曾瑾瑜，林金凎，余洋，陳秋萍，尹絲雨

（1.福建省氣象臺，福建 福州 350008；2.福建省災(zāi)害天氣重點實驗室,福建 福州 350008）

1 引言

福建省地處東南沿海，受熱帶氣旋的影響較大，每年因臺風(fēng)造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，進(jìn)一步提高熱帶氣旋路徑和登陸點預(yù)報的準(zhǔn)確率是熱帶氣旋預(yù)報的關(guān)鍵[1-2]。熱帶氣旋的異常路徑加大了預(yù)報的難度，異常路徑往往受到副熱帶高壓[3-5]、西風(fēng)槽[3]、大陸高壓[4-5]、多臺風(fēng)相互作用[4，6]、臺灣島地形[7]和高層引導(dǎo)氣流[5]等因素的影響。

南海熱帶氣旋的活動受高空流場的影響很大，在高空環(huán)流很弱或引導(dǎo)氣流不明顯的形勢下，路徑常常發(fā)生曲折和打轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。國內(nèi)學(xué)者對南海臺風(fēng)的路徑和強度做了一些研究。薛紀(jì)善等[8]利用臺風(fēng)數(shù)值預(yù)報模式研究了多個熱帶氣旋相互作用對南海熱帶氣旋異常路徑的影響；林巧美等[9]分析出0411 號南海臺風(fēng)跳躍式移動的主要原因是高空引導(dǎo)氣流的加強以及熱帶低壓北部東風(fēng)波系統(tǒng)對其產(chǎn)生的吸附作用；陳干勁[10]利用影響臺風(fēng)移動外力作用的主要因子來定量預(yù)報南海臺風(fēng)路徑。但是，南海熱帶氣旋異常路徑的預(yù)報能力還是非常有限的，加之其在近海生成，大多在發(fā)生發(fā)展時登陸，分析預(yù)報稍有猶豫就容易造成預(yù)報決策的失誤，因此南海熱帶氣旋有時比強臺風(fēng)造成的災(zāi)害還大[11]。

2109 號臺風(fēng)“盧碧”生成于閩粵交界西南方的南海，是典型的南海臺風(fēng)，其路徑為向東北方向移動（見圖1），較為罕見，并先后登陸廣東和福建，這在歷史上也屬首次；與其路徑相似的歷史個例極少，僅與1205 號臺風(fēng)“泰利”和1407 號臺風(fēng)“海貝思”有些相似，而臺風(fēng)“盧碧”降水影響更大，極端性更強。

圖1 臺風(fēng)“盧碧”路徑圖（a）和臺風(fēng)“盧碧”中心最低氣壓、中心最大風(fēng)速和移動速度時序圖（b）Fig.1 The track of typhoon"Lupit"（a）and Time sequence diagram of the minimum air pressure in the center of typhoon"Lupit"，the maximum wind speed in the center of typhoon"Lupit"and the moving speed of typhoon"Lupit"（b）

臺風(fēng)“盧碧”于2021 年8 月4—7 日登陸并影響福建省，給福建省沿海帶來重大風(fēng)雨影響，多地出現(xiàn)不同程度災(zāi)情，造成3.7 萬人受災(zāi)，房屋倒塌310間，農(nóng)作物受災(zāi)3.6 千公頃，損毀水利設(shè)施51 處，損毀道路97 處。全省因防汛排險失蹤1 人，直接經(jīng)濟(jì)總損失1.2 億元。統(tǒng)計影響期間的各站日雨量（4 日08 時—8 日08 時，北京時，下同），平潭282.7 mm 突破本站1961 年以來歷史極值，長樂、福清和連江等地的日雨量也均位列本站歷史前十。與2010 年以來登陸和影響福建臺風(fēng)的過程雨量相比，臺風(fēng)“盧碧”最大累積雨量為454.5 mm（長樂），位列第四。

臺風(fēng)“盧碧”從起編低壓到編報臺風(fēng)，各家數(shù)值模式一直在不斷調(diào)整其路徑和降水預(yù)報，預(yù)報極不穩(wěn)定。5 日登陸當(dāng)天，模式預(yù)報又出現(xiàn)路徑的重大調(diào)整，導(dǎo)致從客觀到主觀全部預(yù)測失誤，原本預(yù)測路徑和降水以影響廣東為主，最后其主要影響卻在福建；6 日白天在福建緩慢移動時，中國氣象局（China Meteorological Administration，CMA，簡 稱“中央臺”）的定強將其從熱帶風(fēng)暴降級成熱帶低壓，升級時間又偏晚，造成預(yù)報強度偏弱，以致6 日福建沿海陣風(fēng)風(fēng)力預(yù)報偏小。上述兩點均造成決策服務(wù)的被動，給及時精準(zhǔn)的氣象服務(wù)帶來一定的困難。由此可見，臺風(fēng)“盧碧”對福建的風(fēng)雨影響預(yù)報的關(guān)鍵點在于臺風(fēng)路徑的把握和強度的預(yù)報。本研究嘗試通過自動站、雷達(dá)、風(fēng)廓線雷達(dá)等實況資料和歐洲中期天氣預(yù)報中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF，簡 稱EC）的全球模式細(xì)網(wǎng)格、0.25°×0.25°經(jīng)緯度分辨率的ECMWF 再分析產(chǎn)品（ECMWF Re-Analysis Interim，ERA - Interim）和有限區(qū)域數(shù)值模式（Weather Research and Forecasting，WRF）等資料，對此過程的路徑和強度進(jìn)行復(fù)盤和總結(jié)，并進(jìn)行診斷和分析，以期對未來的預(yù)報工作有所幫助。

