中国的地理位置正处于亚欧大陆东畔、毗邻太平洋西岸，因此登陆在我国内陆东南沿海一带的台风通常发源于西北太平洋海域，西北太平洋海域是台风发生最频繁的海区之一 [1] ，这造成我国东南部沿海一带每年平均有10余次台风登陆。从气候平均来看，登陆中国东南沿海一带的台风多产生于夏秋季，春冬季节台风登陆比较少，2020年的情况与往年不同 [2] 。2020年5~9月西北太平洋生成的台风个数略低于往年平均值，而10月却明显高于往年平均台风数，2020年10月18日至10月29日11天内就相继产生了5个台风，像这种台风在短时间内聚集发生的现象被称为台风的群发 [3] 。

由前人的研究成果可以看出台风的形成过程是由于低层有一气旋式涡度作为初始扰动，这是台风形成的首要因素。其次，较暖洋面(SST > 26℃)为台风生成提供充足能量，此外，台风生成地附近的垂直风切变比较大时，上层空气流速、流向与下层空气的流速、流向差距明显，上下空气团会在动力的作用下被切断，对流的发展受到抑制，所以较小的垂直风切变更有利于台风生成。当垂直风切变很小，而气旋生成中心垂直风切变的水平梯度又很大时，对流层上层与下层间会形成连续的空气柱，气旋会获得巨大的热带气旋发生势 [4] 。大尺度环流与台风群发也有着十分紧密的联系，当MJO强对流位于印度尼西亚群岛的东部以及西太平洋东部时最容易发生台风群发事件，而当MJO强对流发生于非洲和印度洋西部时，台风最不容易群发 [5] 。

本文从大尺度环流系统的变化机制与气象要素异常特征入手，进一步探究MJO对流传播以及2020年拉尼娜事件对2020年10月西北太平洋台风群发事件的影响，对大尺度环流判定台风路径有重要意义 [6] ，以期为台风精准预报提供有利参考。这对利用大尺度环流情况来更精准的预报台风具有重要意义。

研究中使用的资料如下。

(1) 日本气象厅(Japan Meteorological Agency, JMA) 1979~2019年历年历月台风生成位置、时间、强度数据，时间分辨率为6小时。

(2) ERA5再分析数据集( http://climate.copernicus.eu/climate-reanalysis)中海平面温度场(sea surface temperature, SST)、海平面气压场(sea surface pressure, SLP)、风场、相对涡度场、相对湿度场等变量，本文使用的时间范围为1979~2020年。

(3) 温州台风网( http://m.wztf121.com/ )历史台风数据集。

(4) NCEP/NCAR再分析数据集( https://www.psl.noaa.gov/data/gridded/data.ncep.reanalysis2.html )中向外长波辐射场(Outgoing Longwave Radiation, OLR)，空间分辨率为2.5˚ × 2.5˚。纬度范围是60˚W~160˚E，经度范围为−30˚S~50˚N。

本文采用比较分析法、滑动平均法先将数据进行可视化，观察海平面温度(Sea Surfurce Temperature)、海平面气压(Sea Level Pressure)、低层相对涡度(Relative Vorticity, 850 hPa)、低层相对湿度(Relative Humidity, 850 hPa)、低层风矢量(Wind)、中层垂直运动速度(Vertical Vector, 500 hPa)、垂直风切变等不同气象要素场在2020年10月份的异常情况，再深入其变化机制来阐述各气象要素场对于台风群发事件的影响机制。

在比较各气象要素对于台风群发事件产生的贡献时，用台风潜在生成指数(Genesis Potential Index, GPI)作为定量的指标。GPI是衡量台风发生可能性的一个重要参数，计算公式中包括涡度、湿度、垂直风切变和MPI (Maximum Potential Index)，最大潜在强度)具体计算公式为：

$\text{GPI}={\left|{10}^5\omega \right|}^{\frac{3}{2}}{\left(\frac{\text{RH}}{50}\right)}^3{\left(\frac{\text{MPI}}{70}\right)}^3{\left(1+0.1\text{V}\right)}^{-2}$

式中 $\omega$表示低层850 hpa的绝对涡度，RH表示600 hpa的相对湿度，MPI (Maximum Potential Intensity)是台风发生的最大潜在强度，需要先行计算出结果再代入，V指的是低层大气到高层大气的垂直风切变，计算时分解为经向风速差和纬向风速差来进行计算。

$\text{MPI}=\frac{\text{SST}}{{\text{T}}_0}\frac{{\text{C}}_{\text{k}}}{{\text{C}}_{\text{D}}}\left[{\text{CAPE}}^{\text{*}}-\text{CAPE}\right]$

SST表示海表面温度，T₀表示逐层大气温度， ${\text{CAPE}}^{\text{*}}$表示空气达到饱和状态时的有效位能，CAPE代表对流层边界处活跃大气的有效位能， ${\text{C}}_{\text{k}}$、 ${\text{C}}_{\text{D}}$是代表海面性质的物理量。GPI的值一定会大于零，值越大代表气旋生成的可能性越高。

在研究大气低频振荡(MJO)时选取OLR (Outgoing Longwave Radiation)再分析资料进行可视化，将OLR数据在纬向上进行平均，通过观察OLR负异常中心随时间的移动来阐述MJO对流活动在经向上的传播。

2020年是拉尼娜年，强劲的东南信风携带着暖湿空气的暖海水吹向西北太平洋，海水受热之后开始蒸发，周围环绕的温度较低的空气会在大气压的挤压作用下向中心运动，在热力作用下形成一个低压中心。

