刘 宁

（民航河南空管分局，河南 郑州 450000）

低空越赤道气流准双周振荡与西北太平洋台风路径的关系

刘 宁

（民航河南空管分局，河南 郑州 450000）

基于1979～2010年的NCEP/NCAR再分析风场资料和美国联合台风预警中心（JTWC）热带气旋资料，文章通过研究越赤道气流准双周振荡对东风波、赤道辐合带等的影响进而揭示低空越赤道气流准双周振荡与西北太平洋台风路径的关系。传统意义上，西北太平洋台风路径可划分为：西行路径、西北行路径、转向路径和异常路径，文章的主要研究对象为西行路径和西北行路径。首先利用风场资料对低空（925hPa）经向风进行低频（10～20天）滤波并对滤波后低频经向风场进行EOF分解，分析表明低空越赤道气流及与其相联系的经向风存在明显的准双周（10～20天）振荡现象。研究表明，越赤道气流对西北太平洋台风路径预报有一定的指示作用，较大的低频越赤道气流经向分量使得季风槽位置北抬，从而影响台风移动路径偏北，相反，较小的低频越赤道气流经向分量或负的分量不易使台风转向。

低空越赤道气流；准双周振荡；经向风；台风路径；低频气旋

西北太平洋为台风高频活动区，据统计，平均每年在西北太平洋区域生成的台风为全球热带气旋总数的 30%。由于在西北太平洋生成的台风（或者在此区域发展为台风）有可能会登陆我国，对我国的经济造成重大损失，甚至造成人员伤亡。所以有许多学者专家对西北太平洋台风的发生发展、演变规律及其影响机制等做过系统性研究。在众多有关台风的研究课题中，台风路径的研究是较为重要、难度较大的一个。正因为如此，台风移动路径的研究也吸引了越来越多中外研究者的关注。例如姜丽萍，夏冠聪，尤红等于2008年发表的《“珍珠”台风强度及路径异常的分析》［1］。从影响台风移动路径的因素看，赤道辐合带（ITCZ）、季风槽、副热带高压、东风波一直都是大家关注的重点，然而近些年来，越来越多的学者逐渐开始注意到越赤道气流对台风的重要影响。

越赤道气流（cross-equatorial flow，CEF），又称为过赤道气流、跨赤道气流或者跨半球旋转环流，1921年Simpson最先提出越赤道气流的概念，他认为南半球东南信风越过赤道而形成印度西南季风［2］。何金海和韩慎友等气象专家一致认为，越赤道气流是南北两半球大气相互联系相互作用的纽带，它可以通过交换和输送南北半球的物质、能量和水汽等来影响南北半球天气、气候［3］。国内、外许多气象学者对越赤道气流与台风关系进行了大量的研究，并取得了一系列成果。例如，1997年黄江玲指出，越赤道气流的水汽输送量和气流流量指数与台风生成之间存在着相关关系［4］。还有学者做过关于越赤道气流强弱程度与台风活跃程度之间关系的研究［5］。但是，有关越赤道气流与台风移动路径之间关系的研究很少被涉及。

夏季越赤道气流在东半球有五条显著地通道，分别位于45°E、85°E、105°E、125°E及150°E附近。越赤道气流在925hPa低空和150hPa高空表现较为突出，本文的研究重点就是低空（925hPa）越赤道气流。有研究结果表明，越赤道气流存在明显的季节内振荡，主要表现为30～60天振荡（ISO）和10～20天振荡（QBWO）。本文的研究对象是10～20天振荡（准双周振荡，QBWO）。近来，许多气象学者开始关注准双周振荡（QBWO）与台风生成发展、活跃程度及台风移动路径的关系。例如，王磊、陈光华等通过对西北太平洋上空10～20天大气准双周振荡（QBWO）不同位相的划分， 深入分析了QBWO对西北太平洋区域生成台风的调制作用［6］。揭示出：QBWO对西北太平洋是上空的季风槽季内变化具有重要的影响作用。本文以这些研究结果为基础，通过研究低空（925hPa）越赤道气流准双周振荡的时空变化特征，分析低频越赤道气流形势及其形势演变过程来揭示低空越赤道气流准双周振荡与西北太平洋台风路径的关系。

