清華新聞網(wǎng)3月13日電 近日，清華大學(xué)近岸海洋動(dòng)力學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的單楷越博士提出南海臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度年代際變化的觀(guān)測(cè)證據(jù)，采用自主獨(dú)立開(kāi)發(fā)的模型對(duì)該現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確模擬，并揭示該現(xiàn)象背后的物理機(jī)制。該成果有助于從氣候尺度認(rèn)識(shí)南海地區(qū)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害特征，有望為氣候變化背景下防災(zāi)減災(zāi)工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)制定提供依據(jù)。
我國(guó)南海地區(qū)是典型的半封閉海域之一，活躍著海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)、海底采礦等重要經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)，且周邊大陸人口密集，易受自然災(zāi)害影響。臺(tái)風(fēng)是南海地區(qū)最具破壞性的自然災(zāi)害，對(duì)周邊地區(qū)造成巨大破壞。充分認(rèn)識(shí)南海臺(tái)風(fēng)活動(dòng)特征變化規(guī)律，對(duì)于保障南海海域經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)有序開(kāi)展、支撐南海周邊國(guó)家和地區(qū)制定防災(zāi)減災(zāi)決策具有重要意義。
該研究聚焦南海地區(qū)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度特征。南海生成臺(tái)風(fēng)盡管多為不對(duì)稱(chēng)、較弱的臺(tái)風(fēng)，但其偏離主要引導(dǎo)氣流，從而移動(dòng)緩慢。以較慢速度移動(dòng)的臺(tái)風(fēng)往往會(huì)造成更為嚴(yán)重的影響，臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)速度越慢，對(duì)途經(jīng)海域的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)和沿海地區(qū)的人民生命財(cái)產(chǎn)的影響時(shí)間就越長(zhǎng)，從而成比例地提高了伴隨臺(tái)風(fēng)而來(lái)的強(qiáng)風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮、巨浪等災(zāi)害影響?；诙鄠€(gè)全球主要數(shù)據(jù)集的對(duì)比結(jié)果，該研究提出我國(guó)南海地區(qū)20世紀(jì)70年來(lái)以來(lái)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度大小呈現(xiàn)出明顯的年代際變化特征（圖1），具體表現(xiàn)為臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度在20世紀(jì)90年代初至21世紀(jì)初期間明顯減小（比平均水平低約20%）。這就意味著，對(duì)于相同強(qiáng)度和大小的臺(tái)風(fēng)，由于其在20世紀(jì)90年代初至21世紀(jì)初具有更慢的移動(dòng)速度，帶來(lái)更為嚴(yán)重的災(zāi)害影響。事實(shí)上，該時(shí)間范圍內(nèi)確實(shí)出現(xiàn)了異常偏高的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害引起的巨大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。
圖1.基于全球多個(gè)主要數(shù)據(jù)集的南海臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度時(shí)間序列
為探究其背后的物理機(jī)制，該研究進(jìn)一步開(kāi)展模型模擬和再分析數(shù)據(jù)分析，基于前期自主獨(dú)立開(kāi)發(fā)的臺(tái)風(fēng)路徑模型對(duì)我國(guó)南海地區(qū)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)該模型能夠很好地再現(xiàn)南海地區(qū)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度的年代際變化特征（圖2）。對(duì)模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行敏感性分析，南海地區(qū)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度變化受到引導(dǎo)氣流的顯著影響，南海北部的東南向引導(dǎo)氣流和南部的西南向引導(dǎo)氣流在20世紀(jì)90年代初至21世紀(jì)初期間均有所減弱，而在前后兩個(gè)時(shí)期內(nèi)相對(duì)較強(qiáng)。
圖2.基于自主建立的臺(tái)風(fēng)路徑模型模擬南海臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度年代際變化與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)吻合
南海引導(dǎo)氣流的年代際變化主要?dú)w因于西太平洋副熱帶高壓的東西向擺動(dòng)。當(dāng)西太平洋副熱帶高壓減弱東退并遠(yuǎn)離南海時(shí)，副熱帶高壓西南側(cè)的壓力梯度較小，從而誘導(dǎo)較弱的引導(dǎo)氣流，反之亦然。這一變化很可能是由北太平洋和西北太平洋海域之間的緯向海溫梯度驅(qū)動(dòng)的。該研究進(jìn)一步提出了一個(gè)新的海表溫度緯向梯度指數(shù)，該指數(shù)定義為北太平洋和西北太平洋海域之間的緯向海溫梯度（圖3）。結(jié)果表明，這一新的海表溫度緯向梯度指數(shù)能夠較好地刻畫(huà)我國(guó)南海地區(qū)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度的年代際變化特征，對(duì)于南海臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度的未來(lái)預(yù)測(cè)預(yù)估和長(zhǎng)時(shí)間尺度歷史數(shù)據(jù)重構(gòu)具有重要指示意義。
圖3.提出北印度洋-西太平洋海表溫度緯向梯度指數(shù)
相關(guān)研究結(jié)果以“南海臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度年代際變化：觀(guān)測(cè)證據(jù)、模擬結(jié)果和可能機(jī)制”（Interdecadal Change of Tropical Cyclone Translation Speed during Peak Season in South China Sea: Observed Evidence, Model Results, and Possible Mechanism）為題發(fā)表在國(guó)際氣候領(lǐng)域知名期刊《氣候?qū)W報(bào)》（Journal of Climate）上。
論文第一作者為清華大學(xué)水利系博士后單楷越，通訊作者余錫平博士為清華大學(xué)水利系卓越訪(fǎng)問(wèn)教授，南方科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程系講席教授、美國(guó)夏威夷大學(xué)的朱保信教授共同參與研究工作。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1175/JCLI-D-22-0704.1
供稿：水利系
題圖設(shè)計(jì)：李娜
編輯：李華山
審核：郭玲
