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陈尚锋等-JC: 西北太平洋区域哈德莱环流对登陆我国台风活动的影响及其年代际增强机制
哈德莱（Hadley）环流作为全球最强的经向环流圈，是联系热带和热带外气候系统相互作用的重要纽带，同时哈德莱环流在维持全球热量、角动量和水汽平衡等方面也发挥着重要作用。诸多研究一致指出最近几十年全球纬向平均Hadley环流具有显著扩张的长期变化趋势，主要表现为Hadley环流边界逐渐向两极方向移动。Hadley环流扩张对全球干旱分布、副热带急流位置以及台风活动等具有显著影响，其向极扩张将重塑全球气候带乃至未来人口分布。然而，研究发现Hadley环流扩张存着显著的区域差异，不同区域Hadley环流扩张不仅幅度不同，位相也各有不同，而且较之全球纬向Hadley环流，区域Hadley环流对区域气候的影响更显著（Chen et al., 2014）。因此，区域Hadley环流近年来逐渐成为研究热点。但相比于全球纬向平均Hadley环流，目前关于区域Hadley环流的研究还比较缺乏，当前耦合模式对区域Hadley环流的模拟也有待改进（Xu et al., 2025）。
热带西北太平洋存在显著的区域Hadley环流，其强度变化和边界的南北移动能显著影响亚澳地区的气候异常（Huang et al., 2018, 2019, 2021）。特别是，近几年的最新研究关注到该区域Hadley环流向极扩张变化与西北太平洋台风活动北移趋势密切相关。不过，相比于长期变化趋势，该区域Hadley环流扩张的年际变化更明显，有些年份其边界的南北移动甚至达到5°左右的纬度变动（Huang et al., 2019, 2021），这可能对副热带干旱区域的经向迁移、风暴路径和台风活动等产生更强的影响。
近期，中国科学院大气物理研究所陈尚锋研究员和云南大学陈文教授团队，联合中国气象局广州热带海洋气象研究所、浙江大学和德国马克思普朗克气象研究所等相关学者，针对西北太平洋区域Hadley环流扩张的年际变化对登陆我国台风活动的影响及其年代际增强机制开展了系列研究。研究发现前期冬季西北太平洋区域Hadley环流北边界的年际变化是随后夏季登陆我国台风频数的重要影响因子（图1），去除ENSO信号之后，这两者之间仍然存在显著的相关性。通过海-气相互作用（风-蒸发-海温机制和Matsuno-Gill响应机制），前期大气异常信号被保存在海洋中，并维持到后期的台风季节，进而改变大尺度环境背景场的热动力条件，从而调制登陆我国台风活动（图2）。研究成果为西北太平洋台风活动预测提供了新的视角和理论支撑。
图1. 与ENSO无关的前期冬季西北太平洋区域Hadley环流北边界指数位于 (a) 正位相和 (b) 负位相时，随后夏季登陆我国台风的路径和强度合成图。图中台风强度用叠加在其路径上的颜色表示（单位：m/s），黑色小圆点表示登陆我国台风的生成位置。合成是基于北边界指数挑选出的8个正位相年和8个负位相年。
图2. 冬季西北太平洋区域Hadley环流扩张对随后夏季登陆我国台风活动影响机理示意图。
进一步的研究发现西北太平洋区域Hadley环流北边界的年际变化对登陆我国台风频数的影响在20世纪90年代后显著增强（图3），该年代际增强变化与海-气相互作用强度的年代际增强密切相关（图4），更强的海气相互作用能提高风-蒸发-海温反馈效率，使得北太平洋副热带异常海气信号能传播到热带地区，从而影响随后的台风活动（图5）。研究结果强调了西北太平洋区域Hadley环流扩张对登陆我国台风活动的影响日益增加，未来在预测登陆台风活动时候需要更多关注西北太平洋区域Hadley环流扩张的影响。
图3. (a) 冬季西北太平洋区域Hadley环流北边界指数的时间演变序列，数据来源于NCEP1、ERA5和JRA55。黑色水平直线代表1958-2020年冬季西北太平洋区域Hadley环流北边界对应的平均位置。(b) 标准化的与ENSO无关的冬季西北太平洋区域Hadley环流北边界指数（红色实线）和夏季登陆我国台风频数指数（蓝色实线）。(c) 与ENSO无关的冬季西北太平洋区域Hadley环流北边界指数与夏季登陆我国台风频数指数的滑动相关系数图。图中采用了三种不同时间的滑动窗口。
图4. (a) 基于25年滑动窗口，与ENSO无关的冬季西北太平洋区域Hadley环流北边界指数回归的冬春季副热带东北太平洋区域平均的850-hPa纬向风异常（X轴）和与ENSO无关的冬季西北太平洋区域Hadley环流北边界指数-夏季登陆台风频数指数25年滑动相关系数（Y轴）之间的散点图。(b) 春季PMM-海温指数和春季PMM-风场指数的滑动相关系数（此相关系数代表副热带东北太平洋区域海气相互作用强度），图中采用了三种不同的时间滑动窗口。(c) 基于25年滑动窗口计算的副热带东北太平洋区域海气相互作用强度（X轴）和基于25年滑动窗口计算的与ENSO无关的冬季西北太平洋区域Hadley环流北边界指数回归的冬春季副热带东北太平洋区域平均的850-hPa纬向风异常（Y轴）。(d) 与ENSO无关的冬季西北太平洋区域Hadley环流北边界指数-夏季登陆台风频数指数25年滑动相关系数（Y轴）之间的散点图。
图5. 冬季西北太平洋区域Hadley环流扩张对随后夏季登陆我国台风活动影响的年代际增强机制示意图。
