我國秋季臺風(fēng)與相鄰氣團相互作用的天氣氣候特征分析

陳 博，周鳳才，徐 明，秦 婷

(1.中國民用航空華東地區(qū)空中交通管理局氣象中心，上海 200335；2.中國民用航空華東地區(qū)管理局航空氣象處，上海 200335；3.中國氣象局上海臺風(fēng)研究所，上海 200030)

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我國秋季臺風(fēng)與相鄰氣團相互作用的天氣氣候特征分析

陳 博1，周鳳才2，徐 明3，秦 婷1

(1.中國民用航空華東地區(qū)空中交通管理局氣象中心，上海 200335；2.中國民用航空華東地區(qū)管理局航空氣象處，上海 200335；3.中國氣象局上海臺風(fēng)研究所，上海 200030)

利用中國氣象局1949—2007年臺風(fēng)年鑒、我國大陸和海上相關(guān)氣象測站資料，以及密集性和連續(xù)性程度較高的民用機場氣象資料，通過氣候統(tǒng)計方法和重點個例分析，從氣候?qū)W和天氣學(xué)2個方面對我國秋季臺風(fēng)及其與相鄰氣團相互作用的天氣氣候特征進行了分析。結(jié)果表明，受到季節(jié)進程影響，我國的秋季臺風(fēng)中強臺風(fēng)和超強臺風(fēng)的發(fā)生頻次較多，但登陸頻次較少，且臺風(fēng)越強，其登陸概率越低，在近海發(fā)生轉(zhuǎn)向的可能性也越大；除了登陸頻次的變化，秋季臺風(fēng)登陸點的位置也隨時間有明顯的變化，其登陸緯度隨著時間推移逐漸南移，而未登陸臺風(fēng)的轉(zhuǎn)向點隨時間變化也逐漸南移。不同強度的臺風(fēng)在靠近我國東南沿海時對大陸氣團的影響有顯著不同，大陸氣團、海上氣團與臺風(fēng)自身環(huán)流的相互作用最終影響到臺風(fēng)的移動方向。

秋季臺風(fēng)；氣候特征；相鄰氣團；相互作用

臺風(fēng)是造成我國東南部沿海地區(qū)災(zāi)害性天氣的重要系統(tǒng)，尤其是秋季臺風(fēng)的影響更甚。正確地預(yù)報秋季臺風(fēng)的移動方向和登陸與否是臺風(fēng)預(yù)報中的重要問題，研究西太平洋秋季臺風(fēng)的發(fā)展和移動情況對于我國東南沿海地區(qū)的臺風(fēng)天氣預(yù)報有較強的實際參考價值。近年來，許多學(xué)者對臺風(fēng)與大尺度環(huán)流場[1-3]、海溫[4-6]之間的關(guān)系進行了研究。陳聯(lián)壽[3]研究表明，大尺度系統(tǒng)的引導(dǎo)氣流是影響臺風(fēng)移動的最重要和最基本的因素，臺風(fēng)的演變往往與大尺度環(huán)流的調(diào)整有關(guān)。丁一匯等[6]比較西太平洋臺風(fēng)活動的頻繁年和稀少年時熱帶和中高緯度大氣環(huán)流特征的異同，以及海溫分布的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，赤道東太平洋海溫異常可以通過影響太平洋低緯地區(qū)的緯圈環(huán)流、赤道輻合帶、海溫以及對流、風(fēng)切變幅度進而影響到西太平洋臺風(fēng)活動的頻次、強度、位置。綜上所述，在臺風(fēng)研究中，大尺度背景場分析是必不可少的，是做好臺風(fēng)預(yù)報的基礎(chǔ)。但前人得出的結(jié)論多是定性判斷的一般規(guī)律，而大尺度分析以及一般數(shù)值預(yù)報中存在的誤差，導(dǎo)致其結(jié)論并不能在實際預(yù)報工作中予以很好的應(yīng)用，不足以為近海臺風(fēng)的天氣預(yù)測提供可以信賴的依據(jù)。筆者利用中國氣象局1949—2007年臺風(fēng)年鑒、我國大陸和海上相關(guān)氣象測站資料以及民用機場氣象資料，從氣候?qū)W和天氣學(xué)2個方面對我國秋季臺風(fēng)及其與相鄰氣團相互作用的天氣氣候特征進行了分析。

1 資料與方法

選取南京機場、無錫機場、上海機場、沖繩機場、鹿兒島機場逐時觀測資料，資料來源于1949—2007年西北太平洋熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集。秋季臺風(fēng)是指9月1日—10月15日期間內(nèi)生成的臺風(fēng)，這里的登陸臺風(fēng)未包括登陸海南島的臺風(fēng)。采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法，重點分析了我國秋季臺風(fēng)的特征及其與相鄰氣團的相互作用。