2 概況

2.1 臺風(fēng)概況

南海熱帶低壓于8 月2 日下午在廣東雷州半島東部海面上生成，8 月4 日08 時在廣東近海加強為熱帶風(fēng)暴“盧碧”；5 日11 時20 分左右登陸廣東汕頭市南澳縣沿海，并維持熱帶風(fēng)暴級于當(dāng)日16 時50分在福建東山沿海再次登陸，之后中心沿中南部沿岸曲折緩慢北上；6 日05 時減弱為熱帶低壓，23 時在福建莆田秀嶼近海再次加強為熱帶風(fēng)暴；7 日11時減弱為熱帶低壓，而后轉(zhuǎn)向東北方向移入東海南部，并逐漸遠(yuǎn)離福建。

2.2 背景分析

7 月下旬以來，越赤道氣流明顯增強，我國東南沿海西南季風(fēng)強盛，帶來充沛的暖濕氣流，同時，副熱帶高壓（以下簡稱“副高”）減弱東退，北方冷空氣頻繁南下，與西南暖濕氣流對峙于我國華南和東南沿海地區(qū)，形成一條強盛的熱帶輻合帶，成為孕育臺風(fēng)的絕佳環(huán)境。此外，受前期“拉尼娜”事件和雨季副高明顯偏強影響，我國沿海海溫明顯偏高，為臺風(fēng)的生成發(fā)展提供了充足的能量。在此背景下，熱帶低壓在南海季風(fēng)槽中粵西近岸生成，并在近海加強成臺風(fēng)“盧碧”。由于冷暖空氣勢均力敵，熱帶輻合帶穩(wěn)定維持少動，引導(dǎo)氣流較弱。另外，與副高常年氣候平均的東西向帶狀形態(tài)不同，臺風(fēng)“盧碧”影響期間，副高呈弧狀分布，其中一段偏南，位于臺風(fēng)南側(cè)，另一段偏北偏東，位居日本以東遠(yuǎn)洋。

2.3 臺風(fēng)特征

從圖1 可以看出，忽略路徑的短期波動，臺風(fēng)“盧碧”的移動路徑以東北方向為主，其主要特征為：（1）近海生成且強度較弱：臺風(fēng)“盧碧”近岸生成，從生成到登陸時間短，臨登陸時強度維持并略有加強，防御難度大；在其生命史中強度較弱，以熱帶低壓和熱帶風(fēng)暴級別為主。（2）路徑曲折且移速緩慢：引導(dǎo)氣流多變且偏弱，導(dǎo)致其路徑曲折，生命史中數(shù)次出現(xiàn)停滯不動。

3 臺風(fēng)移動路徑分析

臺風(fēng)“盧碧”的路徑可分為以下幾個階段：（1）東行階 段：2 日17 時—4 日20 時。2 日大陸 高 壓 減弱，副高偏北偏東，西南季風(fēng)推動；3 日大陸高壓打通，高壓邊緣東風(fēng)較弱，仍以西南季風(fēng)引導(dǎo)為主；4日前期北段副高西伸，大陸高壓加強，此階段在鞍型場中，引導(dǎo)氣流弱，臺風(fēng)穩(wěn)定地向偏東方向移動。（2）北行階段：4 日20 時—5 日08 時。4 日傍晚起，從圖2a和2b可以看出，副高脊線（從關(guān)島到菲律賓南邊）整體北抬。隨著高空槽東移，北段副高東退，但臺風(fēng)中心離北段副高較遠(yuǎn)，所以主要由南段副高推動，臺風(fēng)移向的偏北分量加大，引導(dǎo)臺風(fēng)“盧碧”向偏北方向移動；琉球群島附近熱帶低壓生成（10 號臺風(fēng)“銀河”前身）（見圖2c），與臺風(fēng)“盧碧”距離1200 km 左右，雙臺風(fēng)效應(yīng)初顯，但因熱帶低壓較弱，主要還是以相對較強的臺風(fēng)“盧碧”的移動路徑為主，緩慢北上，此階段臺風(fēng)以偏北行為主；（3）東北行二次登陸并北上階段：5 日08 時之后。階段（2）和（3）為臺風(fēng)登陸前移向從偏東轉(zhuǎn)偏北再轉(zhuǎn)偏東的出現(xiàn)時間，是預(yù)報的難點，階段（3）即登陸當(dāng)天，也是主客觀預(yù)報集體失準(zhǔn)的時間，下文將重點分析登陸日東北行階段。

圖2 4日500 hPa高度場和海平面氣壓場Fig.2 The height field of 500 hPa and the sea level pressure field on the 4th

3.1 模式路徑預(yù)報檢驗和偏差分析

3.1.1 路徑預(yù)報檢驗

臺風(fēng)“盧碧”自其前身南海熱帶低壓2 日17 時編號以來，各家數(shù)值模式就不斷調(diào)整其路徑預(yù)報結(jié)論，臨近時仍出現(xiàn)登陸點無規(guī)律調(diào)整和登陸時間不斷提前等情況，給登陸當(dāng)天的預(yù)報服務(wù)造成極大的困難。

在臺風(fēng)路徑預(yù)報中，當(dāng)日08時主觀預(yù)報一般參考前日20 時客觀模式的預(yù)報結(jié)果，當(dāng)日14 時和17時主觀預(yù)報參考當(dāng)日08 時的客觀模式預(yù)報結(jié)果。我們選取可對比時次的主客觀模式對5日的路徑預(yù)報進(jìn)行分析（見圖3）。

