楊麗英

（廣州市增城區(qū)氣象局，廣東廣州 511300）

在預(yù)報業(yè)務(wù)中，臺風(fēng)近海強度加強或者路徑突變均會給預(yù)報帶來挑戰(zhàn)。近年來，針對臺風(fēng)近海增強和路徑突變的特征及成因已經(jīng)開展了許多研究，林良勛等［1］探討了華南近海急劇增強TC的環(huán)流特點及主要影響系統(tǒng)；張勝軍等［2］、陳聯(lián)壽等［3］、段朝霞等［4］則指出非對稱結(jié)構(gòu)對南海臺風(fēng)路徑北翹也有著顯著的影響。一般認為大尺度環(huán)流形勢、低層水汽通量和弱冷空氣、垂直風(fēng)切變以及海表溫度等都是影響臺風(fēng)近海增強的因子，南海路徑北翹與臺風(fēng)移入季風(fēng)匯合線、東風(fēng)波重位、南支槽東移、華南高壓減弱以及赤道高壓增強和副熱帶高壓南落等因素相聯(lián)系［3］。臺風(fēng)近海增強及路徑北翹雖然都是小概率事件，但在春末、盛夏和秋冬均可能出現(xiàn)，不僅給預(yù)報工作帶來很大的挑戰(zhàn)，還可能會給沿海地區(qū)造成更大的氣象災(zāi)害。因此，有必要對更多近海增強和路徑突變的臺風(fēng)個例進行分析。

2020年8月臺風(fēng)活躍，共有7個臺風(fēng)生成，生成數(shù)較多年平均（5.7個）偏多1.3個，其中臺風(fēng)“黑格比”“米克拉”和“海高斯”都是近?？焖僭鰪?，且均以峰值強度登陸我國，“海高斯”還出現(xiàn)近海路徑北翹，由于當(dāng)時各種數(shù)值預(yù)報均沒能準確地對其近海增強以及路徑北翹情況成功預(yù)報。為此，本研究選取臺風(fēng)“海高斯”作為研究對象，對其近海增強及路徑北翹的成因進行分析總結(jié)，為今后類似臺風(fēng)的路徑和強度預(yù)報提供參考。

1 “海高斯”概況及實況分析

2020年8月16日17：00（北京時，下同），位于菲律賓東部近海的熱帶擾動發(fā)展為熱帶低壓，18日08：00在南海東北部海面上增強為第7號臺風(fēng)（熱帶風(fēng)暴級）“海高斯”，17：00增強為強熱帶風(fēng)暴級，18日20：00為臺風(fēng)級，并于19日06：00前后以臺風(fēng)級（12級，35 m／s）在珠海金灣區(qū)登陸。受“海高斯”環(huán)流影響，18日20：00到20日08：00廣州出現(xiàn)了大到暴雨，深圳、珠海、惠州、中山等地出現(xiàn)了暴雨到大暴雨局地特大暴雨，其中江門臺山市四九鎮(zhèn)錄得全省最大降雨量276 mm。另外，南海北部海面和珠江口沿海市縣出現(xiàn)了陣風(fēng)11～13級，珠海東澳島錄得最大陣風(fēng)46.5 m／s（15級）?！昂８咚埂笔?020年第一個登陸珠江三角洲的臺風(fēng)，具有“生命史短、近海增強、路徑北翹和風(fēng)雨影響集中”的特點。

“海高斯”從生成之日起受副熱帶高壓南側(cè)東南氣流引導(dǎo)，穩(wěn)定地向西偏北方向移動，但在向廣東沿海逼近的過程中經(jīng)歷了兩次明顯的北翹（圖1a），第1次是在18日13：00—15：00，第2次是在臨近登陸前（19日04：00—05：00）。路徑的北翹導(dǎo)致各模式在預(yù)報“海高斯”的登陸點時都出現(xiàn)整體偏西的情況，圖1b給出了歐洲數(shù)值模式（EC）的預(yù)報路徑圖。

圖1 2020年第7號臺風(fēng)“海高斯”路徑圖（a）和EC“海高斯”集合預(yù)報路徑（8月16日20：00起報）（b）

2 “海高斯”路徑北翹的成因分析

熱帶氣旋（Tropical Cyclone，TC）的移動主要受大尺度環(huán)流的影響，在“海高斯”移動過程中，副熱帶高壓是最直接影響和控制其移動路徑的重要天氣系統(tǒng)［4］。分析500 hPa形勢（圖2），8月17日08：00（圖2a）歐亞中高緯度為兩槽一脊的形勢，新疆東側(cè)-四川地區(qū)為一個槽區(qū)，低緯在孟加拉灣到印度半島帶為低壓活動區(qū)，副熱帶高壓呈塊狀分布，中心位在東海上，副高脊線為西北-東南向，維持在35°N附近。隨著副高加強西伸，“海高斯”受其南側(cè)東南氣流引導(dǎo)，穩(wěn)定地向西偏北方向移動。至18日14：00（圖2b）兩槽一脊的形勢和低緯孟加拉灣低壓區(qū)維持，位于高原上的大陸高壓有所增強，四川-云南低槽發(fā)展，西風(fēng)槽東移至副高西北側(cè)附近，西風(fēng)槽的逼近迫使海上副高出現(xiàn)了短暫的減弱東退，副高脊線南落到30°N附近，副高南端形態(tài)也發(fā)生改變，120°E以東588 dagpm線明顯北抬，“海高斯”受副高西側(cè)的偏南氣流影響，導(dǎo)致其移動路徑出現(xiàn)第1次轉(zhuǎn)折，此時其強度也開始迅速加強。

