全球气候变化影响西北太平洋热带气旋生成的研究

Tropical cyclone activity over the western North Pacific and South China Sea can affect half of the territory of China, and thus understanding of possible changes in tropical cyclone activity in a warming climate is important to China. So far little is known about the possible changes in tropical cyclone formation due to significant uncertainty in the existing assessment. One of the most important reasons is that the involved mechanisms are not clear. The main objective of this proposed research is to understand the mechanisms associated with the impacts of global climate change on tropical cyclone formation by focusing on 1) changes of the large-scale environment in which tropical cyclones form, and 2) the resulting influences on tropical cyclone formation. First of all the influence of global climate change on the large-scale flow patterns associated with tropical cyclone formation will be examined with the available reanalysis datasets and the output from IPCC climate models. Then the possible changes of tropical cyclone formation will be assessed through analysis of the relationship between large-scale flow patterns and tropical cyclone formation, calculation of the tropical cyclone genesis potential index, and numerical simulation of the sensitivity of tropical cyclone formation to changes in large-scale flow patterns.

我国大约一半国土面积受热带气旋的影响，如果全球气候变化导致热带气旋活动发生趋势性的变化，势必对我国的经济发展和人民生活造成重要影响。目前我们对全球气候变化如何影响热带气旋生成了解不多，现有研究结果存在很大不确定性，主要因为影响的机理还不清楚。本项目的研究目标是理解全球气候变化对热带气旋生成的影响机理，包括两个方面：1）全球气候变化对西北太平洋地区热带气旋生成大尺度环境的影响；2）热带大尺度环境变化对热带气旋生成的影响。一方面，通过分析观测资料和气候模式输出，诊断全球气候变化对热带气旋生成的大尺度环境场的影响；另一方面，通过分析热带气旋生成与大尺度环流的关系，计算热带气旋生成潜在指数，数值模拟热带气旋生成过程对大尺度环境变化的敏感性，揭示大尺度环流变化对热带气旋生成的影响。在此基础上进一步评估全球气候变化对热带气旋生成的可能影响。

最新IPCC报告指出全球气候变化影响热带气旋活动，可能导致全球或半球尺度上热带气旋生成频数减少，但是对具体海区（如西北太平洋和南海地区）热带气旋生成的影响了解不多。本项目的研究目标是认识全球气候变化对西北太平洋（包括南海）地区热带气旋生成（生成频数和生成位置）影响的机理，研究任务包括两个方面：1)通过分析环流系统的变化，了解全球气候变化对热带气旋生成的大尺度环境场的影响；2）分析和模拟相应大尺度环境场变化如何影响热带气旋生成。项目创新成果归纳为三个方面：第一，为了认识全球气候变化影响热带气旋活动的机理，与前人研究关注大尺度要素变化不同，分别通过观测分析和数值模拟研究低频大尺度环流系统季风槽和季风涡旋对热带气旋生成的影响，发现气候变化尺度上西北太平洋热带气旋生成变化主要着眼季风槽的变化，而季风槽的变化与西北太平洋副高、对流层高层南亚高压和太平洋洋中槽（TUTT）有密切关系；第二，发现太平洋洋中槽（TUTT）对西北太平洋热带气旋生成位置的影响，自上世纪70年代末以来，随着全球平均气温的明显上升，洋中槽西移了12个经度，热带气旋生成位置也西移了近6个经度；第三，CMIP5模式模拟影响热带气旋大尺度系统的能力模式之间差别很大，利用所有CMIP5模式的预测集成，热带气旋生成位置在未来变化不大，但是，如果考虑模式模拟历史变化的技巧，在选择的11个模式中预测的未来热带气旋生成区域东移2-4个经度。项目研究成果揭示全球气候变化影响西北太平洋热带气旋生成的关键物理过程，为预测西北太平洋热带气旋生成变化提高理论基础。