2018 年吉林省多臺(tái)風(fēng)環(huán)流特征分析

劉 娜 丑士連 段明國(guó) 王智宇

（1.吉林省白山市氣象局，吉林白山 134300；2.吉林省通化市氣象局，吉林通化 134000）

1 引言

熱帶氣旋是我國(guó)主要災(zāi)害性天氣系統(tǒng)之一[1-4]，也是造成吉林省夏季暴雨的主要天氣系統(tǒng)之一。當(dāng)熱帶氣旋北上時(shí)對(duì)吉林省尤其是吉林省的中部和東南部地區(qū)影響巨大， 常引發(fā)該地區(qū)大范圍洪澇災(zāi)害。雖然北上的熱帶氣旋為數(shù)不多，但是造成的影響和損失是相當(dāng)嚴(yán)重的， 其降水特點(diǎn)為持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，累積降水量大。 吉林省盛夏季節(jié)的暴雨，特別是特大范圍暴雨，大多有臺(tái)風(fēng)參與。 2018 年盛夏副熱帶高壓異常偏強(qiáng)，西伸脊點(diǎn)異常偏西，長(zhǎng)時(shí)間控制吉林省，出現(xiàn)極端持續(xù)高溫天氣，隨著后期副熱帶高壓東撤，臺(tái)風(fēng)北上，影響吉林省的臺(tái)風(fēng)相比歷年明顯偏多，且出現(xiàn)多次暴雨天氣，導(dǎo)致吉林省部分縣（市）發(fā)生嚴(yán)重洪澇、山洪地質(zhì)災(zāi)害，造成農(nóng)作物減產(chǎn)，給人民生產(chǎn)、生活造成嚴(yán)重?fù)p失。因此加強(qiáng)對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨的分析研究及監(jiān)測(cè)預(yù)警具有非常重要的意義。 熱帶系統(tǒng)降水與中緯度系統(tǒng)降水有一定區(qū)別，在臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)中，其移動(dòng)路徑和強(qiáng)度變化的預(yù)報(bào)是預(yù)報(bào)重點(diǎn)和難點(diǎn)。 影響熱帶氣旋運(yùn)動(dòng)的因子很多，其中環(huán)境基本引導(dǎo)氣流、不同尺度環(huán)流系統(tǒng)的相互作用、 臺(tái)風(fēng)渦旋的非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)和下墊面都是影響臺(tái)風(fēng)路徑的主要因素[5-10]。 這些因素不僅決定臺(tái)風(fēng)在吉林省的移動(dòng)路徑， 還對(duì)降水強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間有重要影響。

本文旨在分析2018 年影響吉林省臺(tái)風(fēng)較多的環(huán)流特征， 給出中高緯度和副熱帶系統(tǒng)的基本特征， 為今后預(yù)測(cè)影響吉林省臺(tái)風(fēng)趨勢(shì)提供有力的技術(shù)指標(biāo)。

2 2018 年吉林省臺(tái)風(fēng)天氣過(guò)程概況

1989—2018 年，影響吉林省的臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)每年平均為1.5 個(gè)左右，而2018 年直接和間接影響吉林省的臺(tái)風(fēng)有5 個(gè)，臺(tái)風(fēng)異常偏多，同時(shí)臺(tái)風(fēng)影響時(shí)間也較早。 2018 年影響吉林省的臺(tái)風(fēng)基本情況如下：1810 號(hào)臺(tái)風(fēng)“安比”為偏西北路徑，于7 月24 日造成吉林省西部地區(qū)暴雨天氣過(guò)程；1814 號(hào)臺(tái)風(fēng)“摩羯”外圍水汽結(jié)合中緯度系統(tǒng)影響吉林省中部地區(qū)，產(chǎn)生區(qū)域暴雨天氣；1818 號(hào)臺(tái)風(fēng)“溫比亞”為偏東路徑，于8 月20 日造成吉林省東南部區(qū)域性暴雨天氣；1819 號(hào)臺(tái)風(fēng)“蘇力”為偏東北路徑，與海上1820 號(hào)臺(tái)風(fēng)“西馬倫”外圍水汽共同影響，于8 月24 日造成吉林省東南部區(qū)域性暴雨天氣過(guò)程。

2018 年影響吉林省的臺(tái)風(fēng)異常偏多，且強(qiáng)度偏強(qiáng)，與中低緯度洋面溫度、中高緯度系統(tǒng)和副熱帶高壓系統(tǒng)有直接和間接關(guān)系，下面對(duì)2018 年氣候背景場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)分析。

