黃先倫，郭圳勉，殷宏南，黃小丹

（陽江市氣象局，廣東陽江 529500）

超強臺風“尤特”近海北翹的原因分析

黃先倫，郭圳勉，殷宏南，黃小丹

（陽江市氣象局，廣東陽江 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家氣象局提供“尤特”中心定位的經緯度資料，通過分析西太平洋副熱帶高壓、風場和能量的變化，研究2013年第11號超強臺風“尤特”近海發(fā)生北翹的原因。結果表明，副熱帶高壓5 880 gpm線由西北-東南向轉為南北向、西南氣流的加強以及臺風附近大風區(qū)和熱力不對稱結構引起“尤特”的引導氣流發(fā)生改變，同時副熱帶高壓5 860 gpm線斷裂使得“尤特”在近海由原來西北向路徑轉為正北方向?！坝忍亍蔽磥? h的路徑趨向于正的假相當位溫、總溫度、濕空氣焓的差值中心。

天氣學；超強臺風“尤特”；近海北翹；假相當位溫

臺風是一種破壞性很強的自然災害，會帶來經濟及生命損失。對于臺風路徑的預報，特別是突變路徑的預報是我國甚至全球的預報難題。我國對熱帶氣旋路徑預報主要是從影響熱帶氣旋的環(huán)流系統進行分析。影響熱帶氣旋路徑的主要系統，有副熱帶高壓及其他高壓系統、熱帶輻合帶、西風槽、東風波和熱帶氣旋等［1］。臺風路徑預報也可以從太平洋副高脊線位置、高空環(huán)流形勢等方面綜合分析［2］。魏應植等［3］發(fā)現雙臺風作用、副高的變化是造成臺風“艾利”異常路徑的原因。除了環(huán)流系統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熱帶氣旋路徑有明顯的影響。在鞍型場的環(huán)境背景、地形的作用和熱力對流不對稱條件下，促使渦旋內在的動力結構產生不對稱的快速變化，導致臺風在近海打轉［4］。周曉瑩等［5］也指出副熱帶高壓、臺風內力和臺風的非對稱結構是影響“云娜”臺風移動的主要因素。李天然等［6］對強臺風“珍珠”的研究也發(fā)現熱力非對稱結構的變化對臺風路徑的影響更為明顯。許愛華等［7］研究指出500 hPa臺風中心南北兩側u分量的相對大小的變化對臺風登陸后的移動有較好的預示性。

在實際預報上，除了分析環(huán)流形勢的變化之外，預報員更喜歡有預報指示性的物理量，有關這方面的研究有很多，如500 hPaθse場高值區(qū)及850 hPaθse場高低值軸向可作為臺風預報的重要依據之一［8］。臺風中心沿著高能脊向高能中心移動［9］，200 hPa輻散風場和速度勢場的特征對臺風移動方向具有一定的指示意義［10］。鄭峰等［11］分析發(fā)現0716號超強臺風“羅莎”登陸前后溫度、濕度和垂直速度的分布與“羅莎”移動路徑有密切關系。董貞花等［12］分析“麥莎”兩次東折的成因，指出“麥莎”移動路徑與24 h負變高中心的位置變化一致。由于模式對“尤特”登陸點的預報不穩(wěn)定，登陸點均是由西往東調整，最東的登陸點預報在茂名市，而且對近海北翹的路徑卻沒有預報出來。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”登陸前的路徑實況

本研究分析大氣環(huán)流和計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，時間為2013年8月12日00：00—14日18：00（世界時，下同）；TBB資料來自國家衛(wèi)星氣象中心風云二號（FY-2E），空間分辨率為0.1°×0.1°；臺風中心經緯度是國家氣象局提供“尤特”中心定位的經緯度。

2013年第11號超強臺風“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，強度逐漸加強，于8月10日09：00加強為超強臺風，于19：00在菲律賓呂宋島東部沿海登陸，登陸后強度逐漸減弱，12日03：00減弱為臺風，離開菲律賓進入南海后強度再次加強，于13日00：00加強為強臺風，13日22：00在近海發(fā)生向北翹現象，于14日07：50登陸陽江市陽西縣溪頭鎮(zhèn)，登陸時中心附近最大風力14級（42 m/s），登陸時最低氣壓955 hPa。圖1是“尤特”近海路徑，根據馮涇賢等［13］人定義臺風右偏（北翹、東折）的定義，臺風前后12 h移向角度右偏≥40°。用臺風中心的經緯度計算臺風偏向角，發(fā)現在“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51.8°，發(fā)生了明顯北翹現象。從北翹前20 h開始，“尤特”移動速度不斷減慢，這也是臺風路徑發(fā)生轉折的一個信號。

圖1 2013年第11號超強臺風“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

低緯度臺風路徑北翹主要受副熱帶高壓和熱帶環(huán)流系統的影響，副熱帶高壓的周期變化、形狀特征等對熱帶氣旋的路徑均能造成影響［14］?！坝忍亍卑l(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；到13日18：00除了華北東北外，中國范圍內都是負變高（圖略），這說明副高有所減弱。同時，5 860 gpm線明顯斷裂成東西兩環(huán)，副高5 880 gpm線由西北-東南向轉為南北向（圖2）。比較副高脊線位置還可以發(fā)現（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（單位：gpm）

