暖化会改变台风生成位置和路径吗? 台风怎么不来台湾了?

以西北太平洋海域为例,台风生成位置可能偏北,个数减少但强度增强,路径部分则是往北移动机率相对提高。
2024年7月6日,台北,炎热天气下,市民在风扇前吃饭。摄:陈焯煇/端传媒
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【编者按】在长久以来试图与自然共存后,人类活动撼动了大自然的过程,从早期的农业革命,到工业革命的爆发,再到全球化和数位化的今天,每个时代都对地球造成了独特且深远的影响。有学者给了这个地质年代一个极富争议的称号:“人类世”。端的栏目“人类世”是一个观察﹑评论﹑报道的视角,在面对海平面上升﹑物种大规模灭绝、气候变化等危机的21世纪,我们在这里重新思考我们与地球和其他物种的关系,以及未来的千万种可能。欢迎点击阅读更多本栏目文章。

今年编号第18号台风“山陀儿”(KRATHON)来势汹汹,自9月底生成后,台湾对山陀儿预计带来的威胁无不提高警戒。

山陀儿是台湾台风史上第二个从高雄登陆的台风,前一个以近似路线登陆高雄的台风,得要回溯到47年前的赛洛玛台风了,就在山陀儿台风登陆后,高雄市区观测到15级强阵风,高雄港区甚至量测到最高的17级强阵风,带来严重的破坏力。

台风(Typhoon)又称为热带气旋(Tropical Cyclone)或飓风(Hurricane),是生成于热带洋面上的剧烈天气系统,全球一年大约可以形成80~90个,其中七成出现在北半球,并以西北太平洋(含南海)生成个数最多,每年平均可达25个,对海域周边国家带来严重威胁。

台湾位于全球台风最活跃的西北太平洋区域,每到台风季节,固定的台风威胁节奏已是台湾社会的集体经验,历史上,台湾经常遭受台风无情的袭击而导致严重灾害。 不过,这样年复一年的记忆,却在2019年白鹿台风后缺席了,台湾历时三年未有台风登陆并成为新纪录。 周遭海域其实并非没有台风生成,移动路径有些也非常靠近台湾,并让台湾社会警戒,但台风就是不登陆。 那么,为什么台风不来了,全球暖化会对台风生成位置与路径带来什么影响? 值得我们讨论。

台风怎么没来敲门?

台湾所处地理位置,正好位于西北太平洋台风移动路径上,每年都必然受到台风的威胁。 从台湾中央气象署(下称气象署)的历史统计资料来看,6月至11月是台风最容易影响台湾的时间点,每年进入周遭海域300公里范围内的台风个数约有4~5个,登陆本岛的个数则是1~2个不等,以总生成个数来看,台风登陆台湾的机率并不算太高,仅6%左右。

引起大家关注的是,自2019年8月24日,白鹿台风于屏东县满州乡登陆后,直到2023年9月3日,才再次有台风(海葵)于台东县东河乡登陆,这也意味着台湾经历了三年(2020至2022年)都没有台风登陆的历史纪录,期间曾有将近20个台风经过台湾近海附近,但就是不登陆,这话题也引起民众广泛讨论,同时吸引了学界及作业单位的注意。

翻开气象署的历史台风资料库,从1958年至今,没有台风登陆台湾的年数共有12年,其中除了2020至2022年为连续三年外,也仅有一次连续两年(1972至1973年),其余都是单独一年,显示过去并不曾发生过,确实罕见。 有趣的是,这12年当中,有八年被定义为反厄尔尼年,这样的高概率不免让人联想,是否是反厄尔尼诺现象所造成。

反厄尔尼诺现象是主因吗? 是否还有其他原因?

