。尤其,11月12日4个台风共存形成“四台共舞”,是自1949年有气象记录以来该月首次,过去仅在1959年和1968年的11月出现过“三台共舞”的情况。
3.2 夏季台风多西北和北上路径,秋季台风多西行和西北行路径影响我国的台风典型移动路径包括西行路径、西北路径和转向路径。近年,西北太平洋台风活动呈现出持续向西和向极地方向移动的趋势(Kossin et al,2016;Sun et al,2019;Wu et al,2005;Yokoi and Takayabu, 2013)。许多研究表明,在副热带西北太平洋,进入南海的西行路径以及140°E以东的向北路径均有所减少,而向西北方向移动,趋向东亚沿岸的路径则有所增多(He et al,2015;Tu et al,2009;Wu et al,2005;Yokoi and Takayabu, 2013)。2024年,西北太平洋共有4个台风为西行路径,10个台风为西北行路径,2个台风为西转向路径(图 9a)。从台风路径频数图上可以看出,2024年夏季台风多为西北和北上路径(图 9b, 图 10b),这与台风的年代际变化规律基本一致;然而,该年秋季台风则多为西行和西北行路径(图 9c, 图 10c),这种与台风路径年代际变化规律不一致的特征可能更多体现了台风年际或季节内变化的特征,还需要进一步分析。2024年共有7个台风移入南海,其中,在夏季生成的8个台风中,无台风移入南海(图 9b);而在秋季生成的15个台风中,有7个进入我国南海东部海面(图 9c),分别是9月生成的2个台风(“摩羯”“山陀儿”),10月下旬生成的台风(“谭美”)和11月中旬连续出现的4个台风(“银杏”“桃芝”“万宜”“天兔”),以上台风给菲律宾、越南、老挝等多国带来重创。其中“山陀儿”“天兔”进入南海后东折北上,给我国台湾省及华东沿海地区带来风雨影响。这是由于秋季副高强度较强且位置偏西,引导台风沿着其南侧的东风气流向西移动,从西北太平洋进入南海。
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图 9 2024年(a)全年,(b)夏季和(c)秋季西北太平洋生成台风活动路径 Fig. 9 Tracks of typhoons generated in western North Pacific in (a) the whole year, (b) summer and (c) autumn of 2024 |
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图 10 2024年(a)全年,(b)夏季,(c)秋季台风路径频数异常(填色)分布 注:2.5°×2.5°,绿色圆点表示2024年生成的台风。 Fig. 10 Spatial distribution of frequency anomalies(colored) of typhoon tracks in (a) the whole year, (b) summer and (c) autumn of 2024 |
2024年,共有8个台风(“马力斯”“格美”“派比安”“摩羯”“贝碧嘉”“普拉桑”“山陀儿”“康妮”)在我国沿海登陆,其中“格美”“摩羯”“普拉桑”出现了2次登陆(表 1)。全年登陆台风个数(8.0个)较常年同期(7.2个)偏多0.8个(图 11a),登陆比例为30.8%,较常年同期(28.5%)偏高,中断了自2019年以来连续5年登陆台风个数持续偏少的情况。其中,秋季登陆台风个数明显多于夏季,2024年夏季登陆台风数为3个,较常年同期(4.7个)偏少1.7个(图 11b),登陆比例为37.5%;秋季登陆台风数为5个,与2010年并列为1979年以来历史同期最多,较常年同期(2.3个)偏多2.7个(图 11c),登陆比例为33.3%。
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表 1 2024年登陆我国台风一览表 Table 1 List of landfall typhoons in China in 2024 |
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图 11 1979—2024年(a)全年,(b)夏季和(c)秋季西北太平洋台风逐年登陆个数 Fig. 11 Yearly number of landfall typhoons from the western North Pacific in (a) the whole year, (b) summer and (c) autumn from 1979 to 2024 |
