超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“芭瑪”移動(dòng)路徑及強(qiáng)度異常分析

張芳苒，趙建宇，姜洪峰，王彥磊，趙艷玲

（中國(guó)人民解放軍61741部隊(duì)，北京 100081）

超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“芭瑪”移動(dòng)路徑及強(qiáng)度異常分析

張芳苒，趙建宇，姜洪峰，王彥磊，趙艷玲

（中國(guó)人民解放軍61741部隊(duì)，北京 100081）

0917號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)是2009年在西北太平洋地區(qū)生成的生命期最長(zhǎng)、登陸次數(shù)最多、移動(dòng)路徑最為怪異的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。本文利用多種資料，分析了“芭瑪”強(qiáng)度及移動(dòng)路徑特點(diǎn)，并對(duì)引起其移動(dòng)路徑及強(qiáng)度異常變化的原因進(jìn)行了初步分析，結(jié)果表明：（1）9月底至10月中旬，副高發(fā)生了一次“加強(qiáng)西進(jìn)－減弱東撤－加強(qiáng)西進(jìn)”的周期性活動(dòng)，對(duì)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑變化起著重要作用；（2）“芭瑪”和“茉莉”產(chǎn)生的雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)是造成“芭瑪”向東南方向轉(zhuǎn)向的主要原因；（3）西風(fēng)槽東移、水汽和能量輸送的變化、下墊面的改變以及冷空氣的影響使“芭瑪”強(qiáng)度多次發(fā)生變化。

臺(tái)風(fēng)；移動(dòng)路徑；強(qiáng)度；雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)

1 引言

臺(tái)風(fēng)的路徑和強(qiáng)度是臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)中的兩個(gè)重要方面，其中臺(tái)風(fēng)的路徑預(yù)報(bào)也是臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)難點(diǎn)所在。西北太平洋臺(tái)風(fēng)生成后，以西行、西北行、轉(zhuǎn)向等路徑移動(dòng)，有時(shí)也可出現(xiàn)異常路徑，如打轉(zhuǎn)、突然轉(zhuǎn)向、蛇形路徑等。一些經(jīng)典理論研究[1～3]指出熱帶氣旋（下文用TC表示）路徑突變經(jīng)常是由大尺度環(huán)流的調(diào)整所引起的，如副熱帶高壓的進(jìn)退、ITCZ的斷裂、赤道緩沖帶的形成和消退、行星波的傳播以及信風(fēng)和季風(fēng)的交替等。另外，雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)等因子也是引發(fā)臺(tái)風(fēng)路徑突變的原因之一。兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的臺(tái)風(fēng)一般從路徑上沒有明顯的反映，但當(dāng)兩個(gè)臺(tái)風(fēng)中心之間的距離達(dá)到15個(gè)經(jīng)距以后就會(huì)明顯的互相影響。影響方式一般可分為單向影響型、相互影響型和合并型3種。雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)引起的臺(tái)風(fēng)路徑變化非常復(fù)雜，2000年以來西北太平洋曾多次出現(xiàn)過雙旋共舞的現(xiàn)象，如2004年的“艾利”和“暹芭”臺(tái)風(fēng)有比較明顯的雙臺(tái)風(fēng)作用，使兩個(gè)臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，也是“艾利”移動(dòng)路徑異常發(fā)生兩次左折的主要原因[4]。

相比移動(dòng)路徑而言，長(zhǎng)期以來對(duì)TC強(qiáng)度預(yù)報(bào)的研究相對(duì)較少。影響TC強(qiáng)度變化的因子大致可分為外部因子和內(nèi)部因子。內(nèi)部因子主要指熱帶氣旋自身結(jié)構(gòu)及相關(guān)動(dòng)力過程，而外部因子主要包括下墊面、環(huán)境場(chǎng)風(fēng)垂直切變、上層槽等[5]。

