西北太平洋是全球热带气旋(TC)主要发生区域之一，全球约1/3的TC(大约每年30个TC)在西北太平洋上生成，这当中约80%发展成热带风暴或台风(为方便起见，在后面把热带气旋和台风统称为TCs)。由于受东风气流、季风槽和西太平洋副热带高压的影响，在西北太平洋上生成的TCs中一大部分移向中国、日本、菲律宾、越南和韩国，并在这些国家登陆，从而给这些国家带来严重的经济损失和重大人员伤亡。

中国是世界上遭受TCs灾害最严重的少数国家之一。每年平均约7～8个TCs登陆中国，最多可达12个，一般年份，影响中国的TCs(不一定在中国登陆)可达10个左右。每年这些TCs给中国约造成250多亿经济损失和数百人的人员伤亡(黄荣辉和陈光华，2007；王磊等，2009a，2009b)。如2006年7月12日“碧丽斯”台风在福建霞浦登陆以后向西移动，在湖南和江西南部和广东北部带来特大暴雨，7月14日晚在上述地区降雨量达400 mm以上，引发了严重滑坡和泥石流灾害，造成600多人死亡和200多人失踪；2009年9月7日“莫拉克”台风在台湾南部登陆，降雨量达3000 mm多，引发了严重滑坡和泥石流灾害，造成了台湾南部461人死亡和192多人失踪。因此，关于西北太平洋TCs活动的气候学研究具有重要的科学意义，它不仅可以为西北太平洋TCs活动的季节预测提供科学依据，而且对于台风路径和登陆地点的预报也具有广泛的应用价值。

由于西北太平洋TCs活动气候学研究的重要性，国际上很早就关注了西北太平洋TCs生成的气候学条件(Gray，1968，1975)。与此同时，我国一些学者对台风气候学也做出了不少研究，如丁一汇等(1977)，陈联寿和丁一汇(1979)以及陈联寿等(1997)对西北太平洋TCs的生成、发展和移动路径的规律做了不少研究。近年来，李英等(2004a，2004b)对登陆中国的西北太平洋TCs的统计特征也做了深入研究。在20世纪90年代中后期，Elsberry(1995)，王斌等(1998)对20世纪有关TCs的观测事实、动力理论和数值模拟以及路径预报做了系统的回顾和综述。

然而，应该看到：以前许多有关西北太平洋TCs的研究主要强调TCs结构和强度的变化以及移动路径和登陆地点和登陆后强降水和强风等的天气学方面，相对而言，关于西北太平洋TCs活动的年际和年代际变化研究不是很多。在这方面较多的研究集中在热带Madden-Julian振荡(MJO)对西北太平洋TCs活动的影响(Harr and Elsberry，1991; 祝从文等，2004)以及ENSO循环对西北太平洋上TCs活动年际变化的影响(Chan，2000)。由于台风给我国带来灾害的严重性，开展西北太平洋TCs活动的气候学特征和年际、年代际变化以及台风在我国登陆地点年际和年代际变化的研究对于提高我国台风灾害的季节预测水平具有重要的科学意义。为此，近几年，中国科学院季风系统研究中心与许多院校一起开展了西北太平洋TCs活动的气候学研究。特别在西北太平洋上空利于TCs生成的大尺度大气环流型、西北太平洋TCs活动的年际和年代际变化、热带西太平洋季风槽对TCs活动(包括生成和移动)的动力作用、赤道对流耦合波动在西北太平洋TCs生成的作用以及全球变暖背景下西北太平洋TCs的活动的变化趋势进行了深入研究，并取得一系列研究进展。

本文主要综述和回顾近几年来中国科学院大气物理所季风系统研究中心关于西北太平洋TCs活动气候学一些研究进展以及有关的国内外研究，特别是综述了关于夏、秋季西北太平洋上空对流层低层利于TCs生成的五类大尺度环流型及其与涡旋的正压能量交换、西北太平洋TCs活动的年际和年代际变化和季节内变化、热带西太平洋季风槽对TCs生成的动力作用、热带西太平洋上空赤道对流耦合波动在西北太平洋TCs生成的作用以及全球变暖背景下西北太平洋TCs活动的变化趋势。由于篇幅和学识所限，本文所综述的内容可能挂一漏百，甚至是很重要的研究。

西北太平洋上空是TCs易于产生的区域，每年6～11月份大约30个TCs在此区域生成。之所以在此区域上空产生这么多的TCs，不仅仅是由于这个海域为全球最高海表温度(SST)的区域，此海域终年SST超过28.5°C(Gray，1968; Nitta，1987; 黄荣辉和李维京，1988)，它总是满足TCs生成的热力条件，而且也是由于在热带西太平洋上空具有利于TCs形成的季风槽及其它大尺度环流，这些大尺度环流型为TCs生成提供低层辐合和气旋性相对涡度以及适宜的垂直风切(L and er，1994; Briegel and Frank，1997; Ritchie and Holl and ，1999; 王慧等，2006)。

西北太平洋上空大气低层与季风槽有关的环流型是西北太平洋上TCs生成的重要大尺度环流背景，这也是开展西北太平洋TCs活动的季节预测首先要搞清楚的一个问题。最近，Feng et al.(2012)利用1991～2010年期间 20年JTWC(Joint Typhoon Warning Center，U.S.A.)的TC资料和NCEP-DOE的AMIP-II再分析资料分析了利于西北太平洋上空TCs生成的西北太平洋上空对流层低层几类大尺度环流型。他们指出了在西北太平洋上空对流层低层有五类利于TCs生成的大尺度环流型。这五类环 流型分别是：如图 1所示，季风切变型(简称MS，见图 1a)、季风辐合型(简称MC，见图 1b)、逆 向的季风槽，即东北—西南向的季风槽(简称RMT，见图 1c)、季风涡旋型(简称MG，见图 1d)以及热带东风环流型(简称TE，见图 1e)。前三类大 尺度环流型都是与季风槽有关。据Fenget al.(2012)的统计，每年在前三类大尺度环流型生成的TCs约占西北太平洋每年总TCs生成的80%。这个结果与Ritchie and Holl and (1999)和Chen et al.(2004)的结果较一致，他们也指出每年70%以上西北太平洋上空TCs在季风槽中生成。