反厄尔尼诺现象指的是赤道中、东太平洋海域海水表面温度比气候平均值低,进而导致全球大气环流和气候异常的现象,厄尔尼诺现象则相反,该海域海水温度相对偏高。 当太平洋东侧的海水温度偏低时,西边则会像跷跷板一样升高,这样的海温分布会让东西两边的气压差加大(东边高压、西边低压),增强热带东风,连带使得顺时针方向旋转的夏季副热带高压有机会变得更强,势力范围也更往西延伸,结果则是让有台风温床之称的西北太平洋夏季季风槽减弱,势力范围缩小,进而造成台风生成位置往西偏移,也就是更往陆地靠近。

当西北太平洋副热带高压增强时,受到下沉运动作用,加上停留在海上的时间较短,台风要发展就更显困难,因此反圣婴年时台风通常较不活跃,该海域的台风生成数目偏少、台风天数和气旋累积能量(ACE)较低、强度偏弱的机率相对较高,例如:1998年仅生成16个台风,2010年生成14个。 圣婴年时,台风生成位置会偏向西北太平洋的东南侧,位置距离东亚陆地较远,移动过程停留在海上时间拉长,让台风有更充分的时间发展,平均强度也往往较强。

学者从分析上也发现到另外一件事情,在2020至2022年反厄尔尼诺现象发生的同时,北印度洋的海水温度也异常偏高,这结果有可能会增强南海地区的下沉运动,间接助长西北太平洋副热带高压往西扩张。

综整来看,2020至2022年期间的环境场,受到反厄尔尼诺现象以及北印度洋海水温度偏高,引起的西北太平洋副热带高压增强及西伸,间接降低台风活跃度,让台风生成位置偏西,应该是明确的事实。

过去也曾发生过吗?

过去是否曾发生过连续三年的反厄尔尼诺现象? 答案是肯定的,包含1973至1975年以及1998至2000年,这两次连续三年的反厄尔尼诺现象,西北太平洋的台风生成个数仅1974年偏多,其余年份均低于气候平均值,一致性高,不过登陆台湾的台风个数却都有4个,属正常状态,与2020至2022年有所不同,这也说明了,当反圣婴事件持续发生时,并不一定会连续造成无台风登陆台湾的状况。

台湾南北总长不过400公里,在广大洋面上形成的台风要通过台湾陆地,有时候真的需要一点运气。 台风的移动主要还是由外在环流系统所导引,副热带高压往往扮演关键性的角色,至于台风中心是否会登陆台湾,需要视当时的副热带高压强度是否稳定、涵盖范围及位置是否有利台风移入台湾而定,当然也需要考量高层是否有低压槽牵引台风往北方移动,所以是一个极度复杂的问题。 如果大尺度环流非常稳定,且导引气流有利于将台风推往台湾,登陆好像就变得很理所当然。

不过,更多时候我们看到的是,当导引气流偏弱或者是当台风靠近台湾时,受到台风环流与复杂地形交互作用影响,让登陆变得非常随机,因此用机率概念来描述台风是否登陆台湾似乎更为恰当。

2024年10月2日,高雄,山陀儿吹袭高雄后,市民在公园做运动。摄:陈焯煇/端传媒

台风生成个数越来越少?

有关于全球不同海域的台风形成个数长期变化,过去已有许多讨论,但结果并不一致,主要原因与过去到现在的观测资料质量、侦测方法以及所选取分析的时间长度不同有关。 近期有学者重新比对1990年以后的观测资料发现,全球台风总数呈现微弱上升的趋势,其中又以北大西洋最为明显,西北太平洋则下降。

而从生命期长短来看,短生命期(从形成到消散过程维持不到两天)的台风总数增加了,一般认为与侦测技术提升有关,对于相对偏弱的热带性低气压,有可能被升格判定为轻度台风,导致个数增加。 长生命期的台风总数则减少了,特别是西北太平洋海域减少最为明显,不过北大西洋的总数仍增加,与其他海域不同。

从长期变化来看,每年影响台湾的台风个数不尽然相同,若以距离台湾海岸线300公里范围内,作为台风是否影响台湾的依据,那么每年少则1~2个,至多可达8个以上,年与年之间差异大(称为年际变化),部分原因与圣婴、反圣婴现象有关。