2 我國東南沿海秋季臺風(fēng)強度及登陸頻率

圖1 1949—2007年秋季臺風(fēng)強度及登陸頻率Fig.1 The intensity and landing frequency of typhoons in autumn from 1949 to 2007

從圖1可以看出，秋季臺風(fēng)中中心氣壓≤950 hPa的超強臺風(fēng)個數(shù)較多，約占秋季臺風(fēng)總數(shù)的29%，因此秋季近海臺風(fēng)對我國東南部沿海地區(qū)造成的影響較大。但秋季臺風(fēng)登陸個數(shù)僅占秋季臺風(fēng)總數(shù)的15%左右，尤其是超強臺風(fēng)登陸個數(shù)僅占秋季臺風(fēng)總數(shù)的4%。表明秋季臺風(fēng)的強度一般較強，但登陸頻次較少，且臺風(fēng)越強，登陸概率越低。對我國東南沿海地區(qū)造成影響的主要是臺風(fēng)的外圍天氣區(qū)。從登陸比例看，秋季臺風(fēng)總登陸個數(shù)占總生成個數(shù)的15%，而秋季超強臺風(fēng)登陸個數(shù)占總超強臺風(fēng)個數(shù)的13.6%，二者差別并不大。

統(tǒng)計秋季臺風(fēng)中未登陸臺風(fēng)的轉(zhuǎn)向點經(jīng)緯度(圖2)發(fā)現(xiàn)，臺風(fēng)轉(zhuǎn)向的緯度隨著時間推移，逐漸向南推移。在9月上半月臺風(fēng)轉(zhuǎn)向的范圍為17.0°～35.0°N，主要的轉(zhuǎn)向點集中在25.0°～35.0°N，平均轉(zhuǎn)向緯度為27.9°N；9月下半月則主要集中在20.0°～30.0°N，平均轉(zhuǎn)向緯度為25.9°N，臺風(fēng)轉(zhuǎn)向地點平均南移2個緯度；到10月上半月，轉(zhuǎn)向地點也明顯南移，平均登陸緯度為22.6°N，南移了3個緯度。

圖2 秋季臺風(fēng)中未登陸臺風(fēng)的轉(zhuǎn)向點緯度時間序列Fig.2 Longitude time series of turning point of not landing typhoon in autumn

除了登陸頻次的變化外，秋季臺風(fēng)登陸點的位置也隨時間變化。從圖3可以看出，在9月上半月臺風(fēng)登陸的范圍為17.0°～28.0°N，登陸個數(shù)也較多，主要的登陸地點集中在22.0°～28.0°N，平均登陸緯度為25.0°N；9月下半月則主要集中在20.0°～25.0°N，平均登陸緯度為22.0°N，臺風(fēng)登陸地點平均南移3個緯度；到10月上半月，登陸的臺風(fēng)個數(shù)明顯減少，登陸地點也顯著南移，平均登陸緯度為21.0°N，又南移了1個緯度。表明隨著時間推移，臺風(fēng)登陸點明顯南移；秋季的東亞中緯度大氣環(huán)流場中，副高氣團減弱南退，而大陸冷氣團逐漸開始占主導(dǎo)位置。

按照我國東部氣候特點可知，每年8月底起至9月為秋分季節(jié)臨近時段，為氣候意義上的秋季開始階段。此時，我國中緯度地區(qū)經(jīng)向環(huán)流逐步增強，從歷史天氣圖及實況資料可以看出，副熱帶高壓脊線位置逐漸南退，北方冷空氣活動逐漸活躍，且冷空氣南下所能到達的緯度逐步降低。當(dāng)熱帶氣旋向北移動至中緯度時，若遇有較強冷空氣的冷氣團南下，則會產(chǎn)生2種不同性質(zhì)氣團的交匯并相互作用。臺風(fēng)的渦旋運動將使得北方冷空氣加速向南擴散，2種不同性質(zhì)氣團交界面的能量梯度明顯加大，而冷空氣的介入使得暖性結(jié)構(gòu)的臺風(fēng)有所減弱，并趨于轉(zhuǎn)向較暖的洋面上運動，從而使得登陸頻率減少。

圖3 1949—2007年9月1—15日(a)、16—30日(b)和10月1—15日(c)秋季臺風(fēng)登陸點分布Fig.3 The landfall sites of autumn typhoons during Sep.1-15(a)，Sep.16-30(b)and Oct.1-15(c) from 1949 to 2007

