臺風“韋帕”的非對稱結構特征及其登陸異常的成因分析

曾佩芳，薛宇峰*，梁 梅，徐建軍，徐 峰

（1.廣東海洋大學海洋與氣象學院，廣東 湛江 524088；2.廣東海洋大學南海海洋氣象研究院，廣東 湛江 524088）

臺風路徑與臺風暴雨歷來是人們關注的焦點，大量研究分析了臺風暴雨與垂直運動、水汽輸送、邊界層輻合和層結穩(wěn)定度的關系［1-4］；也有研究表明，副熱帶高壓、西風槽和越赤道氣流等外部環(huán)境場的變化對臺風路徑轉向有影響［5］；當臺風非對稱性加強時，移向轉為大風速軸方向，也易造成打轉的異常路徑［6］。這些成果加深了人們對臺風活動規(guī)律的認識，提高了臺風路徑和風雨的預報能力，但異常路徑及其成因始終是臺風預報中的難點之一。

利用0.25°×0.25°分辨率的ERA5 再分析資料，分析了熱帶氣旋“韋帕”的環(huán)流背景和物理量場特征，探討了“韋帕”路徑演變及強降水發(fā)展變化的可能原因。

1 “韋帕”概況

1.1 登陸后的降水特征

1907 號臺風“韋帕”（Wipha）于7 月31 日08 時（北京時，下同）在南海中部海面生成，8 月3 日20時在越南境內消亡，給海南、廣東、廣西帶來了100～300mm 的降雨量，海南昌江、東方、廣東江門、陽江、茂名、湛江及廣西欽州局地380～468mm，最大小時雨強60～113mm。8 月1 日凌晨“韋帕”登陸海南停滯、打轉6h 后又入海北上，傍晚前后在湛江再次登陸，期間，海南中北部、廣東西南部普降暴雨到大暴雨；1 日晚至2 日，“韋帕”西行進入北部灣，強降水主要出現(xiàn)在海南和雷州半島西部、廣西南部，陽江至珠江口一帶也有分布不均的暴雨到大暴雨；2 日夜間“韋帕”登陸防城港至3 日進入越南境內減弱，強降水區(qū)主要出現(xiàn)在廣西西南沿海地區(qū)，粵西沿海局地也出現(xiàn)大暴雨。

1.2 移動路徑

7 月31 日08 時在南海中部海面初生的“韋帕”最大風速18m·s-1，中心最低氣壓992hPa，其中心位于海南文昌東偏南約330km 的海面上，以大約20km·h-1的速度沿著西北路徑向海南靠近（圖1）。8月1 日凌晨01∶50 前后在海南文昌沿海登陸，登陸時中心附近最大風力9 級（23m·s-1），最低氣壓985hPa。登陸后在海南東北角停滯、打轉近6h 后，再次入海并向偏北方向移動。8 月1 日17∶40，在湛江市坡頭區(qū)沿海再次登陸，中心最大風力9 級，最低氣壓985hPa。隨后“韋帕”折向偏西方向穿越雷州半島并于1 日夜間來到北部灣海面，次日21∶20 前后在廣西防城港沿海第三次登陸，中心附近最大風力依然達到9 級，之后西南向進入越南，3 日05 時，其中心位于越南北江境內，最大風力8 級（20m·s-1），中心最低氣壓988hPa?！绊f帕”在越南境內向西南方向移動，強度逐漸減弱，3 日20 時減弱消失?！绊f帕”生命期達99h，對華南中西部沿海地區(qū)的影響超過30h；三次登陸，強度并沒有明顯地變化，一直維持熱帶風暴級別（9 級大風），并且移動速度減慢到10km·h-1以下。

圖1 1907 號臺風“韋帕”移動路徑

2 路徑成因分析

2.1 500hPa 環(huán)流形勢

7 月31 日西太平洋副熱帶高壓強度強、位置偏北，呈帶狀分布，588dagpm 西脊點伸到113°E、30°N附近，592dagpm 線也伸向朝鮮半島南部?！绊f帕”位于副高西南側、受偏東氣流引導，沿西北路徑移動。7月31 日夜間之后，副高開始緩慢減弱東撤，轉呈方頭形態(tài)；8 月1 日清晨，臺風中心基本穩(wěn)定在110°E附近，但副高西脊點逐漸東退到120°E 附近，副高與臺風漸行漸遠，致使其引導氣流變弱，“韋帕”移速變緩，以12km·h-1左右的速度緩慢移行。受副高東移和方頭狀的影響，“韋帕”先在?？凇牟g打轉，6h 后轉向偏北方向移動，1 日傍晚到達湛江市區(qū)沿岸。2 日以后，副高強度、位置維持少變，08 時在副高西南側臺灣島北部形成一個氣旋性環(huán)流并緩慢加強，20 時在菲律賓西北部南海海面也出現(xiàn)一個氣旋性環(huán)流。雖然這兩個熱帶低壓氣旋環(huán)流強度不強，但都維持到3 日凌晨，與“韋帕”共同形成“雙臺風效應”，從而導致“韋帕”登陸湛江后又轉向偏西方向進入北部灣，最后在廣西防城港沿海第三次登陸。