許愛華等［7］在云娜臺風分析時指出，在臺風外圍300～500 km的范圍內u、v分量的變化，對臺風路徑變化有影響。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）在臺風中心南北側300～500 km范圍內，北側最大東風不斷減弱，從21 m/s減弱到14 m/s；南側最大西風在“尤特”北翹前略有增強，從8 m/s增強到12 m/s，兩者u分量絕對值差也從13 m/s減弱到2 m/s；臺風東西兩側v分量場變化并不明顯（圖略）。所以500 hPa南北兩側最大u分量值與臺風減速（圖3）和北翹有很好的對應關系，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風和副高之間的氣壓梯度力減小，北側引導氣流減弱，加之西太副高5 860 gpm線高壓軸呈南北向使得東側引導氣流更偏向北，導致“尤特”西北方向移動速度減慢，并發(fā)生北翹。

圖3 12日06：00—14日06：00 500 hPa臺風北側最大東風和南側最大西風

副高的變化對臺風路徑有影響，而在南側的西南氣流會給臺風帶來水汽和能量，對臺風的路徑和強度也有影響。圖4a是13日18：00與12：00 850、700和500 hPa 3層平均風速差值圖，從圖3上可以看出，在13日18：00，在臺風南側的西南氣流在中低層有明顯增強趨勢，特別是11.0°N—14.0°N區(qū)域，有一個正值中心，為4 m/s，其中850 hPa最大的差值中心可達6 m/s（圖略）。沿著圖4a風速增加中心做一個剖面圖（圖4b），可以看出，從1 000～400 hPa風速差都是增大，最大增大中心在600～500 hPa之間，可達10 m/s。這說明在“尤特”北翹前，南海西南氣流是增強的，這不但給超強臺風帶來更多的能量和水汽，也會增強超強臺風東側和南側的動能，改變“尤特”風場結構，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）風速差值高度剖面圖（單位：m/s）（b）

2.2 不對稱結構

臺風風場結構中不對稱強風區(qū)的轉移導致臺風移動方向的改變［15-19］。13日12：00（圖略）臺風尤特中心附近500～850 hPa平均風最強中心可達到40 m/s，出現在臺風北側，隨后強風區(qū)強度減弱到32 m/s（圖5a），而且分裂為2個強中心，分別位于臺風的北側和東側，到了14日00：00（圖5b），北翹完成后，平均風強度再次加強到35 m/s，出現在臺風東側，而北側強中心消失。氣壓梯度的改變會產生風的改變，從水平氣壓梯度力圖（圖略）也可以看出，在14日00：00北側的水平氣壓梯度減弱，而東側略有加強。

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

臺風外區(qū)不同熱力非對稱分布特征造成各類“旋轉”、“打轉”和“轉向”等異常運動等［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，而東邊的云系加強明顯。18：00東西兩邊云系的強度明顯出現不對稱性，說明臺風的熱力結構呈現不對稱性，東邊的熱對流強烈發(fā)展，伴隨著強上升運動（圖略），而強的上升運動對“尤特”有“吸引”作用，使臺風路徑發(fā)生北翹。

圖6 13日12：00—22：00的TBB圖（單位：℃）

2.3 臺風路徑的預報

陳聯壽等［20］通過數值模擬發(fā)現熱帶氣旋中心區(qū)域強溫、濕不穩(wěn)定層結區(qū)域，大氣溫、濕變化也表現在能量變化上面。“尤特”在北翹前后12 h強度都維持強臺風級別，所以“尤特”在這段時間損耗的能量和得到的能量基本保持平衡。“尤特”得到的能量主要來源于季風的輸送和臺風云系降水凝結潛熱釋放，而假相當位溫（θse）、總溫度、濕空氣焓3個物理量都包含有凝結潛熱因子，其變化包含季風輸送和凝結潛熱能量的變化，所以對這3個物理量的時間差值量進行分析，能得到臺風周邊能量的變化。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個物理量都在“尤特”西北方有正值中心，這表明臺風在這個方向上能量是增加的，而14日00：00與13日18：00差值圖上，正值中心出現在尤特正北方向。從圖7上還可發(fā)現，“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。根據這一特點，可以提前6 h對臺風路徑進行預報。

3 結論

本研究利用NCEP/NCAR再分析資料和國家衛(wèi)星氣象中心風云2號（FY-2E）的TBB資料對2013年11號超強臺風“尤特”近海北翹路徑原因進行分析。通過研究發(fā)現，“尤特”北翹原因主要有：

1）副高5 860 gpm線的斷裂和面積增大，使得臺風獲得北上的機會，而且5 880 gpm線由西北-東南向轉為南北向，改變“尤特”東側引導氣流。

2）西南季風增強，臺風中心附近強風區(qū)的轉移，使得“尤特”獲得指向北方的輻合動量

3）能量的變化，“尤特”東西兩側熱力結構不對稱，東側強的熱對流發(fā)展對應著強的上升運動，對“尤特”有“吸引”作用。同時，在“尤特”前進方向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，臺風移動路徑趨向于正能量差值中心的結果對“尤特”北翹路徑預報有指示意義，但是否具有普遍性，需要更多的臺風個例研究驗證。

致謝：衷心感謝成都信息工程大學大氣科學學院范廣洲教授和李國平教授指導！

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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，理學碩士，主要從事短期天氣預報工作。E-mail：278803532@qq.com

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