圖3 5日08時中央臺主觀預(yù)報路徑（藍(lán)色實線）、福建省臺主觀預(yù)報路徑（紫紅色實線）和4日20時EC模式客觀預(yù)報路徑（橙色虛線）Fig.3 The subjective forecast path of CMA at 08:00 on the 5th（blue solid line），the subjective forecast path of the Fujian Provincial Station（purple solid line）and the objective forecast path of the EC model at 20:00 on the 4th（orange dashed line）

以客觀預(yù)報中常參考的EC 模式為例，起編低壓后，2 日20 時預(yù)報路徑5 日登陸廣東后穿過福建內(nèi)陸北上，3 日08 時預(yù)報路徑5 日登陸廣東后穿過福建沿海北上，3 日20 時預(yù)報路徑又回到5 日登陸廣東后穿過福建內(nèi)陸北上。4 日升級為熱帶風(fēng)暴后，預(yù)報則發(fā)生了較大調(diào)整，4 日08 時預(yù)報路徑5 日登陸廣東后，先到福建沿海再到內(nèi)陸，打轉(zhuǎn)后從沿海北上，20時預(yù)報路徑5日登陸廣東后，停滯打轉(zhuǎn)到6 日，7 日才移至福建。在登陸當(dāng)天，5 日08 時仍預(yù)報廣東登陸后西進(jìn)福建后再逐漸出海。由模式的客觀預(yù)報可見，登陸時間總體定在5日，但時間不斷調(diào)整，臺風(fēng)西伸點位置和時間不同，臨近時調(diào)整較大，4 日20 時多家集合預(yù)報支持臺風(fēng)在陸地移動緩慢的結(jié)論，而這一預(yù)報是登陸當(dāng)天預(yù)報服務(wù)材料最主要的參考依據(jù)。

主觀預(yù)報以中央臺和福建省氣象臺（簡稱“福建省臺”）預(yù)報結(jié)果為例（表1 中分別以北京和福州體現(xiàn)）。在客觀預(yù)報的基礎(chǔ)上，中央臺前期預(yù)報的登陸位置更偏沿海，隨著時間西伸點往西調(diào)整。3日08時和17時，中央臺預(yù)報臺風(fēng)5日傍晚到夜間擦過或登陸閩粵交界沿海，4 日08 時則改成5 日上午登陸粵東到中南部沿海，17時將時間調(diào)后，變成5日中午到夜間登陸粵東到中南部沿海；在經(jīng)歷了模式的重大調(diào)整后，5 日08 時，中央臺將預(yù)報改成5 日上午登陸粵東到閩南，強度減弱，在廣東境內(nèi)回旋，減弱消失，5日14時，臺風(fēng)已經(jīng)來到粵東海面時仍維持上一報。由此可見，5 日登陸日，中央臺預(yù)報臺風(fēng)登陸后減弱停滯于廣東，從預(yù)報決策來說，造成了廣東省和福建省重點防范的重大差別，使得服務(wù)工作陷入被動。

福建省臺從編報臺風(fēng)后開始發(fā)布臺風(fēng)路徑預(yù)報，在路徑方面，總體預(yù)報西伸點比中央臺更偏東，5 日初報路徑隨中央臺但偏東，下午14 時實況已到粵東沿海時將路徑進(jìn)行調(diào)整，比中央臺更早更好。

分析可見，南海臺風(fēng)生命史短，臺風(fēng)生成后很快就登陸，造成預(yù)報誤差較大。取相同起報時次的路徑預(yù)報進(jìn)行誤差對比（見表1），福建省臺對臺風(fēng)“盧碧”的路徑預(yù)報較為成功，24 h 誤差100.6 km，48 h誤差145.6 km，72 h誤差241.8 km，領(lǐng)先于大部分主客觀模式的預(yù)報結(jié)果，其中包括中央臺主觀預(yù)報和EC 客觀預(yù)報及最優(yōu)客觀模式集成預(yù)報（如：上海集成預(yù)報SSTC），也優(yōu)于南海臺風(fēng)歷史平均誤差（24 h：124.7 km，48 h：222.6 km，72 h：326.5 km[12]），體現(xiàn)了預(yù)報員對臨近時效路徑預(yù)報的優(yōu)勢及對客觀模式臺風(fēng)路徑預(yù)報產(chǎn)品的訂正能力。值得注意的是，在這次過程的預(yù)報中以往并非主流的參考模式韓國主觀預(yù)報，取得了最優(yōu)效果。

表1 各家模式72 h路徑預(yù)報誤差對比（單位：km）Tab.1 Comparison of 72 h track forecast errors of various models（unit:km）

下面我們對預(yù)報偏差進(jìn)行進(jìn)一步的總結(jié)和分析。

3.1.2 模式偏差分析

臺風(fēng)“盧碧”路徑的預(yù)報偏差與環(huán)境形勢的調(diào)整有著直接的關(guān)系。臺風(fēng)“盧碧”于5 日11：20 左右登陸廣東沿海，準(zhǔn)確預(yù)報5 日08 時500 hPa 形勢場對臺風(fēng)“盧碧”路徑及登陸點預(yù)報極為重要。

