《Nature Communications》：Tropical-leaning Atlantic Oscillation favors more typhoons toward Asian high-latitude cities
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本研究针对台风活动向高纬度扩展的预测难题，揭示了春季热带偏向型大西洋涛动(TAO)对夏季西北太平洋台风路径的跨季节调控机制。通过分析1979-2023年数据，发现TAO可解释56%的台风路径偶极子模态(TTD)变异，其通过激发太平洋经向模(PMM)和北大西洋三极子海温异常，诱导西北太平洋气旋式环流，促使台风向东京、上海等东亚高纬度城市偏转。CMIP6模型预测正位相TAO事件将增加39.4%，预示全球变暖背景下高纬度城市面临更高台风风险。该研究为台风季节预测提供了新指标，对防灾减灾具有重要意义。
随着全球气候变暖，西北太平洋台风活动呈现出向高纬度扩展的显著趋势。这一变化使得东京、上海、首尔等东亚高纬度城市面临日益严重的台风威胁。然而，台风活动的季节预测一直是气象科学领域的重大挑战，特别是对台风路径的提前数月预测更是困难重重。传统研究多关注外部强迫（如海表温度升高）或太平洋气候模态（如ENSO）对台风的影响，而大西洋气候变动对西北太平洋台风的跨洋遥相关机制尚未被充分认识。
在这项发表于《Nature Communications》的研究中，吴泽明、胡春迪等科学家团队揭示了一种新型的大气振荡现象——热带偏向型大西洋涛动(Tropical-leaning Atlantic Oscillation, TAO)，并发现其对东亚高纬度城市的台风活动具有显著的预测能力。该研究通过分析1979-2023年的气象数据，证明春季TAO可以解释夏季台风路径变异的主要模态（台风路径偶极子，TTD）的56%，为台风季节预测提供了创新性的解决方案。
研究方法主要包括台风轨迹数据分析、统计诊断方法和气候模型模拟。研究团队使用联合台风预警中心(JTWC)、日本气象厅(JMA)和中国气象局上海台风研究所(STI-CMA)的最佳路径数据集，计算了7-9月台风季的台风路径密度和累积气旋能量(ACE)。通过经验正交函数(EOF)分析识别出台风路径偶极子模态(TTD)。大气再分析数据采用ECMWF的ERA5数据集，海表温度数据结合NOAA ERSSTv5和Hadley Centre HadISST1。研究还利用CMIP6多模型集合(CMIP6-MME)在历史情景和SSP585情景下的模拟结果，评估了TAO在未来气候变化中的演变趋势。
识别春季TAO模态
研究首先在去除传统北大西洋涛动(NAO)信号后，发现了存在于北大西洋地区的经向大气振荡。TAO表现为热带北大西洋（0°-40°N）与哈德逊湾-戴维斯海峡（50°N-70°N）之间的海平面气压跷跷板模式。与主要位于中高纬度的经典NAO不同，TAO的南部中心更靠近热带地区（30°N以南），因此被称为"热带偏向型"。
作为北美-大西洋地区春季海平面气压异常的主导EOF模态，TAO解释了该区域21.4%的方差，高于NAO的16.9%。TAO与北美-大西洋副热带急流的经向位移密切相关，两者相关系数高达0.85。正位相TAO对应着急流出口区的北移，通过高层辐散-辐合机制，在副热带形成高压、在高纬度形成低压，从而产生TAO特有的经向气压偶极子特征。波活动通量分析表明，TAO的形成源于急流变异，并部分受到海气耦合过程的影响。
春季TAO引导台风活动朝向亚洲高纬度城市
统计分析显示，春季TAO与夏季台风路径偶极子(TTD)指数存在显著相关（R=0.75，p<0.01），远高于NAO与TTD的相关性（R=0.38）。空间上，TAO相关的台风路径密度与TTD模态的空间相关性达到0.94。这一跨季节关联在不同台风数据集（JTWC、JMA、STI-CMA）中均得到验证，表明其稳健性。
具体而言，正位相TAO可提前四个月预测东亚高纬度城市（如东京、大阪、首尔、青岛、上海）台风活动偏多，而低纬度城市（如香港、马尼拉、海口）台风活动偏少。TAO指数每增加一个标准差，东亚北部地区的台风频率增加1.0±0.45年-1，南部地区减少0.65±0.45年-1。按面积标准化后，南北区域的台风频率变化幅度相近。
跨季节和跨海盆的TAO影响机制
TAO影响台风活动的机制涉及复杂的海气相互作用和跨洋遥相关过程。一方面，春季TAO通过其相关的反气旋式环流，削弱副热带东北太平洋的信风，通过风-蒸发-海温反馈机制促进海表升温，进而通过季节足迹机制促进太平洋经向模(PMM)的发展。
另一方面，TAO通过增强热带北大西洋(TNA)的东北信风使当地海温降低，这一冷海温异常可通过Gill型罗斯贝波响应，在东部太平洋-北大西洋激发反气旋，并持续至夏季，进一步促进PMM发展。这些海温异常共同诱导了西北太平洋低层气旋式环流异常。
环境场分析表明，正位相TAO年，南亚高压东移加强，西北太平洋季风槽(MT)东移，热带上层对流层槽(TUTT)东移减弱，共同导致台风生成位置东移。台风生成潜势指数(GPI)诊断显示，西北太平洋东部的GPI增加主要得益于中层相对湿度增加和低层涡度增强，而西部的GPI减少则主要受垂直风切变增大影响。同时，东亚-太平洋地区的气旋式环流产生了北部的东风引导气流和南部的西风引导气流，共同促使更多台风向东亚高纬度城市移动。
TAO主导东亚台风活动预测
基于TAO及其他气候因子（NAO、NAM、NPO、海冰浓度），研究构建了TTD指数的多元线性回归预测模型。在训练期（1979-2014）和验证期（2016-2023），预测与观测TTD的相关系数分别为0.74和0.89，符号一致率分别达83.3%和100%。在回归系数中，TAO的系数显著大于其他预测因子，表明其在预测中的主导地位。自助法和滑动回归检验进一步证实了TAO-TTD关系的稳定性。
比较分析显示，仅使用TAO的预测模型可解释TTD变异的56.3%，而仅使用NAO的模型仅能解释14.7%。当去除TAO信号后，NAO的预测能力几乎为零，表明NAO与TTD的关系并非独立于TAO。与其他海温模态（如ENSO、PDO、AMO）的相关分析也表明，TAO对TTD的影响是独立的。
TAO事件的预估增加
CMIP6多模型集合预估显示，21世纪正位相TAO事件频率将增加约39.4%（从20世纪的17.19±1.85次/百年增至23.96±3.28次/百年），这一增长在21世纪末尤为明显。26个CMIP6模型中，23个模拟出了正TAO事件的增加，且7个模型能捕捉到TAO与西北太平洋气旋的跨季节关联增强。
这一趋势意味着，在全球变暖背景下，有利于台风向高纬度移动的环流型可能出现更频繁，东亚高纬度城市可能面临更大的台风威胁。然而，这一推断存在不确定性，主要源于气候模型在模拟热带海温格局方面的偏差，以及台风活动对全球变暖的复杂响应。
研究结论与讨论部分强调，TAO的发现为理解气候系统内部变率对台风活动的影响提供了新视角。与主要影响中高纬度的经典NAO不同，TAO因其更靠近热带的位置，对热带气候异常和台风活动具有更直接的影响。该研究不仅提高了台风季节预测能力，也为深入理解跨海盆相互作用和热带气候预测开辟了新途径。未来研究可进一步探索TAO在动力预报模式中的应用，以及其在全球变暖背景下的演变规律。