图 1 西北太平洋上空利于TC生成的对流层低层850 hPa上五类大尺度环流型合成:(a)季风切变型(MS)，(b)季风辐合型(MC)，(c)逆向季风槽型(RMT)，(d)季风涡旋型(MG)以及(e)东风型(TE)。风场资料取自NCEP-DOE的AMIP-II再分析资料(Kanamitsu et al.,2002)，TC资料取自JTWC的TC资料 Fig. 1 Five types of the composite large-scale circulation patterns at 850 hPa in the lower troposphere favorable to tropical cyclone(TC)genesis over the western North Pacific:(a)The monsoon shear pattern(MC)，(b)the monsoon confluence pattern(MS)，(c)the reverse-oriented monsoon trough(RMT)，(d)the monsoon gyre pattern(MG)，and (e)the trade wind easterlies pattern(TE). The data of wind fields are from the National Centers for Environmental Prediction-Department of Energy(NCEP-DOE)AMIP-II reanalysis(e.g.，Kanamitsu et al.,2002) and the data of TC are from TC best track dataset of the Joint Typhoon Warning Center(JTWC)，U.S.A.

Feng et al.(2012)不仅从西北太平洋上空大气低层的涡度、高层散度、垂直风切和水汽条件分析了这些大尺度环流型为TCs生成提供了有利的动力和热力条件，而且分析了这些大尺度环流型与涡旋之间的正压能量转换。他们的结果表明了在季风切变、季风辐合以及逆向季风槽三种大尺度环流型由于纬向或经向风存在较大的纬向辐合或经向切变，故在这三种大尺度环流型与涡旋之间存在很显著的正压能量转换，即能量从大尺度环流型向涡旋转换，但在季风涡旋型和东风型，这两种大尺度环流与涡旋之间的正压能量转换并不明显。

在上述西北太平洋上空对流层低层五类利于TCs生成的大尺度环流型中季风辐合型，有的研究与赤道辐合带ITCZ混合在一起。故本文下面再讨论一下赤道辐合带对TC生成的影响。

赤道辐合带(ITCZ)也是热带大气环流重要成员之一，它具有强的经向风切变以及强的对流系统，因此，它不仅通过经向风的辐合为TCs生成提供大气低层的动力条件，而且通过大量潜热释放为TCs生成提供热力条件。Gray(1968)和陈联寿和丁一汇(1979)指出，西北太平洋上空TCs约80%在ITCZ生成，这可能是由于一般把季风槽的槽线视为ITCZ，因此，ITCZ与季风槽密不可分。

早在20世纪60年代谢义炳等(1963)以及谢义炳和黄寅亮(1964)就讨论了ITCZ对西北太平洋上TC生成的作用。并且，丁一汇和莱特(1983)也指出，在ITCZ偏北、偏东的年份，西北太平洋上往往台风生成偏多，而在ITCZ偏南、偏西的年份，西北太平洋上往往台风生成偏少。最近，曹西等(2013)利用卫星资料和再分析资料讨论了夏季ITCZ对西北太洋上TCs 活动的影响，并指出了ITCZ上对流活动的强弱与西北太平洋上TCs生成和路径有很好的关系。在ITCZ偏强年，西北太 平洋上TCs生成个数偏多，TCs路径易于转向；相反，在ITCZ偏弱年，西北太平洋上TCs生成个数少，TCs路径更易于西北行。

在北半球夏季，南半球的气流经常跨越赤道流向北半球(即越赤道气流)，从南半球来的越赤道气流到了北半球由于受科氏力的影响就会向东偏，从而加强了热带西太平洋季风槽。在热带西太平洋上有三支越赤道气流，它们分别位于105°E，125°E和150°E。在这三支越赤道气流中，位于105°E和125°E这两支越赤道气流的强弱直接影响热带辐合带的位置和强度(刘向文等，2009)。

关于越赤道气流与西北太平洋上TCs生成频次的关系，早在1956年李宪之就提出越赤道气流对西北太平洋TCs生成的作用(李宪之，1956)，在年际尺度上，夏季西北太平洋越赤道气流的强弱与整个台风季节的TCs生成频数有比较明显的正相关，王继志和莱夫特维奇(1984)指出多台风时期，越赤道气流较强，而在少台风期，越赤道气流相对较弱。并且，李曾中等(2004)根据统计研究也指出了西北太平洋上全年的TCs活动与6～9月145°E处偏南风的强度呈显著的正相关，而1998年为西北太平洋上台风生成极少的原因可能是因为该年在90°E～180°E区间的越赤道气流都很弱所致。肖文俊(1987)诊断了1982年西太平洋越赤道气流与TCs活动的关系，指出了130°E和150°E～160°E之间的两支偏南气流向北越过赤道之后转为西南风并且迅速加强，从而对该年的TCs的生成有重要影响。

最近，冯涛等(2012)利用美国联合台风预警中心的热带气旋(TC)数据以及JRA-25(Japanese 25-year Reanalysis Project，Japan)全球再分析等资料，分析了6～10月西太平洋上的三支越赤道气流的年际变化及其对西北太平洋TCs生成位置和数量的影响。他们的结果表明：在6～10月期间，热带西太平洋中部和东南部的TCs生成数量与125°E及150°E的越赤道气流强度呈显著的正相关；而在热带西太平洋北侧(25°N以北)的TCs生成频次与这两支越赤道气流的强度呈负相关。并且，他们还通过合成分析来分析越赤道气流强弱通过对西北太平洋上空大气低层的对外长波辐射(Outgoing long-wave radiation，以下简称OLR)、200～850 hPa垂直风切变、850 hPa相对涡度、200 hPa散度等的影响，从而来研究越赤道气流影响TCs生成的成因。他们指出了在越赤道气流偏强年，有利于热带西太平洋中部和东南部上空TCs的生成，而同时不利于TCs在25°以北的热带西太平洋北侧生成。此外，他们还从正压能量转换讨论了越赤道气流强弱对西北太平洋TCs生成的动力作用，表明：在越赤道气流偏强年，如图 2a所示，季风槽东伸，这导致在热带西太平洋的中、东部基本气流的动能容易通过纬向风的切变和辐合向扰动动能转换，有利于扰动在热带西太平洋偏东的区域上空加强，并形成TC；而在越赤道气流偏弱年，如图 2b所示，季风槽偏西，这导致在热带西太平洋的中、东部基本气流的动能不容易通过纬向风的切变和辐合向扰动动能转换，高频扰动不容易在热带西太平洋东部加强，因而TCs主要在热带西太平洋西部生成。此外，他们还指出：无论在越赤道气流强年或者弱年，在TCs生成之前的2～4天均可以发现有邻近的越赤道气流突然加强的过程，这可能是触发TC生成的动力因素之一。