因與0918號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“茉莉”產(chǎn)生的雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)而使移動(dòng)路徑發(fā)生突變是0917號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“芭瑪”的一個(gè)重要特征。另外它也是2009年登陸次數(shù)最多、強(qiáng)度多次發(fā)生變化的TC?；凇鞍努敗钡奶厥庑裕枚喾N資料對(duì)其進(jìn)行分析，對(duì)今后西北太平洋路徑及強(qiáng)度異常的TC預(yù)報(bào)具有重要意義。

2 “芭瑪”情況概述

“芭瑪”9月29日08時(shí)在菲律賓以東洋面（8.2°N、139.6°E）生成，并向西北方向移動(dòng)，在移動(dòng)過程中強(qiáng)度迅速增強(qiáng)，至10月1日14時(shí)中心附近最大風(fēng)力達(dá)16級(jí)（55 m/s），成為2009年第3個(gè)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。在生成到消亡的16天時(shí)間里，“芭瑪”沿著一條十分詭異的路徑先后在菲律賓北部?jī)纱蔚顷?，而后穿過南海北部在海南省登陸，最后進(jìn)入北部灣在越南北部登陸，于14日夜間減弱消亡（見圖1）；而在移動(dòng)過程中“芭瑪”經(jīng)過3次加強(qiáng)3次減弱，經(jīng)歷了熱帶風(fēng)暴→超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)→熱帶低壓→熱帶風(fēng)暴→熱帶低壓→強(qiáng)熱帶風(fēng)暴→熱帶風(fēng)暴→登陸消失的演變過程。

3 資料來源

本文所用西北太平洋TC資料來自中央氣象實(shí)時(shí)發(fā)布的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和位置資料；海溫資料采用1°×1°的NCEP全球再分析資料，時(shí)間從2009年9月29日～10月14日；氣象格點(diǎn)資料采用2.5°×2.5°的NCEP全球再分析資料，時(shí)間從2009年9月29日～10月14日；高空資料采用中央臺(tái)實(shí)況資料；衛(wèi)星云圖資料采用FY-2號(hào)衛(wèi)星紅外1通道麥卡托投影云圖。

4 分析結(jié)果

2009年9月29日至10月14日，“芭瑪”移動(dòng)路徑先后經(jīng)歷了西-西北行→東南轉(zhuǎn)向→西偏北方向移動(dòng)三個(gè)階段。下面主要針對(duì)“芭瑪”移動(dòng)路徑的三個(gè)不同階段分析其路徑和強(qiáng)度發(fā)生變化的原因。

4.1 路徑分析

4.1.1 前期“西-西北行”階段（9.29～10.3）

29日南海和西北太平洋共有3個(gè)TC存在，從500 hPa高度場(chǎng)分析，0916號(hào)TC“凱薩娜”位于南海西北部，而新生成的“芭瑪”和“茉莉”位于副高南部，此時(shí)副高緯向跨度15～20個(gè)緯距，西伸脊點(diǎn)位于125°E附近。此后隨著“凱薩娜”登陸后減弱消失，中緯度的西風(fēng)帶平穩(wěn)發(fā)展，西北太平洋副熱帶高壓逐漸西進(jìn)，強(qiáng)度和面積逐漸增大。

圖1 “芭瑪”移動(dòng)路徑圖

圖2 臺(tái)風(fēng)中心氣壓及最大風(fēng)速變化圖

圖3 500 hPa高度場(chǎng)

10月2日08時(shí)，在東北地區(qū)上空的西風(fēng)帶長(zhǎng)波槽正在東移南壓，“芭瑪”向西北拱起即將在菲律賓東岸登陸，副高在兩者的共同影響下變成狹長(zhǎng)帶狀，副高緯向跨度約10個(gè)緯距，西伸脊點(diǎn)西進(jìn)至90°E附近。在副高南部強(qiáng)勁的偏東南引導(dǎo)氣流影響下，“芭瑪”以每小時(shí)15～20 km的速度穩(wěn)定向西-西北方向移動(dòng)，并于3日下午在菲律賓的呂宋島東北部登陸，然后進(jìn)入?yún)嗡魏{。

