范愛芬，婁小芬，彭霞云，陳列

（浙江省氣象臺，浙江杭州 310017）

1 引言

2012年雙臺風活動頻繁,臺風“蘇拉”和“達維”就是其中的一對。關(guān)于雙臺風的相互作用已有大量研究[1-6]，最著名的是“藤原效應”，即雙臺風彼此接近到一定距離，就會發(fā)生氣旋性互旋，并相互吸引。包澄瀾等[1]對13對臺風的藤原效應和環(huán)境流場引導作用進行了對比，得出結(jié)論：雙臺風中心間距在7個緯距以內(nèi)時,藤原效應起主要作用；7—15緯距時，環(huán)境流場引導氣流起主要作用；間距15緯距以上時,不適用藤原效應。董克勤[5]對近距離雙臺風作順時針方向旋轉(zhuǎn)的罕見現(xiàn)象進行了分析，認為雙臺風所處環(huán)境流場的反氣旋性旋度超過了它們的相互作用，是這一罕見現(xiàn)象發(fā)生的原因。上述研究主要針對雙臺風之間的路徑影響，而對臺風強度、結(jié)構(gòu)和降水等影響很少涉足。本文利用衛(wèi)星云圖、新一代天氣雷達資料、NCEP1°×1°再分析資料和常規(guī)氣象資料,分析“達維”與“蘇拉”的路徑相互作用外，還將分析“達維”對“蘇拉”的強度、結(jié)構(gòu)、水汽輸送和降水影響，并與無雙臺風影響的相似路徑臺風“海棠”和“碧利斯”的降雨特征進行對比分析，以利于提高該類路徑臺風的降雨預報能力。

2 “蘇拉”和“達維”概況

2012年7月28日至8月3日，西太平洋副熱帶高壓主體偏北、偏東，588脊線位于33°N以北，高壓中心位于140°E附近海域，副高南側(cè)寬廣的低值區(qū)中熱帶氣旋活動頻繁。7月28日08時、20時（北京時,下同）1209號熱帶風暴“蘇拉”和1210號熱帶風暴“達維”相繼生成，8月3日在“蘇拉”和“達維”登陸后，又有1211號熱帶風暴“?？鄙伞！疤K拉”生成后向北偏西方向移動，強度逐漸加強為強臺風，8月2日03時15分在臺灣省花蓮市沿海登陸，登陸時中心附近最大風力42 m/s，中心最低氣壓950 hPa，登陸后很快減弱為臺風；之后“蘇拉”在臺灣東部近海打了個轉(zhuǎn)，再繼續(xù)向偏北方向移動，2日傍晚起轉(zhuǎn)向西北，3日00時減弱為強熱帶風暴，06時50分在福建省福鼎市秦嶼鎮(zhèn)沿海再次登陸，登陸時中心附近最大風力25 m/s，中心最低氣壓985 hPa?！疤K拉”二次登陸后向西北偏西方向移動，緊靠浙江，穿過福建北部，進入江西省境內(nèi)，強度很快減弱（見圖1a）。受“蘇拉”影響，臺灣降雨量巨大，宜蘭縣最大過程降雨量達1786 mm；路徑南側(cè)的福建省也普降暴雨到大暴雨，而路徑北側(cè)的浙江降雨相對不明顯，只有東部地區(qū)出現(xiàn)了部分暴雨到大暴雨（見圖1b），其降雨強度和分布與相似路徑臺風“海棠”和“碧利斯”有巨大差異。1210號熱帶風暴“達維”7月28日20時在西北太平洋生成后，穩(wěn)定向西北方向移動，強度逐漸加強，2日21時30分登陸江蘇省響水縣陳家港鎮(zhèn)，登陸時為臺風強度（見圖1a）。