3 秋季臺風(fēng)與相鄰氣團的相互作用分析

由上述可知，我國秋季臺風(fēng)的登陸與否與大陸氣團和副熱帶高壓氣團具有某種相關(guān)。秋季大陸氣團開始趨于活躍，尤其在較強臺風(fēng)頻發(fā)的8月下旬—9月上中旬，西風(fēng)指數(shù)明顯增強[7]。我國長江以北大部分地區(qū)晝夜溫差增大，冷空氣南下日趨明顯，環(huán)流場的經(jīng)向度增強，而副熱帶高壓的強度趨于減弱且有所東退。此時，中等及以上強度的臺風(fēng)對兩側(cè)氣團的影響和作用日趨明顯，且這種影響隨著氣候的變化而增強。秋季臺風(fēng)在運動過程中，其自身環(huán)流一方面引導(dǎo)大陸的干冷氣團南下，另一方面可以將副高外圍的暖濕氣流向北輸送。

3.1 我國秋季近海臺風(fēng)與大陸氣團的相互作用 2008年第13號臺風(fēng)“森拉克”和第15號臺風(fēng)“薔薇”是近年來較強的近海臺風(fēng)。其中強臺風(fēng)“森拉克”于9月8日20：00在菲律賓以東洋面生成，10日17：00發(fā)展為超強臺風(fēng)，中心最低氣壓達935 hPa，在121°E、26°N附近轉(zhuǎn)向。以臺風(fēng)“森拉克”為例，此超強臺風(fēng)在我國近?；顒拥吹顷懀饕蚴牵号_風(fēng)自身強度較強，其對大陸氣團的作用明顯，使得大陸上游風(fēng)、溫度、氣壓等要素出現(xiàn)明顯變化?！八N薇”于9月24日20：00生成，26日02：00發(fā)展為臺風(fēng)，26日下午發(fā)展為強臺風(fēng)，27日早晨加強為超強臺風(fēng)，28日15：40在臺灣宜蘭登陸，17：00減弱為強臺風(fēng)，29日在閩浙近海轉(zhuǎn)向。

分析2個臺風(fēng)發(fā)生期間的東亞地面及高空環(huán)流情況(圖4～5)發(fā)現(xiàn)，從地面溫度場看，在臺風(fēng)北上的過程中，北方不斷有冷空氣擴散南下影響華東地區(qū)，大陸基本轉(zhuǎn)為冷高壓所控制；高空500 hPa和850 hPa流場上，華東地區(qū)等溫線有所南壓，說明有明顯的冷平流向南輸送，同時大陸高壓有所加強，太平洋副熱帶高壓明顯南退。從上海機場要素時序(圖6)可以看出，在臺風(fēng)逐漸靠近大陸期間，上海機場的盛行風(fēng)向逐漸順轉(zhuǎn)為東北風(fēng)，且風(fēng)速逐漸加大，同時氣溫也逐步降低，而無錫、南京機場要素變化也出現(xiàn)同樣的情況；鹿兒島則位于九州島最南端(130°E、31°N)，而鹿兒島的風(fēng)向變化也可以看出這一趨勢，在臺風(fēng)近海轉(zhuǎn)向期間鹿兒島風(fēng)向轉(zhuǎn)為北風(fēng)，同時從溫度的變化可以看出在臺風(fēng)近海轉(zhuǎn)向期間伴有冷空氣的入侵(圖7)。由此可見，一方面強臺風(fēng)靠近大陸時引

注：a1.11日08：00；a2.12日08：00；b1.11日20：00；b2.12日20：00。陰影表示冷平流，單位為10-4 K/s。Note：a1.08：00 on Sep.11；a2.08：00 on Sep.12；b1.20：00 on Sep.11；b2.20：00 on Sep.12.Shadow represents cold advection，the unit is 10-4 K/s.圖4 2008年9月11—12日“森拉克”臺風(fēng)地面形勢(a)和500 hPa高空形勢(b)Fig.4 Ground situation(a)and 500 hPa height situation(b)of Typhoon Sinlaku during Sep.11-12，2008

注：a1.28日08：00；a2.30日08：00；b1.29日20：00；b2.30日20：00。陰影表示冷平流，單位為10-4 K/s。Note：a1.08：00 on Sep.28；a2.08：00 on Sep.30；b1.20：00 on Sep.30；b2.20：00 on Sep.30.Shadow represents cold advection，the unit is 10-4 K/s.圖5 2008年9月28—30日“薔薇”臺風(fēng)地面形勢(a)和850 hPa高空形勢(b)Fig.5 Ground situation(a)and 850 hPa height situation(b)of Typhoon Jangmi during Sep.28-30，2008

