臺(tái)風(fēng)快速西行南海期間西風(fēng)帶環(huán)流活動(dòng)特征

臺(tái)風(fēng)快速西行南海期間西風(fēng)帶環(huán)流活動(dòng)特征

快速行進(jìn)可顯著加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)平均變化速度約為20kmh-1。然而,有些臺(tái)風(fēng)移速卻往往達(dá)到30km·h-1,比正常速度快50%以上。為此本文將從西太平洋進(jìn)入南海前后至少有24小時(shí)平均移速達(dá)到30km·h-1以上,且24小時(shí)內(nèi)平均向250～300°方向移動(dòng)的臺(tái)風(fēng)稱作快速西行進(jìn)入南海的臺(tái)風(fēng)。一些快速西行臺(tái)風(fēng),一般進(jìn)入南海后不到20小時(shí)就能登陸珠江口以東沿海,登陸粵西和海南最多也只需要40小時(shí)左右。這往往使海上船只和陸上防御措手不及,容易造成嚴(yán)重?fù)p失。由此可見,研究這類臺(tái)風(fēng)對(duì)降低預(yù)報(bào)誤差和減小生命財(cái)產(chǎn)損失有著重要意義。陳聯(lián)壽等曾指出,臺(tái)風(fēng)北側(cè)發(fā)生了太平洋高壓脊的加強(qiáng)與西伸,東風(fēng)引導(dǎo)作用加強(qiáng)是臺(tái)風(fēng)西行加速最普遍的原因。除此之外,過去專門對(duì)快速西行進(jìn)入南海臺(tái)風(fēng)的研究還較少?？磥?為了進(jìn)一步深入探討這個(gè)問題,首先對(duì)這類臺(tái)風(fēng)作一些統(tǒng)計(jì)分析很有必要。1數(shù)據(jù)和分析方法在分析中主要使用如下資料:(1)1949～2003年熱帶氣旋路徑資料,以中國氣象局編輯的《西北太平洋臺(tái)風(fēng)路徑圖1949～1969》、1970～1988年出版的《臺(tái)風(fēng)年鑒》和1989年后《熱帶氣旋年鑒》資料為準(zhǔn);(2)1961～2003年廣東省氣象臺(tái)的高空天氣圖資料;(3)美國1952～2003年NCEP再分析的臺(tái)風(fēng)開始加速直到整個(gè)快速西行階段0000UTC和1200UTC的700和500hPa高空風(fēng)和500hPa高度圖等資料,格距為2.5°×2.5°。因?yàn)檠芯康膶?duì)象是西行臺(tái)風(fēng),所以高空風(fēng)資料只使用了u分量。2南海熱帶氣旋的計(jì)算1949～2003年的熱帶氣旋年鑒資料中找出10～25°N、130°E以西的西太平洋和南海地區(qū)速度較快的西行臺(tái)風(fēng)進(jìn)行移向移速計(jì)算,計(jì)算方法參考中國氣象局《臺(tái)風(fēng)業(yè)務(wù)和服務(wù)規(guī)定》中的預(yù)報(bào)誤差計(jì)算公式。然后根據(jù)上述快速西行進(jìn)入南海臺(tái)風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn),挑選出符合條件的熱帶氣旋個(gè)例共13個(gè)(圖1)。其中7908號(hào)臺(tái)風(fēng)Hope和8208號(hào)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴Winona是在進(jìn)入南海初期移速達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),其余都在進(jìn)入南海前達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。由于除了8208號(hào)是強(qiáng)熱帶風(fēng)暴外,其余12個(gè)都是臺(tái)風(fēng),為方便起見,仍然把這些個(gè)例統(tǒng)稱為臺(tái)風(fēng)。2.1出現(xiàn)的時(shí)間若以臺(tái)風(fēng)越過120°E的時(shí)間作為進(jìn)南海的時(shí)間,在所有的13個(gè)個(gè)例中,最早的出現(xiàn)在7月11日,最晚的出現(xiàn)在11月5日。