极端事件气候变化思考 （以热带气旋和台风为例） 赵宗慈 （国家气候中心） zhaozc@cma.gov.cn 极端项目，2010，9，沈阳 主要参考文献：赵宗慈，江滢，2010，热带气旋与台风气候变化研究进展，科技导报，28（15），88-96

内容 （极端事件：少，强，突发；气候变化：长期） 1 引言 （研究的意义） 2 思考一，如何定义和表征？（观测资料的可靠性？ ） 3 思考二，观测到的近几十年变化特征？ 4 思考三，预测和预估未来的变化特征（模式定义，方法）？ 5 思考四，古气候启示？变化原因？ 6 思考五，极端影响和风险管理与对策 7 展望（资料，方法，模式，原因，预测预估）

1 引言 带来灾害（降水-洪涝，风速-大风，海浪-巨浪，气压-低压） 影响全球温度 适中的热带气旋（解除干旱，增加风电）

根据国家气候中心西北太平洋编号与登陆台风数资料绘制（1951-2009）

2 思考一，如何定义和表征？ WMO，各有关国家气象部门 常规：生成位置（源地）和移动路径，发生和结束时间（持续时间），强度（气压，风速，降水，海浪），影响范围，年，季和月发生个数 近期：多数与风速的平方或立方有关，累计气旋能量指数（ACE-NOAA），气旋潜在强度指数（PI），气旋总功率耗散指数（气旋潜在破坏性指数）（PDI），气旋对流有效势能（CAPE），生存期间最大（峰值）风速 根据研究的目的选择定义和特征，各种定义和表征的一致性和差异？

2 思考一，如何定义和表征 （观测资料的可靠性？） 台站观测资料：*1948-目前，西北太平洋，东北太平洋，北大西洋，*1970-目前，北印度洋，南印度洋，澳洲-南太平洋，*2004，南大西洋1个 卫星资料：1970年-目前（实际更多分析1980年以来），认为更可靠 资料差异随台风强度增加而减小

（邹燕，赵平，2009；赵宗慈，江滢，2010）

1950-1979年西北太平洋TC频数对比 （CAM_SHTI 37个, JTWC 26个，平均差11个） CMA_SHTI JTWC 资料差异随台风强度增加而减小 （邹燕，赵平，2009）

1980-2005年3套TS资料对比 频数差异0~2个 频数 CMA_SHTI 订正到1min JMA JTWC 破坏力指数 JTWC 邹燕，赵平2009

北大西洋热带气旋的ACE和个数对比 （1980-2005年8-10月）相关系数0.896，增加趋势 （相对于1971-2000年中值的百分数） （根据IPCC2007绘制） （根据Knutson等，2008绘制）

3 思考二，观测到的近几十年变化特征？ 自1970年以来，全球热带气旋数和日数有略减小的趋势，但是强热带气旋（飓风4和5级）活动（个数和日数）有明显增加趋势（75%）（个数，日数，强度：降水，风速，海浪） 全球热带海温变暖，热带气旋潜在破坏性加强 强台风/飓风最大增加在北太平洋，印度洋，西南太平洋；北大西洋强飓风数近11年中9年高于平均，2005年破记录；从未观测到热带气旋活动的南大西洋2004年观测到1个； 几个洋区之间“互补”（有多有少，有强有弱） 有年代际变率（准周期性），无明显变化趋势 如何解释这些特征？

热带气旋季节ACE相对于1971-2000年中值的百分数（单位：%） 趋势？ 周期性？ 年代际？ 累积气旋能量指数(ACE-NOAA) IPCC2007

4 思考三，预测和预估未来的变化特征？ 总热带气旋个数可能减少，主要是弱热带气旋个数减少 最大（峰值）风速强度可能增加 热带气旋涉及范围内降水加强 最强热带气旋个数和强度可能增加和增强 预估未来ENSO变化？ 全球和降尺度方法模拟能力检验/评估（强调特高分辨率如5km才可能模拟出超强飓风/台风）？ 关键：气候模式中如何定义？