圖1 “蘇拉”和“達維”移動路徑(a)及浙江省8月1日20時—4日08時累計雨量（b）

3 “蘇拉”移動緩慢，路徑總體北偏西，但移動過程復雜，預報不確定性大

“蘇拉”生成后，長時間未能脫離西太平洋熱帶幅合帶和西南季風槽，季風槽和幅合帶中的對流云團分別從西南、南和偏東方向不斷卷入“蘇拉”，使其范圍偏大,強度偏強，移動緩慢（見圖2a,b）。除最開始的12 h和最后的24 h移速略快（分別為每小時15—18 km和20 km）外，7月29日—8月2日白天連續(xù)118 h均以每小時10 km左右的速度緩慢移動；維持臺風和強臺風級別的時間達58 h（見圖1a）?！疤K拉”移動緩慢，除了受西南季風槽和西太平洋熱帶幅合帶的牽制外，還與其北方強大穩(wěn)定的副高和其東北方向1210號臺風“達維”的活動有關(guān)，強大穩(wěn)定的副高和“達維”的穩(wěn)定西北行阻擋了“蘇拉”北上的速度。

已有研究表明，雙臺風間距小于10個緯距時，極易發(fā)生氣旋性互旋，并相互吸引[2]；特別是當東臺風位于西臺風的東北象限時，更有利于氣旋性互旋[3]；包澄瀾等[1]的研究則表明雙臺風相距7—15緯距時，環(huán)境流場引導氣流起主要作用。而“蘇拉”與其東北象限的“達維”間距小于10個緯距達2 d，其中1日20時—2日08時期間，持續(xù)小于1000 km（見圖2c,d）。因此，業(yè)務(wù)預報中，我們就會考慮“達維”與“蘇拉”是否會發(fā)生氣旋性互旋？互旋程度如何？如不發(fā)生互旋，則預報“蘇拉”未來登陸福建北部；如互旋明顯，則“蘇拉”可能不登陸，如果登陸，其登陸時間也要大大推遲，登陸地點也將發(fā)生變化。當時各數(shù)值模式預報意見分歧，有預報互旋，也有預報不互旋，這給業(yè)務(wù)預報帶來較大不確定性。

4 “蘇拉”與“達維”互旋不明顯

實況“蘇拉”與“達維”之間的互旋作用非常不明顯，持續(xù)時間很短：表現(xiàn)為1日夜里到2日早晨，“達維”移速加快，達35—40 km/h，移向略左折；“蘇拉”則出現(xiàn)短時間回旋，2日早晨在臺灣東部海域打了個逆時針小轉(zhuǎn)。其原因可能有二點：一是兩個臺風雖中心強度接近，但體積相差懸殊，“達維”偏小，相比較“蘇拉”顯得過大，這樣的雙臺風往往不利于互旋，或互旋時大臺風“蘇拉”將緩慢少動；二是環(huán)境場對它們的作用（副高對“達維”的強大引導作用和西南季風槽及熱帶東風幅合帶對“蘇拉”的牽制作用）較之兩個臺風之間的相互作用要大得多。

圖2 FY2衛(wèi)星云圖

圖3 500 hPa高度，850 hPa風場和溫度平流（陰影，℃/s）及700 hPa散度（綠線，10-5s-1）

一般而言，當兩個渦旋相距較近時,大尺度背景流場的“引導”差異比較小,此時應以相互間的作用力為主[4]。但“蘇拉”和“達維”間距小于10個緯距時，它們的大尺度背景流場的“引導”差異依然較大,相互間的作用力相對偏弱。“達維”位于強大副高的西南側(cè)，離副高脊線近，只有5—7個緯距，同時個體又小，直徑只有100 km，極易受副高西南側(cè)強大的東南氣流引導，向西北方向移動，因此受“蘇拉”的影響較小。而“蘇拉”離副高脊線較遠，且未能脫離其西南側(cè)季風槽和東側(cè)熱帶幅合帶的牽制，同樣不易受到“達維”的影響。只有當“蘇拉”脫離了熱帶幅合區(qū)的制約后，才與“達維”發(fā)生輕微互旋。由圖2b可知，1日白天“達維”和“蘇拉”雖間距≤10個緯距，但沒有發(fā)生互旋，主要跟“蘇拉”還未脫離熱帶幅合帶有關(guān)；1日夜里“蘇拉”完全脫離了其東側(cè)幅合帶后（見圖2c），開始與“達維”發(fā)生相互作用，由于“蘇拉”雖脫離了東側(cè)幅合帶，但還未脫離其西南側(cè)季風槽的牽制，同時“達維”也受到其東北側(cè)副高的強烈引導，因此互旋作用非常輕微，“蘇拉”受其影響，只是在臺灣東部沿海短時間回旋，打了個逆時針小轉(zhuǎn)，即回到原來的偏北行路徑，繼續(xù)緩慢移動。直至2日傍晚起，受925 hPa—500 hPa深厚的東南氣流引導，才轉(zhuǎn)向西北，移速加快。