1 研究资料与方法

1.1 资料说明

本文所研究的时间段为1979～2010年的6～10月，与台风活动的时间区间基本一致。文中用到的数据资料来自：

（1）美国联合台风预警中心（Joint Typhoon Warning Center，JTWC），1979～2010年6～10月TC生成位置、强度和移动路径的资料，时间间隔为 6小时。由于本文主要研究对象为具有一定强度的热带气旋，所以定义热带气旋最大风速首次达到 64KT及以上的时间、位置为台风生成时间和位置。

（2）1979～2010年6～10月NCEP/NCAR的风场再分析资料，资料的水平分辨率2.5°×2.5°，时间间隔为6小时。

1.2 方法简介

本文最突出的方法就是对比与比较，原始越赤道气流形势场对台风路径的影响与滤波后低频越赤道气流对台风路径的影响相对比，越赤道气流对西行路径与西北行路径的不同作用机制相比较通过对比与比较的方法揭示出低空越赤道气流准双周振荡与西北太平洋台风路径的关系。

除此之外，本文还使用了统计方法、EOF分解方法和超前滞后回归方法等。值得说明的是，在研究过程中，本文主要选取了西行路径和西北行路径台风进行对比分析。

2 西北太平洋台风路径的划分

为了研究低空越赤道气流准双周振荡与西北太平洋台风路径的关系，本文首先将 1979～2010年（6～10月）期间发生在西北太平洋的台风移动路径进行分类，按照传统划分方法分为四类，分别是：西行路径、西北路径、转向路径与异常路径。本文的研究对象为西行路径和西北行路径。

西行路径（图 1a）——台风一般从菲律宾以东洋面一直向西移动，经过我国南海，在华南沿海、海南岛或者越南一带登陆。西行路径的纬度随季节南北移动。

西北路径（图 1b）——台风从菲律宾以东向西北偏西方向移动，在台湾、福建一带登陆；或者从菲律宾以东向西北方向移动， 穿过琉球禽群岛， 在浙江一带登陆，然后消失。

本文通过对西行和西北行两种路径台风的低频环流场进行合成，并分析不同路径台风的低频环流演变过程，揭示越赤道气流低频经向风与台风移动路径之间的关系。

图1 台风路径分类(a：西行路径；b：西北行路径)

3 低空越赤道气流对台风路径的影响

夏季东半球越赤道气流在925hPa低空和150hPa高空最为显著，本文的研究对象为低空越赤道气流准双周振荡与西北太平洋台风路径的关系，所以文章只分析了不同路径台风的低空（925hPa）环流场。本文利用NCEP/NCAR的风场再分析资料画出西行和西北行两种路径台风的原始低空（925hPa）环流场（图2），对西行路径台风环流形势（图2a）和西北行路径台风环流形势（图2b）进行对比分析，发现这两类路径台风对应的越赤道气流经向风特征。

图2 原始低空（925hPa）越赤道气流形势场

对于西行路径台风（图2a）， 125°E、140°E～150°E区间存在较弱的越赤道气流，图中的赤道辐合带位置偏南。

对于西北行路径台风（图2b）， 125°E、140°E～150°E区间存在较强的越赤道气流，图中的赤道辐合带位置偏北。

两图对比分析可知，越赤道气流的强弱程度可以影响到赤道辐合带的位置，而赤道辐合带和西太平洋副热带高压的位置和强度可以影响到西北太平洋台风的移动路径。同时，越赤道气流为台风的生成和发展提供了有利的水汽、物质和能量条件。

4 准双周振荡时空变化特征

在研究低空越赤道气流及其与西北太平洋台风路径之间关系时，越赤道气流经向风尤为重要。所以本文先对越赤道气流经向风进行低频滤波，得到越赤道气流经向风的准双周振荡信号。继而对所得到的经向风准双周振荡的时间和空间变化进行详细分析，最终得到低空越赤道气流准双周（10～20天）振荡的特征。