此外,逐年增加或减少的趋势并不明显,反而是年代际变化特征更为显著,如1950至1960年代以及2000至2008年期间,都是台风影响台湾频率较高的时期。 自2008年以后,影响台湾的台风个数确实呈现下降趋势,这可能与台风生成位置偏北,导致路径提早北转,朝向日本海域前进有关。

台湾各地的降雨在季节分配上并不均匀,特别是中南部地区,一旦进入10月,几乎是处在不下雨的状态,必须等到隔年5月梅雨季开始,才会明显降雨。 台湾年总降雨量,超过40%由夏季的台风所贡献,也因此台风是否影响台湾,对于水资源的取得以及调配,有着重要影响,1993年和2020年就是非常典型的例子,该两年均无台风登陆台湾,进入附近海域的台风个数也偏少、强度偏弱,导致降雨量不足、水资源缺乏,出现严重干旱现象,连带影响民生用水。

2024年10月2日,高雄,山陀儿登陆前,海浪冲上马路。摄:陈焯煇/端传媒

暖化让台风变得更强,海温是唯一变因?

近年已有许多研究都提到,未来在暖化情境下,台风生成个数将会减少,不过强度可能增强,特别是强度达到4级以上飓风等级(风速≧ 113Knot; 相当于强烈台风标准)的台风个数。 不过这里,我们可能要先来厘清一件事情,就是影响台风形成和增强的机制并不全然相同。

台风基本上都形成在热带广阔洋面上,形成之前会先出现旺盛对流云团,我们称它为云簇(cloud clusters),这些云簇必须停留在相对有利的环境,才有机会发展成台风。 过去有学者统计不同季节台风形成的个数,归纳出六个可能影响台风生成的环境因子,当中包含:科氏参数(即地球偏向力)、低层相对涡度(指空气团的旋转程度)、对流层垂直风切(即上下层水平风的差异)、海洋热能 (指海表面至60公尺深的海水温度)、上下层相当位温差(即大气稳定度)以及中层大气相对湿度等。

简单来说,台风要形成需要考虑大气热力和动力过程,首要条件就是要远离赤道,再来就是海水需要有足够高的温度(高于26°C),因为海洋温度的高低会决定台风可以从海洋获得多少的热量和水气,这会决定台风最终能达到的最大潜在强度。 大气部分则需要具备一定程度的不稳定度、够高的相对湿度还有弱垂直风切,如此台风才有机会形成。 不过这些仅仅是形成台风的必要条件,即使所有条件都满足了,也不一定保证能形成台风,只能说在这些环境条件具足的情况下,有比较高的机会生成,这也是台风生成预报困难的地方之一。

最终决定台风强度的物理机制虽然还不是很清楚,但可以确定的是,几乎所有达到强烈等级的台风,在其生命周期中,至少都会经历一次快速增强的过程(即近中心最大风速一天时间内提升50Knot以上),这也被视为是台风发展很重要的关键,海洋和大气条件都具有一定程度的贡献。

由海洋条件来看,已有许多研究发现,当台风经过一个具有深厚暖水层的海域时(海洋表层与次表层温度都偏高),有机会快速增强,显示海洋温度对台风增强确实有一定的影响,2005年的卡翠纳飓风(Hurricane Katrina)就是一个例子。

从台风自身结构来看,台风本身内部的动力过程也可以让他增强。 若以外部环境场的强迫作用来看,当上下层大气的水平风差异(垂直风切)变小,同时高层大气有槽线存在,而台风又正好落在槽线前方位置,那么高层辐散增强的结果,同样有机会让台风强度提升,所以台风要快速增强,海洋效应不可忽视,大气因素也要同时配合,无法单靠海温偏高就可以完成这么复杂的任务。

此外,台风本身的移动速度快慢,也会影响台风是否有机会增强,当台风的平均移动速度过快时,会导致台风结构出现不对称性,不利于台风增强,而当台风移动速度太慢时,又容易受到台风环流的表层风应力作用,引发海洋产生涌升流,让海洋表面温度下降,亦不利台风持续发展。 因此,台风平均移动速度介于每秒3至8公尺之间(约每小时10~28公里),比较有机会快速增强,并发展成强烈台风。

以目前观察到的结果来看,除了北印度洋外,其他海域的台风平均移动速度,都有减慢的趋势,台风快速增强的个案数增加,强度达到4级以上飓风等级的强烈台风数量也些微增加,发生时间则提早,这说明了全球台风有可能是朝向更强烈方向发展的。

2024年10月11日,高雄,山陀儿吹袭高雄后,三棵倒下的树。摄:陈焯煇/端传媒

暖化会改变台风生成位置和路径吗?