4.1.2轉(zhuǎn)向期-“東南轉(zhuǎn)向”階段（10.4～10.7）

4日08時(shí)西風(fēng)槽東移，“芭瑪”繼續(xù)西北行，副高主體發(fā)生斷裂，西側(cè)副高強(qiáng)度維持，東側(cè)副熱帶高壓西伸脊點(diǎn)位于125°E附近并逐漸減弱東撤，影響“芭瑪”的引導(dǎo)氣流逐漸減弱，同時(shí)“茉莉”的繼續(xù)靠近使雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)初步顯現(xiàn)（此時(shí)兩臺(tái)風(fēng)中心相距20個(gè)經(jīng)度左右），從而使“芭瑪”在南海東北部-呂宋海峽回旋少動(dòng)。5日20時(shí)，“茉莉”位于西北太平洋副高的西南部，在副高外圍東南氣流的引導(dǎo)下向北偏西移動(dòng)，兩個(gè)臺(tái)風(fēng)逐漸接近，臺(tái)風(fēng)中心之間的距離縮小到15個(gè)經(jīng)度左右，雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)開始明顯顯現(xiàn)，即：6日凌晨開始，在“茉莉”沿著副高外圍向北偏西方向移動(dòng)的同時(shí)，“芭瑪”停止了在南海東北部海面的回旋少動(dòng)，以10 km/h左右的速度向其相反方向移動(dòng)——轉(zhuǎn)向東南方向，并于6日夜間再次登陸菲律賓呂宋島。

4.1.3 后期“西北行”階段（10.8～10.14）

7日20時(shí)以后隨著“茉莉”的漸漸遠(yuǎn)去，雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)消失，“芭瑪”徹底擺脫了“茉莉”對(duì)它的作用。西側(cè)副高減弱消失，東側(cè)副高繼續(xù)減弱東撤，西伸脊點(diǎn)位于145°E附近，影響“芭瑪”的引導(dǎo)氣流不明顯，在登陸后期出現(xiàn)了短暫的打轉(zhuǎn)。8日下午，副高再次西伸加強(qiáng)，“芭瑪”受副高南部的偏東南氣流影響以每小時(shí)10～15 km的速度繼續(xù)向西偏北方向移動(dòng)，第二次進(jìn)入南海，并于10月12日9時(shí)50分在海南省萬(wàn)寧市（19.1°N、110.5°E）北部沿海登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力9級(jí)（23 m/s），而后進(jìn)入北部灣，于14日16時(shí)50分在越南北部沿海登陸，14日夜間減弱消亡，至此停留在西北太平洋及南海長(zhǎng)達(dá)16天的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“芭瑪”終于中止了其奇異的步伐。

4.2 強(qiáng)度分析

4.2.1 前期“西-西北行”階段（9.29～10.3）

4.2.1.1 散度場(chǎng)

高空流出氣流的強(qiáng)輻散，有利于上升運(yùn)動(dòng)，使得對(duì)流發(fā)展強(qiáng)盛，有利于臺(tái)風(fēng)的維持和加強(qiáng)[8～9]。9月30日02時(shí)200 hPa散度場(chǎng)增強(qiáng)到最大值4.0×10-5s-1，而后維持2.5～3.0×10-5s-1，高空輻散的強(qiáng)抽吸作用加強(qiáng)了TC的垂直運(yùn)動(dòng)和低層輻合，850 hPa散度場(chǎng)10月1日14時(shí)達(dá)到最大值-1.2×10-5s1，與低層西南急流分布基本一致，低層氣流輻合環(huán)境水汽通量獲得大量的水汽，通過上升氣流輻散水汽垂直通量將水汽向上層輸送，為TC的加強(qiáng)提供能量。2～3日200 hPa散度場(chǎng)減弱，強(qiáng)度維持在-1.5×105s-1左右。

