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目 录

1 引言 3

2 数据和方法 4

2.1 数据 4

2.2 方法 5

2.2.1 c-means模糊聚类分析法 5

2.2.2 线性趋势计算及显著性检验 5

3 两类登陆台风的长期变化趋势 6

3.1 台风分类 6

3.2 两类登陆台风的强台风个数和最大强度的分析 7

3.3 海表温度对两类登陆台风最大强度和个数的影响 11

4 结论与讨论 13

参考文献 13

致谢 17

全球增暖背景下西北太平洋上两类登陆台风的长期变化趋势

黄丽君

, China

Abstract: As one of the most significant synoptic-scale variabilities in the western North Pacific, tropical cyclones (TCs) bring gusts and downpours to where they go. Large people casualties and socio-economic losses are caused in the landing areas by the landing typhoons, in particular for the severe typhoons whose maximum wind speed are greater than 58.6m/s. The tropical cyclones (TCs) in the Western North Pacific for 34 years (1979-2012) are divided into seven clusters based on the fuzzy c-means clustering method (FCM) in terms of their trajectories. In this study, we examine the long-term trends of the two clusters of landing intense typhoons, the cluster of landing on the East coast of China and the cluster of landing in the Japan and Korea, under global warming. The results show that the numbers and intensities of these two clusters of landing typhoon are both increasing by the time as the climate becomes warmer. In addition，the increase of the typhoon intensity is positively correlated with the sea surface temperature under global warming.

Key words: Global warming; Landfalling intense typhoons; Typhoon umber and intensity; Sea surface temperature

1 引言

热带气旋（tropical cyclones, TCs）是最具有破坏性的自然灾害之一^1，2，热带气旋通常伴随着狂风暴雨和风暴潮等自然灾害，每年台风季的台风，尤其是登陆台风所带来的狂风暴雨和风暴潮等自然灾害，给受影响的地区带来严重的经济损失、人员伤亡和社会影响。比如2006年的第8号超强台风“桑美”，据不完全统计，浙江、福建、江西、湖北四省共有665.65万人受灾，因灾死亡人数达483人，农作物受灾面积29.0万多公顷，绝收面积达3.6万公顷，直接经济损失196.58亿元³；2009年的第8号台风“莫拉克”在中国台湾造成5年来最严重的水患，造成全台湾地区461人死亡，192人失踪，46人受伤，在大陆地区造成6千多间房屋倒塌、38万公顷农作物受灾，直接经济损失达到90亿元人民币⁴。由于西北太平洋区域拥有温暖的海温，充足的水汽以及季风槽的大尺度气旋环流等有利的环境场，每年在西北太平洋上生成了最多的热带气旋，占了全球海域热带气旋总数的30%^5，6。在全球变暖的大背景下，海温和大尺度环流等环境场的变化导致台风个数和强度也相应发生变化。东亚和东南亚地区是全球人口最密集的地区，常常受到台风侵袭的困扰，因此研究该区域台风强度在全球变暖背景下的变化具有重要意义。

在全球变暖背景下，热带气旋个数和强度的变化趋势已经受到很大的关注。Walsh等人在研究气候变化对南太平洋热带气旋和极端海平面的影响时指出，最强热带气旋的强度可能会增加，但许多气候模型预测南太平洋的热带气旋数量会大幅减少，这可能导致热带气旋的总数量减少⁷。Krishna在研究中指出，由于热带北印度洋的海温强烈升温使得垂直风切变的减少，最终导致热带气旋的个数在夏季季风期间呈增长趋势。另外，其他参数如大气的垂直稳定性或者是海洋深层混合层深度的变化，也会对北印度洋的气旋活动产生影响⁸。Rajeevan等人研究了在季风季节前的阿拉伯海中，垂直风切变和海洋热含量对于强台风的重要作用，得出的结论为，在阿拉伯海中的垂直风切变异常和海洋热含量显著增加，有助于热带气旋通过海洋表面到大气的潜热通量来维持或增加其强度，使得热带气旋的强度得到显著增大⁹。

为了研究对于人类活动影响巨大的登录热带气旋的变化，许多学者利用热带气旋路径将整个海域的TC分成不同的类型。Hodanish和 Gray将西北太平洋上的热带气旋转向过程的差异将台风分为四类：极速转向的、缓慢转向的、左转和不转向的¹⁰。Harr和 Elsberry则是在季风槽活动和副热带高压脊的大尺度环流异常机制的基础上将西北太平洋上的热带气旋路径进行分类。在他们的模式中将热带气旋路径分为三类：直行的、向南转向的（转向热带气旋形成于20°N以南）和向北转向的（转向台风形成于20°N以北）^11-13。Lander也将热带气旋路径主要分为四类：直行的、转向的、向北的和停留在中国南海上的¹⁴。以上这些分类方式都比较主观，因此近年来出现了一些数值聚类分析方法对热带气旋进行轨迹分类，比如k-mean和c-means聚类分析方法。这些数值聚类分析方法的优点在于客观性，尽可能地排除了分析者的主观判断。但Camargo等人指出使用k-means聚类分析要求数据矢量要具有相同的长度，因此不能包含一个路径中的所有要素¹⁵。因此在本文中，我们采用c-means模糊聚类分析法¹⁶（FCM）对西北太平洋的热带气旋轨迹进行聚类分析。c-means模糊聚类分析法适用于集群边界不明显的数据，比如台风路径数据。c-means模糊聚类分析不直接将一个数据指定到一个集群，通过隶属度系数从0（完全排除在这个集群外）到1（完全属于这个集群）以允许保留数据的模糊性。隶属度系数是一种表明数据是否属于某一集群的相关程度。

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