图 2 越赤道气流偏强(a)和偏弱(b)年的6～10月在西北太平洋上空850 hPa面上涡旋动能倾向 的合成分布。单位：10-5m2 s-3。风场资料取自JRA-25再分析资料 Fig. 2 Composite distributions of the tendency of eddy kinetic energy at 850 hPa over the western North Pacific during the period Jun-Oct(a)for the years with strong cross-equatorial flow and (b)for the years with weak cross-equatorial flow. Units: 10-5m2s-3. The data of wind fields are from the JRA-25 reanalysis

西北太平洋上TCs无论生成频次或移动路径都有很明显的年际、年代际及季节内变化，这也是一个与西北太平洋上TCs活动及登陆我国台风的季节预测密切相关的重要问题，因此，近年来我们对此开展了系统研究，并取得了重要进展。

热带太平洋海—气相互作用对TCs路径和强度的变化有着重要影响(Wu et al. 2005)，特别是ENSO循环的不同位相对于西北太平洋TCs活动的年际和年代际变化有重要影响(Chan，2000)。然而，热带太平洋El Niño和La Niña事件发生的最强信号在冬季，而热带西太平洋最强信号一般领先于东太平洋3～5个月出现，而西北太平洋TCs生成的最盛期在6～9月，这正是热带西太平洋海温异常(特别是次表层海温)最强信号发生的时期。为此，用西太平洋暖池次表层的热力来分析热带西太平洋季风槽位置和西北太平洋TCs活动年际变化会更合理。

Wu et al.(2011)研究表明西北太平洋TCs路径和强度有很大年际变化且与热带太平洋海—气通量有很密切关系。黄荣辉和陈光华(2007)以及Chen and Huang(2008)利用热带西太平洋次表层海温以及NCEP/NCAR再分析资料分析了西太平洋暖池次表层的热力与西北太平洋上空季风槽和TCs活动年际变化的关系。分析结果表明：如图 3a(见文后彩图)所示，当西太平洋暖池次表层处于暖状态，则西北太平洋TCs的生成位置和移动路径偏北、偏西，这导致影响我国台风个数偏多；相反，如图 3b(见文后彩图)所示，当西太平洋暖池次表层处于冷状态，则西北太平洋TCs的生成位置和移动路径偏南、偏东，易于130°E附近转向，影响日本的台风偏多，而影响我国的台风偏少。

图 3 西太平洋暖池热状态、季风槽、西太平洋副热带高压与西北太平洋上空TCs和TCs 移动路径之间的关系示意图：(a)暖池处于热状态；(b)暖池处于冷状态 Fig. 3 Schematic diagrams of the relationship among the western Pacific warm pool thermal state，the monsoon trough，the western Pacific subtropical high，and moving tracks of TCs over the western North Pacific for(a)the warm state and (b)the cold state of the western Pacific warm pool

最近，冯涛等(2013)分析了2004年和2006年7～9月热带太平洋季风槽位置和结构的不同所引起西北太平洋上TCs生成特征的不同。他们指出：2004年西太平洋暖池次表层偏冷，季风槽位置偏东，如图 4a所示，季风槽东端有强的纬向风的经向切变和纬向辐合，因此，在2004年台风季节(7～9月)西北太平洋对流层低层大尺度环流型为季风辐合型(MC型)；并且在此季风切变型的大尺度背景场的作用下，很多MRG波转变成TD型扰动，从而导致热带西太平洋东侧上空不断出现强的TD型波列，这使得大量强的TCs在西北太平洋偏东位置上生成，这造成了在2004年7～9月份西北太平洋上就有9个TCs在MC型里生成，其中在8月就有6个TCs在MC里生成。而在2006年，西太平洋暖池次表层偏暖，季风槽位置偏西，如图 4b所示，季风槽东端呈现有强的纬向风切变，因此，在2006年台风季节，西北太平洋上空对流层低层大尺度环流型为季风切变型(MS型)。由于强的季风切变位置偏西，这使得在西北太平洋偏东、偏南侧很少有MRG波转变成TD型扰动，导致了西北太平洋上TD型波列不强，从而引起TCs在西北太平洋偏西位置上生成。2006年在7～9月份，只有2个TC在MS型中生成，而在MG型(季风涡旋)中有4个TC生成。

图 4 2004年（a）和2006年（b）8月平均的西北太平洋上空850 hPa流场（流线）、OLR（阴影，单位W/m2）、以及TCs生成位置 Fig. 4 Averaged streamline fields at 850 hPa, OLR (shaded) and TC genesis locations over the western North Pacific during August, (a) 2004 and (b) 2006

王磊等(2009a)的研究表明了在西北太平洋偏西、偏北地区生成的热带气旋或台风易于在我国登陆；并且，黄荣辉和王磊(2010)利用美国联合台风预警中心(JTWC)的TC资料和再分析资料，分析了西北太平洋TC和台风登陆我国最多的7～9月份台风登陆我国地点的年际变化及其与Huang(2004)所提出的东亚/太平洋(EAP)指数的关系。他们的结果指出：7～9月份在我国厦门以北登陆台风个数的年际变化与夏季(6～8月)EAP指数有很好的正相关，相关系数达到―0.53，超过95%信度。这表明：当6～8月份EAP指数为正，如图 5a所 示，则7～9月份西太平洋副热带高压位置偏北，从而引起西北太平洋台风登陆厦门以北的个数偏 多；相反，当6～8月份EAP指数为负，如图 5b所示，则7～9月份西太平洋副热带高压偏南，从而引起西北太平洋台风登陆厦门以北的个数偏少。此外，王磊等(2009b)的研究还揭示了夏、秋季东亚和西北太平洋大尺度环流，特别是西太平洋副热带高压和季风槽对于台风登陆我国有很大影响。

