5月孟加拉灣風(fēng)暴不同移動(dòng)路徑典型個(gè)例的大氣環(huán)境場(chǎng)對(duì)比分析

劉佳 晏紅明 葉文群

(1 云南省紅河州氣象局，云南 蒙自 661199；2 云南省氣候中心，昆明 650034)

引 言

孟加拉灣是全球熱帶風(fēng)暴活動(dòng)最頻繁的地區(qū)之一。孟加拉灣風(fēng)暴(簡(jiǎn)稱孟灣風(fēng)暴)是影響低緯高原地區(qū)的重要天氣系統(tǒng)，年均出現(xiàn)5個(gè)左右，約占全球熱帶氣旋總數(shù)的10%，孟灣風(fēng)暴常對(duì)鄰近國(guó)家或地區(qū)造成嚴(yán)重影響，如其偏北移可使孟加拉國(guó)出現(xiàn)大海潮，青藏高原產(chǎn)生暴風(fēng)雪；偏東移對(duì)緬甸、中南半島和我國(guó)西南地區(qū)有較大影響；偏西移則可對(duì)印度、斯里蘭卡等國(guó)造成重大影響[1]。我國(guó)是孟灣風(fēng)暴直接影響的國(guó)家之一，偏東移孟灣風(fēng)暴對(duì)低緯高原地區(qū)的影響尤為顯著，是產(chǎn)生強(qiáng)降水的重要天氣系統(tǒng)，并可在其他天氣系統(tǒng)配合下，使強(qiáng)降水?dāng)U展到整個(gè)西南及江淮流域以南地區(qū)[2]。所以孟灣風(fēng)暴的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)對(duì)防臺(tái)抗臺(tái)工作有重要意義，對(duì)其路徑的研究，在理論和實(shí)踐上都是十分重要和迫切的。

影響臺(tái)風(fēng)移動(dòng)的因素，是臺(tái)風(fēng)研究中的難點(diǎn)[3-4]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)影響臺(tái)風(fēng)路徑的原因進(jìn)行了大量研究，如袁俊鵬等[5]對(duì)西北太平洋熱帶氣旋路徑進(jìn)行分析，指出西北路徑和轉(zhuǎn)向路徑的熱帶氣旋與局地海溫的變化有相反關(guān)系；徐晶等[6]通過(guò)動(dòng)力診斷分析從上下游效應(yīng)、中低緯相互作用的角度探討了青藏高原上空天氣系統(tǒng)變化與西太平洋臺(tái)風(fēng)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系；田華等[7]研究了大氣季節(jié)內(nèi)振蕩(Intraseasonal Oscillations, ISO)對(duì)西北太平洋臺(tái)風(fēng)路徑的影響，指出大氣ISO在對(duì)流層低層和中層通過(guò)低頻氣旋或反氣旋環(huán)流的形式影響季風(fēng)槽及副熱帶高壓的位置和強(qiáng)度，從而影響臺(tái)風(fēng)的活動(dòng)路徑；馬紅云等[8]利用β平面準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式和高分辨率f平面準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式，通過(guò)6組試驗(yàn)研究了初始臺(tái)風(fēng)切向風(fēng)速水平廓線對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度的影響；張行才等[9]通過(guò)診斷分析發(fā)現(xiàn)中、高層臺(tái)風(fēng)中心附近的異常增溫對(duì)臺(tái)風(fēng)未來(lái)的移動(dòng)趨勢(shì)有著很好的指示作用。國(guó)際上，1990年美國(guó)NOAA和NCAR等對(duì)臺(tái)風(fēng)運(yùn)動(dòng)突變的原因進(jìn)行了探究[10-11]；2003年由美國(guó)海軍研究院主持的CBLAST試驗(yàn)[12]，加深了強(qiáng)風(fēng)背景下海氣相互作用過(guò)程對(duì)颶風(fēng)強(qiáng)度影響的了解。以上工作為熱帶風(fēng)暴路徑研究及其預(yù)報(bào)奠定了一定的理論基礎(chǔ)[13]。

但目前，對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑的研究主要集中在西北太平洋地區(qū)，對(duì)孟灣風(fēng)暴的研究主要還側(cè)重于孟灣風(fēng)暴活動(dòng)特征及其影響[14-15]。北京大學(xué)地球物理系熱帶天氣研究組[16]初步統(tǒng)計(jì)了孟灣風(fēng)暴活動(dòng)特征及其對(duì)我國(guó)天氣的影響；李玉柱[17]統(tǒng)計(jì)分析了初夏孟灣風(fēng)暴的若干特征；王友恒等[18]發(fā)現(xiàn)孟灣風(fēng)暴主要出現(xiàn)在春秋兩季的雙峰型特征，并分析了北印度洋熱帶風(fēng)暴與我國(guó)西藏降水的關(guān)系；王允寬等[19]研究了青藏高原地形對(duì)孟灣風(fēng)暴降水的影響；楊祖芳等[20]對(duì)比分析兩個(gè)孟灣風(fēng)暴對(duì)我國(guó)降水的影響，發(fā)現(xiàn)降水落區(qū)和強(qiáng)度的差別主要決定于中緯度冷空氣活動(dòng)及中低緯系統(tǒng)的相互作用。這些工作為初步認(rèn)識(shí)孟灣風(fēng)暴的活動(dòng)及影響有重要意義，但對(duì)孟灣風(fēng)暴移動(dòng)路徑的研究還較少。

