黃先倫，郭圳勉，殷宏南，黃小丹

（陽(yáng)江市氣象局，廣東陽(yáng)江 529500）

超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”近海北翹的原因分析

黃先倫，郭圳勉，殷宏南，黃小丹

（陽(yáng)江市氣象局，廣東陽(yáng)江 529500）

利用每6 h 1°×1°的NCEP/NCAR再分析資料、FY-2E衛(wèi)星云頂亮溫資料和國(guó)家氣象局提供“尤特”中心定位的經(jīng)緯度資料，通過分析西太平洋副熱帶高壓、風(fēng)場(chǎng)和能量的變化，研究2013年第11號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”近海發(fā)生北翹的原因。結(jié)果表明，副熱帶高壓5 880 gpm線由西北-東南向轉(zhuǎn)為南北向、西南氣流的加強(qiáng)以及臺(tái)風(fēng)附近大風(fēng)區(qū)和熱力不對(duì)稱結(jié)構(gòu)引起“尤特”的引導(dǎo)氣流發(fā)生改變，同時(shí)副熱帶高壓5 860 gpm線斷裂使得“尤特”在近海由原來西北向路徑轉(zhuǎn)為正北方向?！坝忍亍蔽磥? h的路徑趨向于正的假相當(dāng)位溫、總溫度、濕空氣焓的差值中心。

天氣學(xué)；超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”；近海北翹；假相當(dāng)位溫

臺(tái)風(fēng)是一種破壞性很強(qiáng)的自然災(zāi)害，會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)及生命損失。對(duì)于臺(tái)風(fēng)路徑的預(yù)報(bào)，特別是突變路徑的預(yù)報(bào)是我國(guó)甚至全球的預(yù)報(bào)難題。我國(guó)對(duì)熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)主要是從影響熱帶氣旋的環(huán)流系統(tǒng)進(jìn)行分析。影響熱帶氣旋路徑的主要系統(tǒng)，有副熱帶高壓及其他高壓系統(tǒng)、熱帶輻合帶、西風(fēng)槽、東風(fēng)波和熱帶氣旋等［1］。臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)也可以從太平洋副高脊線位置、高空環(huán)流形勢(shì)等方面綜合分析［2］。魏應(yīng)植等［3］發(fā)現(xiàn)雙臺(tái)風(fēng)作用、副高的變化是造成臺(tái)風(fēng)“艾利”異常路徑的原因。除了環(huán)流系統(tǒng)的變化能引起熱帶氣旋路徑變化之外，地形作用、熱力作用及其他因素也對(duì)熱帶氣旋路徑有明顯的影響。在鞍型場(chǎng)的環(huán)境背景、地形的作用和熱力對(duì)流不對(duì)稱條件下，促使渦旋內(nèi)在的動(dòng)力結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不對(duì)稱的快速變化，導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)在近海打轉(zhuǎn)［4］。周曉瑩等［5］也指出副熱帶高壓、臺(tái)風(fēng)內(nèi)力和臺(tái)風(fēng)的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)是影響“云娜”臺(tái)風(fēng)移動(dòng)的主要因素。李天然等［6］對(duì)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“珍珠”的研究也發(fā)現(xiàn)熱力非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的變化對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑的影響更為明顯。許愛華等［7］研究指出500 hPa臺(tái)風(fēng)中心南北兩側(cè)u分量的相對(duì)大小的變化對(duì)臺(tái)風(fēng)登陸后的移動(dòng)有較好的預(yù)示性。

在實(shí)際預(yù)報(bào)上，除了分析環(huán)流形勢(shì)的變化之外，預(yù)報(bào)員更喜歡有預(yù)報(bào)指示性的物理量，有關(guān)這方面的研究有很多，如500 hPaθse場(chǎng)高值區(qū)及850 hPaθse場(chǎng)高低值軸向可作為臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)的重要依據(jù)之一［8］。臺(tái)風(fēng)中心沿著高能脊向高能中心移動(dòng)［9］，200 hPa輻散風(fēng)場(chǎng)和速度勢(shì)場(chǎng)的特征對(duì)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向具有一定的指示意義［10］。鄭峰等［11］分析發(fā)現(xiàn)0716號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“羅莎”登陸前后溫度、濕度和垂直速度的分布與“羅莎”移動(dòng)路徑有密切關(guān)系。董貞花等［12］分析“麥莎”兩次東折的成因，指出“麥莎”移動(dòng)路徑與24 h負(fù)變高中心的位置變化一致。由于模式對(duì)“尤特”登陸點(diǎn)的預(yù)報(bào)不穩(wěn)定，登陸點(diǎn)均是由西往東調(diào)整，最東的登陸點(diǎn)預(yù)報(bào)在茂名市，而且對(duì)近海北翹的路徑卻沒有預(yù)報(bào)出來。因此，本研究主要分析“尤特”在近海北翹的原因。

