海洋科普 | 海洋和气候变化,跟台风有什么关系?

 
 
 
 

 

2019年8月10日凌晨,第9号台风“利奇马”在浙江省温岭市城南镇登陆。据统计,台风“利奇马”造成浙江、上海、江苏3省市的400多万人受灾,100多万人紧急转移安置。

 “利奇马”登陆时强度为超强台风,中心附近最大风力16级,相当于52米/秒,中心最低气压930百帕,是今年以来登陆我国强度最强的台风。同时,台风“罗莎”紧跟其后,雷达显示,“利奇马”和“罗莎”同时带来了强降雨。

 

图片

卫星云图显示台风“利奇马”和台风“罗莎”在西北太平洋“共舞”
 
图片

雷达显示台风“利奇马”和台风“罗莎”伴随强降雨(颜色越深代表降水越强)

 

 受台风“利奇马”登陆影响,浙江永嘉县北部山区,在3个小时内降雨量达到160毫米。在岩坦镇山早村,特大暴雨引发山体滑坡,堵塞了河流。10分钟内,山洪的最高水位就涨到10米,约120人被洪水围困。因水势上涨太快,堰塞湖又突发决堤,导致部分村民来不及撤离,出现人员伤亡。

其实,西北太平洋和北大西洋经常出现多台风和多飓风现象,台风、飓风究竟怎么生成?而海洋和气候的变化,又对台风活动有什么特别影响呢?

 

1

台风的生成条件

台风是指热带或副热带大气低气压系统,在全球不同的海区,台风、飓风、热带风暴、气旋性风暴或气旋等都泛指热带气旋。

受地球自转和大气引导气流的影响,热带气旋不仅会绕自己的中心急速旋转,而且也会向前移动。一般来说,热带气旋可以在全球许多热带海洋地区生成,全球每年会生成90个左右。

 

图片

全球热带气旋生成地区和路径

 

 
 

一般而言,热带气旋的生成和发展需要四个条件: 

1、广阔的高温、高湿大气。热带洋面上的底层大气的温度和湿度主要决定于海面水温,因此热带气旋只能形成于海温高于26-27℃的暖洋面上;

2、低层大气辐合、高层辐散的初始扰动,且高层辐散必须超过低层辐合,以维持足够的上升气流令低层扰动不断加强;

3、弱的水平风速垂向差异(即垂直风切变)。如果高低空水平风速相差过大,潜热会被迅速平流,不利于热带气旋的维持;

4、足够大的地转偏向力。地球自转作用有利于气旋性涡旋的生成。地转偏向力在赤道附近接近于零,向南北两极增大,热带气旋通常发生在大约离赤道5个纬度以上的洋面上。

 
 

 

2

全球变暖对台风活动的影响

全球变暖也会对台风活动造成影响,北大西洋的热带气旋观测资料显示,1851年以来,登陆美国的飓风数量没有增加,反而减少了,这表明全球变暖不利于飓风的生成和发展。

图片
 登陆美国的飓风数量:黑线是线性趋势,蓝线代表年代际变化

 

全球变暖会影响热带气旋数量和强度的变化,研究显示,全球变暖会减少全球热带气旋的数量,但会增加热带气旋的强度由之引起的降雨量。换句话说,全球变暖减少全球热带气旋的总数,但强的台风或飓风会越来越多。

不仅如此,全球变暖也会影响台风或飓风的路径。如有的研究表明,海洋变暖会减弱大西洋副热带高压,同时令副热带高压向东北方向移动;相反,如果海洋变冷,副热带高压和大气引导气流会使飓风向西北方向移动。也就是说,全球海洋变暖的效应是使台风向北或东北方向移动,不利于台风在大陆东南沿海登陆。

 

图片暖(a)和冷(b)海洋对应的副热带高压和飓风路径。黑色虚线箭头表示飓风路径

 

3

多年代际气候变率对台风活动的影响

台风活动不仅仅只受全球变暖的影响,气候的年代际、多年代际变率也对台风有着重要的影响。气候的年代际、多年代际变率在海洋中主要表现为海温出现了十几年或几十年的周期性变化。