先進(jìn)行實況分析。從4 日500 hPa 高度場觀測可以得知（見圖2a 和2b），大陸高壓減弱，北段副高588 dagpm線西脊點東退至120°E以東附近，南段副高588 dagpm 線北抬，此時臺風(fēng)“盧碧”主要以向北分量為主；5 日08 時（見圖4），大陸高壓略有加強，隨著高空槽東移至內(nèi)蒙古東部至河南南部一帶，整體副高東退，北段副高588 dagpm 線西脊點繼續(xù)東退至130°E，南段副高588 dagpm線同樣也是西脊點東退至115°E 以東。高空槽和副高為臺風(fēng)“盧碧”提供了向東分量。到了20時（圖略），北段副高西脊點繼續(xù)東退至135°E，而南段副高588 dagpm線則略有北抬。雙臺風(fēng)作用同樣也為臺風(fēng)“盧碧”提供了向東分量：5 日南海的海溫為27～30 ℃，加之廣東近岸水深較淺，有利于臺風(fēng)“盧碧”強度維持到略強；原本強度較弱且隨臺風(fēng)“盧碧”一起移動的東面低壓強度逐漸增強，發(fā)展成10 號臺風(fēng)“銀河”后，與臺風(fēng)“盧碧”距離在1100 km 左右，產(chǎn)生藤原效應(yīng)。當(dāng)臺風(fēng)“盧碧”強度較強時，其路徑影響較弱的臺風(fēng)“銀河”，總體向東北移動；當(dāng)臺風(fēng)“銀河”逐漸加強編號，海峽中季風(fēng)對流云團(tuán)強烈發(fā)展，雙臺風(fēng)產(chǎn)生逆時針互旋，臺風(fēng)“盧碧”仍然是以東移為主。

下面重點分析EC 模式3 日08 時、3 日20 時、4日08 時和4 日20 時4 趟起報5 日08 時的預(yù)報高度場。與5日08時實況場對比（見圖4），4個時次起報的預(yù)報場在臺風(fēng)自身強度和幾個影響的主要環(huán)境因素方面，都做出了不同的預(yù)報。大陸高壓的預(yù)報偏弱，最弱的時次是4日20時。3日08時預(yù)報場，槽偏北偏快，副高預(yù)報偏弱（北段副高西脊點更偏東至132°E，南段副高588 dagpm 線位置接近，中心偏弱），而臺風(fēng)“盧碧”的預(yù)報位置較實況偏西南，離岸較遠(yuǎn)，預(yù)報強度較強（987.5 hPa）更接近實況（985 hPa），東面低壓位置更北，預(yù)報強度較強與實況一致（995 hPa）；環(huán)境場導(dǎo)致其偏東分量較大，而相似的強度預(yù)報導(dǎo)致其雙臺風(fēng)效應(yīng)與實況更為接近；臺風(fēng)在東北移登陸廣東后即沿海移出，其路徑最接近實況。3日20時預(yù)報場，槽偏北偏快，副高預(yù)報偏弱（北段副高西脊點接近實況130°E，略偏東，南段副高588 dagpm 線略北但中心偏弱），臺風(fēng)“盧碧”的預(yù)報位置較實況偏東北，離岸更近，預(yù)報強度（990 hPa）較實況（985 hPa）偏弱，東面低壓預(yù)報位置偏西北，強度（997.5 hPa）較實況（995 hPa）偏弱；臺風(fēng)“盧碧”由高空槽推動，很快上岸，南段副高北抬，雙臺風(fēng)本身強度較弱，作用也較弱；環(huán)境提供的偏北分量較大，路徑報偏內(nèi)陸。4日08時預(yù)報場，槽偏北偏慢，副高預(yù)報較上兩報更弱（北段副高西脊點偏東至131°E，南段副高588 dagpm 線偏南，中心偏弱），臺風(fēng)“盧碧”的預(yù)報位置與實況一致，預(yù)報強度（990 hPa）較實況（985 hPa）偏弱，東面低壓預(yù)報位置偏西北，強度（997.5 hPa）較實況（995 hPa）偏弱，環(huán)境場更弱；臺風(fēng)“盧碧”由南段副高偏北推動登陸后，隨著高空槽靠近東北移停滯打轉(zhuǎn)后移出，仍是以偏北分量為主。4 日20 時預(yù)報場，槽偏北偏慢，副高預(yù)報是這4報最弱的（北段副高西脊點最偏東至133°E，南段副高588 dagpm 線偏南，中心偏弱），臺風(fēng)“盧碧”的預(yù)報位置已經(jīng)登陸，預(yù)報強度（990 hPa）較實況（985 hPa）偏弱，東面低壓預(yù)報位置偏西北，強度（997.5 hPa）較實況（995 hPa）偏弱；臺風(fēng)“盧碧”在岸上減弱較快，在弱環(huán)境場中停滯，高空槽移近后打轉(zhuǎn)時間較長。由此可見，越臨近登陸，槽的速度報得偏慢，副高報得偏弱，臺風(fēng)（“盧碧”和“銀河”）報得偏弱，大陸高壓報得偏弱。

圖4 5日08時500 hPa高空觀測、500 hPa實況高度場（橙色實線），EC模式3日08時預(yù)報場（綠色虛線）、3日20時預(yù)報場（藍(lán)色虛線）、4日08時預(yù)報場（紅色虛線）和4日20時預(yù)報場（黃色虛線）Fig.4 High-altitude observations and height field（orange solid line）of 500 hPa at 08：00 on the 5th，the forecast field of EC model at 08：00 on the 3rd（green dotted line），20：00 on the 3rd（blue dotted line），08：00 on the 4th（red dotted line）and 20：00 on the 4th（yellow dotted line）

我們對風(fēng)場進(jìn)一步分析，對比4 日20 時起報的預(yù)報場和5日08時實況場（見圖5）。預(yù)報場500 hPa西南季風(fēng)明顯偏弱，850 hPa 臺風(fēng)西側(cè)風(fēng)速預(yù)報偏小，但東南象限風(fēng)速預(yù)報偏大，預(yù)報臺風(fēng)向偏北方向移動，但實況臺風(fēng)西側(cè)風(fēng)速較大，東南象限風(fēng)速不夠強，臺風(fēng)向北移動比較困難。從臺風(fēng)結(jié)構(gòu)可以看出，4 日20 時預(yù)報臺風(fēng)往陸地走，減弱較快，實際上4 日夜間—5 日，臺風(fēng)有所發(fā)展，中心風(fēng)速和大風(fēng)半徑都有所增大，中心環(huán)流清楚，不對稱性減弱。