500hPa 風場顯示，“韋帕”登陸海南文昌后，由于副高東撤，對“韋帕”引導減弱，臺風內部結構的作用就顯得更重要了。而此時恰好中心附近的風速表現(xiàn)出明顯的非對稱結構，第一、第二象限風速大于第三、第四象限風速。第二象限的東北風風力要大于第四象限中的西南風，在內力作用下，有利于臺風發(fā)生逆時針打轉，所以在文昌登陸后，臺風轉向西南方向移動。類似地，在后期登陸廣西后，呈現(xiàn)出第二象限流線密而第四象限流線疏的非對稱結構，第二象限中的東北風要大于第四象限的西南風，臺風再次發(fā)生逆時針轉向，使得“韋帕”第三次登陸廣西后轉向西南方向移動。之后，“韋帕”遠離廣西，進入越南境內逐漸減弱消失。

2.2 850hPa 風場

850hPa 風場圖上，8 月1 日02 時“韋帕”登陸海南前后，強風區(qū)主要在第一、第二象限，超過24m·s-1的最大風速集中在第二象限，東北風強盛，促使“韋帕”向西南偏轉。此后副高減弱東撤出現(xiàn)方頭形態(tài)，兩廣交界、兩湖一帶出現(xiàn)負變高，有利于臺風掉頭北上，最終在海南東北部?？?文昌一帶形成先南下后北上的轉圈路徑；同時臺風環(huán)流整體風速稍有減弱，強風區(qū)主要出現(xiàn)在第二象限和第三象限，最大風速在22～24m·s-1之間。至2 日02 時風速繼續(xù)減小，大風范圍也縮小，強風區(qū)主要集中在第一象限，以東南偏東氣流為主，引導臺風向偏西方向移動。由于南海北部和北部灣海溫極高，7 月31 日20 時至8 月2日02 時持續(xù)維持的西南風水汽輸送帶為臺風提供了源源不斷的水汽，所以“韋帕”基本保持原有強度并于2 日21∶20 前后在廣西第三次登陸，風力開始逐漸減弱，中心附近風速趨于對稱分布。

綜合500hPa 和850hPa 分析可知，8 月1 日前“韋帕”西行登陸海南主要是受副高引導，隨后副高東退，“韋帕”受內力和不對稱結構作用而轉折向北登陸湛江。1 日晚再次西折，主要是受到臺灣島北部和菲律賓西北部南海熱帶低壓氣旋性環(huán)流與“韋帕”構成的“雙臺風效應”以及“韋帕”自身的不對稱結構兩者疊加作用的結果。

3 降水成因分析

3.1 水汽條件

計算500hPa 與850hPa 之間的水汽通量散度之差，稱為水汽通量相對散度［7］（D500-850），水汽通量相對散度越大，表明在對流層低層水汽堆積越強，越有利于水汽抬升凝結，形成的暴雨越強［8］。

31 日20 時，（0～10）×10-6g·（cm2·hPa·s）-1的水汽通量相對散度正值區(qū)幾乎覆蓋海南全島（圖略），珠三角地區(qū)D500-850也較大，降水加強，與ERA5 給出的3 小時累積降水量的變動對應一致（圖4a）。1 日02 時，廣西南部、廣東中部為弱正值區(qū)，強中心在粵西南的湛江以及海南南部，8×10-6g·（cm2·hPa·s）-1的大值區(qū)域與湛江附近的暴雨落區(qū)吻合。2 日02時，廣西西南至東北、海南西北部均為D500-850正值區(qū)，20～25×10-6g·（cm2·hPa·s）-1的大值中心位于廣西與廣東云浮交界處，強降水落區(qū)逐漸移入廣西；此時，廣東茂名以西至雷州半島也被正值區(qū)覆蓋，2 日雷州半島局部也出現(xiàn)大暴雨。3 日02 時，陽江沿海一帶D500-850中心值超過8×10-6g·（cm2·hPa·s）-1，對應3日陽江至茂名一帶的暴雨。此后廣東處在弱的D500-850正值區(qū)或負值區(qū)內，降水強度逐漸減弱。