论文第一作者为中国气象局广州热带海洋气象研究所黄汝萍副研究员（毕业于大气所），通讯作者为陈尚锋研究员。该系列研究得到了国家自然科学基金项目、广东省基础与应用基础研究基金项目、广东省海洋气象科学数据中心项目和中国科学院大气物理研究所十四五规划青年项目的联合资助。
【论文信息】
[1]Huang, R.-P., S. Hu, S.-F. Chen*, W. Chen, Z.-B. Wang, H.-S. Aru, and D.-D. Peng, 2025: Recent enhanced impact of the regional Hadley circulation expansion over western Pacific on increasing frequency of landfalling tropical cyclone. Journal of Climate, 38(20), 5701-5724. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-24-0736.1
[2] Huang, R.-P., S.-F. Chen*, W. Chen, R. Wu, Z.-B. Wang, P. Hu, L. Wu, L. Wang, and J.-L. Huangfu, 2024: Impact of the winter regional Hadley circulation over western Pacific on the frequency of following summer tropical cyclone landfalling in China. Journal of Climate, 37(13), 3521-3541. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0610.1
【相关文章】
[1] Xu, W.-Q., W. Chen*, S.-F. Chen*, R.-P. Huang, J.-L. Piao, P. Hu, and Q.-Y. Cai, 2025: Sources of inter-model diversity in the regional Hadley circulation over the western Pacific during boreal winter. Journal of Climate, 38(13), 3015-3036. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-24-0472.1
[2] Huang, R.-P., S.-F. Chen*, W. Chen, B. Yu, P. Hu, J. Ying, and Q. Wu, 2021: Northern poleward edge of regional Hadley cell over western Pacific during boreal winter: year-to-year variability, influence factors and associated winter climate anomalies. Climate Dynamics, 56, 3643-3664. https://doi.org/10.1007/s00382-021-05660-9
[3] Huang, R.-P., S.-F. Chen*, W. Chen, P. Hu., and B. Yu, 2019: Recent strengthening of the regional Hadley circulation over the western Pacific during boreal spring. Advances in Atmospheric Sciences, 36, 1251-1264. https://doi.org/10.1007/s00376-019-9004-2
[4] Huang, R.-P., S.-F. Chen*, W. Chen, and P. Hu, 2018: Interannual variability of regional Hadley circulation intensity over western Pacific during boreal winter and its climatic impact over Asia-Australia region. Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 123, 344-366. https://doi.org/10.1002/2017JD027919
[5] Chen, S.-F., K. Wei, W. Chen*, and L.-Y. Song, 2014: Regional changes in the annual mean Hadley circulation in recent decades. Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 119, 7815-7832. https://doi.org/10.1002/2014JD021540