1 資料說明和“尤特”登陸前的路徑實(shí)況

本研究分析大氣環(huán)流和計(jì)算各物理量因子所用的資料是NCEP/NCAR分辨率為逐6 h 1°× 1°的再分析資料，時(shí)間為2013年8月12日00：00—14日18：00（世界時(shí)，下同）；TBB資料來自國(guó)家衛(wèi)星氣象中心風(fēng)云二號(hào)（FY-2E），空間分辨率為0.1°×0.1°；臺(tái)風(fēng)中心經(jīng)緯度是國(guó)家氣象局提供“尤特”中心定位的經(jīng)緯度。

2013年第11號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”于8月9日12：00在菲律賓以東洋面生成，并向西北方向移動(dòng)，強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)，于8月10日09：00加強(qiáng)為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，于19：00在菲律賓呂宋島東部沿海登陸，登陸后強(qiáng)度逐漸減弱，12日03：00減弱為臺(tái)風(fēng)，離開菲律賓進(jìn)入南海后強(qiáng)度再次加強(qiáng)，于13日00：00加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，13日22：00在近海發(fā)生向北翹現(xiàn)象，于14日07：50登陸陽(yáng)江市陽(yáng)西縣溪頭鎮(zhèn)，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力14級(jí)（42 m/s），登陸時(shí)最低氣壓955 hPa。圖1是“尤特”近海路徑，根據(jù)馮涇賢等［13］人定義臺(tái)風(fēng)右偏（北翹、東折）的定義，臺(tái)風(fēng)前后12 h移向角度右偏≥40°。用臺(tái)風(fēng)中心的經(jīng)緯度計(jì)算臺(tái)風(fēng)偏向角，發(fā)現(xiàn)在“尤特”13日22：00在近海（112.5°E，20.3°N）前后12 h向右偏41.9°，前后6 h向右偏轉(zhuǎn)51.8°，發(fā)生了明顯北翹現(xiàn)象。從北翹前20 h開始，“尤特”移動(dòng)速度不斷減慢，這也是臺(tái)風(fēng)路徑發(fā)生轉(zhuǎn)折的一個(gè)信號(hào)。

圖1 2013年第11號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”近海路徑

2 北翹原因分析

2.1 副熱帶高壓和西南氣流

低緯度臺(tái)風(fēng)路徑北翹主要受副熱帶高壓和熱帶環(huán)流系統(tǒng)的影響，副熱帶高壓的周期變化、形狀特征等對(duì)熱帶氣旋的路徑均能造成影響［14］。“尤特”發(fā)生北翹前西太平洋副高（以下稱為副高）發(fā)生明顯變化。13日06：00，副高在“尤特”北側(cè)成帶狀分布，5 860 gpm線呈西北-東南走向，“尤特”沿著副高向西北移動(dòng)；到13日18：00除了華北東北外，中國(guó)范圍內(nèi)都是負(fù)變高（圖略），這說明副高有所減弱。同時(shí)，5 860 gpm線明顯斷裂成東西兩環(huán)，副高5 880 gpm線由西北-東南向轉(zhuǎn)為南北向（圖2）。比較副高脊線位置還可以發(fā)現(xiàn)（圖略），在“尤特”北翹前，副高脊線逐漸北移。

圖2 13日18：00 500 hPa高度場(chǎng)（單位：gpm）

許愛華等［7］在云娜臺(tái)風(fēng)分析時(shí)指出，在臺(tái)風(fēng)外圍300～500 km的范圍內(nèi)u、v分量的變化，對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑變化有影響。500 hPa每6 h間隔的u分量的變化分析表明（圖3）：“尤特”北翹前12 h（13日06：00—18：00）在臺(tái)風(fēng)中心南北側(cè)300～500 km范圍內(nèi)，北側(cè)最大東風(fēng)不斷減弱，從21 m/s減弱到14 m/s；南側(cè)最大西風(fēng)在“尤特”北翹前略有增強(qiáng)，從8 m/s增強(qiáng)到12 m/s，兩者u分量絕對(duì)值差也從13 m/s減弱到2 m/s；臺(tái)風(fēng)東西兩側(cè)v分量場(chǎng)變化并不明顯（圖略）。所以500 hPa南北兩側(cè)最大u分量值與臺(tái)風(fēng)減速（圖3）和北翹有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這可以解釋為由于大陸副高和副高分裂，西太副高不斷減弱，脊線逐漸北移使得臺(tái)風(fēng)和副高之間的氣壓梯度力減小，北側(cè)引導(dǎo)氣流減弱，加之西太副高5 860 gpm線高壓軸呈南北向使得東側(cè)引導(dǎo)氣流更偏向北，導(dǎo)致“尤特”西北方向移動(dòng)速度減慢，并發(fā)生北翹。