由于EAP指数是利用Nitta(1987)所提出的PJ振荡以及黄荣辉和李维京(1988)所提出的东亚/太平洋(EAP)型遥相关波列而定义，而此遥相关波列与西太平洋暖池的热力和上空对流活动紧密相关，因此，这也进一步说明了西太平洋暖池的次表层热力对西北太平洋TCs移动路径有很大影响。

图 5 夏季(6～8月)东亚/太平洋(EAP)指数为高指数年(a)和低指数年(b)的7～9月份东亚和西北太平洋上空500 hPa高度场距平(实、虚等值线分别表示正、负距平，单位：gpm)和台风路径合成分布。取1979～2007年7～9月份500 hPa高度场的气候平均为正常值，高度场资料取自JRA-25再分析资料 Fig. 5 Composite distributions of 500-hPa geopotential height anomalies(solid and dashed contours，units: gpm) and moving tracks of typhoons over East Asia and the western North Pacific during Jul-Sep for(a)the years with high summertime(Jun-Aug)EAP(East Asia-Pacific teleconnection)index and (b)the years with low summertime EAP index. The climatological mean monthly 500-hPa geopotential height fields for 1979-2007 are taken as the regular fields，and the data of geopotential height fields are from the JRA-25 reanalysis

上述研究可以为西北太平洋上TCs活动和台风登陆我国地点的季节预测提供科学依据。

最近，Ashok et al.(2007)已指出热带太平洋有两类ENSO事件，即热带东太平洋增温型和热带中太平洋增温型(又称El Niño Modoki)。热带太平洋这两类增温型不仅对东亚夏季风降水有严重影响(黄平和黄荣辉，2010)，而且对西北太平洋和南海上空TCs生成位置和频次也有重要影响。Chen and Tam(2010)研究了热带太平洋两类ENSO事件对西北太平洋及南海上空TCs生成位置生成频次的影响。他们的结果表明：在东太平洋增温型El Niño事件发生的年份，则西北太平洋上TCs生成位置偏南、偏东；而中太平洋型增温型El Niño事 件发生的年份，则西北太平洋上TCs生成位置偏 北、偏西。这主要是由于两类不同ENSO事件发生时，热带太平洋上空的加热位置不同，在东太平洋增温型El Niño发生的年份，如图 6a(见文后彩图)所示，热带太平洋上空对流加热偏东、偏南；而在中太平洋增温型El Niño发生的年份，如图 6b(见文后彩图)所示，热带太平洋上空对流加热偏西、偏北。因此，热带太平洋两类ENSO事件通过对流加热位置不同而引起热带太平洋上空环流异常不同，从而造成西北太平洋上TCs生成频次和位置的不同。并且，他们还指出：当东太平洋增温型的El Niño事件发生，南海上空TCs生成少；而当中太平洋增温型的El Niño事件发生，南海上空TCs生成多。

图 6 两类ENSO事件发生年的夏季热带太平洋海表温度(SST)距平(阴影)，850 hPa距平风场(矢量)和对外长波辐射(OLR)距平(实、虚线单位：W/m2)合成分布：(a)东太平洋增温型El Niño事件；(b)中太平洋增温型El Niño事件(El Niño Modoki) Fig. 6 Composite distributions of SST anomalies(shading)，850-hPa wind anomalies(arrows) and OLR anomalies(dashed/solid contours indicate negative/positive values，units: W/m2)in the tropical Pacific in summer(JJA)for two kinds of ENSO events:(a)The El Niño years with the topical eastern Pacific warming pattern;(b)the El Niño years with the tropical central Pacific warming pattern(El Niño Modoki)

(1)西北太平洋和南海上空TCs生成频次的年代际变化

Xie et al.(2009)指出，在热带印度洋增暖时，由于所激发Kelvin波的作用，夏季在西北太平洋西部上空对流层下层往往出现反气旋型的异常环流；并且，Du et al.(2011)的研究表明了这个反气旋异常环流会抑制西北太平洋上TCs的生成，从而使西北太平洋上空TCs生成频次减少，从20世纪70年代中后期起由于热带印度洋持续增温，使得西北太平洋上TCs生成频次减少。

最近，Wang and Huang(2013)利用IBTrACS(International Best Tracks Archive for Climate Stewardship project)1948～2009年近62年TC资料分析了5～11月中国南海TCs生成频次的年际和年代际变化特征及其与热带印度洋海表温度的关系，其结果表明：5～11月份我国南海TCs生成个数有明显的年际和年代际变化，特别是从20世纪70年代中后期到2009年，我国南海TCs生成频次明显减少；并且，他们的研究还表明了热带南印度洋(10°S～25°S，60°E～90°E)的海表温度(SST)也有很明显的年际和年代际变化，它与南海5～11月TCs生成频次有很高的反相关，相关系数达到―0.61，超过99%的信度(见图 7)。这表明了热带南印度洋增暖对我国南海TCs生成有抑制作用，由于热带印度洋海表温度从20世纪70年代中后期起明显增温，这利于热带西太平洋反气旋距平环流的加强，从而引起了南海TCs生成频次的减少。

图 7 1948～2009年5～11月中国南海上空的TCs生成频次(实线)和热带南印度洋(10°S～25°S，60°S～90°E)的SST距平(柱图，单位：°C)的变化趋势。TC资料取自IBTrACS资料集 Fig. 7 The variation of the frequency of TC genesis over the South China Sea(SCS) and SST anomalies in the tropical Indian Ocean(10°S-25°S，60°E- 90°E)(bar chart)during May-Nov from 1948 to 2009. The data of TC are from the dataset of IBTrACS

(2)西北太平洋TCs移动路径和登陆中国地点的年代际变化

随着全球气候变暖以及气候的年代际变化，西北太平洋上TCs不仅生成频次有很大年代际变化，而且它们的移动路径也有很大的年代际变化。Wu et al.(2005)分析了西北太平洋和南海上空TCs和台风移动路径的变化，指出了西北太平洋台风的盛行路径自1965年以来总体向西偏移，而南海盛行台风路径有向北偏移的趋势，影响南海的台风明显减少。值得注意的是，这种影响台风移动路径的大尺度引导气流的变化与某些全球变暖数值试验基本一致(Wu and Wang，2004)。并且，Ren et al.(2006)的统计表明，随着台风盛行路径的偏移，在我国台风带来的降水呈减少的趋势。此外王磊等(2009a)的研究表明，从20世纪80年代起登陆厦门以北的台风增多，并且强度加强。