5 “蘇拉”的后期路徑和強度受到“達維”的重大影響

“達維”與“蘇拉”雖沒有發(fā)生明顯互旋，但“達維”的近距離存在對“蘇拉”的后期路徑和強度產(chǎn)生了巨大影響：“達維”與“蘇拉”在華東沿海構(gòu)成的925 hPa—500 hPa深厚倒槽，改變了環(huán)境場的引導氣流，受倒槽與副高之間的強大東南氣流引導（見圖3），“蘇拉”后期路徑轉(zhuǎn)向西北，移速加快。

首先，當8月1日“達維”與“蘇拉”距離接近10個緯距，并構(gòu)成東北-西南向倒槽時，“蘇拉”的云型由東西向轉(zhuǎn)為東北-西南向（見圖2a、b）；“達維”開始與“蘇拉”東部的熱帶幅合帶連接，而“蘇拉”則逐漸脫離其東部幅合帶的牽制。1日夜里，“蘇拉”的云型由東北-西南向轉(zhuǎn)為南北向(見圖2c)，并完全從其東部幅合帶中脫離出來；而東部幅合帶開始向“達維”輸送水汽和能量，達維強度加強（2日達最強）。2日下午起“達維”與“蘇拉”位于同一經(jīng)度上，在925 hPa—500 hPa構(gòu)成深厚倒槽，倒槽與副高之間建立起了深厚寬廣的東南氣流（見圖3a），隨著達維的快速西北行，倒槽轉(zhuǎn)成西北-東南向，東南氣流的風速加大到20 m/s以上（見圖3b）。在強大深厚的東南氣流引導下，“蘇拉”2日傍晚起轉(zhuǎn)向西北，移速由10 m/s增加到20 m/s，并于3日6:50分登陸福建北部。其次，隨著“蘇拉”逐漸遠離西南季風槽后，季風槽向東伸展，通過東南氣流與“達維”相連接（見圖2d）；同時，在西太平洋140°E附近海域有新的熱帶低壓（3日編報為1211號熱帶風暴“海葵”）生成，“?？焙汀斑_維”共同切斷了蘇拉的水汽輸送，使其強度迅速減弱(見圖2e,f)，“蘇拉”于3日00時減弱為強熱帶風暴，06時50分二次登陸時，強度僅達到熱帶風暴級別。

圖4 地面風場、925 hPa水汽通量幅合（陰影，10-6g/（cm2·hPa·s））及700 hPa渦度(黑線，10-5s-1)和垂直速度（紅線，Pa/s）

圖5 “蘇拉”登陸前（a）、登陸后（b）沿臺風中心所在經(jīng)度的水汽通量幅合（10-6g/（cm2·hPa·s））和垂直速度（Pa/s）剖面

6 “達維”對“蘇拉”的降水影響分析

“蘇拉”為登陸閩北后偏西行路徑臺風，該類路徑臺風往往給浙江帶來嚴重的降雨影響，如2005年的“海棠”臺風和2006年的強熱帶風暴“碧利斯”（圖略）。但“蘇拉”影響期間，降雨分布異常，特別是浙江的降雨明顯偏弱，只在登陸前出現(xiàn)了持續(xù)幾個小時的強降水，登陸后除舟山、寧波外，無明顯降雨；全省最大日雨量超過100 mm的基準站只有3站，與“海棠”和“碧利斯”有巨大差異。這與“達維”對“蘇拉”的強度、結(jié)構(gòu)和水汽輸送影響有關(guān)。

