白愛娟， 蔡親波， 朱順紅

(1.成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，四川成都610225;2.海南省氣象臺，海南海口510203)

0 引言

中國是世界上臺風(fēng)登陸最頻繁的國家，臺風(fēng)的空間結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，登陸臺風(fēng)的暴雨和大風(fēng)激烈，且位置多樣［1-2］。這種復(fù)雜性不僅與不同臺風(fēng)個例、登陸地點的地形以及臺風(fēng)與中緯度天氣系統(tǒng)的相互作用有關(guān)，而且與臺風(fēng)不同發(fā)展演變階段有關(guān)，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜成為臺風(fēng)的基本屬性。登陸臺風(fēng)的三維空間非對稱結(jié)構(gòu)導(dǎo)致臺風(fēng)路徑、強降水和大風(fēng)區(qū)位置復(fù)雜，臺風(fēng)災(zāi)害的防御又重點關(guān)注這些位置，因此加深臺風(fēng)天氣認(rèn)識，以及對不同物理量結(jié)構(gòu)的研究具有重要意義。海南島是中國臺風(fēng)登陸最頻繁的地區(qū)，又以東部文昌為登陸地點的西移臺風(fēng)最多。以典型的西移路徑強臺風(fēng)“納沙”為例，分析臺風(fēng)登陸海南島造成的天氣和臺風(fēng)的空間結(jié)構(gòu)特征。

臺風(fēng)的研究在國內(nèi)外引起極大的關(guān)注，尤其是全球爆發(fā)的頻次、強度和持續(xù)時間的變化特征［1，3-5］，以及臺風(fēng)的特殊結(jié)構(gòu)［5-9］，衛(wèi)星資料分析臺風(fēng)降水和臺風(fēng)降水的數(shù)值模擬，以及臺風(fēng)與副熱帶天氣系統(tǒng)的相互作用也是臺風(fēng)研究的重點［9-13］。研究結(jié)果顯示臺風(fēng)的結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)在大風(fēng)區(qū)、強暴雨區(qū)、暖心、渦度和散度，以及螺旋雨帶等要素的空間上［2，5，8，9］，同時對登陸海南島臺風(fēng)結(jié)構(gòu)的研究表明，臺風(fēng)在初始和消亡階段，非對稱性結(jié)構(gòu)顯著，而在成熟階段非對稱結(jié)構(gòu)反而不明顯。2011年9月29日臺風(fēng)“納沙”登陸海南島文昌市，其在海南省發(fā)展時間長，影響范圍廣，是近年來登陸海南島的最強臺風(fēng)。蔡小輝等［14-17］關(guān)于“納沙”的研究表明，臺風(fēng)的水汽和能量來源于強盛的西南季風(fēng)，地形和雙重的“列車效應(yīng)”是其在海南島產(chǎn)生特大暴雨的原因。已有研究主要集中在對“納沙”臺風(fēng)降水成因的分析，對臺風(fēng)空間結(jié)構(gòu)的研究較少。論文在分析“納沙”臺風(fēng)發(fā)展過程的基礎(chǔ)上，以臺風(fēng)產(chǎn)生的降水和大風(fēng)天氣為主，分析其在登陸海南島期間的空間結(jié)構(gòu)特征及其成因。

1 資料和方法

采用2011年9月23日到10月5日“納沙”臺風(fēng)發(fā)展期間中國氣象局的常規(guī)觀測資料，分析登陸海南島臺風(fēng)的強降水和大風(fēng)天氣。同時采用1.0°×1.0°分辨率的NCAR/NECP再分析的網(wǎng)格點資料，分析臺風(fēng)的天氣、環(huán)流和不同物理量的空間結(jié)構(gòu)，包括氣溫、濕度、位勢高度、水平風(fēng)速、垂直風(fēng)速、散度、渦度，以及大氣可降水量等。臺風(fēng)的路徑信息來自于中國天氣臺風(fēng)網(wǎng)(http://typhoon.weather.com.cn/)。