3 環(huán)流特征分析

3.1 溫度場(chǎng)分析

厄爾尼諾事件是指赤道中、 東太平洋海表溫度大范圍持續(xù)異常偏暖的現(xiàn)象。 一般將NINO 3區(qū)（圖1）海溫距平指數(shù)連續(xù)6 個(gè)月達(dá)到0.5 ℃以上定義為一次厄爾尼諾事件。 為更加充分地反映赤道中、東太平洋的整體狀況，目前中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心在業(yè)務(wù)上主要以NINO 綜合區(qū)（NINO 1+2+3+4 區(qū)） 的海溫距平指數(shù)作為判定厄爾尼諾事件的依據(jù)， 指標(biāo)如下：NINO 綜合區(qū)海溫距平指數(shù)持續(xù)6 個(gè)月以上≥0.5℃（過(guò)程中間可有單個(gè)月份未達(dá)指標(biāo)）為一次厄爾尼諾事件；若該區(qū)指數(shù)持續(xù)5 個(gè)月≥0.5℃， 且5 個(gè)月的指數(shù)之和≥4.0℃，也定義為一次厄爾尼諾事件。

拉尼娜事件是指赤道中、東太平洋海表溫度大范圍持續(xù)異常偏冷的現(xiàn)象。一般將NINO 3 區(qū)海表溫度距平指數(shù)至少連續(xù)6 個(gè)月達(dá)到或低于-0.5 ℃定義為一次拉尼娜事件。 為更加充分地反映赤道中、東太平洋的整體狀況，目前中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心在業(yè)務(wù)上主要以NINO Z 區(qū)（亦稱(chēng)NINO 綜合區(qū)，即NINO 1+2+3+4 區(qū)）的海溫距平指數(shù)作為判定拉尼娜事件的依據(jù)。指標(biāo)如下：NINO Z區(qū)海溫距平指數(shù)至少持續(xù)6 個(gè)月≤-0.5℃（過(guò)程中間可有單個(gè)月份未達(dá)指標(biāo)）為一次拉尼娜事件；若該區(qū)指數(shù)持續(xù)5 個(gè)月≤-0.5℃，且5 個(gè)月的指數(shù)之和≤-4.0℃時(shí)，也定義為一次拉尼娜事件。

2017 年10 月開(kāi)始的拉尼娜事件在2018 年4月結(jié)束之后（圖2），赤道中、東太平洋表層海水溫度持續(xù)上升，2018 年為拉尼娜轉(zhuǎn)厄爾尼諾年趨勢(shì)。從2018 年秋季開(kāi)始，隨著赤道中、東太平洋地區(qū)的表層海水逐漸升溫， 大范圍的海溫偏高狀態(tài)形成，意味著太平洋上已轉(zhuǎn)變?yōu)槎驙柲嶂Z狀態(tài)。而從2018 年9 月開(kāi)始，赤道中、東太平洋地區(qū)厄爾尼諾關(guān)鍵海區(qū)NINO 3、4 區(qū)域的表層海水平均溫度偏高程度已經(jīng)超過(guò)了厄爾尼諾偏高0.5℃的閾值，并且這種情況持續(xù)到了2019 年1 月份。 在赤道中、 東太平洋地區(qū)這樣的大范圍海水偏暖持續(xù)的情況下， 中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也顯示，截至2019 年2 月底，赤道中、東太平洋海溫偏暖的范圍、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，已達(dá)到一次厄爾尼諾事件的標(biāo)準(zhǔn)。

從2018 年8 月28℃等溫線分布及歷年平均太平洋28℃等溫線面積對(duì)比分析 （圖3） 可以看出，2018 年8 月超過(guò)28 ℃洋面面積較歷年偏大，洋面溫度偏高。臺(tái)風(fēng)發(fā)生、發(fā)展的根本條件是要有足夠大的海面或洋面， 同時(shí)海面溫度必須在26℃以上。這是擾動(dòng)形成暖心結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，因?yàn)榕难竺?，蘊(yùn)藏著較大的熱量，海面蒸發(fā)亦旺盛，通過(guò)海氣間的湍流輸送， 使擾動(dòng)所在的低層大氣獲得大量暖而濕的空氣。而溫、濕的這種層結(jié)有利于假相當(dāng)位溫隨高度減小，氣層具有條件不穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)蛯訚窨諝鈮K從低層抬升至自由對(duì)流高度后， 氣塊就加速上升， 一直到12km 以上總比周?chē)諝庖枚?。因此，暖洋面為積云發(fā)展以及熱量和水汽的向上輸送提供了十分有利的條件， 而積云對(duì)流釋放大量凝結(jié)潛熱，是使冷心擾動(dòng)轉(zhuǎn)為暖心結(jié)構(gòu)，也是臺(tái)風(fēng)形成的主要能源。 8 月份太平洋整體海溫偏高，為臺(tái)風(fēng)形成提供了有利的熱力條件。