本文將通過(guò)不同路徑孟灣風(fēng)暴典型個(gè)例的對(duì)比分析，初步探討了不同移動(dòng)路徑孟灣風(fēng)暴的活動(dòng)特征及其相應(yīng)高低層大氣環(huán)流背景場(chǎng)差異，對(duì)于了解影響孟灣風(fēng)暴移動(dòng)路徑的關(guān)鍵大氣環(huán)流因子有一定意義。

1 資料

本文所用資料包括：聯(lián)合臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心(JTWC)UNISYS氣候網(wǎng)站(http:∥weather.unisys.com)的孟灣風(fēng)暴資料，包括每6 h熱帶氣旋的中心位置和最大風(fēng)速，資料年限始于1945年，其中，1945—1971年的資料不分強(qiáng)度等級(jí)，統(tǒng)一稱為熱帶氣旋，1972—2017年的資料則按照Saffir-Simpson的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)將熱帶氣旋分為7個(gè)等級(jí)，并將熱帶氣旋風(fēng)速大于等于17.2 m·s-1，即風(fēng)力8～9級(jí)(3 447 (n mile·h-1))統(tǒng)一定義為熱帶風(fēng)暴，達(dá)不到該標(biāo)準(zhǔn)的則稱為熱帶氣旋。ECMWF每日4次(分別為00時(shí)、06時(shí)、12時(shí)、18時(shí)；世界時(shí)，下同)的逐日再分析資料(ERA-Interim)，水平分辨率為1°×1°，有37個(gè)標(biāo)準(zhǔn)等壓層(1 000～1 hPa)要素信息，包括了海平面氣壓、位勢(shì)高度、溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)場(chǎng)、散度、渦度等要素。云頂亮溫資料(Temperature of Blackbody Brightness, TBB)來(lái)自FY-2C及FY-2E衛(wèi)星VISSR儀器1 h平均相當(dāng)TBB溫度產(chǎn)品，資料來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http:∥cdc.cma.gov.cn/)。

2 典型個(gè)例的選取分析

2.1 5月孟加拉灣風(fēng)暴活動(dòng)特征

1945—2017年5月孟加拉灣地區(qū)共有69個(gè)熱帶氣旋和風(fēng)暴生成，氣旋和風(fēng)暴生成之后會(huì)沿著不同的方向移動(dòng)。對(duì)孟灣風(fēng)暴移動(dòng)路徑的分類有主觀、客觀方法，分類標(biāo)準(zhǔn)不一：王友恒等[18]將1973—1987年51個(gè)熱帶風(fēng)暴分為四類，即轉(zhuǎn)向行、偏北或西北行、向東行和偏西行。段旭等[1]將1971—2010年110個(gè)孟灣風(fēng)暴根據(jù)其登陸方向定性地分為W、NW、NE和E共四類方向路徑。林志強(qiáng)等[22]使用聚類分析法將1972—2011年間共131個(gè)孟灣風(fēng)暴分為三類：西行類、北行類和西北行類。

本文根據(jù)孟灣風(fēng)暴的移動(dòng)方向、路徑特征，可將風(fēng)暴和氣旋劃分為4種類型：北上、東北移、西北移和轉(zhuǎn)向，計(jì)算移動(dòng)方向與緯圈的夾角，夾角85°～95°為北上，5°～85°為東北移，95°～175°為西北移。風(fēng)暴或氣旋在北上、東北移、西北移的過(guò)程中發(fā)生明顯的折轉(zhuǎn)，折轉(zhuǎn)后的路徑與之前路徑夾角達(dá)45°以上，為轉(zhuǎn)向路徑。根據(jù)分類，1945—2017年的69個(gè)熱帶氣旋和風(fēng)暴中，北上12個(gè)，東北移28個(gè)，西北移14個(gè)，轉(zhuǎn)向15個(gè)。其中東北移的熱帶氣旋和風(fēng)暴最多(占總數(shù)的41%)，北上的熱帶氣旋和風(fēng)暴最少(17%)。不同路徑典型氣旋和風(fēng)暴個(gè)例的主要信息和移動(dòng)路徑見(jiàn)表1和圖1。北上氣旋和風(fēng)暴(圖1a)一直北上到達(dá)印度、孟加拉國(guó)；東北移氣旋和風(fēng)暴(圖1b)向東北方向移動(dòng)，到達(dá)緬甸對(duì)其造成影響，如再東移，減弱的低壓將對(duì)我國(guó)云南等地造成影響；西北移氣旋和風(fēng)暴(圖1c)向西北方向移動(dòng)，到達(dá)印度對(duì)其造成影響；轉(zhuǎn)向路徑比較特殊(圖1d)，氣旋和風(fēng)暴從東北移轉(zhuǎn)為西北移，或西北移轉(zhuǎn)為東北移，主要影響印度、孟加拉國(guó)、緬甸等地。對(duì)孟灣風(fēng)暴發(fā)生的源地初步分析發(fā)現(xiàn)，28個(gè)東北移風(fēng)暴和氣旋中22個(gè)(達(dá)78%)生成在10°N以北的區(qū)域；14個(gè)西北移風(fēng)暴和氣旋中8個(gè)(達(dá)57%)生成在10°N以南的區(qū)域；15個(gè)轉(zhuǎn)向路徑風(fēng)暴和氣旋中有10個(gè)(67%)在10°N以北區(qū)域生成，而這10個(gè)風(fēng)暴和氣旋均從一開始的西北移轉(zhuǎn)向了東北移。