2 “納沙”臺風(fēng)的路徑和發(fā)展變化

“納沙”臺風(fēng)于2011年9月24日08時(以下全為北京時間)在太平洋西部(14.0°N，136.3°E)洋面上生成，表現(xiàn)為熱帶低壓。分析“納沙”臺風(fēng)生成后的強度和移動路徑(圖1a)發(fā)現(xiàn)，“納沙”以沿較平直的西偏北方向移動，27日07時發(fā)展為強臺風(fēng)，登陸菲律賓呂宋島東部。橫穿菲律賓后繼續(xù)西移，29日14時再次登陸海南文昌。沿著西偏北方向通過海南島北部后，29日21時第3次登陸廣東，并從強臺風(fēng)減弱為臺風(fēng)。30日11時第4次登陸越南北部，成為強駑之末消失，前后共持續(xù)147小時。因此“納沙”臺風(fēng)“在西北太平洋上生成，西偏北方向移動，多次登陸后減弱消失”等重要特征使其具有對影響海南島典型臺風(fēng)的代表性。

圖1 “納沙”臺風(fēng)路徑和登陸時間地點

“納沙”臺風(fēng)在發(fā)展中對海南島影響巨大，首先分析其登陸海南島文昌前后造成的降水和氣壓等氣象要素的變化特征。據(jù)文昌站9月27日08時到10月1日08時地面觀測記錄(圖1b)，分析發(fā)現(xiàn)隨著臺風(fēng)中心靠近文昌站，氣壓值快速下降，由 28日 08時1008 hPa降低到29日14時臺風(fēng)中心登陸時的972.6 hPa，氣壓下降達(dá)36 hPa。臺風(fēng)過文昌后，氣壓開始迅速回升，24小時后恢復(fù)到原值。從降水變化看，文昌站28日20時開始出現(xiàn)降水，到30日20時結(jié)束，共持續(xù)了兩天。其中29日14時臺風(fēng)降水最強，3小時降水量達(dá)105 mm，達(dá)到強暴雨的量級，其余時段降水較弱，為10 mm/3h左右。

再從“納沙”臺風(fēng)發(fā)展過程中近地面氣壓和地面最大風(fēng)速的變化，分析臺風(fēng)發(fā)展的過程(圖2)。發(fā)現(xiàn)臺風(fēng)中心氣壓從24日08時的1000 hPa開始下降，到25日20時到達(dá)952 hPa，同時臺風(fēng)風(fēng)速不斷加大到30 m/s以上，標(biāo)志著臺風(fēng)形成，這是臺風(fēng)的發(fā)展階段。從25日20時到29日15時，臺風(fēng)發(fā)展成熟，中心氣壓持續(xù)低于975 hPa，風(fēng)速大于35 m/s，27日20時和29日07時中心氣壓達(dá)到最低值955 hPa，同時最大風(fēng)速分別為45 m/s和43 m/s。29日14時臺風(fēng)登陸海南島以后，臺風(fēng)減弱成為熱帶低壓，中心氣壓上升到980 hPa以上，地面風(fēng)速到30日降低到20 m/s以下，臺風(fēng)減弱消亡。

在臺風(fēng)發(fā)展過程中，中心氣壓和地面最大風(fēng)速呈顯著的反位相，中心氣壓越低，臺風(fēng)風(fēng)速越強，地面最大風(fēng)速越大。中心氣壓值可作為臺風(fēng)大風(fēng)預(yù)報的主要依據(jù)，也是分析臺風(fēng)發(fā)展階段的判據(jù)。根據(jù)臺風(fēng)中心氣壓值，可將“納沙”臺風(fēng)的生命劃分為發(fā)展期，成熟期和消亡期3個階段，如圖2所示?！凹{沙”在成熟階段還經(jīng)歷兩個加強期，分別是在菲律賓以東和以西的洋面上，對應(yīng)的減弱階段分別在前兩次登陸后。第一次在菲律賓登陸后，風(fēng)速由45 m/s的強臺風(fēng)減弱到到38 m/s的臺風(fēng)，中心氣壓由955 hPa上升到965 hPa。登陸海南島后，地面風(fēng)速由42 m/s逐漸下降，中心氣壓從953 hPa開始逐漸上升，直到臺風(fēng)最后在30日消失。因此從“納沙”的發(fā)展過程分析臺風(fēng)的強弱變化，發(fā)現(xiàn)熱帶洋面上充足的水汽、熱量條件，以及洋面上較小的摩擦，通常會使臺風(fēng)得到加強，而登陸后由于地形的摩擦和阻擋作用，臺風(fēng)明顯減弱，直至消失。

