青藏高原变暖如何加剧西北太平洋的热带气旋
热带气旋 (TC) 是最具破坏性的天气现象之一,尤其是在西北太平洋 (WNP),该地区近几十年来气旋强度令人担忧地增加。这种加剧主要归因于海洋温度上升和气候变化的更广泛影响。
然而,一项开创性研究引入了一个新颖的视角:青藏高原 (TP) 的变暖也在推动该地区 TC 活动升级方面发挥着重要作用。青藏高原通常被称为“第三极”,对亚洲季风系统和区域大气动力学产生了相当大的影响,进而影响了热带气旋的强度和频率。
西北太平洋热带气旋增强
西北太平洋是全球热带气旋最活跃的地区之一,一些最强烈的风暴就形成于该地区。热带气旋的强度通常以其最大持续风速和中心气压来衡量,其中四级和五级风暴破坏性最强。在过去几十年中,该地区强烈气旋的频率和严重程度有所增加,这一趋势可归因于多种气候因素,尤其是海面温度 (SST) 上升。海洋变暖为风暴提供了更多能量,助长了风暴的发展和加剧。
然而,尽管海洋变暖一直是气旋强化研究的主要焦点,但研究人员已经开始认识到大气变化(包括源自陆地的变化)也发挥着重要作用。青藏高原是位于印度次大陆北部边缘和亚洲季风带南部边缘的一片广阔地区,在过去一个世纪里经历了显著的变暖。这种变暖被认为对大气环流模式产生了连锁效应,包括影响西北太平洋热带气旋形成的季风槽。
青藏高原在热带气旋增强中的作用
研究发现青藏高原变暖对西北太平洋热带气旋强度有直接和间接的影响。青藏高原以多种方式影响区域气候。首先,它影响南亚季风,而南亚季风对热带气旋的形成动态至关重要。随着青藏高原变暖,它改变了季风的热量分布,导致整个地区的气压系统和风向发生变化。
高原变暖影响气旋增强的主要机制之一是减弱垂直风切变。垂直风切变是指风速和风向随高度的变化,在热带气旋的形成过程中起着至关重要的作用。强垂直风切变抑制了热带气旋的垂直发展,而弱的垂直风切变则使风暴增强。徐的研究表明,高原变暖削弱了西北太平洋的垂直风切变,从而为热带气旋的增强创造了更有利的环境。
青藏高原变暖还与夏季季风槽的变化有关,夏季季风槽是影响热带气旋发展的关键大气特征。夏季季风槽的特点是形成于亚洲次大陆的低压区,它在孟加拉湾和西北太平洋热带气旋的发展中起着重要作用。青藏高原变暖加强了这一季风槽,改变了该地区气旋活动的位置和强度。
大气条件的这些变化还会影响季风槽的移动和行为,可能会将热带气旋引向强度更高的地区。此外,高原变暖被认为会影响大气中的水分含量,进一步促成更强烈风暴的形成。
海洋变暖与高原变暖,对气旋强化的协同效应
虽然海洋变暖长期以来被认为是热带气旋强化的主要驱动因素,但这项新的研究强调,青藏高原的变暖起着补充作用。海洋变暖通过提高海面温度,为大气提供更多能量,促进风暴的发展。然而,青藏高原变暖通过改变大气动态,使风暴强化,为这一过程增加了新的维度。
海洋和大气变暖之间的相互作用很复杂。一方面,海洋变暖通过增加空气中的水分含量为气旋的发展创造了有利的环境。另一方面,高原变暖引起的大气动力学变化可以进一步增强气旋能量并增加风暴强度。特别是,西北太平洋上空垂直风切变的减弱和季风槽的加强都与海洋变暖协同作用,产生了更强烈、更频繁的热带气旋。
新的研究发现
一项新的研究发现,青藏高原变暖与西北太平洋热带气旋增强之间存在显著关系。虽然该地区热带气旋活动的增加通常归因于海洋因素,例如海面温度上升,但这项研究强调了青藏高原作为气旋动力学的关键陆地驱动因素的作用。
研究发现,西北太平洋的热带气旋强度不断增加,风力和风暴潮也不断增强。这种强度的增加不仅仅是由于海洋变暖,还受到与高原变暖相关的大气环流模式变化的影响。高原变暖对大气环流模式有着广泛影响,尤其是那些控制亚洲季风系统和亚热带急流的环流模式。
与热带气旋增强相关的一个关键大气因素是垂直风切变减少。研究表明,高原变暖导致垂直风切变减弱,这一现象有助于促进更强大的气旋的形成。通常,风切变增加会抑制气旋的发展,但在这种情况下,风切变减少会为气旋增强创造更有利的条件。
该研究强调了高原变暖如何削弱南亚季风,进而影响西北太平洋的整体大气状况。季风减弱会导致大气稳定性降低,从而使气旋变得更加强烈。
研究表明,减弱的垂直风切变是热带 WNP 夏季季风槽内 TC 强度上升趋势的主要驱动因素,而局部海洋表面和地下热力学因素起着次要作用。这种垂直风切变的减弱很可能是由于青藏高原温度升高造成的。
思考
虽然这项研究发现青藏高原变暖有助于减弱垂直风切变,但青藏高原与大气相互作用影响气旋强度的具体过程是什么样的?青藏高原变暖会引发哪些具体的大气动力学(例如气压系统、水分可用性或风型的变化),这些又如何直接影响热带气旋的形成和强化?
这项研究强调了高原变暖在改变大气条件方面的作用,但高原变暖引起的大气变化如何放大或减轻西北太平洋海面温度 (SST) 上升对气旋强度的影响?
参考文献:Jing Xu, Ping Zhao, Johnny C. L. Chan, Mingyuan Shi, Chi Yang, Siyu Zhao, Ying Xu, Junming Chen, Ling Du, Jie Wu, Jiaxin Ye, Rui Xing, Huimei Wang & Lu Liu ,Increasing tropical cyclone intensity in the western North Pacific partly driven by warming Tibetan Plateau. Nature Communications volume 15, Article number: 310 (2024) ,doi.s41467-023-44403-8
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