强台风（中心附近最大风力14~15级的热带气旋）是一种极端天气现象，具有强大的破坏力，常会引起强风、暴雨、洪涝和、风暴潮等极端灾害。例如，2023年7月底强台风“杜苏芮”（图1）的登陆和北上分别给我国福建和华北地区造成了极其严重的暴雨洪涝灾害，导致极大的经济损失和社会影响。多年平均而言，强台风在秋季发生最为频繁，但根据最近几年的报道，强台风似乎在盛夏发生的越来越多，比如今年的“杜苏芮”、，2021年造成河南特大暴雨的强台风“烟花”以及2020年给浙江温州带来巨大经济损失的强台风“黑格比”。这引发我们思考：在全球变暖大背景下，强台风的季节性特征是否已发生改变？若是，导致这种变化的原因是否与人类活动相关？从科学角度厘清弄清这一问题，对于人类社会加强对极端天气的认知，提高预测预报能力并及时采取措施应对，具有非常重要的意义。
近日，深海圈层与地球系统前沿科学中心、物理海洋教育部重点实验室宋丰飞教授联合海内外多位专家学者在强台风季节循环研究领域取得最新进展，利用最新的观测资料和气候模式数据，揭示了强台风在最近几十年呈现显著的季节提前特征（图2），且这种季节提前的变化主要由温室气体强迫驱动。国际知名学术期刊Nature（《自然》）以“Seasonal Advance of Intense Tropical Cyclones in a Warming Climate”（《全球变暖下强台风的季节提前》）为题对上述成果进行了在线报道。宋丰飞教授担任文章共同通讯作者。
图1：2023年7月25日台风“杜苏芮”卫星图像。图片来源：NOAA, VIIRS on NOAA-20 satellite
研究发现，这种强台风的季节提前在台风最为活跃的西北太平洋地区最为明显，同时，这种季节提前仅出现在强台风上，其他弱台风表现并不明显。由于强台风在其生命史中至少经历了一次快速增强过程（即在24小时内台风最大持续风速增加了55 km/h），研究团队猜测经历过快速增强的台风应该也会出现季节提前的变化，数据分析结果印证了这一猜测。为了阐明导致台风季节提前变化的原因，研究团队深入探究了造成台风快速增强的大气和海洋因子的季节变化。这就促使我们探究造成台风快速增强的大气和海洋因子的季节变化。研究结果显示有利于台风快速增强的大气因子并没有呈现很明显的季节变化，而有利于台风快速增强的海洋因子，包括与海洋温度紧密相关的台风潜在强度和海洋热含量，则呈现显著的季节提前（图3）。为了弄清楚明晰上述海洋要素的季节提前是由于人类活动导致还是气候系统的自然变率，研究团队进一步利用最新气候模式的全强迫和单独强迫试验，发现人类活动导致的温室气体排放起到了至关重要的作用（图3）。该团队的早期研究成果曾指出，人类活动导致的热带海洋增暖在夏季更为明显，这将有利于海洋降雨的季节提前（Song et al. 2020）。此次对于强台风的季节循环研究也体现出与前述发现的一致性。
热带陆地上的降雨峰值通常出现在夏季，科研团队前期研究发现陆地降雨在全球变暖下会出现季节延迟（Song et al. 2021），结合本次发现的强台风季节提前，可以得见一旦强台风登陆，这两种变化类型叠加的降雨发生概率将大幅增加。以我国华南地区为例，季风造成的极端降雨峰值在六月，而强台风造成的极端降雨峰值在十月。在最近几十年，每年6-10月期间该地区的极端降雨总量快速增加。这种不同因子造成的极端降雨的重合将可能带来更多更严重的自然灾害，未来需要密切关注这类极端降雨及其影响。关于全球变暖下的强台风季节提前可能造成的其他影响，也有待在未来工作中做进一步研究。
上述研究工作得到国家自然科学基金面上项目（42175029）等科技项目资助。
图2（a）北半球，（b）南半球，观测强台风总数的气候态季节循环（黑线）和1981-2017年的变化趋势（柱状图，单位：个数/每十年）。柱状图中的斜线和点线分别表示趋势通过了95%和90%的显著性检验。误差棒表示回归分析中的95%置信区间。（c）强台风季节内差异（北半球为9-11月减去6-8月，南半球为3-4月减去12-2月）的1981-2017年的线性趋势分布图。在计算趋势前，强台风的个数在5° × 5°的方框内计算。
图3（第一行）观测，（第二行）外强迫和（第三行）温室气体强迫下的（第一列和第三列）北半球和（第二列和第四列）南半球高百分位的（第一列和第二列）潜在强度（PI）和（第三列和第四列）海洋热含量（OHC）的气候态季节循环（黑线）和1981-2014年的线性趋势（柱状图）。
引用：
Shan, K., Y. Lin, P. Chu, X. Yu* and F. Song*, 2023: Seasonal Advance of Intense Tropical Cyclones in A Warming Climate. Nature, in press (will be online next week or soSeptember 27).
参考文献：
Song, F., L. R. Leung, J. Lu, L. Dong, W. Zhou, B. Harrop, Y. Qian, 2021: Emergence of seasonal delay of tropical rainfall during 1979-2019, Nature Climate Change, 11, 605-612.
Song, F., J. Lu, L.R. Leung, F. Liu, 2020: Contrasting phase changes of precipitation annual cycle between land and ocean under global warming, Geophysical Research Letters, 47, e2020GL090327.
