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颱風是一種強烈的熱帶氣旋,颱風中心附近風力最大,但颱風眼幾乎無風!當颱風中心附近的氣壓回升,氣壓差變小時,則氣壓梯度力減弱;當颱風受到陸地下墊面阻擋後,風力往往也會減弱!因此,颱風並不一定是越刮越猛!
颱風是一種強烈的熱帶氣旋,颱風中心附近風力最大,但颱風眼幾乎無風!當颱風中心附近的氣壓回升,氣壓差變小時,則氣壓梯度力減弱;當颱風受到陸地下墊面阻擋後,風力往往也會減弱!因此,颱風並不一定是越刮越猛!
颱風是在熱帶海洋上生成的、嚴重影響人們生命財產安全的一種自然災害。全球熱帶海洋上,平均每年生成近百個颱風。在全球不同海區生成的颱風名稱不一,如發生在大西洋和北太平洋東部的颱風被稱為颶風,本文為敘述方便,對臺風不同的名稱不再作具體區分,一律以颱風指代。
在20世紀以前,由於既沒有氣象衛星、雷達,也沒有飛機等現代化觀測裝置,如果颱風不登陸,人們就很難觀測到它。進入20世紀之後,隨著現代科學技術的巨大進步,特別是20世紀60年代以來,氣象衛星的普遍使用,使得氣象學家對全球熱帶海洋上生成的颱風可以做到生成一個發現一個,絕無疏漏。同時,由於科學研究水平的提高和預報技術的進步,對臺風移動路徑的預報也越來越準確,如對西北太平洋颱風路徑的預測,2001~2005年72小時平均預報誤差比1996~2000年48小時的平均預報誤差還要小。
颱風異常活動多了
進入21世紀以來,全球各大海區頻繁出現異常的颱風活動,這些異常使得人們對臺風的活動難以用過去的規律掌握其變化情況。 2001年聖誕節之後,在新加坡以東、北緯1.5°的海洋上生成了颱風“畫眉”,它橫過馬六甲海峽和蘇門答臘島進入印度洋,是有記錄以來第一個影響新加坡和馬來半島南部的颱風,並且以北緯1.5°的生成緯度成為有記錄以來最接近赤道的颱風。 不過,這個紀錄很快在2004年被印度洋的另一個颱風“阿格尼”打破,“阿格尼”的生成緯度竟然達到了北緯0.7°,並且一度越過赤道到達南緯0.5°的位置,成為當之無愧的最接近赤道的颱風。
2004年,日本接連遭受了10次颱風的侵襲。在通常情況下,每年在日本登陸的颱風只有2~3個。
2004年3月,在從來沒有颱風形成的南大西洋地區出現了歷史上第一個南大西洋颱風。它生成後向西移動,襲擊了巴西;最後,只好以颱風襲擊的巴西那個州的名字為它命名為“卡塔琳娜”。
2008年4月18日,0801號颱風“浣熊”在中國海南文昌登陸。這比中國初臺登陸時間的氣候平均值早了兩個月,也打破了4月份從來沒有颱風在中國登陸的歷史紀錄。 2009年8月上旬,颱風“莫拉克”先後在臺灣省花蓮市和福建省霞浦縣沿海登陸,給臺灣和福建、浙江等地帶來特大暴雨,其中臺灣阿里山過程降水量高達3000毫米,創中國颱風降水的最高紀錄;福建、浙江等地多觀測站日降水量均超過了當地8月日降水量歷史極值。 一方面,是颱風活動的異常頻繁出現;另一方面,翻開全球各大海區的最強颱風紀錄,我們發現,除西北太平洋外,其他各個海區的最強颱風幾乎都出現在進入21世紀後。在北大西洋,2005年的颱風“維爾瑪”創下了最強颱風的歷史紀錄。在南太平洋,2006年的颱風“莫妮卡”同時創下南半球最強颱風和登陸澳洲最強颱風的歷史紀錄。在北印度洋,2007年的颱風“古努”也以145節(1節=1.852千米/小時)的最大風速創下了最強颱風的歷史紀錄。
除了頻繁出現強度更大的颱風外,近些年來,在一些海區,颱風的生成數或登陸數也都比平均值偏多。如在北大西洋地區,從2004年到2008年,幾乎每年的命名颱風數都比常年平均值要高,有的年份甚至高出一倍還多。2009年,北大西洋地區的颱風仍十分活躍。美國科羅拉多大學早在2008年底就預測,2009年北大西洋地區將出現14個命名颱風(歷史平均值是9.6個),但到2009年6月初,由於赤道太平洋出現了厄爾尼諾事件以及其他一些環境因子的變化,預測的命名颱風數調整為11個,仍然在平均值之上。在西北太平洋地區,雖然預測的2009年臺風生成數在歷史平均值27個以下,但預測登陸中國的颱風數在平均值7個以上。從實際情況來看,截至2009年8月25日,2009年兩北太平洋共有10個颱風編號,其中有6個颱風(蓮花、浪卡、蘇迪羅、莫拉菲、天鵝和莫拉克)在中國東南沿海登陸,登陸比例高達60%,其實,颱風登陸中國比例的多年平均值僅為25%。
是全球變暖的結果嗎
面對異常的颱風活動及颱風可能造成的嚴重損失,人們不禁要問:近年來臺風活動是不是越來越強了,颱風是不是越刮越猛了?什麼原因導致了颱風活動越來越強?這一切與全球變暖有關嗎?
