柳玉輝，許東蓓，徐延欣

（1.成都信息工程大學(xué)，四川 成都 610225；2.肅南裕固族自治縣氣象局，甘肅 張掖 734400）

1 引言

薛建軍[1]等對(duì)我國(guó)的臺(tái)風(fēng)氣候特征及其災(zāi)害特征進(jìn)行研究，研究結(jié)果表明我國(guó)境內(nèi)臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)間主要集中在每年7～9月，年平均登陸數(shù)量最多的是廣東省。陳聯(lián)壽和許映龍[2]對(duì)我國(guó)臺(tái)風(fēng)特大暴雨的形成原因、特點(diǎn)、強(qiáng)度等進(jìn)行深入研究，研究結(jié)果表明臺(tái)風(fēng)特大暴雨不僅僅與臺(tái)風(fēng)自身強(qiáng)度有關(guān)，還與臺(tái)風(fēng)與其他天氣系統(tǒng)和地形條件的相互作用有關(guān)。包澄瀾等[3]對(duì)藤原效應(yīng)做了進(jìn)一步研究，得出了雙臺(tái)風(fēng)互旋的角速度計(jì)算方案。謝彥君等[4]對(duì)影響我國(guó)的雙臺(tái)風(fēng)活動(dòng)進(jìn)行了研究，其研究結(jié)果表明近60年來(lái)雙臺(tái)風(fēng)對(duì)我國(guó)的影響頻次較高但呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，雙臺(tái)風(fēng)中西側(cè)臺(tái)風(fēng)對(duì)我國(guó)境內(nèi)的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水有加強(qiáng)作用。韓峰等[5]對(duì)西北太平洋雙臺(tái)風(fēng)的引導(dǎo)氣流做了伴隨敏感性分析，利用WRF模式和其伴隨模式計(jì)算了各個(gè)臺(tái)風(fēng)基于伴隨模式的引導(dǎo)氣流敏感性。張雪蓉等[6]研究發(fā)現(xiàn)由于全球變暖，西北太平洋海表溫度百余年來(lái)呈逐漸上升趨勢(shì)，我國(guó)華南、臺(tái)灣周邊海域增幅最大。

2019年西北太平洋共有29個(gè)熱帶氣旋生成，臺(tái)風(fēng)“利奇馬”（英文名Lekima）是當(dāng)年度登陸我國(guó)的最強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，登陸強(qiáng)度在歷史上排名全國(guó)第五、浙江省第三。登陸時(shí)中心風(fēng)力超過(guò)17級(jí)，給我國(guó)華東、華北、東北等地造成了嚴(yán)重災(zāi)害。此次臺(tái)風(fēng)過(guò)程具有很好的代表性，研究超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)等演變特征對(duì)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與防災(zāi)減災(zāi)具有十分重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2 資料與方法

對(duì)臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)分析采用ERA5逐小時(shí)的0.25×0.25的再分析資料，數(shù)據(jù)種類(lèi)為海平面氣壓、海表溫度、垂直速度、渦度、散度、風(fēng)的uv分量、10 m極大風(fēng)速、位勢(shì)高度等，數(shù)據(jù)時(shí)間范圍為2019年8月3日—2019年8月15日。降水?dāng)?shù)據(jù)資料采用中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)中國(guó)自動(dòng)站與CMORPH降水產(chǎn)品的逐時(shí)降水量網(wǎng)格數(shù)據(jù)集（1.0版）。

利用天氣學(xué)分析與診斷分析方法，從實(shí)況演變、結(jié)構(gòu)特征、物理量場(chǎng)特征等方面對(duì)2019年第9號(hào)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”進(jìn)行分析研究。在臺(tái)風(fēng)實(shí)況演變上，分析其移動(dòng)路徑、登陸狀況、在我國(guó)浙江省和華東沿海產(chǎn)生的天氣現(xiàn)象等。在結(jié)構(gòu)特征方面分析臺(tái)風(fēng)海平面氣壓場(chǎng)特征、環(huán)流特征和多種物理量場(chǎng)的剖面特征。

3 臺(tái)風(fēng)實(shí)況特征

3.1 臺(tái)風(fēng)基本天氣過(guò)程

臺(tái)風(fēng)“利奇馬”在2019年8月4日14時(shí)（下述時(shí)間均為北京時(shí)間）在菲律賓以東的西北太平洋洋面上生成。登陸后“利奇馬”一路北上，穿過(guò)浙江、江蘇進(jìn)入海州灣，隨后在山東省青島市黃島區(qū)再次登陸。進(jìn)入山東省之后“利奇馬”于南下冷空氣相遇在濰坊市以北的渤海萊州灣打轉(zhuǎn)并逐漸減弱，隨后并入鋒面系統(tǒng)中快速東北移動(dòng)消失。

