揭开ENSO和西太台风之间关系的模拟不确定性的面纱

厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）是影响台风季节活动最为重要的因子，气候模式能否准确模拟二者关系直接决定当前台风季节预测的性能。一般来说，在厄尔尼诺年，西北太平洋地区的台风生成位置偏东偏南，更多远洋生成台风。2023年是典型的厄尔尼诺发展年，台风布拉万、玛娃等都是典型的远洋生成台风。飓风/台风多拉更是长途跋涉，从东太平洋一路西行到西太平洋。然而，在当前的气候模式中，模拟这种ENSO对西北太平洋台风的影响还有很大的不确定性。

图1 飓风/台风多拉卫星云图。图中多拉西北侧的岛屿为夏威夷群岛。Goes-West拍摄

近日，南京信息工程大学赵久伟副教授联合复旦大学占瑞芬教授、美国夏威夷大学王玉清教授、美国普林斯顿大学Hiroyuki Murakami研究员、美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校Scripps物理海洋研究所谢尚平教授等揭示了气候模式模拟ENSO影响西北太平洋台风生成频数的不确定性源，并通过对不确定性源进行条件约束显著改善了模式模拟性能，这一发现对于深入理解模式模拟台风的不确定性和提高台风季节预测水平具有重要意义。该成果以《Atmospheric modes fiddling the simulated ENSO impact on tropical cyclone genesis over the Northwest Pacific》为题，在线发表于《npj Climate and Atmospheric Science》。

图2 ENSO年西北太平洋台风模拟的不确定性。EOF前两模态表征的模式模拟台风的不确定性。第一模态方差贡献为23.4%；第二模态方差贡献为14.1%。

研究人员通过对高分辨率模式的大样本集合进行分析，发现大多数先进的气候模式在模拟ENSO条件下西北太平洋台风生成频数均存在一致的不确定性。研究结果显示，这种不确定性主要出现在中国南海和菲律宾东部地区（图2），主要源于两种不同的大气模态：“马茨诺-吉尔模态”（Matsuno-Gill mode）和太平洋-日本模态（PJ mode）。这两种模态与模式模拟的热带降水偏差密切相关。通过有条件地约束这两种大气模态中的任一模态，我们可以显著改善模拟的台风生成频数(图3)。因此，通过解决模式模拟中的热带降水偏差问题，我们可以更为准确地模拟台风的生成，为预测和应对台风带来的风险提供更可靠的依据。

图3 南海地区（左列）和台湾以东（右列）台风生成频数未约束（灰色）和约束MG（左列）以及PJ（右列）后（黄色和蓝色）模拟效果对比。

论文第一作者为南京信息工程大学赵久伟副教授，通讯作者为复旦大学占瑞芬教授和美国夏威夷大学王玉清教授。研究工作受到国家自然科学基金42288101, 42105022和42075015的共同资助。

论文信息：

Zhao J. W., Zhan, R. F.*, Murakami, H., Wang, Y.*, Xie, S.-P., Zhang, L., & Guo, Y. P. Atmospheric modes fiddling the simulated ENSO impact on tropical cyclone genesis over the Northwest Pacific.npj Climate and Atmospheric Science,2023, 6(1): 1-12. https://doi.org/10.1038/s41612-023-00537-6.