从台风登陆个数的月变化来看,常年平均8月登陆的台风个数最多,其次是7月和9月(图 12)。但2024年夏季登陆的3个台风集中在6月和7月,8月无台风登陆,是1979年以来第五个8月无台风登陆的年份(其余4年分别是:1983年、2010年、2014年、2023年),这是由于强大的副高盘踞,导致台风这一低压系统难以靠近并登陆我国。此外,2024年秋季共5个台风登陆,其中9月3个、10月2个。
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图 12 2024年和常年平均的逐月登陆台风个数 Fig. 12 Monthly number of landfall typhoons in 2024 and averaged from 1991 to 2020 |
从登陆地点的分布特征来看,登陆中国华东沿海的台风比登陆华南沿海的台风明显偏多。2024年登陆的8个台风中,共有7个登陆华东沿海(包含2次登陆),其中3个登陆台湾(“格美”“山陀儿”“康妮”),2个登陆上海(“贝碧嘉”“普拉桑”),1个登陆福建(“格美”),1个登陆浙江(“普拉桑”);仅有4个登陆华南沿海,其中2个登陆广东(“马力斯”“摩羯”),2个登陆海南(“派比安”“摩羯”)(图 13)。
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图 13 2024年西北太平洋台风登陆路径 Fig. 13 Tracks of landfall typhoons from western North Pacific in 2024 |
2024年夏季,台风登陆广东、福建、台湾、海南各1次,接近常年同期。通常秋季台风在中国的登陆点主要集中在广东、海南、福建、台湾,在福建以北登陆的比例比较小。然而,2024年秋季,台风登陆台湾2次,登陆上海2次,登陆浙江、广东、海南各1次,总体登陆位置明显偏北。1979—2023年,秋季在上海登陆的台风仅有2个,分别为1416号台风“凤凰”和2212号台风“梅花”,而在2024年9月中旬,连续2个台风3 d内接连登陆上海,较常年同期偏多1.9个,为1979年以来首次。
4.3 夏季台风登陆强度偏弱,秋季登陆强度偏强从台风首次登陆强度来看,8个登陆台风的首次平均登陆强度为38.6 m·s-1(13级), 较常年平均32.7 m·s-1(12级)偏强5.9 m·s-1(图 14a),其中除首个台风(“马力斯”)外,其余登陆台风的首次登陆强度均达到了强热带风暴级及以上。其中,“格美”(48 m·s-1,15级)为2024年首个登陆的超强台风;“摩羯”(62 m·s-1,17级以上)刷新多项纪录,是1949年以来在北部湾海面活动的最强台风,也是登陆中国的第二强台风(仅次于1409号台风“威马逊”),还是秋季登陆中国的最强台风;“贝碧嘉”(42 m·s-1,14级)是1949年以来登陆上海的最强台风。
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图 14 1979—2024年(a)全年,(b)夏季和(c)秋季西北太平洋台风初次登陆平均强度 Fig. 14 Yearly averaged intensity of landfall typhoons from the western North Pacific in (a) the whole year, (b) summer and (c) autumn from 1979 to 2024 |
2024年夏季3个台风登陆时的强度平均值为31.3 m·s-1(11级),弱于常年平均登陆台风强度32.7 m·s-1(12级)(图 14b)。然而,秋季台风登陆强度偏强,秋季登陆的5个台风平均强度为43.0 m·s-1(14级), 强于常年平均登陆台风强度(35.0 m· s-1,12级)(图 14c)。
5 结论与讨论本文从台风生成、活动、登陆等多角度分析了2024年夏季和秋季台风的特征差异,并针对差异进行了初步的大尺度环流分析,主要结论如下。