其中出現(xiàn)在7、8、9月份各4個(gè),11月1個(gè)。由于發(fā)生在11月的8418號(hào)臺(tái)風(fēng)Agnes沒有在中國登陸,所以影響華南的快速西行臺(tái)風(fēng)均發(fā)生在7～9月。2.2波場(chǎng)分布的高壓脊柱分布西風(fēng)帶可以分為如下幾種基本特點(diǎn):(1)中亞～貝加爾湖高壓脊(下簡(jiǎn)稱中脊)東移。其特點(diǎn)是500hPa在80～120°E附近有一個(gè)高壓脊或阻塞高壓,貝加爾湖以東地區(qū)是低槽,槽底一般在30°N以北(圖2a)。在這種形勢(shì)下,隨著東槽的減弱東移,中脊東移與副熱帶高壓疊加有利于后者的維持和加強(qiáng)西伸。6806號(hào)Rose、7908號(hào)Hope、8007號(hào)Joe、8208號(hào)Winona和9205號(hào)Eli屬于這種類型。(2)貝加爾湖寬槽或多短波。如圖2b所示,在500hPa上,烏拉爾山以西地區(qū)和鄂霍茨克海各有一個(gè)高壓脊,貝加爾湖附近地區(qū)是寬廣的低壓,極地地區(qū)有時(shí)有高壓,而中緯地區(qū)多較淺的短波槽脊。這種形勢(shì)有利于帶狀副熱帶高壓的維持。5217(序號(hào))Nona、5621(序號(hào))Charlotte、8418號(hào)Agnes、9615號(hào)Sally、0307號(hào)伊布都和0313號(hào)杜鵑屬于這種形勢(shì)。(3)極渦中心偏北。極渦中心一般位于70°N附近及其以北地區(qū),高緯地區(qū)是較寬的大低渦,中緯地區(qū)是較平緩的波動(dòng)。5413(序號(hào))Ida和6125號(hào)Sally的情況就是如此。不管出現(xiàn)上述哪種形勢(shì),一個(gè)共同特點(diǎn)是西風(fēng)帶活動(dòng)偏北。在13個(gè)熱帶氣旋快速西行進(jìn)入南海的階段所有73個(gè)相關(guān)時(shí)次中,在110～130°E范圍內(nèi),有65次槽底在28°N以北,占89%,且在73個(gè)時(shí)次中,槽底的緯度與臺(tái)風(fēng)中心的緯度相差均在12個(gè)緯距以上。2.3副熱帶高壓特性(1)副熱帶高壓主體在臺(tái)風(fēng)東北部西伸一種是副熱帶高壓大體呈東西向帶狀分布,5880gpm等高線的西脊點(diǎn)一直維持在110°E以西,或者從110°E附近繼續(xù)加強(qiáng)西伸。在13個(gè)臺(tái)風(fēng)中,屬于這種情況的有6125號(hào)Sally、7908號(hào)Hope、8208號(hào)Winona、8418號(hào)Agnes和9205號(hào)Eli等;另一種情況是副熱帶高壓主體在臺(tái)風(fēng)西行的同時(shí)逐步加強(qiáng)西伸,5880gpm等高線西脊點(diǎn)從東?；蛭覈鴸|南沿海逐步西伸到110°E(圖3),控制范圍不斷增大,有時(shí)5920gpm等高線西脊點(diǎn)也從130°E附近西伸到華東,甚至華中。還有一種引起副熱帶高壓范圍增大的情況是,在一個(gè)臺(tái)風(fēng)西行的同時(shí),有另外一個(gè)熱帶氣旋在華南地區(qū)登陸,在登陸減弱的熱帶氣旋后部,出現(xiàn)加高區(qū),副熱帶高壓乘勢(shì)加強(qiáng)西伸填補(bǔ)登陸減弱的熱帶氣旋留下的空缺,偏東氣流同時(shí)加強(qiáng),使正在西行進(jìn)入南海的臺(tái)風(fēng)加速西行。5621、7908、8007和0307號(hào)臺(tái)風(fēng)加速西行時(shí),都有另一個(gè)熱帶氣旋在廣東或海南登陸。(2)副熱帶高壓中心多數(shù)快速西行臺(tái)風(fēng)進(jìn)入南海之前,西太平洋副熱帶高壓中心往往位于日本以南洋面到東海一帶,中心強(qiáng)度在5920gpm以上。因此在強(qiáng)副熱帶高壓中心與臺(tái)風(fēng)之間梯度較大,使偏東風(fēng)增強(qiáng)。