“蘇拉”的充沛水汽輸送主要來自西南季風(圖略)，強大的西南季風向“蘇拉”源源不斷地輸送水汽和能量（見圖4a），使其一度加強發(fā)展為強臺風，給臺灣造成了巨大降雨，臺灣省宜蘭縣最大過程降雨量達1786 mm。登陸福建前夕，“蘇拉”與“達維”構(gòu)成的南北向倒槽，使西南季風槽東伸，通過倒槽東部的東南氣流向“達維”輸送水汽，加上1211號熱帶氣旋“海葵”又切斷了部分水汽輸送，“蘇拉”的水汽輸送迅速減弱（見圖4b），降雨隨之明顯減小，浙江和福建的最大過程降雨量僅為150—180 mm和200—300 mm（基準站）。此外，由圖5也可以進一步看到，“蘇拉”登陸福建前后水汽通量和垂直速度的劇減。致使“蘇拉”登陸后降雨迅速減弱，浙江省除舟山、寧波外，無明顯降水。

7 “蘇拉”與相似路徑臺風“海棠”的雷達回波特征對比分析

CHEN Liansho等[7]認為，通過更好地理解登陸熱帶氣旋的降雨率機制和分布特征可以改進登陸熱帶氣旋的降水預報能力，并將登陸熱帶氣旋的降雨分布歸納為核區(qū)降水和外圍螺旋雨帶降水等六類?！疤K拉”登陸前，由于與“達維”構(gòu)成了南北向倒槽，其強降雨由倒槽西側(cè)東北氣流中發(fā)展的東北-西南向帶狀螺旋雨帶造成（見圖6a）；登陸后，強降雨位于福建，主要是臺風本體環(huán)流造成的核區(qū)降水，而浙江的降雨由“蘇拉”外圍偏東氣流中的狹窄線狀回波雨帶造成(（圖略）；與相似路徑臺風“海棠”和“碧利斯”的降雨分布不同?！昂Ｌ摹焙汀氨汤埂钡顷懬暗慕涤昃膳_風外圍東南氣流中發(fā)展的大范圍西北-東南向螺旋雨帶造成，降雨范圍大，強度強，持續(xù)時間長；登陸以后，“海棠”降水由核區(qū)降水和臺風倒槽東部的強大東南風急流造成；繼續(xù)維持大范圍的西北-東南向螺旋雨帶（見圖7a,c），強降雨持續(xù)；“碧利斯”登陸后與西南季風槽相連，強大的西南季風輸送水汽，并有冷空氣滲透，使得其螺旋雨帶強度更強（圖略）[8]。而“蘇拉”影響浙江期間，無冷空氣結(jié)合（見圖3）。

圖6 回波基本反射率疊加風暴跟蹤信息（白色線條）和冰雹指數(shù)（黑三角）（a,c）,風廓線產(chǎn)品（b）和反射率因子垂直剖面圖（d）

圖7 回波基本反射率因子疊加風暴跟蹤信息（白色線條）和冰雹指數(shù)（黑三角）（a,c）；風廓線產(chǎn)品（b）；0.5°仰角徑向速度（d）；反射率因子垂直剖面（沿圖7c中黑線）(e)；徑向速度剖面 (f)