圖2 “納沙”發(fā)展過程中臺風(fēng)中心氣壓和最大風(fēng)速的變化

3 “納沙”臺風(fēng)在海南島產(chǎn)生的天氣

3．1 地面大風(fēng)

“納沙”臺風(fēng)中心在29日14時登陸海南島，21時離開，在此分別選擇29日12時作為登陸前，18時作為登陸后，22時作為離開的代表時次，分析臺風(fēng)造成的天氣特征。并以當(dāng)08時為代表時次，分析臺風(fēng)登陸時的大氣環(huán)流背景特征?！凹{沙”在海南島產(chǎn)生強烈的地面大風(fēng)，分析自動站在臺風(fēng)登陸前后觀測的地面風(fēng)速分布(圖3)。發(fā)現(xiàn)29日12時登陸前，臺風(fēng)出現(xiàn)海南島東北部近海區(qū)域，影響海南島北部，風(fēng)向為西北風(fēng)，大風(fēng)區(qū)集中在臺風(fēng)前進(jìn)方向的左前側(cè)，平均風(fēng)速約10 m/s，最大超過30 m/s。18時臺風(fēng)登陸后，閉合的氣旋性環(huán)流在?？诟浇纬?，受臺風(fēng)眼影響，海口位于臺風(fēng)眼區(qū)，風(fēng)力較小。但除?？谕獾闹苓叺貐^(qū)，風(fēng)速明顯偏強，臺風(fēng)的左前側(cè)風(fēng)速最大，最大風(fēng)速25 m/s。受海南島中間高，四周低的地形影響，中北部風(fēng)速小，西北部風(fēng)速大。當(dāng)日22時臺風(fēng)離開海南島，大風(fēng)區(qū)范圍擴大，氣旋性環(huán)流減弱，臺風(fēng)眼左側(cè)仍然風(fēng)速偏大，局地最大風(fēng)速達(dá)30 m/s。

圖3 “納沙”臺風(fēng)登陸海南島前后地面風(fēng)速分布(單位:m/s)

3．2 累積降水量

“納沙”臺風(fēng)中心于9月29日14時登陸，到21時離開。海南島的降水從29時00時出現(xiàn)，到30時12時結(jié)束共持續(xù)36小時，分析該時段內(nèi)海南島的降水量分布(圖4)。發(fā)現(xiàn)在海南島中西部儋州周邊，有累積降水量在200 mm以上的明顯強降水區(qū)，最強降水中心大于300 mm，且降水大值區(qū)集中在海島中部山區(qū)的北側(cè)迎風(fēng)坡，即臺風(fēng)前進(jìn)方向的左前方。除?？谝詵|和海南島南部降水量較低，在100 mm以下外，其余地區(qū)降水量均在100 mm以上，達(dá)到強暴雨的量級。因此“納沙”登陸海南島北部時，強降水多集中在臺風(fēng)中心的左前側(cè)，并且臺風(fēng)降水分布呈中西部多，南北兩端少的特征，這種降水分布模態(tài)與臺風(fēng)登陸的地點，以及海南島當(dāng)?shù)氐牡匦巫饔糜忻芮械年P(guān)系。

圖4 “納沙”臺風(fēng)9月29日00時到9月30日12時在海南島產(chǎn)生的累積降水量分布(單位:mm)

3 “納沙”臺風(fēng)的空間結(jié)構(gòu)分析

臺風(fēng)空間結(jié)構(gòu)特征決定臺風(fēng)的路徑及臺風(fēng)暴雨和大風(fēng)災(zāi)害的分布。由于登陸地形、臺風(fēng)結(jié)構(gòu)與外圍中尺度系統(tǒng)的相互作用，臺風(fēng)往往表現(xiàn)特殊的空間結(jié)構(gòu)。下面以29日08時“納沙”登陸海南島時為代表時次，通過分析風(fēng)速、水汽及渦度等物理量在水平和垂直方向上的分布，分析臺風(fēng)的空間結(jié)構(gòu)特征。

3．1 水平結(jié)構(gòu)