由于副高仍處在較強盛階段，四川-云南低槽減弱后副高中心再次西進，臺風(fēng)受副高東南氣流引導(dǎo)西北方向移動。19日早晨（圖2c）臺風(fēng)臨近登陸前，西風(fēng)槽進一步東移南壓，移至內(nèi)蒙東側(cè)到山西一帶，同時低緯孟加拉灣低壓區(qū)發(fā)展，導(dǎo)致西太平洋副高再次出現(xiàn)東退，中心強度減弱，588 dagpm線明顯南落，副高脊線由西北-東南向轉(zhuǎn)成東北-西南向，使得“海高斯”再次出現(xiàn)路徑偏北移動。

圖2 8月17—19日500 hPa高度場（單位：dagpm）

a.17日08：00；b.18日14：00；c.19日08：00

由此可見，西風(fēng)槽、副熱帶高壓等系統(tǒng)是導(dǎo)致“海高斯”路徑發(fā)生變化的主要系統(tǒng)，值得關(guān)注的是，當(dāng)臺風(fēng)越貼近副熱帶高壓時，受副高外圍氣流的引導(dǎo)會凸顯增強，同時臺風(fēng)強度越強，與副高之間相互影響的關(guān)系越大?！昂８咚埂本嚯x副高位置非常近，且強度不斷增強，也是迫使副高有所東撤和形態(tài)發(fā)生改變的因素之一，副高的位置變化、形狀特征等對熱帶氣旋的路徑均能造成影響［5］。

3 “海高斯”近海增強的成因分析

3.1 急劇增強過程的影響因子分析

“海高斯”在靠近廣東沿海的過程中強度快速增強，18日08：00至20：00，在12 h內(nèi)從18 m／s的熱帶風(fēng)暴級躍升至35 m／s的臺風(fēng)級，風(fēng)力從8級迅速增強至12級、連跳4級，屬于近海急劇增強臺風(fēng)，較為罕見。

為了定量表述臺風(fēng)急劇增強的特征，利用6 h氣壓變化Δp和12 h風(fēng)速變化Δv表示強度變化，即某時刻的6 h變壓Δp是指該時次與其前6 h的中心海平面最低氣壓之差；某時刻的12 h風(fēng)速變化Δv是指該時刻后6 h與前6 h中心附近最大風(fēng)速之差，如圖3所示。

圖3 “海高斯”中心最低氣壓、最大風(fēng)速、6 h變壓變速、12 h變速隨時間的變化

從圖3可以看出，在18日14：00—19日02：00“海高斯”在西行過程近海時出現(xiàn)了明顯快速的增強階段。其中18日14：00—20：00，12 h氣壓從998 hPa降至970 hPa，氣壓下降了20 hPa，平均6 h氣壓變化Δp≤-8 hPa；12 h風(fēng)速變化為17 m／s，Δv≥12 m／s?？梢?，18日14：00—20：00，臺風(fēng)“海高斯”強度變化符合于玉斌等［6］給出的臺風(fēng)近海急劇增強標(biāo)準（最低海平面氣壓6 h變化Δp＜-7.78 hPa或12 h風(fēng)速變化Δv＞7.91 m／s）。

3.2 急劇增強過程的影響因子分析

1）海洋熱力狀況。

海洋作為熱帶氣旋的主要能量來源，是熱帶氣旋生成和維持的關(guān)鍵［7］。而判別近海熱帶氣旋能否在海洋上迅速加強，28℃海表溫度是一個重要參考依據(jù)［8］。今年7月歷史罕見空臺，加上副高強盛，因此西北太平洋及南海表層海溫大幅偏高。據(jù)國家氣候中心全球海洋監(jiān)測，8月赤道西太平洋及東印度洋次表層以暖異常為主，中心強度高于2℃。分析8月第3侯侯平均海表溫度及距平（圖略），可見南海及西太平洋海溫均較常年同期偏高，我國近海海溫與歷史同期相比屬異常偏高狀態(tài)。從8月16日20：00 EC海洋表面溫度圖（圖4）可見，在菲律賓的東側(cè)及南海北部一直存在一個30℃的高海溫區(qū)，30℃的高海溫區(qū)直達東海和日本，廣東近海的西北海表面溫度更是接近31℃，而“海高斯”移動正處于高海溫區(qū)域?？梢姼吆厥桥_風(fēng)近海急劇增強的關(guān)鍵因素。