由于受到臺風“達維”的影響，“蘇拉”登陸前后給浙江造成的降雨均不大，強降水回波主要集中在登陸前的2日20—23時。由圖6a,c可知，回波呈東北-西南向弧狀分布，南端位于福建霞浦地區(qū),北端位于臺州三門地區(qū)，整體向西北偏西方向移動，最大回波反射率因子達到55 dBZ，并伴有數(shù)量較多的冰雹指數(shù)（見圖6a），回波中伴有大量的對流單體，發(fā)展旺盛，普遍回波高度在10 km以上，最高回波頂高達16.8 km。但是范圍較窄，海上也少有后續(xù)回波補充，回波邊緣梯度較大，強度分布很不均勻。超過15 kg/m2的垂直液態(tài)水含量主要位于溫州的蒼南到臺州臨海地區(qū)，最高值達28 kg/m2。1 h累計降水與之對應，超過20 mm/h的降水區(qū)主要位于溫州沿海，最大降水區(qū)位于溫州的文成和平陽地區(qū)，最高達到53.3 mm/h。回波由海上進入陸地后，回波中的對流單體，減弱較快，到21時32分，回波中心強度減弱，結(jié)構(gòu)變得松散(見圖6c)。由雷達風廓線產(chǎn)品（VWP）（見圖6b）可以看到，環(huán)境風場為東北偏東風，臺風中心位于回波東南偏南方向約300 km的海面上，風暴追蹤信息（見圖6a，c中白色線條和箭頭所示）顯示風暴單體基本向西南偏西方向移動，與環(huán)境風場基本一致，風暴移向和環(huán)境風場與回波本身的軸向夾角較大，所以對于回波經(jīng)過的地面站點，降水持續(xù)時間不長，不容易產(chǎn)生大暴雨。另外，由圖6d可看到，回波單體發(fā)展很旺盛，頂高（一般取15 bBZ達到的高度）達到14 km，個別發(fā)展旺盛的單體30 dBZ以上回波可以達到9 km高度，回波頂高度起伏不定，表明該回波由很多個小對流單體聚合而成；同時在速度場上沒有明顯逆風區(qū)等輻合特征存在，對強回波的維持不利，這也是“蘇拉”降雨不明顯的主要原因之一。

0505號臺風“海棠”于05年7月12日08時在關(guān)島東北洋面上生成，生成后，強度由熱帶風暴逐漸加強為超強臺風。并于18日14時50分在臺灣宜蘭登陸，穿過臺灣海峽后于19日17時10分在福建連江黃岐二次登陸，登陸后向西北偏西方向移動，經(jīng)過福建省中北部，于20日15時進入江西省境內(nèi)。路徑與“蘇拉”極為相似。受“海棠”影響，7月18—20日浙江省的溫州地區(qū)、臺州地區(qū)、麗水地區(qū)東部、寧波地區(qū)南部出現(xiàn)了暴雨到大暴雨，局部特大暴雨；其它地區(qū)也有中到大雨，部分暴雨。17日20時—21日20時累計雨量在50 mm以上的有223站（含自動站），其中300 mm以上的有50站，500 mm以上的有8站，700 mm以上的有2站，最大樂清的砩頭754.9 mm。相似路徑臺風“海棠”影響期間，無雙臺風影響，浙江上空盛行持續(xù)強大的東南氣流，大范圍的西北-東南向螺旋雨帶持續(xù)發(fā)展（見圖7a,c）。“海棠”登陸前6 h（19日中午）起，即不斷有大片強度達到45－55 dBZ的回波從海上進入溫州、臺州和麗水東部地區(qū)?；夭◤姸葟姡秶螅行膹姸仍?5－55 dBZ，發(fā)展旺盛時達到60 dBZ。45 dBZ以上回波區(qū)域呈西北-東南向帶狀分布（見圖7a），從風廓線產(chǎn)品（VWP）可看到環(huán)境風場一直為東南風（見圖7b），風暴移動方向(見圖7a)、環(huán)境風向和強回波的軸向近乎一致，因而產(chǎn)生“列車效應”，導致大范圍強回波持續(xù)不斷地影響浙江，暴雨到大暴雨持續(xù)出現(xiàn)。從徑向速度圖（略）中可以看到從19日23時—20日02時有多個小逆風區(qū)出現(xiàn)，并沿著環(huán)境風移入樂清灣，這種風場的輻合可以產(chǎn)生更強的上升運動，帶動水汽上升凝結(jié)，產(chǎn)生強降水，并延長降水云團的生命史。20日02時06分，回波中心強度達到60 dBZ,回波強度分布相對比較均勻，梯度不大，有兩個風暴單體經(jīng)過（見圖7c）。從反射率因子的垂直剖面圖（見圖7e）上可以看到，中心強度達到55—60 dBZ,高度達到1.5 km，說明此時降水非常劇烈。回波頂高不是很高（15 dBZ回波高度僅達到10—11 km)，頂高的起伏不大，30 dBZ強回波都集中在6 km以下，40 dBZ以上的強回波都在零度層（當天零度層高度大約在5 km）以下，表明回波體中液態(tài)水滴和云滴占多數(shù),有利于降水量的加大,從20日01時12分的雷達1 h累積降水量看，降水強度超過25 mm/h的區(qū)域成一個寬約20—30 km，長度達150 km的帶狀，最強中心達到69.85 mm/h。從0.5度仰角的徑向速度圖上看到（見圖7d）,在樂清地區(qū)速度零線成s型，存在明顯的風速輻合，該速度輻合在20日01時40分左右出現(xiàn)，到20日02時00分左右發(fā)展到最強，20日02時37分左右消失，與降水最強的時段相吻合（溫州樂清的淡溪20日02－03時1 h降水達到83.3 mm）。從速度的垂直剖面圖上（見圖7f）看，在20日02時06分強回波呈現(xiàn)有組織的對流風暴的特征，低層輻合明顯，高層8 km以上為輻散區(qū)，在4－6 km高度為中層入流區(qū)，這樣的垂直結(jié)構(gòu)，有利水汽抬升凝結(jié)，進而產(chǎn)生強降水。

