林再雄,陳 磊
(中國民用航空溫州空中交通管理站,浙江溫州325024)
近20年(1991~2010年)對溫州機場影響較大的臺風累計有65次,平均每年3.3次。熱帶氣旋伴隨的大風、暴雨和風暴潮對機場的安全運行造成巨大的危害,能否及時、準確地作出預報是減輕熱帶氣旋帶來危害的前提,進一步提高熱帶氣旋路徑、登陸點及登陸強度預報的準確率,可以幫助民航運輸企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排,從而創(chuàng)造經(jīng)濟與社會效益。1323號臺風“菲特”具有強度強、前期移速緩慢、登陸時將與天文大潮重合、雙臺風效應和影響范圍廣等特點。筆者利用國家氣象中心熱帶氣旋定位資料、常規(guī)觀測資料和NCEP再分析資料對“菲特”的路徑、強度及其造成特大暴雨的成因進行初步分析,以期為未來的臺風預報、航班保障工作提供有益的思路。
1.1 臺風概況 2013年第23號熱帶風暴“菲特”于9月30日20:00在菲律賓以東洋面生成,生成時中心位于13.9°N、132.5°E,中心附近最大風力8級(18 m/s),中心最低氣壓1 000 hPa;10月1日17:00在西北太平洋洋面上加強為強熱帶風暴,3日05:00加強為臺風,4日17:00加強為強臺風(圖1a)。但由于眼墻一直沒閉合,導致臺風發(fā)展停滯不前。10月7日01:15在福建省福鼎市沙埕鎮(zhèn)沿海登陸,登陸時中心附近最大風力有14級(42 m/s),中心最低氣壓為955 hPa。10月7日03:00減弱為臺風,04:00減弱為強熱帶風暴,05:00減弱為熱帶風暴,09:00在福建省建甌市境內(nèi)減弱為熱帶低壓(圖1a)。由于“菲特”強度明顯減弱,已很難確定其環(huán)流中心,中央氣象臺于10月7日11:00對其停止編號。但其殘余云系仍給江蘇、安徽、上海、浙江、江西、福建等地造成強降雨,整個過程的最大降水中心位于浙江北部和溫州地區(qū)(圖1b)。
圖12013 年23號臺風“菲特”的路徑(a)及其在浙江省的10月5日20:00~7日20:00的累計降水量(b)
1.2 預報保障 10月6日08:30交接班時,預報員認真分析了天氣形勢與物理量診斷場,結(jié)合多家數(shù)值模式對臺風路徑的預測,認為由于北方高壓脊東移并入副熱帶高壓以后,副高會有所增強,且又受雙臺風影響,“菲特”臺風移動路徑會相對偏西,即臺風未來會向西北偏西方向移動,并于7日03:00左右,在溫州到霞浦一帶登陸,最可能于浙閩交界的福鼎到蒼南登陸。6日08:00天氣圖數(shù)據(jù)分析處理出來以后,當天值班預報員再次分析了最新的相關(guān)數(shù)據(jù),堅定了交接班會商時的結(jié)論,并以此做出“菲特”影響下本場的要素預報,即本場6日16:00以前,天氣適航,16:00以后,臺風外圍云系開始影響本場,本場開始小到中陣雨,風速加大至平均風6級,陣風7級;18:00以后,臺風云系開始靠近,本場進入7級風圈范圍,本場東北偏北風,風速增大至平均風7級,陣風8級,本場中到大雨;22:00以后,風向順轉(zhuǎn)到東北風,鑒于以往的預報經(jīng)驗,受地形影響相同氣象條件下本場風向為東北風時風速會較大,預測平均風會增大至8級,陣風9~10級;24:00以后,即臺風登陸前后,本場處于10級風圈邊緣,偏東風9~10級,陣風10~11級,并伴有大到暴雨。6日09:40依據(jù)此預報預報室發(fā)布了熱帶氣旋警報,建議啟動熱帶氣旋Ⅱ級預警。根據(jù)發(fā)布的熱帶氣旋警報,航空公司合理調(diào)配航班,本場6日17:00以后航班逐漸減少,20:00以后,本場后續(xù)75架次航班取消,過夜飛機轉(zhuǎn)場,順利保障航班安全。
圖2 2013年10月5~6日500 hPa位勢高度場(單位:dagpm)
在整個臺風過程中,本場最大瞬時風速33.7 m/s,剛好達到12級,出現(xiàn)在登陸前,整點最大平均風速23 m/s,達到9級,過程降雨量260.8 mm,為特大暴雨。對整個臺風過程的預報中,預報員對于風速、登陸地點的把握比較完美,而對于風向轉(zhuǎn)變以及確切的登陸時間估算滯后了一個多小時,這也是以后工作所要加強的。