表1 不同路徑典型孟灣風(fēng)暴基本信息Table 1 The basic information of typical storm over the Bay of Bengal in different paths

圖1 1945—2017年初夏不同移動(dòng)路徑孟灣風(fēng)暴:(a)北上;(b)東北移;(c)西北移;(d)轉(zhuǎn)向Fig.1 The storm over the Bay of Bengal with different moving paths in early summer from 1945 to 2017:(a)northward; (b)northeast; (c)northwest; (d)steering

為了不受年代際背景的影響，本文選取季節(jié)背景一致，發(fā)生在1990年之后、出現(xiàn)在5月、強(qiáng)度達(dá)到熱帶風(fēng)暴級(jí)、移動(dòng)路徑很明顯的4個(gè)典型加拉孟灣風(fēng)暴進(jìn)行比較，即表2和圖1中粗體標(biāo)識(shí)的風(fēng)暴個(gè)例：199002號(hào)、200902號(hào)(Aila)、201001號(hào)(Laila)和201601號(hào)(Roanu)，其中3個(gè)出現(xiàn)在5月中下旬，1個(gè)在5月上旬。

表2 4個(gè)典型孟灣風(fēng)暴個(gè)例信息Table 2 The information of four typical cases of storm over the Bay of Bengal

2.2 典型風(fēng)暴個(gè)例的活動(dòng)特征

首先對(duì)比4個(gè)典型個(gè)例，圖2(1—3列)中陰影為TBB(1990年沒(méi)有云圖資料)，其揭示了云及其演變過(guò)程的顯著特征。分析發(fā)現(xiàn)：孟灣風(fēng)暴生成后強(qiáng)對(duì)流云系多集中在風(fēng)暴的西南側(cè)，隨著風(fēng)暴的移動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)向東南側(cè)，強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在風(fēng)暴右側(cè)大風(fēng)速區(qū)。在風(fēng)暴發(fā)展旺盛時(shí)期，沿垂直于風(fēng)暴移動(dòng)路徑(圖2第2列基線位置)的區(qū)域作垂直剖面(圖2第4列)，對(duì)比不同移動(dòng)路徑孟灣風(fēng)暴的環(huán)流場(chǎng)，“Aila”左側(cè)從地面到中高層為偏北風(fēng)，右側(cè)整層為偏南風(fēng)，且右側(cè)風(fēng)較大；“Roanu”左側(cè)低層為偏北風(fēng)，右側(cè)從地面到高層為西南風(fēng)，且右側(cè)風(fēng)較大；199002號(hào)風(fēng)暴左側(cè)中低層為偏北風(fēng)，右側(cè)地面到中高層為東南風(fēng)，且右側(cè)東南風(fēng)較大；轉(zhuǎn)向風(fēng)暴在轉(zhuǎn)向點(diǎn)時(shí)風(fēng)暴左側(cè)中低層為偏北風(fēng)，右側(cè)低層為偏南風(fēng)，對(duì)流層中高層為西南風(fēng)，且西南風(fēng)風(fēng)速在后續(xù)時(shí)次增大(圖略)。這種風(fēng)暴兩側(cè)風(fēng)速的分布可能是環(huán)境風(fēng)疊加風(fēng)暴自身風(fēng)速得到，而環(huán)流兩側(cè)的風(fēng)向風(fēng)速的不對(duì)稱導(dǎo)致了風(fēng)暴移動(dòng)方向的不同，圖2a4風(fēng)暴環(huán)流南風(fēng)分量導(dǎo)致其北上，圖2b4風(fēng)暴環(huán)流西南風(fēng)分量導(dǎo)致其東北移，圖2c4風(fēng)暴環(huán)流東南風(fēng)分量導(dǎo)致其西北移，圖2d4中高層西南風(fēng)分量增強(qiáng)導(dǎo)致其轉(zhuǎn)向西北移。

圖2 典型孟灣風(fēng)暴個(gè)例700 hPa風(fēng)場(chǎng)、TBB(陰影，單位為℃)及沿基線的垂直剖面(第4列)(:風(fēng)暴中心位置；藍(lán)色粗實(shí)線:移動(dòng)路徑；綠色虛線:與路徑相垂直的剖面基線)；(a)“Aila”；(b)“Roanu”；(c)199002號(hào)；(d)“Laila”Fig.2 700 hPa wind field， TBB (shaded， unit: ℃) and vertical cross sections along the baseline (fourth column) with typical cases ofstorm over the Bay of Bengal (: storm center; heavy blue line: moving path; green dotted line: section baseline perpendicular to path):(a)Aila；(b)Roanu；(c)No.199002；(d)Laila

2.3 典型孟灣風(fēng)暴個(gè)例的垂直結(jié)構(gòu)特征

分析典型風(fēng)暴發(fā)展旺盛時(shí)期風(fēng)暴區(qū)域垂直結(jié)構(gòu)(圖3)可以看到，正渦度區(qū)從底層發(fā)展到200 hPa，低層正渦度明顯大于高層，正渦度中心出現(xiàn)在850 hPa低層。4次過(guò)程孟灣風(fēng)暴強(qiáng)度不同，對(duì)應(yīng)正渦度中心強(qiáng)度不同：200901號(hào)風(fēng)暴中心風(fēng)速65 n mile·h-1，正渦度中心為35×10-5·s-1；201601號(hào)風(fēng)暴中心風(fēng)速50 n mile·h-1，正渦度中心為35×10-5s-1；199002號(hào)風(fēng)暴中心風(fēng)速125 n mile·h-1，正渦度中心為40×10-5s-1；201001號(hào)風(fēng)暴中心風(fēng)速65 n mile·h-1，正渦度中心為30×10-5s-1。即風(fēng)暴強(qiáng)度越強(qiáng)，正渦度越強(qiáng)，氣旋性發(fā)展越強(qiáng)。