目前为止，已经有许多关于大气准双周振荡时间和空间变化特征方面的研究。本文在借鉴各种研究资料和方法的基础上，以1979～2010年6～10月NCEP/NCAR的风场再分析资料为研究资料，并对925hPa经向风进行低频（10～20天）滤波，并对滤波后的低频越赤道气流经向分量做EOF分解。为了更加清楚地表现低空越赤道气流的准双周振荡特征，本文详细地对比分析了西北太平洋地区经向风分量的准双周振荡的时间和空间变化。

对低频经向风场进行EOF分解后结果见图3，图3a和图3b分别为第一模态和第二模态空间分布特征。在这两张图上，正值区代表该地区的低频经向风是增强的，相反，负值区代表该地区的低频经向风是减弱的。由EOF1（图3a）可以看出，在30°N附近，日本及日本南部为负值区，而日本以东的洋面上为显著的正值区，我国的华北地区也存在较弱的正值，我国其余大部地区为负值区。由 EOF2（图 3b）可以看出，在30°N附近，日本及日本南部为正值区，日本以东的洋面上为显著的负值区，我国内北方大部分地区为正值区，西南方向地区为负值区。两图相比发现，在副热带地区，EOF1中的正值区在 EOF2中表现为负值区，相反，EOF1中的负值区在EOF2中表现为正值区。低纬度地区同样存在这种正负区域发生明显变化的特征。从整体来看低频经向风发生了从东向西传播的现象。图3c为第一模态和第二模态的时间系数序列。虚线（PC1）为与EOF1对应的时间系数序列，实线（PC2）为与 EOF2对应的时间系数序列。由于研究的时间序列长度太长，本文只能给出部分时间段的EOF分解时间系数序列。图3c中给出的时间系数序列为2000年夏季的。其余31年的时间系数具有类似特征。由图可知，EOF2落后于EOF1约有1/4周期。笔者再对时间系数序列进一步研究分析，结果见图3d。笔者采用的分析方法为时间超前滞后相关分析法，分析结果表明，低空越赤道气流存在明显的周期振荡，其振荡周期为两周左右。故本文通过对准双周振荡特性的研究来揭示低空越赤道气流及相联系的径经向风准双周振荡特征与西北太平洋台风路径的之间的关系。

图3 10～20天滤波后经向风场EOF分析结果

5 低频越赤道气流形势分析

有研究结论指出，越赤道气流具有显著的准双周（10～20）变化特征（刘兴中等，1988）。并且陈光华和黄荣辉于2006研究发现，低频气旋与季风槽的耦合有利于纬向风强辐合带的产生，强辐合带易于台风的生成。本文基于这些研究结果之上，对西行和西北行两种路径台风在其生成时刻进行低频流场合成。通过分析两种路径台风在生成时刻的低空（925hPa）越赤道气流低频环流形势来揭示其与台风路径之间的关系，分析结果见图4。

图4 台风生成时刻925hPa低频(10～20天)流场合成图

阴影区表示信度检验通过 95%的区域，等值线为合成经向风，实线为正值，虚线为负值，图注顺序如图1。

图4a为西行路径台风生成时刻925hPa低频（10～20天）流场合成图，由图可以看出，在15°N，105°E～145°E区间从西向东依次存在气旋、反气旋和气旋，形成低频气旋和反气旋波列。且图4a中赤道地区附近125°E、140°E～150°E区间存在着经向风正值区。正的经向风意味着低频越赤道气流经向风分量为南风。这个由南向北的经向风使得能量、动量及水汽等的由南半球向北半球输送。不容忽视的是，在同一经度区间内较高纬度地区（即25°N，125°E、140°E～150°附近）为较强的经向风负值区，由图可以看出负值区的强度明显大于正值区。所以整体而言，125°E、140°E～150°E附近的低空越赤道气流较弱。

图4b为西北行路径台风生成时刻925hPa低频（10～20天）流场合成图，由图可以看出，对于西北行路径的台风，其低频气旋出现的位置在17°N，130°E附近。图4b中的正值区仍然在 125°E、140°E～150°E附近，但其强度明显比西行路径强。这说明西北行路径台风的低空越赤道气流较强。