热带西北太平洋上TCs生成有很明显的季节内变化，它与热带西太平洋大气的季节内振荡有密切关系。热带西太平洋地区上空的季节内振荡存在两个主要的振荡频段：30～60天振荡(MJO)及准双周振荡(QBWO)。为此，我们主要从MJO和QBWO对西北太平洋TCs生成频次的影响来研究西北太平洋TCs生成频次的季节内变化。

(1)MJO对西北太平洋TCs生成频次的影响

陈光华和黄荣辉(2009)以及Huang et al.(2011a)的研究表明了热带西太平洋上空大气MJO的不 同位相对西北太平洋上TCs活动有很强的调制作用。当西北太平洋西侧为MJO的西风位相所控制时，MJO通过纬向风的辐合作用，使得在辐合区传播的赤道波动将发生波数增加、波长缩短的结构改变，从而触发较大尺度的MRG波动向天气尺度TD型扰动演变；并且，他们的研究还表明了在MJO的西风位相期间，纬向风的纬向辐合与经向切变可以使得低频波动动能向高频波动的动能转换，使得高频波动得到加强，从而使得在此区域TCs生成的数量明显偏多。相反，当西北太平洋西侧为MJO的东风位相时，TCs生成的数量受到抑制。

并且，陈光华和黄荣辉(2009)还对MJO活动的年际变化进行了研究，他们的研究表明：在西太平洋暖池处于暖状态时，西北太平洋西侧的MJO活动频繁，西风位相活跃，从而有利于此区域TCs的生成；相反，在西太平洋暖池处于冷状态时，西北太平洋西侧的MJO活动减弱，西风位相不活跃，从而不利于此区域TCs的生成。最近，Cao et al.(2012)研究还表明了ITCZ的季节内振荡对于西北太平洋上TCs生成的季节内变化也有很明显的调节作用。

(2)QBWO对西北太平洋上TCs生成频次的影响

王磊等(2009c)研究了西北太平洋上空大气的QBWO对西北太平洋上TCs活动的影响。他们的研究结果表明了在准双周尺度上，对流与纬向风表现出沿热带地区向西偏北传播的特性，特别是不同QBWO位相合成的季风槽位置和强度也会产生相应的不同，因此，QBWO是西北太平洋上空季风槽季内变化的重要影响因子之一。当QBWO处于1、4位相时，则西北太平洋上TCs生成的频次较低，且登陆我国TC的数量也较少；当QBWO处于2、3位相时，则西北太平洋上TCs生成的频次较高，特别是处于位相3时，不仅TCs生成频次高而且登陆我国的TCs数量也多。

不少研究都揭示了西北太平洋季风槽的位置和强度对于此区域TCs生成有重要影响，并表明了西北太平洋上70%以上TCs的生成与季风槽有联系(Briegel and Frank，1997; Ritchie and Holl and ，1999; Chen et al.,2004; Wu et al.,2012b; Feng et al.,2012)。这不仅是由于季风槽可以在大气低层为 TCs生成提供气旋性相对涡度(Sadler，1967; Frank，1987; Chia and Ropelewski，2002; Chen et al.,2006)，而且还可以通过纬向风的辐合和切变使得MRG波转变成TD型扰动，而TD型扰动可以认为是TCs生成的先兆胚胎或先兆扰动(precursor disturbance)(Takayabu and Nitta，1993; Dickinson and Molinari，2002; Chen and Huang，2009)。因此，西北太平洋上季风槽对于TCs生成具有重要的动力作用。

自从Matsuno(1966)从理论上提出赤道波动以后，热带大气和海洋环流动力学得到很大发展。近几年，热带对流活动与赤道波动的相互作用，由于它是深入研究西北太平洋TCs生成动力学的关键，因此它已成为热带大气动力学研究的一个热点问题。Yang et al.(2007a，2007b)和Kiladis et al.(2009)系统地研究了热带对流耦合波动。

最近，Huang and Huang(2011)利用Cloud Archive User Service(CLAUS)的云顶亮温(T_b)资料以及NOAA的射出长波辐射(OLR)资料，并基于Wheeler-Kiladis滤波方法(Wheeler and Kiladis，1999)研究了热带对流耦合波动的气候平均和年际变化特征，即MRG波，TD型波动，赤道Rossby波(ER)以及赤道Kelvin波(Kelvin)强度的气候及年际变化特征(见图 8)。虽然他们所得的结果与以前的一些研究结果(Yang et al.,2007a；Kiladis et al.,2009)相似，但在Huang and Huang(2011)的研究中不仅对于这些波动的气候分布有更精细的描述，而且对这些波动的年际变化做了深入的研究。

图 8 1984～2004年平均的在20°S～20°N之间热带OLR的频率—波数谱分布。红色实线表示滤出的Kelvin波、n=1向西传播赤道Rossby波(ER)、Rossby-重力混合波(MRG)和热带低压型波动(TD型波动)的区域；黑色实线表示对于等效高度为8 m、25 m和90 m波的频散曲线。资料取自NOAA Fig. 8 Wavenumber-frequency spectrums of OLR from 1984 to 2004 between 20°S and 20°N. The red solid polygons indicate the domains for filtering the Kevin wave，the n=1 westward-propagating equatorial Rossby(ER)wave，the mixed Rossby-gravity(MRG)wave，and the TD-type wave，respectively; the black solid lines denote the dispersion curves for the equivalent heights of 8，25，and 90 m. The data are from NOAA

Huang and Huang(2011)对热带对流耦合波动的年际异常和年际方差进行了系统分析，他们的研究结果表明：Kelvin波活动异常在热带东太平洋有最大的年际方差，而其余3种对流耦合波动的年际方差分布特征与ITCZ分布相类似；这四种波动在热带东太平洋有最强的超前滞后1月的自相关且波动异常和局地海温异常的关系在此地区也最好。并且，他们还指出：在热带东太平洋对流耦合波动异常信号的持续性可能是由于这个地区的波动异常受海温异常控制而造成的。此外，他们的研究还表明，两类ENSO事件对热带大气波动异常有一定影响，两类ENSO事件是影响热带地区波动异常的主要因子之一，赤道东太平洋的波动异常和Nino3区的海温异常有正相关，而西太平洋的波动异常与Nino.3区海温异常有负相关关系。