圖5 5日08時500 hPa和850 hPa 風(fēng)場分析及EC 12 h預(yù)報場對比Fig.5 Comparison for the wind field of 500 hPa of 850 hPa and EC 12 h forecast fields at 08：00 on the 5th

由此可以判定，臺風(fēng)“盧碧”的位置（同一時刻臺風(fēng)中心的觀測位置與預(yù)報位置的差異）和強度、副高強弱和進(jìn)退時間的早晚及形態(tài)的改變（偏北轉(zhuǎn)偏東分量的時間）、高空槽移動的快慢和槽底的位置、東面臺風(fēng)“銀河”發(fā)展的強弱和雙臺風(fēng)效應(yīng)（是強拉弱還是互旋）及大陸高壓的強弱均對臺風(fēng)“盧碧”的路徑產(chǎn)生重要影響。忽略短期波動，臺風(fēng)路徑總體受季風(fēng)輻合帶影響較大，沒有脫離其控制，受西南季風(fēng)的引導(dǎo)向東北方向移動。

3.2 臺風(fēng)路徑診斷預(yù)報與分析

預(yù)報員在模式的路徑預(yù)報方面遇到了困難，現(xiàn)在嘗試從常規(guī)方式和實況場的變化進(jìn)行分析，提早捕捉有利臺風(fēng)東北行的環(huán)境場變化信息，以期對臺風(fēng)路徑預(yù)報有訂正依據(jù)。

3.2.1 強風(fēng)法則

研究表明，臺風(fēng)風(fēng)場結(jié)構(gòu)中不對稱強風(fēng)區(qū)的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致臺風(fēng)移動方向改變，臺風(fēng)有向強風(fēng)區(qū)軸線方向（最大風(fēng)速的去向）移動的趨勢[13-14]。如圖6 的500 hPa風(fēng)場實況所示，4日08時大風(fēng)速區(qū)移至東南象限，按照強風(fēng)法則（風(fēng)場不對稱理論），臺風(fēng)向東北方向移動。4 日20 時以后，臺風(fēng)中心右側(cè)偏南風(fēng)強盛，臺風(fēng)轉(zhuǎn)為偏北方向移動。5日08時以后，大風(fēng)區(qū)再次偏移至東南象限，臺風(fēng)轉(zhuǎn)向東北方向移動。

圖6 500 hPa流場疊加臺風(fēng)路徑（藍(lán)色箭頭表示最大風(fēng)速的去向）Fig.6 The flow field superimposed typhoon path at 500 hPa（the blue arrow indicates the direction of the maximum wind speed）

3.2.2 利用變壓預(yù)報

一般臺風(fēng)向3 h 或24 h 最大負(fù)變壓中心偏西半個經(jīng)距的方向移動[15]。24 h最大負(fù)變壓中心在5日07—15 時均位于廣東南澳縣沿海，其中07—09 時為-10 hPa，10—13時為-11～-12 hPa（11—12時為最大值-12 hPa，對應(yīng)登陸南澳時間），14—15時為-10～-8 hPa；16—17 時中心移至福建東山沿海，為-6～-7 hPa。臺風(fēng)“盧碧”也正好向24 h最大負(fù)變壓中心偏西半個經(jīng)距的方向移動（圖略）。

臺風(fēng)路徑大致同3 h 正負(fù)變壓中心的連線平行，若此連線有突然的變化則是臺風(fēng)轉(zhuǎn)向之征兆[15]。3 h 正負(fù)變壓中心連線的變化對臺風(fēng)路徑的變化有一定的指示意義。如圖7 所示，5 日05 時臺風(fēng)“盧碧”往偏北方向移動，此時3 h 變壓正中心位于江西北部，負(fù)中心位于閩南近海，正負(fù)變壓中心連線接近于南北方向；而到了11 時，3 h 正變壓中心位于珠江口附近，而負(fù)變壓中心位于閩粵交界的沿海，正負(fù)變壓中心連線接近于東西方向，此時臺風(fēng)“盧碧”的路徑也轉(zhuǎn)向東北。

圖7 3 h變壓場（紅色粗直線為正負(fù)變壓中心的連線）Fig.73-hour transformer field（the red thick straight line is the connection between the positive and negative transformer centers）

可見利用變壓預(yù)報方法來預(yù)報臺風(fēng)“盧碧”登陸日由偏北路徑轉(zhuǎn)為東北路徑，效果較好。

3.2.3 南亞高壓

臺風(fēng)路徑預(yù)報主要抓住對臺風(fēng)移動起引導(dǎo)作用的氣流，一般情況下，多以分析500 hPa 環(huán)境場的引導(dǎo)氣流為主。但是應(yīng)注意到，500 hPa環(huán)境場的變化與高層200 hPa 環(huán)境場的變化有著密切的關(guān)系。副熱帶西風(fēng)急流作為大氣高層動量和質(zhì)量集中的西風(fēng)帶，可通過動力和熱力等作用影響中下層系統(tǒng)活動，特別是急流核的位置和強度將影響其南側(cè)中下層高壓的強度和穩(wěn)定。因此在臺風(fēng)的預(yù)報分析中，不僅要關(guān)注中低層系統(tǒng)，更要注重高層系統(tǒng)的分布和變化以及高低層系統(tǒng)的垂直配置。分析高層流場的形勢和演變以及對其下部環(huán)境場的影響，有利于正確分析下部環(huán)境場的演變趨勢，并對臺風(fēng)路徑預(yù)報進(jìn)行有效訂正。