中国位于太平洋的西北侧,所有能够登陆并影响中国的台风都起源于太平洋。太平洋存在着太平洋年代际振荡。西北太平洋热带气旋数量在太平洋年代际振荡的正位相时增加,负位相时减少。当太平洋年代际振荡处于正位相时,热带中、东太平洋偏暖而中纬度北太平洋偏冷。这会增加低层大气的初始扰动,同时降低大气的垂直风切变,有利于热带气旋的生成和发展。太平洋年代际振荡的负位相则刚好相反。

此外,大西洋上存在着大西洋多年代际振荡,也能影响到东北太平洋热带气旋。当它处于正位相时,北大西洋海温偏暖,北大西洋热带气旋增加,然而东北太平洋的热带气旋数量减少。这是由于偏暖的北大西洋能够引起对流层上层的东风异常,这个东风异常会横跨整个中美州大陆延伸到东北太平洋。暖的北大西洋从而减弱了北大西洋的垂直方向风的变化,但增强东北太平洋的垂直方向风的变化。大西洋多年代际振荡冷位相发生时,情况则相反。

 

图片
西北太平洋6-8月热带气旋时间序列和Nino3.4指数。1979-1997(1998-2015)太平洋年代际振荡为正(负)位相
 

4

年际气候变率对台风活动的影响

厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation, ENSO)是全球最强的年际(2-7年)尺度气候现象,也是造成中国1998年特大洪水,2008年南方雪灾的罪魁祸首。

厄尔尼诺-南方涛动分为厄尔尼诺(东太平洋增暖)和拉尼娜(东太平洋变冷)两种状态。当厄尔尼诺发生时,会增加东北太平洋的台风,并使西北太平洋台风源地向东南方向偏移。当拉尼娜发生时情况则相反。此外,厄尔尼诺也通过遥相关增加北大西洋的垂直风切变,从而不利于北大西洋飓风的产生和发展。
最近卫星观测结果表明,近年来ENSO事件和西北太平洋台风的关系有明显的加强,特别是1998之后二者的相关性增加到0.6。这是由于上世纪90年代末之后,中部型厄尔尼诺事件增多,增加了大气垂直风切变和湿度,从而增强了ENSO事件和台风在年际尺度上的联系。

 

5

台风预报面临的问题和挑战

超强台风如“利马奇”、“山竹”,会严重威胁到沿海人民的生命和财产安全。研究海洋或大气对台风影响的重要目的之一是提高台风预报的准确率,以减少台风造成的损失。
在过去几十年的研究中,台风预报系统对台风路径的预报有显著的提高。但由于缺乏台风观测资料、海洋-大气耦合模式的模拟能力不足,台风预报系统对台风强度和降雨量的预报改进仍不明显。
台风发生时往往伴随着狂风、巨浪和暴雨,直接观测台风的难度十分巨大。对台风的观测主要依靠卫星观测。近年来一些辅助观测手段也有了一定的发展。一些发达国家会利用飞机穿过台风,采集台风过程中大气压力、温度、湿度、风速等数据。这些数据能够加深人们对台风的了解,完善台风的理论和模式。但目前还缺乏对台风的海洋过程的观测,这也是造成当前台风强度预报改进不大的重要原因之一。新的海洋观测技术Glider(水下无人机)有助于解决这一问题。然而如何利用Glider开展台风观测,则是未来科学和技术上面临的一个难题和挑战。
台风是强大而深厚的天气系统,理论上控制台风变化的物理过程非常复杂,涉及到台风内部动力学、大尺度气候变化和小尺度天气过程等等。而目前海洋-大气耦合模式却很难同时模拟好大尺度气候和台风两种尺度系统的变化。所以如何改进目前的海洋-大气耦合模式,使之既能模拟台风又能模拟大尺度的气候变化,则成为了未来台风研究中面临的另一个难题和挑战。

 

 
 
 
你的每个赞和推荐,我都喜欢!
 
 

 

创建时间:2026-08-16 12:14
首页  ꄲ  科学中心  ꄲ  公益科普  ꄲ  海洋科普 | 海洋和气候变化,跟台风有什么关系?