圖6 2008年9月12—15日(a)和25—28日(b)上海機場溫度時間序列Fig.6 The time series of surface temperature at Shanghai Airport on Sep.12-15(a)and Sep.25-28(b)in 2008

導(dǎo)北方冷空氣不斷擴散南下，另一方面隨著大陸轉(zhuǎn)為較強的冷高壓控制，又阻擋了強臺風(fēng)的進一步靠近，使其登陸的可能性明顯降低。

圖7 2008年9月10—15日鹿兒島機場溫度時間序列Fig.7 The time series of surface temperature at Kagoshima Airport during Sep.10-15，2008

3.2 我國秋季近海臺風(fēng)與海上氣團的相互作用 同樣以“森拉克”臺風(fēng)為例，該臺風(fēng)在靠近大陸沿岸時其環(huán)流對海上副高氣團的作用也十分明顯。從500 hPa高空形勢(圖4b)來看，當(dāng)臺風(fēng)位于副高西南側(cè)時，副高中心隨臺風(fēng)北移有明顯東退的現(xiàn)象，與原來大陸高壓斷開，在近海形成一個低壓帶，導(dǎo)致臺風(fēng)沿著副高外圍在海上轉(zhuǎn)向。從地面上看，選取日本沖繩來觀察副高的變化情況，沖繩位于臺灣和日本九州島之間(127°E、26°N)，從沖繩9月10—15日風(fēng)向順時針變化也可以看出副高在臺風(fēng)轉(zhuǎn)向前有明顯東退的趨勢。

3 結(jié)論

利用中國氣象局1949—2007年臺風(fēng)年鑒、我國大陸和海上相關(guān)氣象測站資料以及民用機場氣象資料，采用數(shù)理統(tǒng)計分析方法，從氣候?qū)W和天氣學(xué)2個方面對我國秋季臺風(fēng)及其與相鄰氣團相互作用的天氣氣候特征進行了分析，得出以下結(jié)論：

(1)受到季節(jié)進程影響，影響我國的秋季臺風(fēng)中強臺風(fēng)和超強臺風(fēng)的發(fā)生頻次較多，但登陸頻次較少，且臺風(fēng)越強，其登陸概率越低，在近海發(fā)生轉(zhuǎn)向可能性也越大。除了登陸頻次的變化，秋季臺風(fēng)登陸點的位置也隨時間有明顯的變化，其登陸緯度隨著時間推移逐漸南移，而未登陸臺風(fēng)的轉(zhuǎn)向點隨時間變化也逐漸南移。

(2)我國近海秋季臺風(fēng)自身環(huán)流的作用不可低估，臺風(fēng)的移動路徑是大陸氣團、海上副熱帶高壓和臺風(fēng)自身環(huán)流達到動態(tài)平衡的結(jié)果，三者的作用均十分重要。在秋季強臺風(fēng)發(fā)生期間，太平洋副熱帶高壓多有減弱東退的趨勢，同時東亞大陸有明顯的冷空氣擴散南下過程。受干冷空氣活動影響，我國東部沿海地區(qū)的下墊面溫度降低，濕度減小，此種條件均不利于臺風(fēng)的進一步發(fā)展，因此多數(shù)強臺風(fēng)到達的緯度較低，往往在靠近我國東南部沿海后即發(fā)生轉(zhuǎn)向。

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Interaction between Typhoon and Its Contiguous Air Mass in China in Autumn

CHEN Bo1, ZHOU Feng-cai2, XU Ming3et al

(1. East China Air Traffic Management Bureau of CAAC, Shanghai 200335; 2. East China Regional Administration of CAAC, Shanghai 200335; 3. Shanghai Typhoon Institute of China Meteorological Administration, Shanghai 200030)

By using typhoon data of China Meterological Administration during 1949-2007, data of China's continental and marine meteorological stations, meteorological data of civil airports with high density and continuity, through climate statistical method and key cases analysis, interaction between typhoon and its contiguous air mass in China coastal areas in autumn was analyzed from aspects of climatic and synoptic. The results showed that the occurrence frequency of strong typhoon and super strong typhoon is more in autumn in China, but the frequency is less, and the stronger the typhoon, the lower the probability of landing, the greater the possibility of turning offshore; in addition to the frequency of landing, typhoon landing sites in autumn also has a significant change with time, landing latitude gradually southward as well as the turning point of no landing typhoon. The influence of typhoon close to coastal areas to continental air mass depends on its intensity; the interaction among typhoon, continental air mass and marine air mass decides the typhoon’s track.

Autumn typhoon; Climate features; Adjacent air masses; Interaction

陳博(1983-)，男，上海人，工程師，碩士，從事氣候診斷和航空氣象研究。

2016-09-19

S 16

A

0517-6611(2016)29-0196-03