圖5 “納沙”臺風(fēng)2011年9月29日08時登陸海南島時500 hPa高度上水平風(fēng)速和位勢高度等及相對渦度分布圖

以對流層中層500 hPa為代表，利用NCAR/NCEP再分析資料，分析“納沙”臺風(fēng)登陸海南島時的大氣環(huán)流(圖5a)，發(fā)現(xiàn)在臺風(fēng)以北深厚的西太平洋副熱帶高壓系統(tǒng)在發(fā)展，東部較遠(yuǎn)處有新臺風(fēng)“尼格”形成。500 hPa高度場上大風(fēng)區(qū)位于臺風(fēng)半徑約500 km范圍內(nèi)，在臺風(fēng)前進(jìn)的右側(cè)臺風(fēng)氣旋性環(huán)流與副高反氣旋性環(huán)流的過渡區(qū)風(fēng)速明顯大于其他方位。受臺風(fēng)影響，副高西南端收縮成一個缺口，而臺風(fēng)風(fēng)速在缺口處達(dá)到最大。因此夏季臺風(fēng)活動受副高的影響，在副高與臺風(fēng)低壓的過渡區(qū)，氣壓梯度最大，是對流層中層的臺風(fēng)大風(fēng)區(qū)，其他方位上風(fēng)速較弱，使風(fēng)場呈現(xiàn)非圓形結(jié)構(gòu)。同時在副高西南側(cè)偏南氣流的引導(dǎo)下，臺風(fēng)在南北方向被拉長，呈橢圓形結(jié)構(gòu)。因此對流層中層的大風(fēng)區(qū)與近地面大風(fēng)區(qū)分別在臺風(fēng)中心的東北側(cè)和西南側(cè)，使臺風(fēng)從地面到高空，呈西南到東北方向的傾斜特征。

分析臺風(fēng)登陸時500 hPa相對渦度的分布(圖5b)，發(fā)現(xiàn)在對流層中層臺風(fēng)附近的渦度場在水平方向上呈現(xiàn)南北向長軸的橢圓形，臺風(fēng)中心位于強烈輻合的正渦度區(qū)，被副高輻散的負(fù)渦度區(qū)從北向南包圍。臺風(fēng)東北方副高中心的負(fù)渦度強度遠(yuǎn)大于其他方位。臺風(fēng)眼區(qū)約1000 km直徑內(nèi)，正渦度區(qū)氣流強烈輻合發(fā)展，與北部副高的負(fù)渦度輻散環(huán)流相對立。因此臺風(fēng)與副高正負(fù)渦度區(qū)的相互作用，是其過渡區(qū)風(fēng)速加強的主要原因。此外登陸海南島的臺風(fēng)受地形和副高環(huán)流的影響下，其流場和渦度場的南北向長軸的橢圓結(jié)構(gòu)是臺風(fēng)的一種典型的空間三維結(jié)構(gòu)。

圖6 臺風(fēng)“納沙”登陸海南島時2011年9月29日08時大氣可降水量的水平分布圖(單位:kg/m2)

大氣可降水量是反映對流層中水汽含量的要素，在此用來分析“納沙”登陸海南島時的水汽分布特征。NCAR再分析資料顯示了臺風(fēng)登陸期間大氣可降水量的水平分布(圖6)。發(fā)現(xiàn)大氣可降水量高值區(qū)圍繞在臺風(fēng)中心四周，水汽含量值通常大于70 kg/m2，甚至大于孟加拉灣東部水汽含量大值區(qū)的60 kg/m2。臺風(fēng)周圍大范圍充足的水汽場是臺風(fēng)形成和維持的基本條件，“納沙”外圍的強烈水汽含量高值區(qū)，為臺風(fēng)眼壁和外圍的螺旋雨帶提供降水條件，并為臺風(fēng)的暖心結(jié)構(gòu)提供潛熱釋放條件，這種濕熱條件遠(yuǎn)比東亞季風(fēng)和南亞季風(fēng)還要強。同時臺風(fēng)周圍水汽含量在臺風(fēng)中心東北方大于西南方，即臺風(fēng)前進(jìn)方向右側(cè)水汽大值區(qū)是由臺風(fēng)的環(huán)流決定，臺風(fēng)右后側(cè)位于熱帶洋面氣旋性環(huán)流的入口處，水汽條件充沛，而且能夠使水汽源源不斷地向臺風(fēng)中心匯合。