圖3 典型孟灣風(fēng)暴個(gè)例發(fā)展旺盛時(shí)期渦度場(chǎng)(陰影，單位：10-5 s-1)、散度場(chǎng)(等值線，實(shí)/虛線表示輻散/輻合，單位: 10-5 s-1)及流線(緯向風(fēng)與垂直風(fēng)合成)沿圖2中基線的垂直剖面:(a)2009年5月25日06時(shí);(b)2016年5月20日12時(shí);(c)1990年5月8日12時(shí);(d)2010年5月20日06時(shí)Fig.3 The vertical profile of vorticity (shadow， unit: 10-5 s-1)， divergence (contour， solid/dotted line is for divergence/convergence，unit: 10-5 s-1)and streamline (combination of zonal wind and vertical wind) along the baseline in fig.2 during the period of strong development oftypical cases of storm over the Bay of Bengal at:(a)0600 UTC on May 25， 2009; (b)1200 UTC on May 20， 2016; (c)1200 UTC on May 8， 1990; (d)0600 UTC on may 20， 2010

從高低層大氣散度場(chǎng)分布看，風(fēng)暴區(qū)域表現(xiàn)為低層輻合高層輻散的垂直結(jié)構(gòu)，輻合區(qū)主要集中在對(duì)流層低層850 hPa以下，等值線密集，但在850～500 hPa出現(xiàn)輻合輻散交替變化；對(duì)流層高層輻散為主，這種低層輻合高層輻散的垂直結(jié)構(gòu)利于風(fēng)暴的發(fā)展。且對(duì)比發(fā)現(xiàn)，對(duì)于發(fā)展最強(qiáng)的西北移熱帶風(fēng)暴，低層輻合高層輻散的垂直結(jié)構(gòu)特征也最明顯，也進(jìn)一步表明了大氣垂直散度變化對(duì)孟灣風(fēng)暴發(fā)展的影響。

從流場(chǎng)看，臺(tái)風(fēng)中心附近為強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)，不同的是，Aila風(fēng)暴兩側(cè)在300 hPa以上對(duì)稱出現(xiàn)下沉氣流區(qū)；Roanu左側(cè)400 hPa以下為下沉氣流，中心及右側(cè)為上升氣流，且有偏東分量，其對(duì)風(fēng)暴東北移有利；199002號(hào)風(fēng)暴左側(cè)300 hPa附近有氣旋性切變，中心及右側(cè)表現(xiàn)出強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)，且有偏西方向分量，尤其是高層，風(fēng)暴兩側(cè)均出現(xiàn)明顯的偏西風(fēng)分量，對(duì)于風(fēng)暴的西北移十分有利；Laila左側(cè)200 hPa以上為下沉氣流，中心及右側(cè)為強(qiáng)上升氣流。進(jìn)一步表明風(fēng)暴兩側(cè)環(huán)境風(fēng)的東西風(fēng)分量對(duì)風(fēng)暴的移動(dòng)方向有一定的影響。

3 大氣環(huán)境場(chǎng)的影響

3.1 中高層大氣環(huán)境場(chǎng)對(duì)孟灣風(fēng)暴移動(dòng)路徑的影響

高低緯度大氣環(huán)流的變化是相互聯(lián)系和相互影響的。圖4—7分別是4個(gè)典型個(gè)例孟灣風(fēng)暴發(fā)生時(shí)500 hPa風(fēng)場(chǎng)和位勢(shì)高度場(chǎng)。發(fā)現(xiàn)孟灣風(fēng)暴的生成和移動(dòng)與阿拉伯副熱帶高壓(簡(jiǎn)稱阿拉伯副高)和西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度和位置變化，以及中高緯度地區(qū)的槽脊波動(dòng)有十分緊密聯(lián)系。

“Aila”初期中高緯地區(qū)有3個(gè)脊和4個(gè)弱槽活動(dòng)，在與阿拉伯副高和西太平洋副熱帶高壓相對(duì)應(yīng)的中高緯度地區(qū)均為高壓脊活動(dòng)，其中50°E附近高壓脊強(qiáng)盛，經(jīng)向度大，南側(cè)阿拉伯高壓偏強(qiáng)，中心590 dagpm，而110°E附近中高緯地區(qū)脊區(qū)偏弱，等高線較為平直，南側(cè)西太平洋副熱帶高壓也較弱，中心588 dagpm(圖4a)。風(fēng)暴發(fā)展過(guò)程中，西太平洋副熱帶高壓北側(cè)中高緯度脊逐漸加強(qiáng)，同時(shí)西太平洋副熱帶高壓也逐漸加強(qiáng)，并向北發(fā)展，最終與阿拉伯副高勢(shì)力相當(dāng)，同時(shí)中高緯度地區(qū)位于60°E附近的低壓槽逐漸西移至80°E附近，與孟加拉灣地區(qū)的低壓槽共同形成了南北一致的低壓槽區(qū)，有利于孟灣風(fēng)暴趨向于北邊低值區(qū)移動(dòng)。另外，勢(shì)力相當(dāng)?shù)陌⒗备吆臀魈窖蟾睙釒Ц邏?，也使得孟灣風(fēng)暴向偏北方向移動(dòng)(圖4c)。