图2 是2020年10月海表面温度异常场，绿色标记代表2020年10月台风群发事件的台风源地。从 图2 不难看出，2020年10月登陆我国的台风多产生于西北太平洋、菲律宾沿海一带，这是由于当时西北太平洋受偏东南风的影响，暖湿空气加大了海面附近空气扰动的形成，而温暖的洋面又可以为已经产生的台风源源不断地提供能量，使其不断加强并向西北方向移动，进而影响我国。台风集中生成在110˚E~160˚E、0˚N~30˚N的西北太平洋海域和南海海域，该区域海温均在27℃以上，满足有利于台风生成的海温条件，所以2020年10月西北太平洋海表面的温度异常是造成本次台风群发事件的首要原因。

从 图3 看出，2020年10月太平洋表面气压大致呈现高纬正异常，低纬度地区局部存在负异常，太平洋东部处于海平面气压正异常区，越向南气压越高，在中国黄海、渤海大部分海面气压呈现正异常，太平洋西部大部分地区都处于海平面气压负异常区，我国南海和日本海附近海域分别形成两个海平面气压负异常中心。

2020年10月副热带高压比往年同期偏东、偏南，副热带高压脊线东退至140˚E，而本次台风群发事件的台风源地普遍偏西且偏南，就是因为南海海表面气压存在负异常中心，为台风产生提供了有利条件，而副热带高压持续西伸，对产生的台风产生“压迫”，阻止台风向北运动。

除海表面温度和海平面气压异常以外，季风强度变化是影响台风生成的又一重要因素，甚至有时季风可对西北太平洋生成的台风产生重要的支配作用，要研究台风生成异常情况的成因，对季风槽以及低层涡度场的研究是必不可少的。 图4 是2020年10月60˚E~160˚W、30˚S~50˚N区域的涡度异常场与矢量风异常场的叠加，可以看到在南海及南海以西地区受盛行西风的控制，而在西太平洋、南海以东地区受偏东方向的风控制，于是在中国南海与菲律宾群岛一带就形成了偏东风与盛行西风的交汇区，在两侧风力的动力强迫作用下，西北太平洋处于气旋式环流控制下，形成上升气流，这对台风的生成是十分有利的。受拉尼娜事件影响，2020年10月季风槽位置较常年偏西，因此台风群发的位置也较常年台风生成地偏西。从 图5 可以看出，在菲律宾群岛和日本附近的西北太平洋海域存在气旋式涡度中心，而2020年10月的台风多发源于这两个地方，这就进一步验证了季风槽对台风生成有至关重要的影响这一结论。

除了上述几个影响因素以外，水汽条件也是一个不可忽视的要素，存在于对流层中层的水汽蕴藏着大量的潜热，在潜热释放的条件下水汽周围空气会吸收热量从而温度上升、质量变轻，从而不可避免地产生了一系列的上升运动，当上升运动产生时大气层结的稳定状态就会被破坏，当水汽越多时，这种空气向上运动的趋势就会越明显，对流也就越容易产生。本研究利用低层相对湿度(Relative Humidity)来代表大气对流层底部的水汽状况。从图中可以看出在2020年10月整个西北太平洋的水汽条件都比较充沛， 图6 也可以很明显的观察到该月西北太平洋及南海海域处于相对湿度(Relative Humidity)正异常区，台风生成地附近均有良好的水汽条件。 图7 反映出在100˚E~150˚E、0˚N~30˚N存在大范围的相对湿度大值区，平均相对湿度在82%以上，为台风的生成提供了良好的水汽条件。

垂直风切变是高层风与低层风在垂直方向上发生的大小、方向的改变，由于大气环流的复杂性和热力因素的影响，风的方向和大小会随着高度的改变而改变。当垂直风切变很大时代表大气上层和下层的气流运动方向相差很大，难以形成连续的空气柱，阻碍了强对流活动的产生。

观察台风生成的区域，即100˚E~150˚E、0˚N~30˚N的垂直风切变情况(如 图8 所示)，100˚E~140˚E、5˚N~20˚区域有一垂直风切变最小值中心，在这种情况下对流层上层和底层的风向风速变化比较小，垂直方向上可以形成连续的空气柱，高空风场不会破坏这种暖中心结构，台风更容易生成。所以台风生成源地均围绕这一最小值中心附近，这个现象也进一步解释了以上机制。

GPI是衡量台风生成可能性的定量指标，某处GPI的值越大，代表在该处的环境因素下生成台风的可能性越大，GPI综合考虑了相对涡度、相对湿度、垂直风切变、台风最大潜在强度MPI四个变量，是判定环境条件能否生成台风的最2020年10月西北太平洋台风群发的原因分析14准确指标之一。从 图9 可以看出2020年10月西北太平洋及南海，从100˚E~140˚E有一GPI带状极大值中心，这与10月台风生成及移动路径高度吻合。

图10 是各气象要素对于GPI的贡献值，比较这四张图不难看出西太平洋及南海地区在10月份的绝对涡度分布与10月GPI的分布十分相似，绝对涡度和GPI都在在菲律宾东部海域及南海海域存在最大值中心，太平洋中部的绝对涡度对GPI的贡献不显著。相对湿度对GPI的贡献次之，相对湿度的贡献尤其表现在太平洋远海。台风最大潜在强度的贡献主要集中在南海地区，其对西北太平洋GPI的贡献比较小。垂直风切变对于GPI的贡献在四者之中是最小的。综上所述，台风在10月的群发事件是在各气象要素场的同时变化下产生的，包括海平面温度、海平面气压、低层相对涡度、低层水汽条件、垂直风切变，风这6个主要因素，本研究通过对GPI的进一步计算，得出的结论是涡度场的异常对GPI的贡献最大、相对湿度因素和台风潜在强度(MPI)次之、垂直风切变对GPI的贡献最小。