對比4 日20 時和5 日20 時200 hPa 的高度場和風(fēng)場（見圖8），可以看到，隨著東北亞槽線的加深東移，西風(fēng)帶急流核增強，南亞高壓有所東擴(kuò)，經(jīng)向梯度加強，東脊點和脊線有所南壓。華南沿海全區(qū)為正變高，由偏東氣流轉(zhuǎn)為東北氣流，不利于臺風(fēng)登陸陸地。文獻(xiàn)中同樣記載，當(dāng)南亞高壓中心位于100°E 以西的高原上，且我國東部大陸上空沒有高壓單體存在時，影響我國的臺風(fēng)往往會北上轉(zhuǎn)向[16]。

圖8 200 hPa高度場和風(fēng)場（高度場：紅色實線；風(fēng)場：紅色風(fēng)向桿；風(fēng)速：黃色等值線）Fig.8 The height field and wind field of 200 hPa（Height field：red solid line；wind field：red wind shaft；wind speed：yellow contour）

最后我們通過ERA-Interim 再分析和WRF_ARW3.9.1數(shù)值模式資料，對路徑進(jìn)行分析。

3.2.4 引導(dǎo)氣流

采用0.25°×0.25°分辨率的ERA-Interim 再分析資料，根據(jù)引導(dǎo)氣流公式[17]，計算臺風(fēng)“盧碧”700～850 hPa、500～850 hPa 和300～850 hPa 各層平均引導(dǎo)氣流，發(fā)現(xiàn)引導(dǎo)氣流基本相同。因臺風(fēng)較弱，我們主要參考500～850 hPa 之間的平均引導(dǎo)氣流（見圖9）。圖中可以看到，臺風(fēng)“盧碧”沿著廣東海陸邊界擦邊而行時，其北部大陸上呈現(xiàn)氣旋性渦旋的引導(dǎo)氣流與臺風(fēng)逆時針環(huán)流同向，夾角較小。唐家翔[18]的研究指出，引導(dǎo)氣流與南海臺風(fēng)路徑夾角平均為25.75°，當(dāng)該夾角較大（最大可達(dá)到32.89°）時多呈現(xiàn)倒拋物線型；夾角較?。ɑ拘∮?0.38°）時，基本為西北行登陸轉(zhuǎn)向東北的路徑。臺風(fēng)“盧碧”更傾向于在東北風(fēng)引導(dǎo)氣流導(dǎo)向下，西北轉(zhuǎn)向東北行進(jìn)。此外，雙臺風(fēng)產(chǎn)生互旋效應(yīng)，位于西側(cè)的臺風(fēng)“盧碧”向東南方向旋轉(zhuǎn)。因此，在引導(dǎo)氣流的作用下，臺風(fēng)以東北方向移動為主，近岸有東南的分量，導(dǎo)致臺風(fēng)擦岸而行，無法登陸深入到內(nèi)地。

圖9 500～850 hPa引導(dǎo)氣流圖Fig.9 The diagram of 500～850 hPa guide airflow

3.2.5 地形敏感性試驗

我們采用WRF 模式做地形敏感性試驗，4 個試驗中，一致的設(shè)置為：

（1）模擬時間為2021 年8 月2 日00 時—8 日00時（世界時），前12 h 為初始化時間，輸出結(jié)果不參與分析。模式區(qū)域為109°～121°E，18°～26°N，本次模擬全部為單層，無嵌套。

（2）WRF模式分辨率約9 km，其中大氣模塊調(diào)用WRF_ARW3.9.1，水平分辨率為9 km，垂直方向分為26 層，使用的參數(shù)化方案為Kessler 暖云方案、BMJ（Betts-Miller-Janjic）積云對流參數(shù)化方案、RRTM 長波輻射方案、Dudhia 短波輻射方案、YSU（Yonsei University）邊界層參數(shù)化方案、MM5 相似理論近地面層方案和Noah Land Surface 陸面方案，初邊界數(shù)據(jù)來自EC-Interim，地形數(shù)據(jù)來自WRF_GTOPO30，時間分辨率為逐小時輸出。

（3）海 洋 模 塊 調(diào) 用ROMS_Rutgers（Regional Ocean Model System），水平分辨率為1/24°，垂直方向分為30 層，主要參數(shù)化方案為三階迎風(fēng)偏心差分，Chapman 邊界條件與非局部閉合KPP（The KProfile Parameterization）垂直湍流混合方案，初始、側(cè)邊界和水深數(shù)據(jù)由1/12°的HYCOM（HYbrid Coordinate Ocean Model）和ETOPO2 提供，時間分辨率為逐3 h輸出一次。

當(dāng)調(diào)用兩個模塊時，大氣模塊向海洋模塊輸送海表面風(fēng)速和風(fēng)應(yīng)力，海洋向大氣模塊輸送海表面溫度。

敏感性試驗方案設(shè)計如下：

（1）Exp01：單獨驅(qū)動WRF；

（2）Exp02：單獨驅(qū)動WRF，修改地形文件（全場高度削為原先的0.5倍）；

（3）Exp03：單獨驅(qū)動WRF，修改地形文件（全場高度削為0）；

（4）Exp04：大氣和海洋模塊耦合，即同時驅(qū)動WRF和ROMS模式。

將不同組敏感性測試結(jié)果與中央臺提供的該個例的最佳路徑數(shù)據(jù)集相對比。在路徑方面（見圖10），Exp01 和Exp04 的結(jié)果較接近中央臺，其中海氣耦合與WRF 模擬結(jié)果的差異主要位于113°～116°E 時（臺風(fēng)位于較寬闊海面區(qū)域），耦合結(jié)果更接近實況路徑。對比Exp01—03，更改不同地形高度得到的模擬結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，地形越低時，臺風(fēng)移動路徑越偏向西北，越早登陸陸地，在陸地區(qū)域滯留時間越長且越深入。