浙江和山東北部各有一處風(fēng)力和降水很強(qiáng)的區(qū)域（圖1），過(guò)程最大風(fēng)速61.4 m/s出現(xiàn)在溫嶺市三蒜島，過(guò)程最大降水量834.3 mm出現(xiàn)在臺(tái)州市臨海市括蒼山。100 mm降水量區(qū)域達(dá)36.1萬(wàn)km2，250 mm降水量區(qū)域達(dá)6.6萬(wàn)km2?！袄骜R”在浙江和山東制造了兩個(gè)明顯的強(qiáng)風(fēng)雨中心（圖2）。

圖1 利奇馬過(guò)程大風(fēng)實(shí)況

圖2 利奇馬過(guò)程降水量實(shí)況

3.2 臺(tái)風(fēng)氣壓場(chǎng)特征

臺(tái)風(fēng)是一個(gè)深厚的低壓系統(tǒng)，結(jié)合圖3可知，“利奇馬”生成后連續(xù)數(shù)天只能緩慢增強(qiáng)，因?yàn)槠湮髂戏较虻哪虾：Ｃ嫔虾蜄|邊各有一個(gè)低值系統(tǒng)，南海為熱帶低壓，東側(cè)為10號(hào)臺(tái)風(fēng)“羅莎”?！袄骜R”受其身邊的熱帶云團(tuán)和左右兩個(gè)系統(tǒng)的影響，發(fā)展速度緩慢。圖3a中三個(gè)系統(tǒng)同處于一個(gè)低值區(qū)內(nèi)，互相影響，互相制約。由于“利奇馬”生成較早，它迅速增強(qiáng)將南海熱帶低壓吸收并一路向西北方向登陸我國(guó)（圖3b）。

圖3 臺(tái)風(fēng)“利奇馬”氣壓場(chǎng)等值線圖

3.3 臺(tái)風(fēng)溫度場(chǎng)特征

從整層大氣來(lái)看，可以明顯看出中間凸起的暖心結(jié)構(gòu)，且這個(gè)結(jié)構(gòu)有明顯的向西傾斜。臺(tái)風(fēng)低層由于不斷吸收來(lái)自洋面的水汽和熱量，抵消了中心區(qū)域降壓膨脹冷卻效果，使得臺(tái)風(fēng)低層除了眼區(qū)以外的部分溫度梯度變得很小。臺(tái)風(fēng)中高層，由于螺旋云帶中的暖濕空氣不斷上升釋放凝結(jié)潛熱，與周?chē)叨鹊臏囟忍荻葧?huì)比較大。各個(gè)氣壓層的氣溫均出現(xiàn)了明顯上升，說(shuō)明臺(tái)風(fēng)過(guò)境會(huì)導(dǎo)致整個(gè)氣層的溫度明顯上升?？梢钥吹脚_(tái)風(fēng)過(guò)境增溫在各個(gè)高度層持續(xù)的時(shí)間不一樣，越高層的大氣受到臺(tái)風(fēng)增溫影響的時(shí)間越長(zhǎng)（圖4）。

圖4 BJT 2019年8月10日01時(shí)臺(tái)風(fēng)登陸點(diǎn)（28.2°N，121.5°E）112E～133E的溫度高度緯向剖面圖

3.4 臺(tái)風(fēng)流場(chǎng)特征

由圖5（a）可知臺(tái)風(fēng)低層風(fēng)場(chǎng)有三個(gè)不同的區(qū)域：臺(tái)風(fēng)眼區(qū)、漩渦大風(fēng)區(qū)、外圍大風(fēng)區(qū)。臺(tái)風(fēng)眼墻內(nèi)的風(fēng)速并不是沿著眼墻均勻分布的，通常臺(tái)風(fēng)前進(jìn)方向右側(cè)的風(fēng)力最大，圖5（a）、（b）、（c）中，臺(tái)風(fēng)“利奇馬”正沿著西北方向移動(dòng)，它的前進(jìn)方向右側(cè)正是眼墻風(fēng)速最大區(qū)。圖5（d）中可見(jiàn)臺(tái)風(fēng)氣流的流出層在200hPa層，與圖5（a）的流入層相比，兩者都是氣旋性彎曲，但是流出層的范圍要小很多。氣旋性流出層的外面還有反氣旋性流出。