有研究指出，低频越赤道气流经向分量与越赤道气流的强度呈正相关，由南向北的经向风加强意味着与赤道气流的强度增强，强的与赤道气流进一步有利于季风槽的强度加强、位置偏北。反之，较弱的向北经向风甚至是向南的经向风意味着弱的越赤道气流，弱的越赤道气流则使季风槽强度减弱、位置偏南。所以西行路径中较弱的低空越赤道气流导致季风槽位置偏南，同时使得副热带高压脊线位置也向南偏移。所以这样的风场和气压场更有利于台风于生成后沿着季风槽与副热带高压南侧的偏东气流向西移动。然而对于西北行路径的台风，其低空越赤道气流强度较强，季风槽和副热带高压脊线的位置偏北。这种形势更有利于台风于生成后向西北偏北方向移动。

由上述分析可知，西北太平洋台风移动路径与台风生成时刻低频越赤道气流经向风分量的强度和分布有着密不可分的联系。较强的向北低频越赤道气流经向风分量有利于低频气旋加强发展，进而有利于台风的生成发展，并通过其对季风槽和副热带高压强度和位置的影响来调制台风的移动路径。

6 结论

为了能够清楚地揭示低频越赤道气流准双周振荡与西北太平洋台风移动路径之间的关系，本文运用了对比分析方法来研究低频越赤道气流的环流形势及其演变发展过程。由研究结果可知，低空越赤道气流准双周振荡与西北太平洋台风路径之间存在着密切联系。

（1）利用风场资料对低频越赤道气流经向风进行 EOF分解，并取前两个模态进行分析，分析结果表明低频越赤道气流经向风分量具有准双周（10～20天）振荡特征，空间存在着波动特性，传播方向为由东向西。

（2）由于低频越赤道气流担任着交换南北半球水汽、物质及能量等的任务，所以其对台风生成和发展具有重要的意义。低空越赤道气流低频经向风分量的强弱程度和所在位置影响着太平洋副高与季风槽的强弱程度和所在位置，进而通过太平洋副高脊线和季风槽的位置来影响太平洋台风的移动路径。

（3）由南指向北的低频越赤道气流经向风分量强度增加时，有利于相应区域的低频气旋位置偏北，进而影响到太平洋副高脊线和季风槽位置偏北，引导太平洋台风沿着季风槽向西偏北方向移动。由南指向北的低频越赤道气流经向风分量较弱时或者为由北指向南的低频越赤道气流经向风分量，有利于相应区域的低频气旋位置偏南，进而影响到太平洋副高脊线和季风槽位置偏南，引导太平洋台风沿着季风槽向西方向移动。

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The relationship between the low level quasi-biweekly oscillation of cross-equatorial flow and typhoon tracks over the Western North Pacific

Based on 1979 to 2010， reanalysis wind data by NCEP/NCAR and Tropical cyclones （TC） data from the American joint typhoon warning center （JTWC）. This paper studies the cross-equatorial airflow quasi-biweekly oscillation’s influence on the easterly waves and the equatorial convergence zone， and then reveals the relationship between the low-level cross-equatorial flow quasi-biweekly oscillation and the tracks of Northwest Pacific typhoon. Traditionally， the Northwest Pacific typhoon path can be divided as follows: straight west-moving， northwest-moving， typhoons with recurvature track and typhoons with unusual track， the main object of study is west line path and northwest line path. First use the wind data filtered radial wind at low altitude （925hPa） low frequency （10 ～ 20 days）.and then EOF analysis the filtered low-frequency radial wind. The results show that the radial wind and cross-equatorial flow in 925hPa have the characteristics of periodic oscillations of 10 to 20 days. Studies have shown that cross-equatorial flow has prediction instructions on the western North Pacific typhoon track， larger low-frequency cross-equatorial flow makes the ITCZ position northward，thus affecting the typhoon moving path more north. On the contrary， smaller or the negative low-frequency cross-equatorial flow is not easy to make the track of typhoon steering

Low level cross-equatorial flow； quasi-biweekly oscillation； radial wind； typhoon tracks； low-frequency cyclone

P425

A

1008-1151（2016）08-0034-04

2016-07-12

刘宁（1988-），民航河南空管分局助理工程师。