4.2.1.2 水汽和能量輸送

圖4 10月1日14時(shí)850 hPa散度場(chǎng)

研究表明，環(huán)境濕度與TC未來的強(qiáng)度變化正相關(guān)[6]，南邊界水汽輸送對(duì)TC維持影響最為明顯，其次是東邊界、北邊界和西邊界[7]。從850 hPa流場(chǎng)看到10月1日之前，低層有兩支明顯氣流影響“芭瑪”，其中一支氣流是TC北部的偏東氣流，另一支是貝勞群島、塔勞群島一帶強(qiáng)的西南氣流輸送帶，最大達(dá)16～20m/s，而從相對(duì)濕度圖中可以看出“芭瑪”增強(qiáng)至超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)前南部濕度較大，濕度大值區(qū)分布在貝勞群島、塔勞群島一帶低空氣流帶上，充足的水汽有利于臺(tái)風(fēng)暖心結(jié)構(gòu)的維持，另外TC下墊面為高溫、高濕的海洋，海表面溫度一直維持高位（28℃），這些都為“芭瑪”1日強(qiáng)度迅速加強(qiáng)為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)提供了充足的能量，隨后西南氣流逐漸減弱至14～16 m/s，大于85%的濕度范圍也逐漸減小。

4.2.1.3 衛(wèi)星云圖特征

由云圖可以看出，9月29日～10月3日“芭瑪”位于晴空區(qū)南側(cè)，距離北部冷鋒云帶由20個(gè)緯距逐漸減小到10個(gè)緯距左右，副高逐漸西伸，并呈現(xiàn)東西向的帶狀分布；“芭瑪”的云系先增強(qiáng)，螺旋結(jié)構(gòu)明顯，登陸后逐漸減弱，結(jié)構(gòu)松散。

4.2.2 轉(zhuǎn)向期“東南轉(zhuǎn)向”階段（10.4～10.7）

4.2.2.1 上層槽

陳聯(lián)壽（2001）指出西風(fēng)槽與TC的相對(duì)位置的發(fā)展有極大的影響。TC位于中緯度的西風(fēng)槽前時(shí)，反氣旋風(fēng)切變會(huì)加強(qiáng)TC高層的反氣旋流出，有利于登陸氣旋的維持；TC在中高緯度的西風(fēng)槽區(qū)下方，強(qiáng)的風(fēng)速垂直切變不利于TC能量的聚集和維持；TC位于西風(fēng)槽后時(shí)，負(fù)的渦度平流減弱TC高層的輻散，甚至出現(xiàn)高層輻合，使地面氣壓增大，熱帶氣旋填塞或不能維持。從圖3（c）中可以看出在“芭瑪”回旋少動(dòng)期間中緯度有一高空槽線東移的過程，4日08時(shí)，“芭瑪”位于中緯度西風(fēng)槽前，有利于“芭瑪”強(qiáng)度的維持，但20時(shí)轉(zhuǎn)豎東移，隨后“芭瑪”落入了西風(fēng)槽下方，失去了有利發(fā)展的時(shí)機(jī)，23時(shí)減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴。

4.2.2.2 散度場(chǎng)

4～5日 200 hPa散 度場(chǎng)減弱到 0.5～1.0×10-5s-1，5日20時(shí)又開始增強(qiáng)至2.0×10-5s1，這種強(qiáng)度一直維持至6日20時(shí)，對(duì)應(yīng)臺(tái)風(fēng)中心最大風(fēng)速在此階段由25 m/s逐漸增大至30 m/s，隨后高空散度場(chǎng)又開始減弱，7日08時(shí)200 hPa散度場(chǎng)減弱到0（圖略），高空已經(jīng)反映不出TC特征，而此時(shí)“芭瑪”已減弱至熱帶風(fēng)暴。