從理論分析來看,由於全球變暖導致了海表面溫度升高,海表面溫度升高是有利於颱風生成的海洋環境條件,因此,颱風的生成個數可能增加。同時,理論分析也可以推斷,全球變暖導致的海表面溫度升高也有利於颱風的強度增強。一些計算機數值模擬的結果也顯示了在全球變暖的背景下臺風強度更強、降水率更高的結果。早在1998年,美國《科學》雜誌上就發表了一項利用高解析度區域颱風預報模式探討氣候變暖對於區域性地區颱風強度影響的研究結果。研究人員將西北太平洋海域變暖背景下的51個模擬颱風與當前條件下的實際颱風進行了對比,結果發現,未來在海洋表面溫度上升2.2℃的條件下,模擬颱風比實際颱風的風速高3~7米/秒(增加了5%~12%),中心氣壓低了7~20百帕。近年來的其他一些研究也大都得到了類似的結果。
再從實際觀測來看,有的科學家認為,目前北大西洋區域的強颱風遠比過去活躍,如在臺風不活躍期的1975~1990年,只有17%的颱風能夠達到4級和5級強度,但在1990~2004年,這一數字高達35%,其中2003~2007年這5年的強颱風比例更是高達41%,這還沒有算上2008年的資料一一2008年北大西洋颱風造成的損失在歷史上排名第三,僅次於2005年和2004年。
不少科學家認為,全球變暖可以顯著加強颱風活動,他們的主要依據是:全球檯風在過去30年內從總體上看有顯著增強的趨勢,而且這種趨勢與颱風發生發展區域的海溫升高趨勢相吻合,全球熱帶海溫升高似乎是唯一能解釋過去30年來全球強颱風在不同海域顯著增加的原因。
因此,全球熱帶海溫升高,不僅可以從理論上解釋強颱風增加的物理機制,大量的計算機氣候模式的模擬結果也表明,在全球變暖的氣候背景下,未來隨著熱帶海表面溫度的進一步升高,颱風可能會變得更強,風速更大,降水更多。
定論難下
當然,理論分析和計算機模式數值模擬的結果還需要觀測資料的支援,如果理論分析、計算機數值模擬和觀測資料的結果能夠完美地結合起來,三者都能夠達到統一,即理論分
析、計算機數值模擬和觀測資料都支援某一結論,那麼這利,結論可能就會更令人信服。不過,關於全球變暖對臺風活動的影響而言,問題恰恰出現在觀測資料的支援這一關鍵環節上,也使得我們對於全球變暖對臺風活動的影響規律¨前仍然難以下一個定論。
首先,人類有完整的颱風記錄的年限並不長,依靠短時期的記錄很難判定颱風活動的增強是一種長期趨勢還是本身的週期變化:其次,颱風資料前後存在不連續的問題,這其中的一個主要變化是20世紀60年代以後氣象衛星的使用導致人們對臺風的觀測更為主動,但對於20世紀60年代之前的記錄,就難免有漏掉的。這裡舉個例子:在北大西洋地區的颱風觀測歷史上,只有1933年觀測到21個颱風,1933年以來直到2005年,沒有任何一個年份能夠觀測到21個以上的颱風。但是,研究1933年的記錄時必須注意,那個時代沒有透過氣象衛星、雷達、飛機等觀測到的資料,這個記錄是靠氣象站的觀測得米的。而且,很重要的一點是,1933年的記錄顯示,當年這21個颱風的路徑全部越過了西經60°經線,到達了比西經60°更偏西的地區。2005年北大西洋地區的命名颱風數雖然多達27個,但如果去除颱風路徑中沒有越過兩經60°的,則只有21個颱風的路徑是達到西經60°以西地區的。因此,我們很難保證1933年在西經60°度以東就沒有颱風活動。另外,從對大西洋颱風資料的分析也可以看出,在有衛星資料之前,大約有77%的颱風是影響陸地的,但有衛星資料之後,大約只有58%的颱風可以影響到陸地;這前後兩個時期的資料存在一個系統的差別,平均來看,20雌紀60年代之前的記錄中平均每年可能漏掉了3個左右的颱風。