圖5 UTC 2019年8月10日01時(shí)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”的對(duì)流層環(huán)流（a）1000hPa,（b）850hPa,（c）500hPa,（d）200hPa

4 臺(tái)風(fēng)動(dòng)力特征

圖6（a）可以看到臺(tái)風(fēng)“利奇馬”在最大風(fēng)速環(huán)內(nèi)均為正渦度，在最大風(fēng)速環(huán)之外，正負(fù)渦度交替出現(xiàn)。說(shuō)明臺(tái)風(fēng)的正渦度區(qū)出現(xiàn)在近中心的暴風(fēng)圈里，在暴風(fēng)圈之外即使風(fēng)速大，流線曲率也是氣旋性彎曲，但是并不都是正渦度區(qū)。

圖6（b）中可見(jiàn)臺(tái)風(fēng)高層的散度場(chǎng)是氣旋性彎曲正負(fù)交替分布的，說(shuō)明臺(tái)風(fēng)高層輻散與低層正渦度的輻合對(duì)應(yīng)，且圖中高層輻散的范圍要大于低層輻合的范圍，臺(tái)風(fēng)處于正在減弱的狀態(tài)，與臺(tái)風(fēng)登陸吻合。

圖6 BJT 2019年8月10日01時(shí)(a)700 hPa渦度和(b)200hPa散度圖

在23°N～26°N有強(qiáng)烈的上升氣流，對(duì)照流場(chǎng)圖可知此處為臺(tái)風(fēng)漩渦風(fēng)雨區(qū)的范圍。28°N位于臺(tái)風(fēng)登陸點(diǎn)附近，可見(jiàn)下沉氣流異常強(qiáng)大，在實(shí)況大風(fēng)監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，28°N附近的瞬時(shí)大風(fēng)要強(qiáng)于臺(tái)風(fēng)中心，可能是強(qiáng)烈下沉氣流導(dǎo)致的動(dòng)量下傳與臺(tái)風(fēng)低層大風(fēng)疊加導(dǎo)致。結(jié)合流線圖和垂直速度圖發(fā)現(xiàn)存在一個(gè)0.5°×0.5°尺度的下沉氣流區(qū)，說(shuō)明臺(tái)風(fēng)中心為強(qiáng)烈的下沉氣流，如圖7所示。

圖7 BJT 2019年8月10日01時(shí)121.5°E范圍20N～40N垂直速度剖面圖

5 結(jié)論

利用EREA5再分析資料對(duì)2019年臺(tái)風(fēng)“利奇馬”的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行分析：

（1）臺(tái)風(fēng)“利奇馬”是一個(gè)深厚的低壓系統(tǒng)，生成時(shí)周?chē)h(huán)境場(chǎng)復(fù)雜，有多個(gè)系統(tǒng)外力作用，移動(dòng)緩慢。臺(tái)風(fēng)溫度場(chǎng)為暖心結(jié)構(gòu)，臺(tái)風(fēng)中心附近等壓線密集，氣壓梯度很大。臺(tái)風(fēng)登陸點(diǎn)除了登陸前后幾小時(shí)，其余時(shí)刻氣壓曲線變化均比較平緩，說(shuō)明臺(tái)風(fēng)漩渦風(fēng)雨區(qū)至外圍的氣壓梯度較小。

（2）臺(tái)風(fēng)“利奇馬”水平風(fēng)場(chǎng)特征為一個(gè)正圓形的風(fēng)速極小區(qū)，臺(tái)風(fēng)低層大風(fēng)區(qū)主要位于東象限，中高層大風(fēng)區(qū)主要位于東北象限，臺(tái)風(fēng)低層氣流氣旋性流入，高層眼區(qū)氣旋性流出，高層外側(cè)反氣旋性流出。臺(tái)風(fēng)眼區(qū)從低層到高層并不垂直，登陸之后臺(tái)風(fēng)低層環(huán)流特征會(huì)出現(xiàn)明顯變化。

（3）臺(tái)風(fēng)“利奇馬”低層渦度場(chǎng)特征為眼區(qū)和近中心大風(fēng)區(qū)為正渦度，外圍正負(fù)渦度交替分布，高層散度場(chǎng)為螺旋形正負(fù)散度交替分布。