圖3 12日06：00—14日06：00 500 hPa臺(tái)風(fēng)北側(cè)最大東風(fēng)和南側(cè)最大西風(fēng)

副高的變化對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑有影響，而在南側(cè)的西南氣流會(huì)給臺(tái)風(fēng)帶來水汽和能量，對(duì)臺(tái)風(fēng)的路徑和強(qiáng)度也有影響。圖4a是13日18：00與12：00 850、700和500 hPa 3層平均風(fēng)速差值圖，從圖3上可以看出，在13日18：00，在臺(tái)風(fēng)南側(cè)的西南氣流在中低層有明顯增強(qiáng)趨勢(shì)，特別是11.0°N—14.0°N區(qū)域，有一個(gè)正值中心，為4 m/s，其中850 hPa最大的差值中心可達(dá)6 m/s（圖略）。沿著圖4a風(fēng)速增加中心做一個(gè)剖面圖（圖4b），可以看出，從1 000～400 hPa風(fēng)速差都是增大，最大增大中心在600～500 hPa之間，可達(dá)10 m/s。這說明在“尤特”北翹前，南海西南氣流是增強(qiáng)的，這不但給超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)帶來更多的能量和水汽，也會(huì)增強(qiáng)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)東側(cè)和南側(cè)的動(dòng)能，改變“尤特”風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，從而引起“尤特”路徑的變化。

圖4 13日18：00與12：00 850、700和500 hPa 3層平均風(fēng)速差值圖（單位：m/s）（a）；13日18：00與12：00沿（106°E，10°N）-（116°E，15°N）風(fēng)速差值高度剖面圖（單位：m/s）（b）

2.2 不對(duì)稱結(jié)構(gòu)

臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)中不對(duì)稱強(qiáng)風(fēng)區(qū)的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向的改變［15-19］。13日12：00（圖略）臺(tái)風(fēng)尤特中心附近500～850 hPa平均風(fēng)最強(qiáng)中心可達(dá)到40 m/s，出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)北側(cè)，隨后強(qiáng)風(fēng)區(qū)強(qiáng)度減弱到32 m/s（圖5a），而且分裂為2個(gè)強(qiáng)中心，分別位于臺(tái)風(fēng)的北側(cè)和東側(cè)，到了14日00：00（圖5b），北翹完成后，平均風(fēng)強(qiáng)度再次加強(qiáng)到35 m/s，出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)東側(cè)，而北側(cè)強(qiáng)中心消失。氣壓梯度的改變會(huì)產(chǎn)生風(fēng)的改變，從水平氣壓梯度力圖（圖略）也可以看出，在14日00：00北側(cè)的水平氣壓梯度減弱，而東側(cè)略有加強(qiáng)。

圖5 13日18：00和14日00：00 500～850 hPa平均風(fēng)速（單位：m/s）

臺(tái)風(fēng)外區(qū)不同熱力非對(duì)稱分布特征造成各類“旋轉(zhuǎn)”、“打轉(zhuǎn)”和“轉(zhuǎn)向”等異常運(yùn)動(dòng)等［20］。圖6是逐2 h分布的云頂亮溫（TBB）圖，從圖6上可以看出，在13日12：00“尤特”中心周邊云系分布較為均勻，隨后西邊的云系逐漸減弱，而東邊的云系加強(qiáng)明顯。18：00東西兩邊云系的強(qiáng)度明顯出現(xiàn)不對(duì)稱性，說明臺(tái)風(fēng)的熱力結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)不對(duì)稱性，東邊的熱對(duì)流強(qiáng)烈發(fā)展，伴隨著強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)（圖略），而強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)對(duì)“尤特”有“吸引”作用，使臺(tái)風(fēng)路徑發(fā)生北翹。

圖6 13日12：00—22：00的TBB圖（單位：℃）

2.3 臺(tái)風(fēng)路徑的預(yù)報(bào)

陳聯(lián)壽等［20］通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)熱帶氣旋中心區(qū)域強(qiáng)溫、濕不穩(wěn)定層結(jié)區(qū)域，大氣溫、濕變化也表現(xiàn)在能量變化上面。“尤特”在北翹前后12 h強(qiáng)度都維持強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別，所以“尤特”在這段時(shí)間損耗的能量和得到的能量基本保持平衡?！坝忍亍钡玫降哪芰恐饕獊碓从诩撅L(fēng)的輸送和臺(tái)風(fēng)云系降水凝結(jié)潛熱釋放，而假相當(dāng)位溫（θse）、總溫度、濕空氣焓3個(gè)物理量都包含有凝結(jié)潛熱因子，其變化包含季風(fēng)輸送和凝結(jié)潛熱能量的變化，所以對(duì)這3個(gè)物理量的時(shí)間差值量進(jìn)行分析，能得到臺(tái)風(fēng)周邊能量的變化。為了保持能量消耗平衡，“尤特”在北翹前后12 h內(nèi)必定趨向于正能量差值中心（圖7）。