925hPa 和850hPa 水汽通量和流場（圖略）表明，西南季風為“韋帕”提供了豐沛的水汽輸送。31日粵西的水汽通量逐漸增大，20 時粵西沿海出現(xiàn)40×10-4g·（cm·hPa·s）-1的水汽通量中心值，廣東沿海強降水開始。造成沿海地區(qū)強降水的水汽主要來自臺風北側的偏東氣流，隨著臺風西北移，水汽通量持續(xù)加強。1 日08 時，臺風在文昌登陸并在海南東北部打轉，水汽通量大值中心位于臺風中心南側和北側，925hPa 粵西地區(qū)上空有35～40×10-4g·（cm·hPa·s）-1的水汽通量高值分布，海南南部海面也有強的水汽通量。傍晚臺風登陸湛江，水汽通量中心也北移到西北側，在粵西北部至廣西東南部有一個40×10-4g·（cm·hPa·s）-1水汽通量中心，降水落區(qū)也移向西北部，水汽主要來自臺風北側的偏東氣流和東側的東南氣流。隨著臺風西移，珠江口以東地區(qū)水汽通量逐漸減弱。2 日08 時，水汽通量中心進一步西移，20 時水汽通量強度和范圍整體減弱，廣東降水趨于結束。

3.2 垂直運動

7 月31 日20 時到8 月1 日02 時的500hPa 和850hPa 垂直速度（圖略）顯示，廣東沿海一帶以及海南東北角的垂直速度明顯增大，降水增強。1 日02時500hPa 珠江口以西至湛江沿海一帶出現(xiàn)-（2.5～3.0）hPa·s-1的上升氣流中心區(qū)，對應廣東沿海出現(xiàn)暴雨強降水過程。08 時500hPa 海南中部出現(xiàn)-（0.9～2.0）hPa·s-1的上升氣流，也形成強降水中心。隨著臺風北上，粵西和珠三角沿海一帶的上升運動強中心也北抬，20 時500hPa 兩個中心分別位于粵西北部和珠三角區(qū)域，在低層850hPa 也有兩個上升運動強中心，維持了近6h，該上升運動區(qū)與粵西以及珠三角地區(qū)的大暴雨中心相對應。

3.3 渦度場和散度場

7 月31 日20 時850hPa 渦度場，廣東沿海以及海南逐漸受到臺風正渦度中心外圍影響，隨著臺風逐漸西移，海南東北部逐漸進入正渦度中心區(qū)，強降水主要出現(xiàn)在粵西南沿海到?？谝粠?。1 日02 時臺風正渦度區(qū)完全覆蓋海南島東北部及湛江，30×10-5·s-1的正渦度中心位于海南東北角，強降水就出現(xiàn)在該地區(qū)，08 時中心渦度值繼續(xù)增大到41×10-5·s-1?！绊f帕”二次登陸湛江后轉向偏西移動，臺風正渦度中心從粵西沿海一帶逐漸移到北部灣，2 日02 時，北部灣和珠江口附近分別出現(xiàn)兩個正渦度中心，導致廣西南部和珠三角一帶出現(xiàn)分布不均的大暴雨。08 時以后北部灣的正渦度中心移入廣西南部，廣東和海南的正渦度場迅速減弱，降水開始減弱。

1 日08 時200hPa 散度場（圖略）上，強輻散區(qū)出現(xiàn)在臺風中心偏西位置，中心值達到10×10-5·s-1，珠江口一帶也呈現(xiàn)強烈的高空輻散；同時，925hPa（圖略）在海南中部和珠江口附近產(chǎn)生輻合，高層輻散值大于低層輻合值，配合水汽通量顯示的豐沛的水汽輸送，導致這個時段在海南和珠江口同時出現(xiàn)暴雨以上量級的強降水。2 日08 時，925hPa 輻合中心移入廣西，廣東、海南降水開始明顯減弱。

4 結論

（1）“韋帕”具有非對稱結構，移動慢，路徑復雜，三次登陸且強度少變，云體范圍大，影響范圍廣，持續(xù)時間長等特點。

（2）導致“韋帕”移動路徑異常的因素除了副高以外，還受到“韋帕”的不對稱結構以及與弱的熱帶低壓氣旋性環(huán)流產(chǎn)生的“雙臺風效應”疊加作用。

（3）降水強度與落區(qū)可以從500hPa 與850hPa之間的水汽通量相對散度上反映出來，水汽通量相對散度越大則降水越強，大值中心對應落區(qū)。

（4）高低空動力、水汽條件配合，為此次臺風強降水提供了有利的條件?！绊f帕”的強降水區(qū)主要出現(xiàn)在臺風中心的北側和南側，強降水期間有豐沛的水汽輸送和水汽通量相對散度高值，以及高層輻散低層輻合、強烈的上升運動。