圖1 赤道太平洋海溫監(jiān)測(cè)區(qū)分布圖

圖2 2017 年4 月—2019 年1 月NINO 區(qū)域海溫距平分布

臺(tái)風(fēng)活躍年份主要指1981 年至2018 年影響我國(guó)臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)排名靠前的年份， 本文選取1989 年、1992 年、1994 年、2013 年、2017 年 及2018 年共6 年定義為臺(tái)風(fēng)活躍年份。 對(duì)臺(tái)風(fēng)活躍年份6—10 月海溫場(chǎng)合成資料與歷年海溫場(chǎng)對(duì)比（圖4），得出海溫距平場(chǎng)分布情況，赤道及以北60 緯度范圍內(nèi)海域海溫整體均為正距平，形成3 個(gè)明顯正距平中心， 海溫異常偏高的氣候背景有利于臺(tái)風(fēng)的形成和發(fā)展。

圖3 2018 年8 月及歷年平均太平洋28℃等溫線分布

3.2 500hPa 環(huán)流場(chǎng)分析

從氣候背景場(chǎng)500hPa 高度環(huán)流的異常特征分析來(lái)看，2018 年8 月500hPa 北半球極渦呈單極型分布，略偏向北美洲一側(cè)，極渦中心強(qiáng)度低于536dagpm，同時(shí)極渦附近有明顯的負(fù)距平，負(fù)距平中心值為-10dagpm， 表明北半球極渦較常年同期偏強(qiáng)，極地冷空氣勢(shì)力較常年亦偏強(qiáng)。北半球中高緯度500hPa 平均位勢(shì)高度場(chǎng)呈4 波型分布，除西伯利亞槽區(qū)外， 其余3 個(gè)槽區(qū)都有較明顯的負(fù)距平相對(duì)應(yīng)，表明極地冷空氣向南的擴(kuò)散較強(qiáng)。亞洲受“兩槽一脊”的環(huán)流形勢(shì)控制，且槽、脊的南北徑向度均較大， 兩支高空槽分別位于西西伯利亞地區(qū)和日本以東，槽區(qū)均對(duì)應(yīng)弱的負(fù)距平，表明8 月南下的冷空氣不斷，但勢(shì)力不強(qiáng)。貝加爾湖西部至亞洲大陸東北部為副熱帶高壓脊區(qū)， 對(duì)應(yīng)為顯著正距平區(qū)， 表明西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度較歷年同期明顯偏強(qiáng)。與此對(duì)應(yīng)，我國(guó)西北和東北地區(qū)低槽活動(dòng)頻繁，降水量較常年偏多。西太平洋上臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)路徑主要受副熱帶高壓和西風(fēng)帶環(huán)流影響。 預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑主要著眼于太平洋副熱帶高壓和西風(fēng)帶槽、脊的位置及強(qiáng)度變化，因此臺(tái)風(fēng)向西移過(guò)140°E 后的移動(dòng)方向是實(shí)際預(yù)報(bào)的重點(diǎn)。 2018 年8 月副熱帶高壓異常對(duì)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑也有一定影響。

歷史上，1989 年、1992 年、1994 年、2013 年、2017 年及2018 年為臺(tái)風(fēng)活躍年份， 對(duì)臺(tái)風(fēng)活躍年份6—10 月500hPa 高度場(chǎng)合成資料與歷年高度場(chǎng)對(duì)比（圖5），得出500hPa 高度場(chǎng)距平分布情況，40—60°N、60—90°E 區(qū)域內(nèi)高度場(chǎng)為負(fù)距平，說(shuō)明西風(fēng)帶系統(tǒng)低槽強(qiáng)度偏強(qiáng)， 而中低緯度及海上為正距平，相應(yīng)的高壓系統(tǒng)強(qiáng)度明顯偏強(qiáng)，整體形勢(shì)即高低值系統(tǒng)均較歷年偏強(qiáng)。