另外一個影響颱風資料均一性的因素是20世紀70年代以來對臺風強度分析方法的變化。目前,世界各國在確定颱風強度時,主要是根據靜止氣象衛星在紅外和可見光波段觀測的颱風雲型及其變化特徵、利用美國科學家1972年研發的德沃夏克(Dvorak)技術來進行的。德沃夏克技術的原理是根據颱風衛星雲圖的特徵先確定颱風現實強度指數(cI),再根據CI的大小確定颱風中心的最低海平面氣壓。但是,在20世紀70年代之前,對臺風強度的判定使用的是別的方法,有的則是根據實測資料來確定。因此,20世紀70年代前後颱風強度分析方法的不一致也影響到颱風資料的連續性。
西北太平洋地區的颱風資料也存在同樣的問題,而且問題還遠不止於此。西北太平洋地區的颱風記錄有多套資料,中國氣象局、日本氣象廳和美國聯合颱風警報中心各有一套自己的資料,在臺風強度、颱風路徑甚至颱風個數上這些資料之間都存在一定的差別,如2006年中國氣象局曾對一個未被日本氣象廳命名的颱風進行編號(0614號),因此2006年的颱風個數在中國氣象局的資料中就比日本氣象廳的多一個。另外,臺灣中央氣象局和香港天文臺也都有一套自己的颱風記錄;雖然都是對西北太平洋地區的颱風進行研究,但因為不同的研究人員使用的資料不同,所得到的研究結果也就不很一致。
由於在臺風的觀測資料上存在的爭議很大,這也直接影響到全球變暖與颱風活動增強之間關係的可靠性分析。雖然有許多科學研究表明他們之間存在著這樣或那樣的聯絡,但仍有科學家相信,氣候的週期變化在臺風活動中起到了很大的作用,北大西洋颱風近十年來的活躍很可能其是萁週期性變化的一部分;就全球變暖對臺風活動的影響來看,其機理也並沒有完全弄清楚,並且由於早期的監測手段和颱風強度確定技術的限制,颱風資料也難以保證很好的均一化,因此目前很難得出全球變暖與颱風活動增強間的因果關係。
另一個註解
2009年7月3日,美國《科學》雜誌發表的一項最新研究成果似乎為近年來北大西洋颱風活動的增強提供了另一個解釋得過去的原因。這項研究發現,1990年以來在赤道中太平洋地區頻繁發生海水增暖,海水增暖的位置位於東西經180°的國際日期變更線附近:與傳統的典型性厄爾尼諾事件發生時海水增暖出現在赤道東太平洋不同,這種赤道中太平洋地區的海水增暖我們可以戲稱其為“非典型性厄爾尼諾事件”,正是這種“非典型性厄爾尼諾事件”的頻繁出現使得北大西洋颱風生成頻數增多和登陸美國的颱風個數增多。 過去的研究表明,在出現“典型性厄爾尼諾事件”的年份(即赤道太平洋地區的海水增暖出現在東太平洋),北大西洋地區的颱風活動是減弱的,但是1990年以來赤道太平洋地區的增暖卻更多地出現在中太平洋而不是東太平洋,赤道中太平洋地區的增暖有利於北大西洋地區的颱風活動加強。
至於為什麼1990年以來會頻繁出現赤道中太平洋地區的海水增暖,這項研究的作者也難以給出一個滿意的答案。我們這裡只能推測,全球變暖導致的海表面溫度升高以及海表面溫度升高影響到熱帶地區大氣運動形態的變化有可能是一個影響因子。
我們知道,厄爾尼諾事件的出現與熱帶地區大氣上升運動(約克環流)的減弱有關,一般情況下約克環流的減弱會導致赤道東太平洋底層冷水上翻減弱,赤道東太平洋海表面溫度上升。2006年5月在英國《自然》雜誌上發表的一項研究表明,熱帶太平洋上空的約克環流已經減弱了3.5%左右,預計到21世紀末還會再減弱10%。由於近幾十年來的全球變暖已經導致了海洋的海表面溫度升高,根據物理學原理,海表面溫度的升高會使大氣的水汽含量增加,海表面溫度每升高1℃則水汽含量增加7%左右。由於降水的因素取決子兩點,一是水汽,二是上升運動,但實際上由於降水並沒有顯著增加,平均來看最多增加了不到2%,既然水汽增加的多,降水減少的少,那麼上升運動就一定是減弱的,海表面溫度每升高1℃,熱帶地區上升運動大約會減弱5%左右。因此,考慮到熱帶地區海表面溫度升高0.5℃多的事實,從理論上推斷熱帶地區上升運動大約會減弱3%左右;計算機模式的模擬結果和實際觀測資料也都證明了這一理論推斷。熱帶地區上升運動(約克環流)的減弱會不會導致厄爾尼諾事件的形態發生變化,從而頻繁出現“非典型性厄爾尼諾事件”。進而影響到颱風的變化?這有待於更多的研究來進一步探索。