从图 8可以看到，TCs 生成先兆扰动的TD型波动(或TD型扰动)的波数和频率大于MRG波，波长短于MRG波。Takayabu and Nitta(1993)指出了MRG波进入热带西太平洋后将逐渐转变为向西北方向传播的TD型扰动。MRG波如何转变成TD型扰动？关于此问题，黄荣辉和陈光华(2007)以及Chen and Huang(2008，2009)做了深入研究，他们把Webster and Zhang(1988)所推导的赤道Rossby波在沿波传播路径传播时波数变化与纬向风辐合的关系推广到MRG波与TD型波动的波数域中，即

式中，k是纬向波数，是纬向风的时间平均，是沿群速度(即波的传播路径)方向的随体微商。(1)式表明了在纬向风辐合的区域传播的赤道MRG波的纬向波数将增加，其波长将变短。黄荣辉和陈光华(2007)以及Chen and Huang(2009)指出：由于西北太平洋季风槽的东端是纬向风的 强辐合之处。这样当波长较长而波数较小的MRG波西进到季风槽的东端，此波动在季风槽纬向风 辐合的作用下，它将转变成波数较大而波长较短 的TD型扰动，这将为TC生成提供了先兆(precursor)扰动。并且，他们利用同样原理，得到下式

式中m是经向波数。(2)式表明了在纬向风经向切变强的区域，赤道波动的经向波数将增加，其波长将变短。Chen and Huang(2009)的研究表明：西北太平洋季风槽中是纬向风强切变之处，这样，当MRG波西进到季风槽东端时，此波动在季风槽东端纬向风辐合的作用下，其波数增大，而波长将变短；并且，当此波继续传播到季风槽中，在季风槽纬向风的经向切变和纬向辐合的共同作用下，此波动不仅纬向波数继续变大，而且经向波数将变大，且波长继续变短，而且将变形、分裂，最后变成TC。

黄荣辉和陈光华(2007)以及Chen and Huang(2008，2009)利用1980～2001年7～10月再分析的850 hPa风场和OLR资料进行了3～6 d的带通滤波，并以(0°，160°E)的经向风为参考点，对热带太平洋上空850 hPa高频(3～6 d)变化风场和OLR距平场求线性回归，将回归系数场乘以0.1 m/s，得到含有单位的变量场，从而分析了与热带西太平洋次表层热力相关的季风槽位置的不同对MRG波转变成TD型扰动的影响。他们的结果表明：当热带西太平洋处于暖状态，这时西北太平洋上空季风槽位置偏西，如图 9a1，a2，a3所示，热带西太平洋偏东侧存在明显的MRG波，这说明在160°E附近，对流层低层MRG波还未转变成TD型扰动，波列强度远弱于西太平洋暖池处于冷状态的波列强度，同时波的垂直结构随高度东倾；相反，当热带西太平洋处于冷状态，这时季风槽位置偏东，如图 9b1，b2，b3所示，热带西太平洋偏东侧已有明显的TD型扰动，这说明在160°E附近对流层低层MRG波已转变成TD型扰动，且波列强度较强。Wu et al.(2012d)的研究也表明了西北太平洋东南侧上空TCs生成是与季风槽对MRG波转变成TD型扰动的动力作用有密切关系。

上述结果表明了西北太平洋上季风槽对MRG波转变成TC 先兆的TD型扰动起了重要的动力作用。

图 9 西太平洋暖池处于暖状态(a1，a2，a3)和冷状态(b1，b2，b3)，以(0°，160°E)的经向风为参考点的超前1 d、同时和落后1 d的线性回归的热带太平洋上空7～10月850 hPa 3～6 d滤波的高频风场(矢量，单位：m/s)和OLR距平场(阴影区，单位：W/m2)的合成分布。风场资料取自NCEP/NCAR 再分析资料(Kalnay et al.,1996) Fig. 9 Distributions of linear regression of 850-hPa winds(vectors) and OLR anomaly(shading)with respect to 850-hPa meridional wind at the base point(0°，160°E)derived from 3-6-day filtered data for successive three lag，simultaneous，and lead days for(a1，a2，a3)the warm years and (b1，b2，b3)the cold years of the western Pacific warm pool. The data of wind fields are from the NCEP/NCAR reanalysis(e.g.，Kalnay et al.,1996)

为了说明西北太平洋上空季风槽对TC生成的动力作用，Wu et al.(2012b)进一步利用正压能量转换来诊断季风槽对TC生成的动力作用，他们应用正压能量循环方程，即

式中，、分别为瞬变涡旋的纬向和经向风速，、分别是时间平均的纬向和经向风速，是瞬变涡旋的动能。Wu et al.(2012b)利用(3)式对西北太平洋上空对流层低层850 hPa的平均气流和瞬变扰动正压能量之间的转化进行了定量计算和分析。如图 10所示，热带西太平洋对流层低层沿着季风槽存在着明显的平均动能向涡旋动能转化，该能量转化区随着季风槽的增强东伸(或减弱西退)也加强东进(或减弱西退)。因此，正是季风槽位置和强度的变化引起了大尺度平均动能向较小尺度瞬变涡旋动能转化的变化，从而影响了相应地区TC的生成。

图 10 西太平洋暖池(a)偏暖(季风槽位置偏西)和(b)偏冷(季风槽位置偏东)年的6～10月850 hPa面上(涡旋)动能倾向合成分布。单位：10-5 m2 s-3 Fig. 10 Composite distributions of the tendency of eddy kinetic energy at 850 hPa over the western North Pacific during the period Jun-Oct for(a)the years with the warming warm pool(the westward shift of the monsoon trough) and (b)the years with the cooling warm pool(the eastward shift of monsoon trough)over the western North Pacific. Units: 10-5 m2 s-3

Huang et al.(2011a)根据(3)式从动力理论分析了涡旋在季风槽中的演变过程并结合了Wu et al.(2012c)利用(3)式的计算结果，提出了西北太平洋季风槽从MRG波向TD型扰动转变且发展成TC过程中的动力作用概念图(见图 11)。图 10表明，当TD-MRG波从赤道中东太平洋向西传播过程中，当波位于日期变更线以东时，其波的结构更接近MRG波，而当波传播接近到西太平洋季风槽东端的位置时，波的强度开始加强，水平尺度收缩，并呈东北—西南倾斜，垂直结构呈正压结构，对流中心与涡旋中心重合；当此种波动沿着季风槽向西北行，此时TD-MRG波更具TD波的性质。