圖4 2020年8月16日20：00海洋表面溫度實況（℃）

2）風(fēng)垂直切變。

環(huán)境風(fēng)垂直切變（VWS）是影響熱帶氣旋強度變化的重要環(huán)境條件之一［9］。垂直風(fēng)切變越小，越有利于波動穩(wěn)定、能量的積累以及臺風(fēng)曖心結(jié)構(gòu)的形成。研究表明，使TC增強或減弱的風(fēng)切變閾值約為10 m／s，當(dāng)環(huán)境風(fēng)垂直切變小于10 m／s時，有利于TC強度的增強，反之則往往會使TC強度減弱［10-11］。

分析200～850 hPa垂直風(fēng)切變的分布情況（圖略），可知在臺風(fēng)移動方向，即臺風(fēng)西側(cè)的垂直風(fēng)切變大部分＜10 m／s，部分地區(qū)甚至＜5 m／s，符合有利于臺風(fēng)增強的垂直風(fēng)切變條件，特別是在臺風(fēng)急劇增強前12 h（18日08：00）垂直風(fēng)切變減小到5～10 m／s。在臺風(fēng)急劇增強階段（18日20：00—19日02：00）垂直風(fēng)切變有所增大，達10 m／s。由此可見，弱的環(huán)境場垂直風(fēng)切變有利于“海高斯”增強，值得注意的是環(huán)境風(fēng)垂直切變的減小發(fā)生在“海高斯”的急劇增強開始之前，當(dāng)環(huán)境風(fēng)垂直切變最小時，臺風(fēng)開始急劇增強，說明垂直風(fēng)切變減小與臺風(fēng)急劇增強之間有一定的時間差。

3）水汽條件。

TC的主要能量來源是水汽凝結(jié)時釋放的潛熱，充足的水汽供應(yīng)有利于TC暖心結(jié)構(gòu)的維持，也為TC的發(fā)展提供充足的能量。分析850 hPa水汽通量散度場可知，16日20：00水汽通量散度＜12 g／（cm2·hPa·s），17日20：00水汽通量開始增大，但水汽主要來源是副高南測的偏東氣流。到18日20：00（圖5），也就是“海高斯”急劇增強期間，明顯有西南季風(fēng)和偏南風(fēng)水汽輸送，致使臺風(fēng)附近的水汽通量散度明顯增大，并且大值區(qū)主要位于臺風(fēng)東側(cè)和北側(cè)，中心值大于20 g／（cm2·hPa·s）?？梢姡髂霞撅L(fēng)和偏南風(fēng)的卷入為“海高斯”提供水汽輸送，對TC強度增強起著重要作用［12］。

圖5 2020年8月18日20：00 850 hPa水汽通量

4）動力條件。

200 hPa流場和位勢高度場可見（圖略），16日位于我國22°N—35°N為一個帶狀高壓壩，1 260 dagpm等高線中心位于青藏高原上，18日高壓壩斷裂分為東西兩環(huán)，“海高斯”位于東環(huán)高壓西南側(cè)的輻散流場中。從200 hPa的散度場（圖略）看，18日20：00臺風(fēng)“海高斯”正處于高散度值區(qū)域，散度值＞10×10-5s-1以上，高層輻散條件轉(zhuǎn)好，可見強的高層輻散產(chǎn)生強抽吸作用，有利于臺風(fēng)的強度發(fā)展［13］。

4 結(jié)論

1）“海高斯”生命史短，從生成為編號臺風(fēng)到減弱消失，生命史少于2 d；在靠近廣東沿海的過程中強度增強并維持最強強度登陸，12 h內(nèi)從熱帶風(fēng)暴級快速增強到臺風(fēng)級，風(fēng)力從8級迅速增到12級，連跳4級，屬于近海急劇增強臺風(fēng)，較為罕見。另外其靠近南海北面時路徑北翹，導(dǎo)致登陸點比預(yù)期偏東。

2）西風(fēng)槽、西太平洋副熱帶高壓等是影響“海高斯”路徑的主要影響系統(tǒng)；西風(fēng)槽的東移、副高東退以及其形態(tài)、位置的變化，是“海高斯”近海路徑發(fā)生北翹的成因。

3）異常偏暖的近海海面溫度、弱的環(huán)境風(fēng)垂直切變和高層輻散抽吸加強，是“海高斯”近海急劇增強的原因。高海溫是臺風(fēng)近溫急劇增強的關(guān)鍵因素，30℃以上的海表溫度非常利于臺風(fēng)的增強；風(fēng)垂直切變風(fēng)速小于10 m／s，符合有利于臺風(fēng)發(fā)展的弱垂直切變條件。

4）西南季風(fēng)和偏南風(fēng)的卷入為“海高斯”提供水汽輸送，充沛的水汽輸送和增強的水汽輻合有利于上升運動的發(fā)展和凝結(jié)潛熱的釋放，這是臺風(fēng)急劇增強的有利影響因子。

對西風(fēng)槽東移導(dǎo)致副熱帶高壓東退預(yù)估不充分是對“海高斯”路徑預(yù)報出現(xiàn)偏差的主要原因。因此，在做預(yù)報業(yè)務(wù)工作中，除了參考數(shù)值模式預(yù)報外，更需要預(yù)報員對天氣系統(tǒng)等加以綜合分析判斷。