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热带气旋（TCs）危害巨大，其活动受厄尔尼诺 - 南方涛动（ENSO）影响。为量化相关风险年际变化，研究人员生成 1980 - 2021 年全球 12000 年合成风暴轨迹数据集。该数据集能用于风险评估等，为科学界提供基准。
在变幻莫测的气候舞台上，热带气旋（TCs）就像威力巨大的 “风暴巨兽”，所到之处，经济损失惨重，人类生命健康也受到严重威胁。而且，它们每年的活跃程度都不一样，给防灾减灾工作带来极大挑战。厄尔尼诺 - 南方涛动（ENSO）作为气候系统的 “幕后操纵者” 之一，对热带气旋活动有着显著影响。在 ENSO 的不同阶段，比如厄尔尼诺（El Ni?o）和拉尼娜（La Ni?a）期间，热带气旋的生成频率、移动路径和强度都会发生变化。然而，由于热带气旋本身是低概率事件，相关数据不足，使得研究其与 ENSO 关系困难重重，这也给精准评估热带气旋风险带来了很大阻碍。
为了攻克这些难题，来自西班牙坎塔布里亚大学环境水利研究所（IHCantabria - Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria）的研究人员 Itxaso Odériz 和 I?igo J. Losada 展开了深入研究。他们生成了一个涵盖 1980 - 2021 年的全球 12000 年合成热带气旋轨迹数据集，代表了 ENSO 的各个阶段。该研究成果发表在《Scientific Data》上，为热带气旋风险评估、归因和检测研究提供了宝贵的数据支持，也为科学界提供了重要基准。
在研究方法上，研究人员主要采用了以下关键技术：
- 确定 ENSO 阶段：利用美国国家海洋和大气管理局（NOAA）物理科学实验室的海洋尼诺指数（ONI），确定 ENSO 各阶段出现的月份，进而划分出不同的气候学时期，为后续分析提供基础1。
- 数据来源：使用 ERA5 再分析数据（分辨率为 0.25°，每小时更新）获取海表面温度（SST）和海平面气压（SLP）数据，以及国际最佳路径档案（IBTrACS）的热带气旋轨迹数据2。
- 模型运用：运用 STORM 模型，通过分析历史轨迹与环境变量关系，生成合成轨迹。为适应研究需求，还对 STORM 模型进行了更新，添加了处理非连续气候学数据的功能35。
下面来看看具体的研究结果：
- 数据集生成：研究人员生成了涵盖 1980 - 2021 年的四个气候学数据集，分别为整个时期、厄尔尼诺、拉尼娜和中性阶段的合成热带气旋轨迹数据集，每个数据集包含 12000 年的合成轨迹，这些轨迹以 1000 年为单位存储在文件中46。
- 技术验证：
- 与其他数据集对比：将 1980 - 2021 年（全部）气候学数据集与 Bloemendaal 等人（2017）的数据集对比，结果显示二者相似，但每年的平均事件数略有差异7。
- 与 IBTrACS 数据集对比：在与 IBTrACS 数据集对比时，STORM 生成的轨迹在一些方面表现良好，如能准确反映拉尼娜使北大西洋、北印度洋和西太平洋每年事件数增加，厄尔尼诺使东太平洋事件数增加；在捕捉登陆特征（如登陆次数和登陆气压）方面表现出色。不过，在最大风速和最小气压等变量上存在一定偏差，比如在西太平洋，最大风速被低估，在北大西洋，最小气压生成值被低估89。
- 空间分布：STORM 生成的轨迹在空间分布上与 IBTrACS 数据集有相似之处，但也存在差异。例如，在累积气旋能量（ACE）方面，不同气候学时期，STORM 在不同纬度存在能量高估或低估的情况；在轨迹密度和生成密度方面，也有一些区域的表现与观测数据不同1011。
- 沿海风险：通过分析不同沿海城市在 ENSO 不同阶段热带气旋的累积频率分布，发现 ENSO 对不同地区的影响各异。如在北大西洋，拉尼娜使加勒比海小岛屿发展中国家（SIDS）的热带气旋重现期缩短；在东太平洋，厄尔尼诺显著增加了阿卡普尔科（墨西哥）等地的热带气旋频率1213。
研究结论与讨论：通过对热带气旋特征和空间分布的分析，研究人员认为这些数据集在风险评估方面表现良好，能有效反映热带气旋风险的年际变化。尽管 STORM 模型在表示风速和最大风速半径等变量上存在不足，但其在捕捉登陆特征和空间分布方面的能力，使其在热带气旋风险研究中具有重要价值。未来研究可进一步改进模型，纳入更多影响热带气旋强度的环境变量，如风切变和湿度等，以更全面地评估热带气旋风险，为防灾减灾提供更可靠的依据。