3．2 垂直結(jié)構(gòu)

已有研究表明，在垂直方向上臺風(fēng)的溫度場在700 hPa高度處有明顯的暖心結(jié)構(gòu)，且在臺風(fēng)眼附近大氣表現(xiàn)為弱的下沉氣流，而臺風(fēng)眼壁周圍是強的上升氣流區(qū)，再向外離開臺風(fēng)是上升和下沉氣流間隔分布的螺旋云帶區(qū)，以及由此形成的臺風(fēng)次級環(huán)流(Gray，1982)。在此以垂直風(fēng)速和溫度的垂直分布，了解臺風(fēng)的垂直結(jié)構(gòu)特征。

圖7 日08時沿臺風(fēng)中心(112.4°E，19.5°N)垂直風(fēng)速的經(jīng)度-高度剖面(單位:Pa/s，箭頭表示上升或下沉運動)

分析臺風(fēng)區(qū)內(nèi)大氣垂直運動的分布(圖7)，在經(jīng)向剖面上“納沙”關(guān)于臺風(fēng)中心112.4°E呈明顯的帶狀分布，在臺風(fēng)眼以西，即臺風(fēng)前進(jìn)方向約150 km左右是氣流強烈的上升區(qū)，是臺風(fēng)眼壁的強暴雨區(qū)，與海南島中西部的強暴雨中心一致。眼壁區(qū)上升運動從近地面到100 hPa高度上強烈發(fā)展，在800 hPa和500 hpa是2個上升運動顯著的高度層，但是2個高度的上升運動中心位置上下不一致，使臺風(fēng)眼壁向西偏移。臺風(fēng)東側(cè)為下沉氣流，且下沉速度相對較小，在800～550 hPa的高度層下沉運動顯著。再分析臺風(fēng)垂直運動的緯度-高度剖面，發(fā)現(xiàn)臺風(fēng)中心的左右側(cè)都有上升氣流出現(xiàn)，左側(cè)向上發(fā)展延伸到100 hPa高度，右側(cè)僅達(dá)700 hPa高度，使臺風(fēng)在南側(cè)發(fā)展強，北部發(fā)展弱。因此“納沙”發(fā)展中，臺風(fēng)眼的下沉運動位于臺風(fēng)低壓后部，且下沉運動較弱，而強烈的上升運動出現(xiàn)在臺風(fēng)四周的眼壁區(qū)，其中前進(jìn)方向的眼壁區(qū)上升運動最強，可達(dá)到對流層頂。臺風(fēng)右后側(cè)上升氣流較弱，在近地面到700 hPa高度上發(fā)展。因此“納沙”臺風(fēng)垂直運動的空間結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)的圓形臺風(fēng)結(jié)構(gòu)有明顯的差異，這種差異決定臺風(fēng)的降水和大風(fēng)區(qū)在其左前側(cè)強于其他方位。

圖8 29日08時沿臺風(fēng)中心(19.5°N ，112.4°E)溫度距平場的經(jīng)度-高度和緯度-高度剖面

熱帶洋面的暖中心是臺風(fēng)生成和發(fā)展的基本條件，為臺風(fēng)的發(fā)展和維持提供了能量。分析“納沙”臺風(fēng)登陸時的暖心結(jié)構(gòu)(圖8)，發(fā)現(xiàn)沿臺風(fēng)中心的緯向上，臺風(fēng)眼附近等溫線排列密集，溫度梯度非常大，在近地面到對流層頂200 hPa形成深厚的“暖心”結(jié)構(gòu)，臺風(fēng)眼與臺風(fēng)周圍的溫距平在3℃以上，且在近地面和300 hPa高度各有距平高值中心，距平最大值達(dá)7℃。再分析經(jīng)向上的溫度距平，發(fā)現(xiàn)“納沙”暖中心在緯向上發(fā)展比經(jīng)向?qū)拸V，300 hPa高度暖中心的距平值為6℃，略小于經(jīng)向。因此“納沙”臺風(fēng)溫度場在經(jīng)向和緯向上沿臺風(fēng)中心較對稱，但是東西窄，南北長的橢圓形結(jié)構(gòu)在臺風(fēng)“暖心”上非常顯著，且從低到高，臺風(fēng)的暖中心從西南向東北傾斜發(fā)展。