4.2.2.3 水汽和能量輸送

圖5 9月30日20時(shí)850 hPa流場(chǎng)和相對(duì)濕度圖

5日02時(shí)“芭瑪”南部的低層西南氣流減弱至最小值，只有10～12 m/s，水汽輸送較弱，另一支較強(qiáng)氣流位于東南沿海大陸上空。08時(shí)東南沿海大陸850 hPa 24小時(shí)變溫達(dá)-3℃，表明低層有干冷空氣入侵到臺(tái)風(fēng)的外圍，且最大可達(dá)14～16 m/s，破壞了臺(tái)風(fēng)的螺旋結(jié)構(gòu)，此時(shí)臺(tái)風(fēng)中心最大風(fēng)速已于04時(shí)減小至25 m/s。隨著“芭瑪”南部低層西南氣流的水汽輸送逐漸增強(qiáng)（TC周邊濕度大于85%范圍由南、北各3個(gè)緯度擴(kuò)大到南、北、西各5個(gè)緯度，最大100%；6日08時(shí)西南氣流達(dá)18～20 m/s），臺(tái)風(fēng)中心最大風(fēng)速于17時(shí)逐漸增大至30 m/s。0918號(hào)“茉莉”在其南部和北部?jī)芍У涂諝饬鲙淼母咚斔陀绊懴?，?qiáng)度迅速增強(qiáng)，于4日02時(shí)增強(qiáng)至超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，并于20時(shí)達(dá)到最大風(fēng)速65 m/s，并逐漸向西北方向移動(dòng)與“芭瑪”接近。二者產(chǎn)生的雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)，對(duì)“芭瑪”路徑影響較大，二者低層流場(chǎng)有合并的趨勢(shì)，但由于“茉莉”向北移速較快，對(duì)“芭瑪”的強(qiáng)度變化影響不大，而其東南轉(zhuǎn)向后6日夜間再次登陸的過程中，下墊面由海洋改為陸地導(dǎo)致表面潛熱通量顯著減少，這是7日02時(shí)減弱為熱帶風(fēng)暴（中心最大風(fēng)速23 m/s）的主要原因。

4.2.2.4 衛(wèi)星云圖特征

圖6 850 hPa流場(chǎng)圖

4日以后晴空區(qū)南側(cè)有大范圍的對(duì)流云層發(fā)展，反映出副高強(qiáng)度開始減弱。由于西風(fēng)槽的東移，5日20時(shí)晴空區(qū)北側(cè)的冷鋒云帶已經(jīng)對(duì)“芭瑪”的西半圓環(huán)流造成破壞。另外，從圖中還可看出兩個(gè)臺(tái)風(fēng)中心之間距離縮小，“芭瑪”移動(dòng)路徑發(fā)生明顯變化，向東南方向移動(dòng)；“茉莉”的云系在逐漸增強(qiáng)，臺(tái)風(fēng)眼清晰可辨，而“芭瑪”的云系在逐漸減弱，結(jié)構(gòu)松散。

4.2.3 后期“西北行”階段（10.8～10.14）

4.2.3.1 散度場(chǎng)

此階段200 hPa散度場(chǎng)小于等于1.5×10-5s-1，850 hPa散度場(chǎng)大于等于-1.0×10-5S-1反映出高空輻散和低空輻合均較弱，上升運(yùn)動(dòng)不強(qiáng)，不利于TC環(huán)流加強(qiáng)。