圖4 臺(tái)風(fēng)活躍年份6—10 月海表溫度距平分布（單位：℃）

3.3 副熱帶高壓特征分析

從2018 年副熱帶高壓的面積、強(qiáng)度、脊線和脊線位置變化4 個(gè)方面進(jìn)行分析，可以看出，2018 年4 月之后副熱帶高壓面積指數(shù)陡增（圖6a），且強(qiáng)度較歷年平均明顯偏強(qiáng)，7 月份略有減弱但較歷年平均來(lái)看還是偏強(qiáng)趨勢(shì)。 自2018 年4 月份以后500hPa 副熱帶高壓強(qiáng)度明顯加強(qiáng)（圖6b），6 月和8月副熱帶高壓強(qiáng)度出現(xiàn)兩個(gè)峰值，同時(shí)對(duì)比歷史同期副高強(qiáng)度來(lái)看均為偏強(qiáng)趨勢(shì)。副熱帶高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)間控制，導(dǎo)致其控制區(qū)域出現(xiàn)高溫高濕的氣象條件，在其東退過(guò)程中，西風(fēng)帶系統(tǒng)和熱帶系統(tǒng)北上，大氣環(huán)流轉(zhuǎn)變，有利于強(qiáng)天氣的產(chǎn)生。

圖5 臺(tái)風(fēng)活躍年份6—10 月500hPa 高度距平場(chǎng)（單位：dagpm）

從2018 年7—8 月平均500hPa 副熱帶高壓脊線位置變化來(lái)看，7 月之后副熱帶高壓脊線位置不斷北移，7 月中下旬副高脊線達(dá)到45°N，較歷年同期明顯偏北10 個(gè)緯距。在副熱帶高壓長(zhǎng)期控制下， 高溫高濕的氣候背景為后期降水提供了較好的能量條件。 到8 月上中旬副熱帶高壓脊線開(kāi)始南撤， 中下旬副熱帶高壓脊線較歷史平均偏北2～3 個(gè)緯距，副高異常偏北，強(qiáng)度偏強(qiáng)，也對(duì)后期臺(tái)風(fēng)北上有一定的影響。

圖6 2018 年西太平洋副熱帶高壓面積指數(shù)（a）和強(qiáng)度指數(shù)（b）逐月變化

4 結(jié)語(yǔ)

（1）2018 年為拉尼娜轉(zhuǎn)厄爾尼諾年趨勢(shì)，從2018 年9 月開(kāi)始，赤道中、東太平洋地區(qū)厄爾尼諾關(guān)鍵海區(qū)NINO 3、4 區(qū)域的表層海水平均溫度偏高程度已經(jīng)超過(guò)了厄爾尼諾偏高0.5 ℃的閾值，并且這種情況持續(xù)到了2019 年1 月份。

（2）2018 年8 月超過(guò)28 ℃洋面面積較歷年偏大，洋面溫度偏高，為臺(tái)風(fēng)發(fā)生、發(fā)展提供了足夠大的暖洋面。

（3）臺(tái)風(fēng)活躍年份6—10 月海溫距平場(chǎng)，赤道及以北60 緯度范圍內(nèi)整體均為正距平，形成3 個(gè)明顯正距平中心， 海溫異常偏高的氣候背景有利于臺(tái)風(fēng)的形成和發(fā)展。

（4）2018 年8 月500hPa 北半球極渦呈單極型分布， 略偏向北美洲一側(cè)， 極渦中心強(qiáng)度低于536dagpm，同時(shí)極渦附近有明顯的負(fù)距平，北半球極渦較常年同期偏強(qiáng)， 極地冷空氣勢(shì)力較常年亦偏強(qiáng)。北半球中高緯度500hPa 平均位勢(shì)高度場(chǎng)呈4 波型分布，極地冷空氣向南的擴(kuò)散較強(qiáng)。 亞洲受“兩槽一脊” 的環(huán)流形勢(shì)控制，8 月南下的冷空氣不斷，但勢(shì)力不強(qiáng)。貝加爾湖西部至亞洲大陸東北部為副熱帶高壓脊區(qū)， 西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度較歷年同期明顯偏強(qiáng)。 我國(guó)西北和東北地區(qū)低槽活動(dòng)頻繁，降水量較常年偏多。

（5）臺(tái)風(fēng)活躍年份6—10 月500hPa 高度場(chǎng)距平，40—60°N、60—90°E 區(qū)域內(nèi)為負(fù)距平，西風(fēng)帶系統(tǒng)低槽強(qiáng)度偏強(qiáng)，中低緯度及海上為正距平，相應(yīng)的高壓系統(tǒng)強(qiáng)度明顯偏強(qiáng)， 整體形勢(shì)即高低值系統(tǒng)均較歷年偏強(qiáng)。

（6）2018 年4—8 月副熱帶高壓較歷年面積偏大，強(qiáng)度偏強(qiáng)，脊線位置偏西，西進(jìn)北上和東撤南壓幅度較大，調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)臺(tái)風(fēng)發(fā)展和移動(dòng)均有一定影響。