圖7 850、700、500 hPa 3層θse（單位：K）（a、b）、總溫度（單位：℃）（c、d）和濕空氣焓（單位：J·kg）（e、f）的過去6 h差值分布a、c、e.13日18：00；b、d、f.14日00：00

從圖7可以看出，13日18：00與12：00差值圖中θse、總溫度和濕空氣焓3個(gè)物理量都在“尤特”西北方有正值中心，這表明臺(tái)風(fēng)在這個(gè)方向上能量是增加的，而14日00：00與13日18：00差值圖上，正值中心出現(xiàn)在尤特正北方向。從圖7上還可發(fā)現(xiàn)，“尤特”未來6 h路徑趨向于正差值中心，即13日18：00—14日00：00這6 h路徑趨向于13日18：00與12：00正差值中心。根據(jù)這一特點(diǎn)，可以提前6 h對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑進(jìn)行預(yù)報(bào)。

3 結(jié)論

本研究利用NCEP/NCAR再分析資料和國(guó)家衛(wèi)星氣象中心風(fēng)云2號(hào)（FY-2E）的TBB資料對(duì)2013年11號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”近海北翹路徑原因進(jìn)行分析。通過研究發(fā)現(xiàn)，“尤特”北翹原因主要有：

1）副高5 860 gpm線的斷裂和面積增大，使得臺(tái)風(fēng)獲得北上的機(jī)會(huì)，而且5 880 gpm線由西北-東南向轉(zhuǎn)為南北向，改變“尤特”東側(cè)引導(dǎo)氣流。

2）西南季風(fēng)增強(qiáng)，臺(tái)風(fēng)中心附近強(qiáng)風(fēng)區(qū)的轉(zhuǎn)移，使得“尤特”獲得指向北方的輻合動(dòng)量

3）能量的變化，“尤特”東西兩側(cè)熱力結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，東側(cè)強(qiáng)的熱對(duì)流發(fā)展對(duì)應(yīng)著強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，對(duì)“尤特”有“吸引”作用。同時(shí)，在“尤特”前進(jìn)方向θse、總溫度和濕空氣焓正差值中心位置的變化也能引起路徑發(fā)生變化。

另外，臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑趨向于正能量差值中心的結(jié)果對(duì)“尤特”北翹路徑預(yù)報(bào)有指示意義，但是否具有普遍性，需要更多的臺(tái)風(fēng)個(gè)例研究驗(yàn)證。

致謝：衷心感謝成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院范廣洲教授和李國(guó)平教授指導(dǎo)！

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Analysis on O ffshore Abrup tly Northward M ovement of Super Typhoon Utor（1311）

HUANG Xian-lun，GUO Zhen-mian，YIN Hong-nan，HUANG Xiao-dan

（Yangjiang Meteorological Office，Yangjiang，529500）

In order to improve the forecastof offshore typhoon track，the causes of super typhoon Utor’s abruptly offshore northwardmovementare studied through an analysisof the variation of the Pacific subtropical high，wind field and energy by using the location data of Utor center from the China Meteorological Administration，NECP/NCAR 1°×1°6-hourly reanalysis data and the brightness temperature of satellite cloud top data.The results show that the Utor’s steering flow ismainly caused by the subtropical high’s5880gpm line turning from northwest-southeast into north-south，an strengthened southwest air flow and the asymmetric distribution of a gale zone and thermodynamics around Utor.In addition，the fracture of the subtropical high’s 5860gpm line is also a factor that leads to the recurvature of Utor from northwest to north in offshore waters.For the path of 6 h ahead，Utor tends to head to the positive difference center of pseudo-equivalent potential temperature，total temperature and enthalpy ofmoist air.

synoptics；super typhoon Utor；abruptly northwardmovement；pseudo-equivalent potential temperature

P44

A

10.3969/j.issn.1007-6190.2016.06.001

2016-07-15

黃先倫（1983年生），男，工程師，理學(xué)碩士，主要從事短期天氣預(yù)報(bào)工作。E-mail：278803532@qq.com

黃先倫，郭圳勉，殷宏南，等.超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”近海北翹的原因分析［J］.廣東氣象，2016，38（6）：1-5.