图 11 在西北太平洋季风槽MRG波向TD型扰动转变的动力过程概念图 Fig. 11 Conceptive diagram of dynamical process of the transition from the MRG wave to TD-type disturbance in monsoon trough over the western North Pacific

此外，Wu et al.(2012d)还利用浅水波模型对这个动力过程进行了模拟，模拟结果清楚展现了在季风槽气流影响下热带波动的演变过程。如图 12所示，当MRG波移近季风槽，在季风槽纬向风纬向辐合和经向切变的作用下，它的尺度收缩、形状改变，最终演变为小尺度扰动的过程，这些扰动在合适的大尺度环境配合下发展成为TC。

图 12 利用浅水波模型对MRG波—TD型扰动的转变过程模拟第10天的结果。矢量箭头表示扰动风场，浅色实、虚线分别表示扰动正、负涡度区域(单位：10-6 s-1)，粗虚线的区域表示季风槽区，阴影表示正压能量转换的区域 Fig. 12 The 10th day simulation results of the evolution process from the MRG wave to the TD-type disturbance by using the shallow water wave model. The vectors represent horizontal eddy wind; light solid and dashed lines represent the areas of positive and negative relative vorticity(units: 10-6 s-1)，respectively; the heavy black line represents the monsoon trough; the shading represents the areas of positive barotropic energy conversion

ENSO循环不同阶段对西北太平洋TCs活动有重要影响，特别对于热带TD-MRG波动有着明显的影响(Wu et al.,2012d)。Chen(2012)利用一 个全球大气斜压异常模式，研究了在不同背景场中，MRG波转变成TD型扰动的差异，并初步探讨了这种高频波动的转变对TC生成的影响。研究结果显示，在同时存在理想基本气流和波动—对流热力反馈的条件下，对应季风槽东伸的El Niño年，MRG波和TD型波动两类天气尺度波动的转变位置偏东，且波列北移显著；而对应季风槽西撤的La Niña年，高频波的转变位置偏西，波列以西传为主。

并且，Chen and Tam(2012)的研究表明了赤道波动对赤道外天气尺度波源产生的Rossby波能量频散的响应是激发低层MRG波的一种新机制。他们通过观测与模拟结果都表明，在ENSO循环的不同阶段的背景气流场对赤道MRG波的激发有着不同的影响，对应El Niño年，西北太平洋低层盛行西风，由此产生的纬向风辐合和东风垂直切变有利于东南向的能量频散和赤道MRG波响应；相比较而言，在La Niña年，赤道MRG波的响应要明显减弱，且不利于能量的频散。

前面已经阐述了很多学者在研究西北太平洋上TCs生成时，指出了TD型扰动是TC生成的先兆(precursor)(Takayabu and Nitta，1993; Dickinson and Molinari，2002; Chen and Huang，2009)。Fu et al.(2007)的研究结果表明，导致TCs生成的初始扰动有三类，它们分别是：来自于前一个TCs的能量频散、天气尺度波列(主要是TD型波动)以及东风波三种类。这三种初始扰动尺度的缩小以及大尺度环境气流的辐合强迫可能是导致TC生成的机制。因此，从他们的研究结果可以看到，西北太平洋上TD型扰动是触发TC生成主要扰动之一。

最近，关于TD型扰动因何能发展成TC已成为一个台风动力学研究中一个焦点问题。Chen(2012)利用一个全球大气斜压异常模式，并考虑了波动—对流热力反馈条件下通过敏感性试验来研究TD型扰动发展成TC的过程。他的试验结果表明了对流非绝热加热过程可以使波动显著收缩水平尺度，从而使TD型扰动发展成TC。因此，不同年份，相应于不同热力场的差异就有可能造成TD型扰动发展成TC的差异。这可能是造成了西北太平洋上TCs活动差异的一个重要因子。

目前，国际上关于在全球变暖背景下全球TCs活动变化趋势的研究结论还存在着争议。一部分科学家(Emanuel，2005; Webster et al.,2005; Elsner et al.,2008)认为，全球气候变暖显著加强台风活动，他们的主要依据有以下四个理由：全球TCs在过去30年总体有显著增强的趋势，而且这种趋势与TCs发生和发展区域的海温升高趋势相吻合；全球热带海温升高似乎是唯一能解释全球强TCs过去30年在不同海域显著增加的因素；全球热带海温升高可以从理论上说明强TCs生成频次增加的物理机制；动力模型也显示出在全球变暖气候背景下强TC发生频率有增加的趋势。但也有一部分科学家(L and sea et al.,1996; Chan and Shi，1996；Chan，2006; Trenberth，2005)认为，全球变暖对TCs的影响并没有前者所说的那么明显，至少到目前为止尚无充分的证据表明全球变暖已经造成了更多的TCs的产生，他们也有以下四个主要依据：30年的资料太短，无法说明长期的TCs变化趋势；过去30年强TCs增加的趋势可能是观测手段改变和对气旋强度确定过程中所造成误差的产物；由于全球变暖同时使对流层上部增暖等因素将完全或部分抵消海温增暖对TCs强度变化的影响；当前气候系统的内在周期变化可以解释过去30年的TCs生成频率及强度变化。因此，全球变暖背景下西北太平洋TCs活动的长期变化趋势至今也没有确定的说法，这是需要更多有说服力的研究。

Huang and Huang(2011)根据西北太平洋台风登陆中国地点的年际变化与夏季EAP指数有很好的相关(黄荣辉和王磊，2010)，从IPCC(Inter- governmental Panel on Climate Change)第四次评估报告(AR4)22个耦合气候数值模式的模拟结果重构了夏季EAP型遥相关，并与实况相比较，指出只有中国IAP(Institute of Atmospheric Physics，ChineseAcademy of Sciences)和美国NCAR气候数值模式能较好地再现夏季EAP型遥相关，从而能较好地模拟西北太平洋台风登陆中国地点的年际和年代际变化。并且，最近Huang and Du(2012)分别从IPCC-AR4的22个海—气耦合气候数值模式以及IPCC第五次评估报告(AR5)的33个海—气耦合气候数值模式重构了在A1B排放情景下21世纪夏季EAP型遥相关，研究了21世纪夏季EAP型遥相关的变化趋势，从而预估21世纪早、中、晚期台风在中国登陆地点的变化趋势。如图 13所示，在全球变暖背景下，在21世纪早、中期EAP指数有很大年际变化，而从21世纪中期以后EAP指数变为负值。这表明：在21世纪早、中期西北太平洋台风登陆中国地点仍有很大的年际变化。且登陆厦门以北台风个数偏多，而从21世纪中期之后登陆中国厦门以北的台风个数将减少。然而，由于数值模式的不确定性，这个预估有很大的不确定性。