盡管洋面上記錄較少,在這些臺(tái)風(fēng)之中,至少有8個(gè)在呂宋島或巴士海峽以東時(shí)副熱帶高壓中心在5920gpm以上,7908號(hào)Hope和0313號(hào)杜鵑進(jìn)南海前,副熱帶高壓中心分別是5960和5970gpm。其余5個(gè)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)期間,副熱帶高壓中心也在5900～5910gpm。隨著臺(tái)風(fēng)的西行,副熱帶高壓中心往往從日本以南洋面西進(jìn)到東海,有的甚至到華東上空。(3)副熱帶高血壓脊柱線在120°E附近,副熱帶高壓的脊線在25°N以北的有61時(shí)次,占總數(shù)(73次)的84%,其余12個(gè)時(shí)次脊線在21～23°N。2.4高空風(fēng)資料分析分析中使用了1961年以來實(shí)測(cè)的高空風(fēng)資料和1952年以來NCEP再分析的高空風(fēng)資料。由于高空風(fēng)再分析資料格距較大,只能用作分析大尺度環(huán)境流場(chǎng)。(1)偏重臺(tái)風(fēng)的臺(tái)風(fēng)位置在副熱帶高壓脊線比較偏北、臺(tái)風(fēng)活動(dòng)偏北的個(gè)例中,副熱帶高壓中心和臺(tái)風(fēng)之間梯度較大的地方正好在日本的南大東島(47945)、沖繩、石垣島一線,500hPa和700hPa偏東風(fēng)風(fēng)速達(dá)到15m·s-1以上,有時(shí)甚至超過20m·s-1。這種類型的臺(tái)風(fēng)有5413(序號(hào))臺(tái)風(fēng)Ida,6125號(hào)臺(tái)風(fēng)Sally和0313號(hào)臺(tái)風(fēng)杜鵑。對(duì)于副熱帶高壓脊線較偏南,臺(tái)風(fēng)路徑偏南的個(gè)例,偏東風(fēng)風(fēng)速較大的地方位于琉球群島以南洋面上。如8208號(hào)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴和8418號(hào)臺(tái)風(fēng)進(jìn)入南海時(shí)位置偏南,其強(qiáng)東風(fēng)出現(xiàn)在15～20°N,臺(tái)風(fēng)進(jìn)入南海東部時(shí),西沙、三亞和?？诰统霈F(xiàn)了12～16m·s-1以上的東風(fēng)。在大部分進(jìn)入南海以后繼續(xù)快速西行的臺(tái)風(fēng)中,華南和福建、江西、臺(tái)灣一些測(cè)站上空500hPa和700hPa也吹較強(qiáng)的偏東風(fēng)。如果華南上空500hPa離臺(tái)風(fēng)中心4個(gè)緯距以外無2站以上出現(xiàn)12m·s-1以上的東風(fēng),臺(tái)風(fēng)將在南海減速。如6806號(hào)臺(tái)風(fēng)進(jìn)南海前后時(shí)速達(dá)到31km·h-1,但由于華南上空偏東風(fēng)太弱,移過117°E以后時(shí)速降到20km·h-1以下。在副熱帶高壓加強(qiáng)西伸型的個(gè)例中,臺(tái)風(fēng)未進(jìn)入南海時(shí)華南上空東風(fēng)并不強(qiáng),隨著副熱帶高壓加強(qiáng)西伸,高壓脊與臺(tái)風(fēng)或存在于南海的東西向ITCZ之間梯度加大,東風(fēng)才逐漸加強(qiáng)。(2)臺(tái)風(fēng)的西移速在700hPa和以下各層,臺(tái)風(fēng)南側(cè)一般有一支西南氣流,但在500hPa以上,臺(tái)風(fēng)南側(cè)的偏西氣流小得多,有些情況下,除了臺(tái)風(fēng)環(huán)流本身,基本上都是偏東氣流(圖4)。在這種個(gè)例中,即使北側(cè)東風(fēng)不那么強(qiáng),臺(tái)風(fēng)照樣移動(dòng)得很快。如9615號(hào)臺(tái)風(fēng)Sally北側(cè)的東風(fēng)比起其他一些個(gè)例還要小,然而,其進(jìn)南海前移速達(dá)到31km·h-1,進(jìn)南海后24小時(shí)平均移速加快到37km·h-1。