8 小結(jié)

臺風“蘇拉”和“達維”雖間距接近10個緯距達1.5天，但由于它們的大尺度背景流場的“引導”差異依然較大，以及倆臺風體積相差懸殊，因此互旋作用不明顯。但倆臺風在華東沿海構(gòu)成的南北向倒槽，改變了環(huán)境場的引導氣流，使“蘇拉”后期路徑發(fā)生重大轉(zhuǎn)折，移速倍增?！斑_維”的近距離存在還改變了“蘇拉”的水汽輸送、強度變化和結(jié)構(gòu)特征，使其登陸福建前后快速減弱，并出現(xiàn)非對稱結(jié)構(gòu)，降雨強度和分布特征與無雙臺風影響的相似路徑臺風出現(xiàn)明顯差異。業(yè)務(wù)預報中，除關(guān)注雙臺風的路徑相互作用外，還需特別重視雙臺風之間的強度、水汽輸送和結(jié)構(gòu)方面的相互影響，以利于臺風降水的準確預報。

登陸閩北后西行路徑臺風往往給浙江帶來嚴重降水，其主要原因是該類路徑臺風登陸前后浙江上空盛行東到東南風，持續(xù)強大的水汽輸送和強烈的上升運動(包括地形強迫抬升作用)，有利于強降水回波的持續(xù)發(fā)展，導致浙江出現(xiàn)連續(xù)暴雨和大暴雨[9]。如“海棠”影響期間，大范圍強回波從2005年7月19日中午一直持續(xù)到21日上午。而“蘇拉”影響期間，由于另一臺風“達維”的近距離存在，使這些因子遭到破壞，導致降雨明顯減小?！疤K拉”雖未給浙江帶來嚴重的過程降水，但其倒槽云系強烈發(fā)展時，其前進方向，東北-西南向的狹窄強回波帶仍給浙江東南沿海地區(qū)帶來了強降雨，回波特征與無雙臺風影響的相似路徑臺風“海棠”有巨大不同。業(yè)務(wù)預報中，可利用新一代天氣雷達的基本反射率、疊加風暴跟蹤信息和冰雹指數(shù)，結(jié)合垂直積分液態(tài)含水量，來跟蹤臺風強降雨的發(fā)生發(fā)展。臺風降雨的強度和持續(xù)時間除與回波強度和范圍緊密相關(guān)外，還與環(huán)境風場和風暴移向與回波軸向的夾角大、回波頂高的起伏程度、速度場上是否有明顯逆風區(qū)及是否具有典型的對流風暴結(jié)構(gòu)特征等有關(guān)。

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