圖9 29日08時“納沙”臺風(fēng)附近(14°N ～24°N，106°E ～114°E)范圍內(nèi)最大相對渦度的垂直分布

從“納沙”登陸時，把臺風(fēng)中心(19.5°N ，112.4°E)附近選取(14.5°N ～24.5°N，107.4°E ～117.5°E)的范圍定義為臺風(fēng)影響區(qū)域，區(qū)域內(nèi)的渦度值主要來自于臺風(fēng)渦旋性環(huán)流的貢獻(xiàn)。從區(qū)域內(nèi)各高度上挑選最大相對渦度，繪制最大相對渦度的垂直分布(圖9)，分析臺風(fēng)水平流入和流出層的空間結(jié)構(gòu)特征。從地面到200 hPa高度均為正相對渦度，且在800 hPa高度達(dá)到正渦度的最大值20×10-5/s。在200 hPa到150 hPa高度上相對渦度轉(zhuǎn)為負(fù)值，表明對流層頂以上臺風(fēng)氣流的輻散流出。因此“納沙”臺風(fēng)從地面到對流層頂100 hPa高度表現(xiàn)為深厚強烈的流入氣流，中間層位于200 hPa的高度，其以為對流層頂?shù)牧鞒?。深厚強烈的輻合流入是臺風(fēng)渦旋運動的主要特征，雖然對流層頂?shù)妮椛⒘鞒鲚^弱，但對臺風(fēng)環(huán)流的垂直運動有明顯的促進(jìn)和維持作用，使臺風(fēng)生命能夠延續(xù)。

4 副熱帶高壓對納沙臺風(fēng)路徑的影響

在分析臺風(fēng)風(fēng)場水平運動特征時，發(fā)現(xiàn)臺風(fēng)環(huán)流與西太平洋副熱帶高壓(簡稱副高)的相互作用，使副高在其西南側(cè)出現(xiàn)缺口，而臺風(fēng)也呈現(xiàn)橢圓形。對比分析“納沙”臺風(fēng)的路徑和臺風(fēng)周圍大尺度環(huán)流背景，發(fā)現(xiàn)500 hPa高度上副高的范圍、中心位置和強度與臺風(fēng)路徑密切相關(guān)，副高很明顯地影響到臺風(fēng)的發(fā)展變化。通過對500 hPa高度環(huán)流場上5880 gpm等值線確定的副高范圍，分析“納沙”臺風(fēng)在發(fā)展過程中兩者的相互作用(圖10)。

圖10 “納沙”發(fā)展過程中以500 hPa高度5880線表示的西太平洋副熱帶高壓范圍的變化

在“納沙”臺風(fēng)發(fā)展期間，副高的變化主要表現(xiàn)為西移南擴，其間在27日有短時間的縮小東退。首先在臺風(fēng)發(fā)展初期的25～26日，副高主體位于臺灣島以東洋面上，呈略偏東北-西南的東西帶狀分布，南北方向狹長，僅有5個緯度，而東西方向?qū)拸V。其次在成熟階段的27～28日，“納沙”以強臺風(fēng)登陸菲律賓后，副高受臺風(fēng)環(huán)流的影響，有短時間的減弱東退。臺風(fēng)在繼續(xù)發(fā)展西移中，副高西伸到福建江西一帶，南北向同時被拉長，可達(dá)15個緯度。在第二次登陸海南島時，副高進(jìn)一步西側(cè)南擴，進(jìn)入最強盛階段。最后在臺風(fēng)消亡階段，副高向西深入內(nèi)陸控制長江中下游地區(qū)，西伸脊點到達(dá)四川東部。因此在副高西伸南擴發(fā)展的影響下，臺風(fēng)通常以西移路徑為主。