圖4 北上孟灣風(fēng)暴(“Aila”)500 hPa風(fēng)場(chǎng)與位勢(shì)高度場(chǎng)(等值線，單位：dagpm)：(a)24日00時(shí);(b)25日06時(shí);(c)25日18時(shí)Fig.4 500 hPa wind vectors， and divergence (contour， unit: dagpm ) for Aila： (a)0000 UTC on 24；(b)0600 UTC on 25；(c)1800 UTC on 25

“Rosnu”初期在中高緯為“兩脊一槽”型，兩脊寬廣，主體分別位于60°E和120°E附近，中間80°E附近為低壓槽區(qū)。兩脊在中低緯度對(duì)應(yīng)阿拉伯副高和西太平洋副熱帶高壓，兩副高強(qiáng)度較強(qiáng)，阿拉伯副高和西太平洋副熱帶高壓588線連為一體，風(fēng)暴生成于孟加拉灣地區(qū)的低值區(qū)，低壓槽范圍較小(圖5a)。隨中高緯60 °E附近高壓脊加強(qiáng)，脊前冷空氣向南輸送，80 °E附近的槽發(fā)展加強(qiáng)，并向南擴(kuò)展，相應(yīng)孟加拉灣地區(qū)的低壓槽發(fā)展，588線斷裂，風(fēng)暴向北移動(dòng)至20 °N附近，正好位于西太平洋副熱帶高壓西北側(cè)，盡管此時(shí)西太平洋副熱帶高壓比阿拉伯副高偏強(qiáng)，但由于西太平洋副熱帶高壓位置偏南偏西，在西太平洋副熱帶高壓西北側(cè)西南氣流引導(dǎo)下，最終導(dǎo)致孟灣風(fēng)暴東北移(圖5b、c)。

圖5 東北移孟灣風(fēng)暴(“Roanu”)500 hPa風(fēng)場(chǎng)與位勢(shì)高度場(chǎng)(等值線，單位：dagpm)：(a)18日06時(shí);(b)19日12時(shí);(c)21日00時(shí)Fig.5 500 hPa wind vectors， and divergence (contour， units: dagpm ) for Roanu:(a)0600 UTC on 18；(b)1200 UTC on 19；(c)0000 UTC on 21

199002號(hào)風(fēng)暴初期，中高緯為“兩槽一脊”型，低壓槽分別位于50°E和120°E附近，高壓脊位于80°E附近，低壓槽發(fā)展旺盛，并向南伸展至25°N附近；低緯度阿拉伯副高較強(qiáng)，588 dagpm高壓中心位于阿拉伯半島南部，相比之下，西太平洋副熱帶高壓明顯偏弱(圖6a)。風(fēng)暴發(fā)展過(guò)程中，中高緯度環(huán)流經(jīng)向度減弱，120°E附近東亞槽快速東移，強(qiáng)度減弱，相應(yīng)低緯度西太平洋副熱帶高壓顯著加強(qiáng)西伸，588 dagpm線向西擴(kuò)展至120°E附近，而相比之下阿拉伯副高卻減弱西退(圖6b、c)。低緯地區(qū)西太平洋副熱帶高壓的加強(qiáng)西伸對(duì)風(fēng)暴的東移有一定的阻擋作用，而阿拉伯副高減弱西退，有利于風(fēng)暴西北移。

圖6 西北移孟灣風(fēng)暴(199002號(hào))500 hPa風(fēng)場(chǎng)與位勢(shì)高度場(chǎng)(等值線，單位：dagpm)：(a)4日18時(shí);(b)8日00時(shí);(c)10日00時(shí)Fig.6 500 hPa wind vectors， and divergence (contour， units: dagpm ) for NO.199002 at： (a)1800 UTC on 04；(b)0000 UTC on 08；(c)0000 UTC on 10

“Laila”生成初期中高緯度地區(qū)主要以緯向環(huán)流為主，低緯度阿拉伯副高和西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)，尤其西太平洋副熱帶高壓偏強(qiáng)偏西顯著，風(fēng)暴生成于西太平洋副熱帶高壓南側(cè)的低值輻合區(qū)，可以看到此時(shí)風(fēng)暴主要受西太平洋副熱帶高壓南側(cè)偏東氣流引導(dǎo)向西北移(圖7a)。風(fēng)暴移動(dòng)也會(huì)對(duì)副熱帶高壓形狀變化產(chǎn)生一定影響，受風(fēng)暴影響，西太平洋副熱帶高壓東退，而此時(shí)阿拉伯副高出現(xiàn)加強(qiáng)西伸，風(fēng)暴位于西太平洋副熱帶高壓西北側(cè)，在西太平洋副熱帶高壓西北側(cè)西南氣流引導(dǎo)下轉(zhuǎn)向東北移。

圖7 轉(zhuǎn)向孟灣風(fēng)暴(“Laila”)500 hPa風(fēng)場(chǎng)與位勢(shì)高度場(chǎng)(等值線，單位：dagpm):(a)4日18時(shí)；(b)8日00時(shí)；(c)10日00時(shí)Fig.7 500 hPa wind vectors， and divergence (contour， units: dagpm ) for Laila at: (a)1800 UTC on 04; (b)0000 UTC on 08; (c)0000 UTC on 10

