Atlantic Basin Hurricanes: Indices of Climatic Changes

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1 Atlantic Basin Hurricanes: Indices of Climatic Changes
Landsea, C. W., R. A., Pielke, Jr., A. M. Mestas-Nunez, and J. A. Knaff,1999: Climatic Change, 42, 報告: 陳心穎

2 1.引言 由於United Nation’s Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 推測氣候改變是由於人為溫室效應氣體導致增加熱帶海平面溫度(SSTs)及熱帶降雨(關係著微強的間熱帶幅合區(ITCZ) )(Houghton et al., 1990,1992,1996) 颱風每年的頻率、強度及熱帶發生區域分布在一些模式模擬及經驗考慮上可能增加(在雙倍二氧化碳世界)，但尚未令人信服。 影響熱帶氣旋的因素不只有海平面溫度，還有其他大氣因子。雖然一些模式表現熱帶暴風於現在的氣候，但就科學上是無法正確估計未來的改變。 此文收集大西洋(北大西洋、墨西哥灣及加勒比海)長時間熱帶氣旋活動變化，經由儀器記錄和相關氣候波動反應的變化。時間尺度為年際或更長。

3 2.熱帶氣旋定義及資料建立 named storms 熱帶風暴及颶風皆歸類於此。
subtropical storms 在亞熱帶海域上斜壓環流發展的非鋒低壓系統，一分鐘持續風速達18m/s northern name/subtropical storms 南北是以北緯25度作為分界，所命名。 southern name/subtropical storms hurricane days 颶風存在的天數總計(如果同時存在2各颶風24小時則記為2天) peak intensity 最強颶風達最強持續風速 mean intensity 平均所有name/subtropical storms的最強風速。

4 出自Earth‘s climate past and future by William F. Ruddiman
可靠的紀錄強度，是飛行偵測於1944年，但這些資料曾在1940s到1960s任意作高估移除修正颶風風速強度。1944~1969減少2.5-5m/s風速。 最小中心氣壓確切紀錄可回溯至1899年。 颶風災害損失估計，由於隨時間沿岸地區的發展及通貨膨漲等不一致因素影響，這個指數指完全獨立的。 比較發展前熱帶氣旋環境參數的變化，包含大西洋及太平洋SST、非洲降雨，海平面氣壓、200mb緯向風及50mb平流層風。 El Niño-Southern Oscillation (ENSO)由SST表現，在8-10月北緯5度~南緯5度，西經 度(指數Niño3.4)。 非洲降雨，1899~1996年6-9月薩赫勒(Sahel)西部地區。 加勒比海及墨西哥灣11站海平面氣壓(SLP)、50mb 平流層風及200mb緯向風， 年8-10月。 出自Earth‘s climate past and future by William F. Ruddiman

5 3.大西洋熱帶氣旋的氣候強迫 年際改變 ENSO-較大(較小)垂直風切伴隨El Niño (La Niña)事件直接造成減少(增加)大西洋颶風個數。Gray(1984a)提出美國在沒有聖嬰年是處於較危險，有3:1登陸強烈颶風頻率差異。 除了ENSO，大西洋有平流層準雙年震盪 Quasi-Biennial Oscillation (QBO)(整圈地球靠近赤道平流層風東西震盪 (Wallace1973))系統性的改變(QBO-Gray1984a,Shapiro 1989)，大西洋颶風活動增強在QBO西相，減弱於QBO東相。 海平面氣壓(SLP)直接衝擊垂直風切強度，當高(低)於平均SLP在主要發展區，則會有強(弱)局部氣壓梯度且增強(減弱)東貿易風1~3m/s，因此增強垂直風切(Gray et al 1993,1994)。Gray et al. (1993)指出低於平均SLP象徵極向移動且強勁的ITCZ。以上兩者皆不利於熱帶旋生。 海平面溫度(SST)，在熱帶氣旋生成區域透過濕靜力穩定度有直接熱力影響(Malkus and Riehl 1960)。SSTs 透過地表氣壓強反關係也間接改變垂直風切(Shapiro 1982,Gray 1948b)。詳細地，大西洋域較平均暖海水常伴隨高於平均地表氣壓，因此較弱貿易風及減少風切(Knaff 1997)。

6 另一方面不是在大西洋熱帶氣旋位置因子，西非季風。6-9月非洲西薩赫勒季風降雨與強颶風活動有密切相關。(Reed 1988,Gray1990,Landsea and Gray 1992,Landsea et al. 1992)。西薩赫勒濕年伴隨戲劇性的增加強颶風發生率。對流層垂直風切與非洲東風波強度假設成物理機制連接兩現象(Gray19900,Landsee and Gray 1992) 。雖然Goldenberg and Shapiro (1996)指出改變為垂直風切所支配。濕年→減少風切，都是由於平均較低對流層貿易風及上層對流層西風於整個主要發展區域。 十年變化 較平均暖的大西洋赤道以北SST耦合較冷的南大西洋SST會有增加颶風活動(Gray 1990)。如此SST偶極情況也影響到北非西薩赫勒的乾旱及濕期(e.g. Folland et al. 1986)。SST偶極呈現改變對流層環流，較平均暖的大西洋赤道以北SST耦合較冷的南大西洋SST關係著減少垂直風切在主要發展區域(Gray et al. 1997)。相反地，則增加。 也有其他溫鹽環流與SST間的假說等，但尚未證實。

7 4.大西洋域颶風之指數 整個大西洋域 active quiet active 無明顯趨勢 有數十年的變化

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10 登陸颶風 1.5/year /year 空前 s s

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12 氣候強迫關係

13 利用EOF經驗正交函數

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15 討論與結論 大西洋颶風變化缺乏強的線性趨勢，但有健全的數十年變化。
特別地，可以發現在1940年代到1960年代颶風尤其是持續風達50m/s的強颶風是很常見，但1970年代到1990年代初期有明顯減少。1995年及1996年顯示架構讓人聯想是否為早期高活動性時期。颶風持續時間也有相同變化在1940年代到1960年代生命長(25-40天/年)，但此後皆為(10-25天/年)。 如此的變化沒有整個大西洋都一致，北緯23.5度以北的named/subtropical storms在1970年代到1990早期有增加活動力，當相當量減少於北緯23.5度以南海域。在颶風災害的損失上1970年代至1980年代較先前低。

16 注意大西洋SSTs對熱帶氣旋的年紀影響，發現主要為偶極形式，較多(較少)風暴在南緯(北緯)當較暖於平常年。但整個海域來看，就會稀釋掉這個現象。因此Saunders and Harris(1997)分析大西洋SSTs為主要機制是只有在東岸熱帶北大西洋。Raper(1992)及Shapiro and Goldenberg(1998)，分別地修正大西洋SSTs扮演的是微弱的年際變化角色。 6個環境因子，只有5個配對變化的共變異數超過25%，其中西薩赫勒降雨與加勒比SLP(27%)，加勒比SLP與加勒比200mb緯向風異常(29%)，西薩赫勒降雨與加勒比200mb緯向風異常(32%)，熱帶北大西洋SSTs與加勒比200mb緯向風異常(34%)，以及西薩赫勒降雨與熱帶北大西洋SSTs(38%)。其餘配對均小於20%。