圖10 地形敏感性試驗路徑模擬結(jié)果對比（紫色實線：CMA提供最佳實況路徑數(shù)據(jù)；紅色實線：Exp01對應(yīng)路徑；綠色實線：Exp02對應(yīng)路徑；藍(lán)色實線：Exp03對應(yīng)路徑；黃色實線：Exp04對應(yīng)路徑）Fig.10 Comparison of simulation results of paths based on terrain sensitivity tests（purple solid line：best live path data of CMA;red solid line：the path corresponding to Exp01;green solid line：the path corresponding to Exp02;blue solid line：the path corresponding to Exp03;yellow solid line：the path corresponding to Exp04）

綜上所述，臺風(fēng)路徑在無地形影響時更傾向陸地移動，有地形影響時更傾向于沿海移動。地形對弱臺風(fēng)有一定的影響。

4 臺風(fēng)強度分析

臺風(fēng)“盧碧”的強度同樣經(jīng)歷了不同的變化階段，我們關(guān)注5—6 日臺風(fēng)在福建行進(jìn)時的強度。5日16：50臺風(fēng)二次登陸福建東山時維持熱帶風(fēng)暴的強度，其間沿海岸線緩慢北上，6 日05 時，中央臺將其降級為熱帶低壓，直到23時才將其又升格成熱帶風(fēng)暴。

從臺風(fēng)中心風(fēng)速、距臺風(fēng)中心最近自動站的海平面氣壓和沿海自動站最大風(fēng)速的時序圖可以看出（見圖11），6 日05—23 時，雖然臺風(fēng)定強減弱，但是距臺風(fēng)中心最近自動站的海平面氣壓從05 時開始經(jīng)歷短暫的升高后，14 時左右又迅速降低，沿海自動站最大風(fēng)速同樣有短暫減弱又迅速增強的趨勢，其時間亦早于升格成熱帶風(fēng)暴的23 時。因此，將升級成熱帶風(fēng)暴的時間提前，應(yīng)該是合理的。

圖11 臺風(fēng)中心最大風(fēng)速、沿海自動站最大風(fēng)速和距臺風(fēng)中心最近自動站的海平面氣壓的時序圖Fig.11 Time sequence diagram of the maximum wind speed in the center of typhoon，the maximum wind speed at the coastal automatic station，and the sea level pressure at the automatic station closest to the center of typhoon

根據(jù)福建省防汛辦撤離標(biāo)準(zhǔn)，平均風(fēng)力達(dá)到8級以上，漁排人員必須按照規(guī)定時間提前撤離上岸；由于中央臺的定強，福建省臺的主觀預(yù)報也跟隨中央臺，使得在這期間定強偏弱，升格成熱帶風(fēng)暴時間偏晚，導(dǎo)致6日預(yù)報對沿海風(fēng)力預(yù)估不足，陣風(fēng)風(fēng)力預(yù)報偏弱。根據(jù)熱帶低壓對應(yīng)的預(yù)報風(fēng)力，防汛辦可解除撤離，但實況仍存在9～11級極大風(fēng)，這使決策服務(wù)陷入被動。

下文將重點分析臺風(fēng)“盧碧”在福建期間緩行的強度變化。

4.1 熱帶風(fēng)暴階段

5 日夜間—6 日凌晨，臺風(fēng)“盧碧”初登陸福建時，低層環(huán)流結(jié)構(gòu)清晰，眼區(qū)清楚，中心略空，具有一定的強度；受南亞高壓底部東北風(fēng)影響，風(fēng)切較大，因此不對稱結(jié)構(gòu)明顯。臺風(fēng)南側(cè)對流發(fā)展旺盛，降水云系集中于臺風(fēng)南側(cè)；期間主要是臺風(fēng)本體環(huán)流降水，強區(qū)位于臺風(fēng)中心外圍螺旋雨帶。

自2011年來，福建省已陸續(xù)建設(shè)風(fēng)廓線雷達(dá)19部，其中最低探測高度可達(dá)100 m 左右。本次臺風(fēng)過程即可借助臺風(fēng)風(fēng)圈半徑內(nèi)途經(jīng)的風(fēng)廓線雷達(dá)站的風(fēng)場演變，來輔助判斷臺風(fēng)的強度。從圖12a可以看到，臺風(fēng)環(huán)流在5 日05—20 時前后影響漳州詔安，5日20時—6日05時前后影響漳州平和，風(fēng)圈半徑50 km 左右。5 日14 時臨近詔安，6 日02 時臨近平和。臨近詔安時東南風(fēng)急流加大，200 m 高度風(fēng)速達(dá)到8～9 級（最低探測高度150 m，下同）。詔安至6 日08 時仍有7 級風(fēng)速，平和以6 級風(fēng)速為主。因此可以認(rèn)為，在5 日夜間—6 日凌晨，認(rèn)定其為熱帶風(fēng)暴強度是合理的。