通過(guò)對(duì)比4條不同路徑風(fēng)暴的背景場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，孟灣風(fēng)暴一般在阿拉伯副高和西太平洋副熱帶高壓之間生成。中高緯環(huán)流形勢(shì)、中緯度西風(fēng)槽、阿拉伯副高和西太平洋副熱帶高壓的位置和強(qiáng)度對(duì)孟灣風(fēng)暴的移動(dòng)路徑均起著重要作用：中高緯的環(huán)流形勢(shì)會(huì)影響低緯度地區(qū)阿拉伯副高和西太平洋副熱帶高壓的位置和強(qiáng)度；西風(fēng)槽低壓區(qū)的位置、強(qiáng)度和移動(dòng)方向，會(huì)通過(guò)吸引孟灣風(fēng)暴向低值區(qū)移動(dòng)，從而影響孟灣風(fēng)暴移動(dòng)路徑；阿拉伯副高和西太平洋副熱帶高壓的位置和強(qiáng)度直接影響孟灣風(fēng)暴的移動(dòng)，當(dāng)阿拉伯副高明顯偏強(qiáng)，位置偏東，而西太平洋副熱帶高壓偏弱，位置偏東時(shí)，孟灣風(fēng)暴在西太平洋副熱帶高壓西側(cè)西南氣流引導(dǎo)下向東北移；當(dāng)阿拉伯副高偏弱，位置偏西偏北，西太平洋副熱帶高壓偏強(qiáng)，位置偏西偏北，孟灣風(fēng)暴在西太平洋副熱帶高壓南側(cè)東南氣流引導(dǎo)下向西北移；當(dāng)阿拉伯副高與西太平洋副熱帶高壓勢(shì)力相當(dāng)，孟灣風(fēng)暴北上。

另外，孟灣風(fēng)暴生成的位置也影響其移動(dòng)的路徑：在較偏北的孟加拉灣海域生成，容易受到西太平洋副熱帶高壓西側(cè)西南氣流影響而東北移；在較偏南的孟加拉灣海域生成，容易受到西太平洋副熱帶高壓南側(cè)東南氣流引導(dǎo)而西北移。這可能是因?yàn)槊蠟筹L(fēng)暴到了比較高的緯度(約10°N以北)，因柯氏力增加使其偏北且偏右前進(jìn)，漸漸受西風(fēng)引導(dǎo)轉(zhuǎn)向東北方向移動(dòng)。

3.2 高空急流對(duì)孟灣風(fēng)暴移動(dòng)路徑的影響

200 hPa高空西風(fēng)急流是影響東亞天氣、氣候的重要系統(tǒng)[21]。研究[1，22]認(rèn)為，在高空急流入口區(qū)如果滿足重力慣性波不穩(wěn)定條件，會(huì)激發(fā)強(qiáng)熱力直接環(huán)流，導(dǎo)致高空急流入口區(qū)南側(cè)700～400 hPa深厚的垂直上升運(yùn)動(dòng)。暴雨發(fā)生在高空急流入口區(qū)的右側(cè)強(qiáng)輻散區(qū)下方，高空急流及相伴隨的次級(jí)環(huán)流的上升支使得暴雨強(qiáng)度增強(qiáng)[21，23]。即高空急流及其附近散度場(chǎng)與高空急流相伴隨的次級(jí)環(huán)流對(duì)低層氣旋、強(qiáng)對(duì)流、暴雨、暴雪及其強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)等均有重要的影響。那對(duì)孟灣風(fēng)暴移動(dòng)路徑是否會(huì)產(chǎn)生影響？

北上：“Aila”生成時(shí)(圖8a)，200 hPa高空急流軸位于中國(guó)中部，位置偏北(38°N，105°E)，呈弧形，中心向北突出，急流右側(cè)風(fēng)速為反氣旋性切變，有偏差風(fēng)輻散和負(fù)相對(duì)渦度。在“Aila”西北側(cè)有6×10-5m-1的輻散中心，高空急流的通風(fēng)、抽吸作用引起大氣層結(jié)不穩(wěn)定和高空輻散上升運(yùn)動(dòng)，“Aila”在孟加拉灣生成后受低層偏南氣流的引導(dǎo)有向著高空強(qiáng)輻散區(qū)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。風(fēng)暴發(fā)展中(圖8b)急流軸中心北抬加強(qiáng)顯著，其南側(cè)的反氣旋性切變加強(qiáng)，位于“Aila”西北側(cè)的輻散區(qū)加強(qiáng)向偏北方向移動(dòng)，對(duì)“Aila”的北上均有十分重要的引導(dǎo)作用。

東北移：“Roanu”生成時(shí)(圖8c)，200 hPa高空急流軸位于中國(guó)西南部(28°N，95°E)，呈東西向，急流入口區(qū)右側(cè)位于印度北部，離“Roanu”較遠(yuǎn)，急流軸右側(cè)是反氣旋性切變，具有負(fù)相對(duì)渦度和偏差風(fēng)輻散，“Roanu”西北側(cè)也有5×10-5m-1的輻散中心，“Roanu”受低層西南氣流的引導(dǎo)向著高空強(qiáng)輻散區(qū)運(yùn)動(dòng)。風(fēng)暴發(fā)展中(圖8d)的急流軸東移略北抬，右后方輻散區(qū)也東移北抬，“Roanu”原西北側(cè)的輻散中心轉(zhuǎn)到其東北方向， 引導(dǎo)“Roanu”向其東北部輻散大值區(qū)方向移動(dòng)。