同時在臺風(fēng)發(fā)展過程中，伴隨著副高明顯的西移南擴，副高變得龐大深厚，使臺風(fēng)沿副高南側(cè)向西北方向移動。而在臺風(fēng)成熟強盛階段，副高有短暫的東退減弱。臺風(fēng)與副高的相互作用非常明顯，在初生和消亡階段，臺風(fēng)位于副高南側(cè)，受副高外圍偏東氣流的引導(dǎo)，臺風(fēng)以西移路徑為主?！凹{沙”以偏西方向的移動路徑為主，取決于臺風(fēng)影響的范圍在東西方向上橫跨30個經(jīng)度以上，南北方向僅有7個緯度。但在臺風(fēng)成熟階段，臺風(fēng)環(huán)流深入副高內(nèi)部，使副高變形出現(xiàn)缺口，此時副高受臺風(fēng)影響，出現(xiàn)變形和收縮。在“納沙”臺風(fēng)的2個加強期里，臺風(fēng)西移路徑平直，副高控制范圍逐漸增大。同時在臺風(fēng)2次加強期之間的減弱期，副高在27日前后出現(xiàn)短暫東退，且范圍減小。因此“納沙”臺風(fēng)的強弱變化與副高有密切關(guān)系，當(dāng)副高發(fā)展強盛，擴大西進(jìn)時，“臺風(fēng)通常以西偏北路徑移動，但在臺風(fēng)成熟加強期，副高受臺風(fēng)影響產(chǎn)生變形和東退。

4 結(jié)束語

通過地面觀測和NCAR/NCEP再分析資料，分析2011年“納沙”臺風(fēng)的發(fā)展移動過程，及其登陸海南島時的天氣和空間結(jié)構(gòu)特征，并討論西太平洋副熱帶高壓與臺風(fēng)的相互作用，分析結(jié)果如下:

(1)“納沙”臺風(fēng)于9月24日08時在西北太平洋上生成，9月30日21時減弱為熱帶低壓，發(fā)展總計147 h?！凹{沙”以強臺風(fēng)2次登陸菲律賓和海南文昌，造成強烈的大風(fēng)和暴雨天氣?！凹{沙”臺風(fēng)與副高之間的相互作用，決定臺風(fēng)的強度和移動路徑。

(2)“納沙”臺風(fēng)登陸海南島前，臺風(fēng)暴雨和大風(fēng)區(qū)主要位于臺風(fēng)前進(jìn)方向的左前側(cè)，即海南島中西部，最大風(fēng)速超過30 m/s。隨著臺風(fēng)離開海南，大風(fēng)風(fēng)向從登陸前的西北風(fēng)逐漸轉(zhuǎn)為西南風(fēng)?！凹{沙”造成的最大降水中心超過300 mm，并呈現(xiàn)為海南島中間多，南北兩端少的分布。

(3)“納沙”臺風(fēng)的水平結(jié)構(gòu)在對流層中部500 hPa高度上表現(xiàn)為，臺風(fēng)大風(fēng)區(qū)位于中心東北方與副熱帶高壓環(huán)流的過渡區(qū)。大氣流場和相對渦度場呈現(xiàn)南北狹長，東西狹窄的橢圓形結(jié)構(gòu)。大氣可降水量的高值區(qū)從北向南包圍在臺風(fēng)四周，為臺風(fēng)的發(fā)展提供濕熱條件。

(4)“納沙”臺風(fēng)在垂直結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為在臺風(fēng)中心前部及左右兩側(cè)眼壁區(qū)是強烈的上升氣流，前側(cè)和左側(cè)從近地面到14 km一致為上升運動，而臺風(fēng)中心右側(cè)的上升較弱，在7 km以下發(fā)展。臺風(fēng)中心后部在2～5 km高度處為弱的下沉氣流。因此“納沙”臺風(fēng)在垂直方向上左前側(cè)發(fā)展發(fā)展強盛，是臺風(fēng)大風(fēng)和強降水出現(xiàn)的位置。深厚的“暖心”表現(xiàn)在從近地面到對流層頂上，300 hPa高度“暖心”最強。臺風(fēng)在風(fēng)場和溫度場上東西窄南北寬的橢圓結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)由低到高從西南向東北方向傾斜的結(jié)構(gòu)。

通過對“納沙”臺風(fēng)的分析發(fā)現(xiàn)，登陸海南島中北部的臺風(fēng)強降水和大風(fēng)區(qū)易出現(xiàn)在臺風(fēng)前進(jìn)方向的左前側(cè)，且降水量在海南島上易形成中間多南北兩端少的分布特征。因此在類似臺風(fēng)天氣的預(yù)報中重點關(guān)注臺風(fēng)的這些特殊方位。

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