短期气候预测和长期气候预估采用哪些研究方法更好？ 古气候相似 对预估的启示

降尺度方法 动力降尺度模式：降尺度飓风预测业务模式， ZETAC18km区域大气模式, GFDL+GFDN动力降尺度模式 统计降尺度：例如，统计降尺度模型（SDSM）， 人造台风模型，“随机播种”和“Beta和水平平流”模型，Monte-Carlo台风风场随机模型 预测和预估中都需要全球气候模式的计算结果来驱动 短期气候预测初始化和同化问题

一对 飓风 强度 预测 系统 CHIPS 模拟 功率耗散指数 蓝色： 观测 红色： 模拟 Emanuel等 2008

北大西洋热带气旋个数模拟与观测检验 +40% 观测 0.15/a 882hpa 85m/s Knutson等，2008

10个多年 10个少年 52 130 观测 82 145 模拟 58 109 暖气候 （A1B） 1980-2006年 Knutson等，2008

预估全球变暖北大西洋飓风变化 18 AR4 +ZETAC 21世纪 后期

10个气候模式人类排放增加 对NWP 台风变化预估（赵宗慈等，2008） （21世纪后期相对于1961-1990年） 加强 8/10 2/10 RegCM2 JMAA106 CCSR FRCA106 MRI106 HadCM3A MRIA20 GFDL INGV106 IPRC30 减少 增加

5 思考四，古气候对预估启示 上新世大气中温室气体含量与预估21世纪类似，较今更暖气候（热带太平洋东西南北海温温差小），全球各洋区热带气旋较今明显多 近400年，La Nina年多个台风登陆中国东南沿海的可能性大于El Nino 年，北大西洋的全新世研究也支持这个结论

统计降尺度模型模拟热带气旋路径 目前 飓风强度 飓风级别 上新世 初期 热带风暴 热带低压 （Fedorov等，2010）

1600-1911年ElNino/La Nina当年登陆台风个数的发生频率（梁友叶，张德二，2007） （登陆广东，福建，浙江）

7 展望 （资料，方法，模式，原因，预测预估） 星号：参会单位，不同颜色的数字表示提供资料的单位数

西北太平洋2010年8月底 到9月初，台风6，7，8 三个台风同时出现影响， 历史上少见 北大西洋2010年9月同时 出现三个热带气旋，历史 上少见：1893，1926， 1950，1961，1967，1980， 1995，1998，2010 年总数减少？出现多的季节 推迟？强度加强？

结束 谢谢

2 几个问题 第五，有哪些影响因子？ 台风生成直接影响因子：热力因子（如SST）（水汽因子），动力因子（如动力稳定性，大气对流，大气水平和垂直运动，海洋上翻） ENSO: El Nino 年相应北大西洋，“远西”太平洋和澳洲附近飓风影响减小；在北和南太平洋中部和西北太平洋飓风增加（？不同时间，不同地区） 全球变暖？自然的年代际变率（活跃期）？ 亚洲-太平洋涛动，西北太平洋副高，季风槽 影响因子未来如何变化？

16个全球气候模式预估ENSO变化 （人类排放增加）（IPCC2007） 6/16 2/16 1/16 7/16 2051-2100

利用IAP模式预测西北太平洋台风活动的环流背景场（郎咸梅，王会军，2008） IAP9L-AGCM 3-10月 1970-2003年集合回报7 VSZW:纬向风垂直切变 （7-15N, 155E-170W） （12-24N, 145-180E）

过去5百万年 太平洋SST变化 中太平洋沿 日界线 SST纬向分布 （Fedorov等， 2010） 热带东太平洋SST经向 (黑线和红线40万年滑动平均） 热带东太平洋SST经向 对比发展 (3S/91W, 32N/118W) 沿赤道SST纬向梯度发展 (0N/159E, 0N/95W) 中太平洋沿 日界线 SST纬向分布 4百万年前 目前 （Fedorov等， 2010）

工业化前 CO2 290ppm 上新世 CO2 从290ppm 到 355ppm 8-40N/S, 0-200m 垂直扩散增加 温室效应 CO2 从290ppm 到355ppm CCSM3模拟 SST变化