圖8 孟灣風(fēng)暴生成和發(fā)展中200 hPa風(fēng)場(chǎng)(陰影區(qū)為等風(fēng)速線大于30 m·s-1)與散度場(chǎng)(等值線，實(shí)/虛線表示輻散/輻合，單位：10-5 s-1)：(a、b):“Aila”； (c、d)：ROANU；(e、f)：199002號(hào)； (g、h)：“Aila”Fig.8 The 200 hPa wind field (shaded for isotach exceeding 30 m·s-1) and divergence field (contour， solid/dashed line is for divergence/convergence，unit: 10-5 s-1) during the period of formation and development of storm over the Bay of Bengal (a，b)Aila；(c，d)Roanu；(e，f)NO.199002； (g，h)Laila

西北移：199002號(hào)孟灣風(fēng)暴生成時(shí)(圖8e)，200 hPa高空急流軸位于中國(guó)東部，呈東北—西南向，急流的入口區(qū)右側(cè)位于印度中部，且急流附近印度中部有高空槽配合(圖略)，流線曲率很大，從而加強(qiáng)了偏差風(fēng)，即急流軸右側(cè)槽前就已具有強(qiáng)烈的偏差風(fēng)輻散，且急流軸右后側(cè)與孟灣風(fēng)暴距離較近，孟灣風(fēng)暴西北側(cè)有6×10-5m-1的輻散中心，于是孟灣風(fēng)暴生成后在高空輻散區(qū)的引導(dǎo)下得到發(fā)展并西移。發(fā)展中(圖8f)急流軸東移，印度中部的風(fēng)速大值區(qū)減弱消失，取而代之的是新發(fā)展的高空急流右前側(cè)的偏北氣流，具有偏差風(fēng)輻合，位于孟灣風(fēng)暴東側(cè)，阻斷了孟灣風(fēng)暴向東移動(dòng)，另外，孟灣風(fēng)暴西北側(cè)的輻散中心加強(qiáng)到8×10-5m-1且向西北方移動(dòng)，于是孟灣風(fēng)暴向著高空輻散區(qū)運(yùn)動(dòng)，即向西北方向移動(dòng)。

轉(zhuǎn)向： “Laila”生成時(shí)(圖8g)，200 hPa高空急流軸位于印度北部與中國(guó)交界處，急流入口區(qū)的右側(cè)位于印度西北部，“Laila”西北側(cè)有6×10-5m-1的輻散中心，于是“Laila”向輻散區(qū)移動(dòng)，即西北方向移動(dòng)；發(fā)展中(圖8h)，高空急流發(fā)展東移到青藏高原附近，反氣旋切變區(qū)、輻散區(qū)也東移，于是“Laila”轉(zhuǎn)向東北方向移動(dòng)。

對(duì)比4條路徑下200 hPa風(fēng)場(chǎng)及高空急流都顯示，急流入口區(qū)的右側(cè)為反氣旋性切變、偏差風(fēng)輻散區(qū)，其通風(fēng)、抽吸作用引起大氣層結(jié)不穩(wěn)定和高空輻散上升運(yùn)動(dòng)，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)孟灣風(fēng)暴有向著與高空急流相關(guān)的輻散區(qū)方向運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。

3.3 高低層緯向風(fēng)切變對(duì)孟灣風(fēng)暴移動(dòng)路徑的影響

中高緯度地區(qū)把200 hPa與850 hPa的緯向風(fēng)速差看作是局地對(duì)流層的緯向熱成風(fēng)，區(qū)域(0°～20°N，40°～110°E)平均的風(fēng)切變常用來(lái)表征南亞夏季風(fēng)[24]。在低緯度地區(qū)，由于不滿足地轉(zhuǎn)風(fēng)關(guān)系，200 hPa與850 hPa的緯向風(fēng)速差反映了海表溫度梯度或海陸溫度梯度等熱力驅(qū)動(dòng)的大氣運(yùn)動(dòng)，即是對(duì)熱力強(qiáng)迫的量度。下文使用格點(diǎn)風(fēng)場(chǎng)資料計(jì)算典型個(gè)例200 hPa與850 hPa的緯向風(fēng)速差，討論垂直緯向風(fēng)切變(圖9)對(duì)孟灣風(fēng)暴移動(dòng)的影響。

可以看出孟灣風(fēng)暴存在于緯向風(fēng)切變等值線密集區(qū)，即弱的垂直緯向風(fēng)切變區(qū)，這是因?yàn)槿醯拇怪本曄蝻L(fēng)有利于初生階段臺(tái)風(fēng)低壓的暖心維持和能量的聚集。在孟灣風(fēng)暴南側(cè)為東風(fēng)切變負(fù)值區(qū)。孟灣風(fēng)暴發(fā)展移動(dòng)過(guò)程中，南側(cè)東風(fēng)切變負(fù)值區(qū)等值線變得越來(lái)越密集，中心值增大?！癆ila”(圖9a、b)南側(cè)存在-20 m·s-1的東風(fēng)切變大值區(qū)，在發(fā)展過(guò)程中，東風(fēng)切變區(qū)自南向北加強(qiáng)發(fā)展推進(jìn)，中心增強(qiáng)為-25 m·s-1；“Roanu”(圖9c、d)南側(cè)東風(fēng)切變大值區(qū)自西南向東北方向發(fā)展加強(qiáng)并推進(jìn)，中心增強(qiáng)為-30 m·s-1； 199002號(hào)孟灣風(fēng)暴(圖9e、f)南側(cè)東風(fēng)切變大值區(qū)(中心-15 m·s-1)范圍不斷向西壓縮，中心加強(qiáng)到-20 m·s-1； “Laila”(圖9g、h)其南側(cè)東風(fēng)切變大值區(qū)(中心-30 m·s-1)向西推進(jìn)，然后大值區(qū)減弱緩慢向東北方向推進(jìn)。也即東風(fēng)切變移動(dòng)增強(qiáng)的方向指示孟灣風(fēng)暴移動(dòng)的方向。