台风的生成主要由该海域的大气和海洋环境条件所决定,至于台风的移动路径,仍要依靠大尺度环流来主导。 未来在暖化情境下,台风生成个数和移动路径是否会改变,相信是许多人都关注的焦点。

目前国际上对于未来台风特性的改变有了初步共识,以西北太平洋海域为例,气候模式所推估出来的结果显示,台风生成位置可能偏北,个数减少但强度增强,路径部分则是往北移动机率相对提高,往西进入南海的可能性降低,北大西洋部分除了强度改变外,台风季也可能拉长。

从过去观测资料的分析结果来看,西北太平洋副热带高压增强并往西延伸的结果,不利于该区域台风的生成,而气候模式所推估未来暖化情境下的西北太平洋副热带高压是增强的,势力范围也扩大,这不仅提高了大气垂直结构的稳定度,也相对减弱对流运动。

未来,台风仍会生成,但也因为大气稳定度提高,生成机率可能降低。 另外,台风整体的移动路径可能提早北转,这将使得侵袭日本、韩国的台风增加,通过菲律宾或巴士海峡进入南海的台风减少,至于往台湾及中国华南的台风个数可能减少,因此值得我们持续关注。

强度部分,受到海洋持续暖化、海水蒸发速率提升以及大气垂直风切减弱、台风移动速度减慢等因素影响,台风的强度可能增强,而转变成强烈台风的位置,也有往陆地靠近的趋势,这些都将为居住在沿海地区的居民带来更为剧烈的风灾和雨灾,威胁人民的生命财产和安全。

侵台台风部分,目前推估的结果可归纳出个数减少、强度增强(风速提升)、强台影响频率增加以及台风带来的降雨增加等,很清楚呈现了极端化特征,这也提醒我们,面对未来可能的转变,需要预先做好充分准备及应对策略。

历史路径能带给我们什么启示?

从过去完整被记录的台风移动轨迹资料我们发现,历史上从来没有出现过两个路径完全相同的台风,每一个台风的移动轨迹都有其独特性。 既然如此,去比对历史台风资料,并找出移动路径相似的台风,有意义吗? 我想,比对过去相似台风移动路径的目的,仅是希望可以先掌握可能带来的降雨特征以及评估易造成灾害的区域。

台湾的降雨其实非常特别,空间分布很明显受到高耸地形所控制,所以当我们知道台风的移动路径与相对位置在哪里时,基本上已经可以初步研判主要降雨区的位置会落在那里。

举例来说,当台风从台湾北部沿海经过,形成所谓西北台时,我们可以很确定,雪山山脉西侧、苗栗以北的范围,会是主要降雨区,依此可以作为事先防范之参考依据。 又如,秋季时若有台风通往巴士海洋进入南海,恰巧北方又有东北风南下,那么共伴效应势必会让东北部沿海、宜兰以及北花莲降下大雨,这些都是相对明确的例子,所以按道理,这样的模拟推论应该具有某种程度的可信度才对。

不过,并非所有案例都适用这样的推论方式,该方法至多仅能适用于降雨的定性描述而无法定量估计,因为他完全忽略了每个台风具有的独特性,也忽略了不同时空背景下的大气和海洋环境条件差异,当然也没有考虑其他环境因子的影响,因此误判机率极高,相关资讯真的仅供参考。 还是建议读者,依循气象署最新资料所做的客观预报资讯进行防灾准备,才是最正确的做法,过度渲染模拟推论反而不是好事。

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