由2013年23號臺風“菲特”的路徑(圖1a)分析得知,“菲特”6日05:00后,路徑以偏西為主,雖然11:00~16:00移動方向偏北分量增加,但20:00后直到登陸,又以偏西方向為主導方向,且移動速度開始加快。熱帶氣旋的移動受氣旋內(nèi)力和環(huán)境場的影響,西太平臺風的移動,主要受太平洋副熱帶高壓和西風帶環(huán)流的影響[1]。由圖2可見,從5日08:00~6日20:00,亞洲中部長波槽發(fā)展,東亞沿海長波槽不能維持后東移出境,其槽后的高壓脊東移疊加在副熱帶高壓上,使副熱帶高壓加強西伸,使副熱帶高壓西南側(cè)的臺風向西移動。
3.1 散度場分析 由圖3可見,6日20:00臺風中心附近上空200 hPa是強盛的輻散場,而925 hPa是個輻合中心與之相對應,7日02:00 925 hPa臺風中心附近還是維持輻合中心,但強度比登陸前明顯減小,而相對應的200 hPa臺風中心卻是弱的輻合中心,強度較底層弱。這種低空輻合和高空輻散的散度場的配置[2]導致臺風登陸后2 h內(nèi)臺風強度由強臺風迅速減弱為強熱帶風暴。
圖3 2013年10月6~7日200 hPa(a)和925 hPa(b)散度場
圖4 2013年10月6~7日渦度沿27°N的高度—經(jīng)度剖面(單位:10-4s-1)
3.2 渦度場分析 從“菲特”臺風登陸前后渦度沿27°N的高度-經(jīng)度剖面圖(圖4)可以看出,10月6日14:00,在“菲特”中心附近,整層為正渦度,有2個最大值中心,分別位于900~700、600~500 hPa,強度 >3.6×10-4s-1;20:00渦度中心移至122°E,最大值中心還是位于900~700 hPa,但強度>7.0×10-4s-1;7日02:00,臺風已經(jīng)登陸,渦度中心移至120°E附近,對流層上層已為負渦度;7日08:00,正渦度區(qū)變得松散,中心值繼續(xù)減弱。以上分析可知,正渦度中心值在西移過程中的變化與臺風強度的變化密切相關(guān)。
圖5 2013年23號臺風“菲特”登陸前(a)和登陸后(b)850 hPa水汽通量散度[單位:10-5g/(cm2.hPa.s)]
3.3 水汽通量散度 由臺風登陸前后850 hPa水汽通量的散度場(圖5)可見,在臺風登陸前,水汽輻合中心位于浙江北部;登陸后,水汽輻合中心位于浙江中北部。因此,水汽在浙江北部的強輻合,為浙江北部地區(qū)的大暴雨提供了非常有利的條件[3]。
圖6 2013年10月6~7日沿120°E的垂直速度的高度—緯度剖面(單位:Pa/s)
3.4 垂直速度 由沿120°E垂直速度的高度—緯度剖面(圖6)可知,10月6日14:00,上升運動主要位于29°~33°N,有2個最強中心,一個位于30°N附近900 hPa,一個位于32°N附近500 hPa,隨著臺風往東部沿海靠近;6日20:00上升運動最強中心一個位于28°~29°N、300~400 hPa,另一個位于33°N附近500 hPa,且強度增強;7日02:00,臺風已經(jīng)登陸,臺風中心位置位于120.2°E、27.1°N,但強烈的上升運動位于28°N、800~700 hPa,且強度繼續(xù)增強;7日08:00,臺風已減弱為熱帶風暴,但在28°~29°N有2個極值中心,分別位于900、500 hPa,強度已明顯減弱。以上分析可知,在“菲特”臺風西行的過程中,強的上升運動位于臺風北側(cè),在臺風迅速減弱后,在浙江中北部還維持著上升運動;持續(xù)的上升運動為浙江中北部地區(qū)暴雨的發(fā)生、發(fā)展提供了必要條件[4]。
(1)高空槽后的高壓脊東移疊加在副熱帶高壓上,使副熱帶高壓加強西伸,使副熱帶高壓西南側(cè)的臺風往西移動。
(2)“菲特”臺風西移的過程中,強的上升運動位于臺風中心北側(cè),為浙江中北部的暴雨提供了必要動力條件。
(3)水汽在浙江中北部的強輻合,為浙江中北部的暴雨提供了非常有利的水汽條件。
[1]朱乾根,林錦瑞,壽紹文,等.天氣學原理和方法[M].北京:氣象出版社,1992:737-748.
[2]鈕學新.熱帶氣旋動力學[M].北京:氣象出版社,1992:101-102.
[3]張東.強熱帶風暴“碧利斯”致洪暴雨的特征及成因[J].廣東氣象,2007(1):22-24.
[4]姚學祥.天氣預報技術(shù)與方法[M].北京:氣象出版社,2011:312-313.