4.2.3.2 水汽和能量輸送

圖7 10月10日海面平均溫度

在“芭瑪”二次登陸呂宋島后下墊面摩擦和水汽的減少使其強(qiáng)度減弱至熱帶低壓，經(jīng)短暫打轉(zhuǎn)后在呂宋島東北部再次入海，重新獲得充足的水汽和能量增強(qiáng)為熱帶風(fēng)暴。然而隨著副高的西進(jìn)，10月10日“芭瑪”西行第二次進(jìn)入南海后進(jìn)入了一個(gè)海溫相對(duì)較低的區(qū)域（見圖7），加上TC周圍的低層氣流較弱（圖略），來自海洋輸送的水汽和能量減少使“芭瑪”第二次減弱為熱帶低壓。此時(shí)副高的加強(qiáng)使得偏東南向的引導(dǎo)氣流仍比較明顯，熱帶低壓云團(tuán)繼續(xù)向西偏北方向移動(dòng)，隨著海表溫度升高加強(qiáng)為熱帶風(fēng)暴。12日登陸海南。登陸后“芭瑪”的強(qiáng)度非但沒有減弱，反而于20時(shí)加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，這是由于隨著風(fēng)暴的西北向移動(dòng)，一直維持在南海北部一帶的弱冷空氣卷入風(fēng)暴環(huán)流的西北側(cè)，使其獲得斜壓能量，另外低層偏東氣流帶來了北部灣和南海北部的充足水汽輸送卷入到“芭瑪”環(huán)流內(nèi)部，強(qiáng)度再次加強(qiáng)。隨著14日在越南北部的第四次登陸，“芭瑪”終于第三次減弱直至消失。

4.2.3.4 衛(wèi)星云圖特征

此階段晴空區(qū)的范圍逐漸擴(kuò)大，表明副高經(jīng)過短暫的減弱東撤后再次加強(qiáng)西進(jìn)，“芭瑪”受其影響，向西偏北方向快速移動(dòng)，且移動(dòng)過程中“芭瑪”云系出現(xiàn)了增強(qiáng)→減弱→再增強(qiáng)的變化。

5 小結(jié)

通過對(duì)0917號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“芭瑪”移動(dòng)過程中3個(gè)不同階段的移動(dòng)路徑及強(qiáng)度變化進(jìn)行初步分析，得出以下結(jié)論：

（1）大尺度環(huán)流對(duì)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑有著顯著影響，9月底至10月中旬，副高發(fā)生了一次“加強(qiáng)西進(jìn)－減弱東撤－加強(qiáng)西進(jìn)”的周期性活動(dòng)，對(duì)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑變化起著重要作用；

（2）“芭瑪”與“茉莉”中心相距20個(gè)經(jīng)度時(shí)，發(fā)生的雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)使“芭瑪”開始回旋少動(dòng)；相距15個(gè)經(jīng)度時(shí)，“芭瑪”移動(dòng)路徑發(fā)生異常，開始向東南轉(zhuǎn)向；

（3）雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)對(duì)“芭瑪”強(qiáng)度變化影響不大，西風(fēng)槽東移、水汽和能量輸送的變化、下墊面的改變以及冷空氣的影響等都是造成“芭瑪”強(qiáng)度變化的重要因素。

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Keyworks：typhoon；moving track； intensity；Fujiwhara effect of binary cyclone

Analysis on moving track and intensity anomaly of super typhoon“ Parma”

ZHENG Fangran,ZHAO Jianyu,JIANG Hongfeng,WANG Yanlei,ZHAO Yanling
(61741 troop PLA,Beijing 100081China)

Super typhoon“ Parma ”(0917)is the typhoon with the longest life cycle and the most number of landings generated in the Northwestern Pacific.Its moving track is anomalous.Using multiple data,the characteristics of intensity and moving track of Typhoon Parma,as well as the respective cause,were analyzed.The results showed that,(1)from late September to mid-October，subtropical high strengthened and moved westwards,then weakened and moved eastwards,and then strengthened and moved westwards again,which had important effect on the change of the moving track of typhoon;(2)the Fujiwhara effect of binary cyclone between typhoon“Parma”and typhoon“Melor”was the main reason for typhoon“Parma”turning to the southeast;(3)the east moving of westerly trough,the variation of the moisture and energy transportation,the friction of underlying surface,the Fujiwhara effect of binary cyclone and the cold air also contributed to several intensity variations of typhoon“Parma”.

P444

A

1003-0239（2011）01-0053-07

2009-12-21

張芳苒（1982-），女，工程師，主要從事海洋環(huán)境保障工作。E-mail：dw10@tom.com。