图 13 由IPCC AR4(a)和AR5(b)在A1B 情景下海—气耦合模式资料所计算的21世纪夏季东亚/太平洋(EAP)指数变化趋势 Fig. 13 The changing trend of the summertime(Jun-Aug)East Asia/Pacific(EAP)index during the 21th century calculated by using(a)IPCC-AR4 and (b)IPCC-AR5 modeling data of air-sea coupled models under the scenario of A1B

最近，Wu et al.(2012a)还应用一个区域气候数值模式研究了西北太平洋TCs活动将来的变化趋势，表明了未来30年内西北太平洋TCs生成个数将减少，而强台风个数没有什么变化，并且台风登陆我国厦门以北的个数将有所增加。

在5.5中阐述了国内外已有许多研究表明了热带对流耦合波动的MRG波和TD型波动是西北 太平洋上TCs生成的先兆扰动。因此，可以通过IPCC各种大气环流模式或耦合模式对热带对流耦合波动的模拟和将来变化趋势的预估来研究今后西北太平洋上TCs生成的长期变化趋势。

Huang et al.(2011b)从IPCC-AR4的CMIP3(Phase 3 of the Coupled Model Intercomparison Project)中挑选了10个大气环流模式资料分析了热带对流耦合波动的数值模拟结果。他们的结果表明：在IPCC大气环流数值模式中所模拟的MRG波似乎是赤道Rossby波与TD型波动的混合，而不是观测的赤道Rossby波与重力内波的混合，大多数IPCC大气环流数值模式不能模拟西北太平洋上空的TD型波动的西北向传播。特别是他们指出：IPCC-AR4的CMIP3模式所模拟的MRG波和TD型波动的活跃位相都比实际观测的这两类活动活跃时期短。并且，Huang et al.(2012)利用CMIP3模式资料分析了未来MRG波和TD型波动的变化趋势，指出了随着全球气候变暖，热带大气的MRG波和TD型波动活跃期开始的时间推迟，活跃期延续时间将缩短。这说明，随着全球气候变暖，西北太平洋上TCs活动的活跃期有可能变短。

本文主要综述和回顾近年来中国科学院大气物理所季风系统研究中心关于西北太平洋TCs活动的气候学研究进展及有关的国内外研究。文中主要综述了最近关于夏、秋季西北太平洋上空利于TCs生成的大尺度环流型及其与涡旋的正压能量交换、西北太平洋TCs活动的年际和年代际以及季节内变化特征、西北太平洋季风槽对TCs生成的动力作 用、赤道对流耦合波动在西北太平洋上TCs生成的作用以及全球变暖背景下西北太平洋TCs活动的变化趋势等的研究进展以及相关的国内外研究。这些内容都是国际上关于热带气旋和台风气候学的前沿科学问题。然而，应该看到，我们的研究进展还是初步的，关于西北太平洋上TCs活动气候学还有许多问题亟需进一步研究。

(1)正如前面所综述，西北太平洋上越赤道气流、季风槽、西太平洋副热带高压等大尺度环流以及MJO、QBWO以及赤道波动对于西北太平洋的TCs活动的季节内、年际和年代际变化有很大影响。因此，热带西太平洋不同时空尺度的环流、波动、对流与TCs的相互作用过程和机理是今后一个亟需进一步深入研究的问题。

(2)无论是季风槽或MJO、QBWO，甚至赤道波动和TCs都受热带太平洋和印度洋的海—气相互作用所调控，这些系统又作用于海洋，因此，热带海洋与这些系统，特别是与TCs活动的相互作用也是值得进一步研究的问题。

(3)正如前面所综述，许多研究都表明了西北太平洋上空对流层低层的TD型波动是TC生成的先兆扰动，然而TD型扰动空间尺度大，它在什么样的动力和热力作用下尺度收缩，强度加强，从而发展成TC的过程应进一步深入研究。

(4)目前，国内外许多关于TCs气候学的研究，较多关注TCs生成方面，而关于TCs移动路径及登陆地点的年际和年代际变化关注较少；并且由于TCs强度变化也是比较难的问题，关于这方面的研究也比较少。因此，今后在关于西北太平洋TCs活动的气候学研究方面应该对于TCs路径和强度的年际和年代际变化给予关注。

(5)目前，由于TCs生成与移动的物理过程了解还不清楚，特别是积云对流在模式中描述不准确，并且受气候数值模式中强迫因子、初始条件和边界条件和模式的分辨率的约束，在气候模式的模拟中难于生成台风，往往要采取“人造台风”方法来模拟某种大尺度环流背景下台风活动的变化。因此，由气候模式所模拟的台风生成频率的变化往往小于模式的平均偏差，这就大大增加了TCs和台风活动变化模拟的困难性和不确定性。这需要今后长期不断改进TCs和台风气候数值模式的研究。

(6)目前，为了要减轻台风造成的严重灾害，有关部门亟需对西北太平洋TCs活动及其登陆我国台风的季度和年际变化趋势进行预测。这一方面需要系统地分析并揭示西北太平洋和印度洋的热状态及其上空季风环流以及MJO等不同的动力和热力因子与TCs和台风活动之间的关联；另一方面应深入地对热带西太平洋季风槽及其与赤道波动变化密切相关的TCs活动年际和年代际变化特征、过程和机理进行深入的探讨；此外，要对未来台风活动状况作出客观定量的预测，这要不断改进以往TC和台风气候数值模式，提高模式对TC和台风的模拟和预测能力。

总之，西北太平洋上TCs活动及登陆我国台风的气候学是与一个台风季节预测密切相关的研究课题。目前，为了国民经济建设和社会发展的需求以及减轻台风造成的灾害，我国应特别重视西北太平洋TCs活动及登陆我国台风的气候学研究，争取在这方面做出国际一流的研究成果。