(1) 2024年西北太平洋共有26个台风生成,较常年平均偏多0.9个;台风生成源地整体偏西、偏北,共有7个台风生成于25°N及以北,较常年同期偏多5.2个,十分罕见;台风极值强度整体偏弱,但热带风暴和超强台风级个数较常年平均偏多;台风活动阶段性,群发性特征较为突出,出现了2次双台风事件和1次四台风事件;台风多为西行和西北行路径,共有8个台风登陆我国, 较常年同期偏多0.8个,中断了自2019年以来连续5年登陆台风个数偏少的情况;平均登陆强度偏强,“摩羯”“贝碧嘉”“康妮”3个台风均以强台风及以上级别的强度登陆我国。其中,该年台风活动最重要的特征就是夏季和秋季台风在生成、活动、登陆等多方面都表现出了显著差异(表 2)。
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表 2 2024年夏季和秋季台风活动特征总结 Table 2 Summary of activity characteristics of typhoons in summer and autumn of 2024 |
(2) 在台风生成特征方面,夏季台风生成数偏少,尤其初夏生成数为1979年以来历史同期并列第二少;而秋季台风生成数异常偏多,为1979年以来并列第三多;夏季与秋季台风生成数量的差异在1979—2024年期间排名第二,仅次于2018年。副高异常偏强、偏西,以及西北太平洋持续受到低层WNPAC环流控制是导致初夏台风生成异常偏少的直接原因,这样的环流异常与El Niño衰减年海温的滞后影响效应及南海夏季风爆发偏晚有关。9月台风生成数为1979年以来历史同期最多,主要是受减弱的副高和处于第4~7位相的MJO影响。此外,夏季台风生成源地偏北、偏东,而秋季台风生成源地偏北、偏西;夏季台风极值强度偏弱,而秋季台风极值强度偏强,且超强台风级占比为1979年以来历史同期第四。
(3) 在台风活动特征方面,夏季台风活动呈现三个不同阶段,初夏6月1日至7月18日无台风生成,是1979年以来首次;7月下旬发生“双台共舞”;8月上中旬台风群发。秋季台风活动群发性特征更加显著,9月中下旬,6个台风生成;10月下旬,“双台共舞”局面;11月中旬,“四台共舞”为1949年以来11月首次。此外,夏季台风多为西北和北上路径,而秋季台风多西行和西北行路径,这明显不同于台风路径的年代际变化特征。
(4) 在台风登陆特征方面,夏季登陆台风数为3个,较常年同期偏少;而秋季登陆台风数为5个,与2010年并列为1979年以来历史同期最多。夏季台风登陆位置接近常年同期;但秋季台风登陆明显偏北,尤其是9月中旬,连续2个台风3 d内接连登陆上海,为1979年以来首次。夏季台风登陆强度偏弱;而秋季台风登陆强度偏强,其中台风“摩羯”刷新多项纪录,“贝碧嘉”是1949年以来登陆上海的最强台风。基于本文研究可以发现,2024年,相较于夏季,秋季台风呈现出一系列显著特点:生成和登陆个数较多,生成源地偏南、偏东,极值强度和登陆强度更强(表 2)。本文也初步分析了造成秋季台风活跃的大尺度环流,主要与减弱的副高和活跃的MJO活动有关。2024年秋季台风活跃特征与年代际变化趋势有很大差异(Tan et al,2024),自20世纪90年代后期以来,秋季台风数呈显著减少趋势,且减少的台风主要源于15°N以南区域。然而2024年秋季台风数较常年同期异常偏多,且在15°N以南生成的台风也较常年同期偏多,造成这种差异特征的机理还需要进一步深入分析。
台风潜在生成指数(GPI)是由影响台风生成的动力和热力学参数构成的经验函数,许多研究表明,GPI可以用来较好地反映西北太平洋台风生成频数的变化特征,如GPIEN、GPIMW、GPITC、GPIZW、DGPI等,为理解台风活动的气候变率提供了重要参考(Emanuel and Nolan, 2004;Murakami and Wang, 2010;2022;Wang and Murakami, 2020;Wang and Wang, 2019;Wang et al,2021;2023;2024)。Wang et al(2023;2024)近期研究揭示了DGPI指数在表征西北太平洋台风生成频数气候态分布以及年际、年代际变率上都有较好的技巧,通过进一步计算DGPI指数中4个分量在高低层中的贡献,发现对流层低层的大尺度环流对台风生成的贡献约为65%,而对流层高层的贡献为35%。下一步将在前期研究的基础上进一步分析DGPI指数重要分量在2024年夏季和秋季台风活动异常过程中的作用。
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