圖12 風(fēng)廓線雷達(dá)圖Fig.12 The map of the wind profiler radar

4.2 熱帶低壓階段

4.2.1 陸地上6日05—16時

臺風(fēng)“盧碧”登陸福建緩行后中心強度有所減弱，眼區(qū)松散，定位主要依靠自動站資料，6 日05 時降為熱帶低壓，但其東北象限東南急流強。9—11時距離中心100 km處的莆田沿海自動站，平均風(fēng)6～7 級，局地8 級，陣風(fēng)8～9 級。但我們具體分析多普勒雷達(dá)徑向速度圖（圖略）可知，9 時廈門雷達(dá)觀測臺風(fēng)中心位于廈門南面約20 km，8—9 時雷達(dá)觀測近中心附近及莆田沿海徑向風(fēng)速為5～10 m/s，速度不大。從風(fēng)廓線雷達(dá)圖（見圖12b和12c）可以看出，臺風(fēng)環(huán)流在6 日02—14 時前后影響廈門翔安，08—17時前后影響泉州晉江，風(fēng)圈半徑在50～60 km，08時臨近翔安，14 時臨近晉江，05—16 時兩個站點以偏東風(fēng)轉(zhuǎn)西北風(fēng)為主，風(fēng)速較弱，以6級風(fēng)為主。我們分析地面風(fēng)場圖（圖略），海峽上季風(fēng)急流的加強以及臺風(fēng)“銀河”外圍環(huán)流引導(dǎo)海上弱冷空氣，在中北部沿海形成交匯，對風(fēng)力和降水均有增幅作用。因此我們可以斷定，中部沿海在此時間段出現(xiàn)大風(fēng)是由不同的系統(tǒng)相互作用形成的，臺風(fēng)偏弱，大風(fēng)風(fēng)圈半徑較小，強度仍可認(rèn)定為熱帶低壓。

4.2.2 陸地上6日17—23時

臺風(fēng)“盧碧”緩行后近海時，環(huán)流繼續(xù)組織并重新出現(xiàn)清晰眼區(qū)，其東北象限東南急流強。17 時距離中心30 km 處的莆田沿海地面風(fēng)速大，平均風(fēng)8級，陣風(fēng)8～9 級，局地10 級。從多普勒雷達(dá)徑向速度圖看出（圖略），17—20 時廈門雷達(dá)觀測臺風(fēng)中心位于莆田沿海東南方約20 km 左右，17—18 時雷達(dá)觀測莆田沿海1.3 km 高度附近徑向風(fēng)速增大為15～20 m/s，19 時雷達(dá)觀測莆田沿海1.5 km 高度附近徑向風(fēng)速增大為20～27 m/s，20 時徑向風(fēng)速更大。從風(fēng)廓線雷達(dá)圖可以看出（見圖12d），距離臺風(fēng)30 km 的莆田秀嶼風(fēng)廓線雷達(dá)16 時起出現(xiàn)8 級風(fēng)。平潭風(fēng)廓線顯示低層8級大風(fēng)出現(xiàn)兩次加強過程，后一次加強過程在16 時前后，與地面觀測到的大風(fēng)時間基本一致，可以認(rèn)為臺風(fēng)在16時前后已經(jīng)加強，因此應(yīng)在17 時判定臺風(fēng)加強為熱帶風(fēng)暴，早于中央臺判定的23時。

5 結(jié)論

近年來災(zāi)害性天氣頻發(fā)，極端性天氣事件增多，對社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境產(chǎn)生重大影響，2021 年尤其突出。本文通過對2109 號臺風(fēng)“盧碧”的路徑和強度特征及預(yù)報偏差進(jìn)行分析。結(jié)論如下：

（1）臺風(fēng)“盧碧”在季風(fēng)槽中生成，引導(dǎo)氣流多變但總體較弱，副高、高空槽、雙臺風(fēng)、大陸高壓和西南季風(fēng)等導(dǎo)致其移速緩慢且路徑曲折；忽略短期波動，臺風(fēng)總體向東北方向移動，因其移動一直沒有脫離季風(fēng)槽控制，西南氣流可能為主要引導(dǎo)系統(tǒng)。本體雖然較弱，但臺風(fēng)強度和結(jié)構(gòu)的變化仍對臺風(fēng)路徑產(chǎn)生一定的影響。

（2）模式對南海臺風(fēng)的路徑預(yù)報并不因時間的臨近而趨于準(zhǔn)確，仍存在誤差。除了關(guān)注模式路徑預(yù)報，更應(yīng)分析本身預(yù)報形勢調(diào)整引起的路徑變化。雖然福建省臺的主觀預(yù)報服務(wù)取得了不錯的效果，但是仍應(yīng)該多分析參考幾家模式，比如韓國模式此次預(yù)報效果很好。

（3）強風(fēng)法則、3 h 或24 h 變壓中心及其正負(fù)中心連線的變化和南亞高壓的位置，均可作為臺風(fēng)移向的判別依據(jù)。

（4）山脈地形對弱臺風(fēng)路徑也有一定的影響。臺風(fēng)路徑在無地形影響時傾向陸地移動，有地形影響時更傾向于沿海移動。

（5）臺風(fēng)強度偏弱，大風(fēng)風(fēng)圈半徑小，在福建沿海經(jīng)歷了短暫的減弱（6日5—16時）又增強過程，中部沿海在此時間段出現(xiàn)大風(fēng)是由不同的系統(tǒng)相互作用形成的。熱帶低壓升級的時間偏晚，可考慮在6日17時前后提前將其升級為熱帶風(fēng)暴。

南海臺風(fēng)路徑預(yù)報是難點，我們要根據(jù)資料進(jìn)行實時分析和綜合判斷，預(yù)報服務(wù)應(yīng)該留有余地，宜寬忌窄。本次臺風(fēng)“盧碧”過程作為個例，分析尚有一定局限性，今后隨著相似個例的積累，可進(jìn)一步總結(jié)其預(yù)報技術(shù)和方法，形成南海異常路徑臺風(fēng)天氣個例資料檔案，為增強預(yù)報員對天氣事件的認(rèn)識和積累預(yù)報經(jīng)驗提供可靠參考，充分發(fā)揮其在氣象防災(zāi)減災(zāi)中的作用。