圖9 孟灣風(fēng)暴生成和發(fā)展中垂直緯向風(fēng)切變(200 hPa緯向風(fēng)-850 hPa緯向風(fēng)，單位：m·s-1)：(a、b) “Aila”； (c、d)“Roanu”；(e、f)199002號(hào)； (g、h)“Laila”Fig.9 The variation zonal wind shear (U200 hPa-U850 hPa，unit: m·s-1) during the period of formation anddevelopment of storm over the Bay of Bengal： (a，b) Aila；(c，d)Roanu；(e，f)NO.199002； (g，h)Laila

4 結(jié)論

本文基于JTWC最佳路徑數(shù)據(jù)集，以及歐洲中心ERA-Interim再分析資料，對(duì)比分析了5月不同活動(dòng)路徑孟灣風(fēng)暴相應(yīng)的高低層大氣環(huán)境場(chǎng)差異，探討和確定影響風(fēng)暴路徑的關(guān)鍵大氣環(huán)流因子。主要結(jié)論如下：

(1)5月孟加拉灣氣旋或風(fēng)暴的移動(dòng)路徑分為北上、東北移、西北移、轉(zhuǎn)向4種，其中，東北移路徑最多，占總次數(shù)的41%，西北路徑次之，出現(xiàn)最少的是北上路徑。

(2)孟灣風(fēng)暴生成后強(qiáng)對(duì)流云系多集中在風(fēng)暴的西南側(cè)，隨著風(fēng)暴的移動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)向東南側(cè)。風(fēng)暴兩側(cè)風(fēng)速的分布可能是環(huán)境風(fēng)疊加風(fēng)暴自身風(fēng)速得到，而環(huán)流兩側(cè)的風(fēng)向風(fēng)速的不對(duì)稱導(dǎo)致了風(fēng)暴移動(dòng)方向的不同。

(3)孟灣風(fēng)暴發(fā)生發(fā)展時(shí)從對(duì)流層低層至高層均表現(xiàn)為正渦度，正渦度中心出現(xiàn)在900 hPa附近；散度場(chǎng)分布總體表現(xiàn)為高層輻散低層輻合，風(fēng)暴發(fā)展越強(qiáng)高層輻散低層輻合的垂直結(jié)構(gòu)特征越明顯。

(4)孟灣風(fēng)暴的生成和移動(dòng)與中高緯度的槽脊波動(dòng)、低緯度阿拉伯副高和西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度和位置變化密切聯(lián)系。中高緯槽脊波動(dòng)會(huì)影響低緯地區(qū)阿拉伯副高和西太平洋副熱帶高壓的位置和強(qiáng)度；西風(fēng)槽區(qū)的位置、強(qiáng)度和移動(dòng)方向，會(huì)通過(guò)吸引孟灣風(fēng)暴向低值區(qū)移動(dòng)，對(duì)孟灣風(fēng)暴移動(dòng)路徑有一定影響；阿拉伯副高和西太平洋副熱帶高壓的位置和強(qiáng)度直接影響孟灣風(fēng)暴的移動(dòng)，當(dāng)阿拉伯副高明顯偏強(qiáng)，位置偏東，而西太平洋副熱帶高壓偏弱，位置偏東時(shí)，孟灣風(fēng)暴在西太平洋副熱帶高壓西側(cè)西南氣流引導(dǎo)下東北移；反之亦然。另外，風(fēng)暴的移動(dòng)方向還與其生成位置有一定關(guān)系，生成位置在10°N以北孟加拉灣海域生成容易受到副高西側(cè)西南氣流影響東北移，10°N以南的孟加拉灣海域生成容易受到副高南側(cè)東南氣流引導(dǎo)西北移。

(5)200 hPa風(fēng)場(chǎng)及高空急流對(duì)孟灣風(fēng)暴移動(dòng)路徑有影響：急流右側(cè)為反氣旋性切變、偏差風(fēng)輻散區(qū)，其通風(fēng)、抽吸作用引起大氣層結(jié)不穩(wěn)定和高空輻散上升運(yùn)動(dòng)，而孟灣風(fēng)暴有向著高空輻散區(qū)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。

(6)孟灣風(fēng)暴生成于弱的垂直緯向風(fēng)切變區(qū)，即西風(fēng)切變與東風(fēng)切變梯度大值區(qū)，在孟灣風(fēng)暴發(fā)展移動(dòng)過(guò)程中，南側(cè)東風(fēng)切變變得越來(lái)越密集，值增大。東風(fēng)切變移動(dòng)增強(qiáng)的方向指示孟灣風(fēng)暴移動(dòng)的方向。