究其原因,是因?yàn)槠淠蟼?cè)偏西氣流小,臺(tái)風(fēng)在幾乎一致的偏東流場(chǎng)中向西移動(dòng),所以速度奇快。而多數(shù)個(gè)例進(jìn)南海后南側(cè)存在著一支頗明顯的偏西氣流,影響了其西行的速度。類似9615號(hào)臺(tái)風(fēng)的還有8418號(hào)臺(tái)風(fēng)Agnes和9205號(hào)Eli。表1給出了這些臺(tái)風(fēng)進(jìn)入南海前(120～125°E)臺(tái)風(fēng)中心南北兩側(cè)的500hPa東西風(fēng)分量及東西風(fēng)差值,以及臺(tái)風(fēng)在該位置前后的平均速度。2.5臺(tái)風(fēng)方向的偏偏與變化統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,這些臺(tái)風(fēng)在達(dá)到快速西行進(jìn)入南海的標(biāo)準(zhǔn)后24小時(shí)內(nèi)如果未登陸,移動(dòng)方向大都比較穩(wěn)定。總體移向與前24小時(shí)相差在0～5°的有9個(gè),與原移向偏離6～12°的有3個(gè),這3個(gè)臺(tái)風(fēng)的路徑都是左折的,蛇形路徑(輕微搖擺)但總體方向基本偏西1個(gè)。另外2個(gè)在深圳附近登陸的臺(tái)風(fēng)在登陸跨越珠江口后都有左折的現(xiàn)象。在進(jìn)南海超過24小時(shí)以后,在13個(gè)個(gè)例之中,除0307號(hào)臺(tái)風(fēng)伊布都在登陸前12小時(shí)轉(zhuǎn)為西北方向外,其余盡管有些臺(tái)風(fēng)進(jìn)南海后速度減緩,但在登陸前都大體按原方向移動(dòng)。所有這些繼續(xù)西行的臺(tái)風(fēng)中,環(huán)流形勢(shì)沒有發(fā)生急劇調(diào)整,副熱帶高壓比較穩(wěn)定,或繼續(xù)加強(qiáng)西伸,西脊點(diǎn)始終在臺(tái)風(fēng)中心以西。3副熱帶高壓中心通過分析,發(fā)現(xiàn)快速西行臺(tái)風(fēng)在加速西行時(shí)有下列先兆:(1)500hPa西風(fēng)帶有暖脊移向東亞,或亞洲上空為緯向環(huán)流,在90～120°E之間無槽底到達(dá)副熱帶的大槽。(2)在日本以南的西太平洋洋面上有較強(qiáng)的副熱帶高壓中心,臺(tái)風(fēng)從較低緯度朝西北方向移動(dòng),逐漸靠近副熱帶高壓,使二者之間梯度加大,偏東風(fēng)增強(qiáng),臺(tái)風(fēng)折向偏西方向加速移動(dòng);或副熱帶高壓脊西伸,特別是5920gpm等高線西伸,中心西進(jìn),使臺(tái)風(fēng)與副熱帶高壓之間梯度加大,東風(fēng)增強(qiáng)。所以,臺(tái)風(fēng)北側(cè)的副熱帶高壓中心越強(qiáng),或副熱帶高壓脊高度場(chǎng)越高,越有利于臺(tái)風(fēng)快速西行。(3)帶狀副熱帶高壓南緣存在著強(qiáng)東風(fēng)帶,或者臺(tái)風(fēng)進(jìn)入大范圍偏東環(huán)境流場(chǎng)之中,近赤道地區(qū)偏西風(fēng)微弱,甚至除了臺(tái)風(fēng)環(huán)流本身,臺(tái)風(fēng)南北兩側(cè)都是偏東氣流。4西伸副熱帶高壓脊，臺(tái)風(fēng)中心偏東環(huán)境流場(chǎng),也有利于臺(tái)風(fēng)快速行(1)快速西行進(jìn)南海的臺(tái)風(fēng)基本上都發(fā)生在7～9月。(2)有利于臺(tái)風(fēng)快速西行進(jìn)南海的西風(fēng)帶形勢(shì)為:中亞中高緯有高壓脊東移或亞洲中緯是以緯向環(huán)流為主的平緩波動(dòng),110～130°E西風(fēng)槽底有近9成在28°N以北,槽底的緯度與臺(tái)風(fēng)中心的緯度差12緯距以上。(3)臺(tái)風(fēng)快速西行進(jìn)南海期間,副熱帶高壓或者呈帶狀分布,西脊點(diǎn)一直在110°E以西,或者逐日加強(qiáng)西伸到110°E以西,中心在日本以南洋