熱帶氣旋大風(fēng)風(fēng)圈半徑非對稱性特征及成因簡析*

于玲玲 麥健華 程正泉 郭春迓

1. 廣東省氣象臺，廣州，510000

2. 中山市氣象局，中山，528400

1 引 言

熱帶氣旋是造成中國氣象災(zāi)害的主要天氣系統(tǒng)之一，其引起的災(zāi)害包括暴雨、大風(fēng)及風(fēng)暴潮等。一直以來，熱帶氣旋都是中外學(xué)者研究的重要內(nèi)容（黃先香等，2019；張定媛等，2018；卜松等，2020；吳天貽等，2021）。統(tǒng)計結(jié)果（楊玉華等，2004）表明，登陸中國的熱帶氣旋有89%會引起大風(fēng)過程，因此，熱帶氣旋的大風(fēng)預(yù)報值得重視。以往對熱帶氣旋強(qiáng)度和路徑的研究相對較多（宋攀等，2017；胡婭敏等，2017；畢鑫鑫等，2018；邢蕊等，2020）。對熱帶氣旋低層風(fēng)場的相關(guān)研究大多集中在臺風(fēng)登陸前后，借助海上觀測平臺以及地面自動氣象站、風(fēng)廓線等觀測資料開展（曹楚等，2013；趙小平等，2016）。海上觀測資料相對缺乏，熱帶氣旋在遠(yuǎn)海期間風(fēng)場結(jié)構(gòu)研究主要依賴于飛機(jī)觀測和氣象衛(wèi)星反演資料（Mueller，et al，2006；

Chan，et al，2012；Knaff，et al，2016）。

中外研究（Chen，et al，1998；端義宏等，2005）指出，每個熱帶氣旋的結(jié)構(gòu)均或多或少具有非對稱性。熱帶氣旋的非對稱性結(jié)構(gòu)對其移動和強(qiáng)度均有重要的影響（陳聯(lián)壽等，1997；魏應(yīng)植等，2007；覃麗等，2019）。螺旋雨帶、多邊形眼墻、非對稱外流層等均為熱帶氣旋非對稱結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)（費(fèi)建芳等，2013）。熱帶氣旋外圍大風(fēng)受到自身強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、地形以及與天氣系統(tǒng)相互作用等眾多因素的影響，往往呈顯著的非對稱性。徐祥德等（1996）指出，熱帶氣旋非對稱動力結(jié)構(gòu)不僅表現(xiàn)在偏差場“β陀螺”偶極子型及“通風(fēng)流”特征，還體現(xiàn)在風(fēng)場（風(fēng)速場）的非對稱特點(diǎn)。多個研究（Lee，et al，2000；梁莉等，2018）表明，熱帶氣旋大風(fēng)速區(qū)主要位于移動方向的右側(cè)。Song等（2016）定義了風(fēng)圈半徑非對稱因子。向純怡等（2016）對2007—2014年西北太平洋和中國南海區(qū)域共210個編號的熱帶氣旋風(fēng)圈半徑進(jìn)行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)7級風(fēng)圈半徑通常是東部大于西部。

目前，聯(lián)合臺風(fēng)警報中心（JTWC）發(fā)布8級（≥63 km/h）、10級（≥92.6 km/h，下同）和12級（≥118.5 km/h，下同）風(fēng)圈半徑分4個象限（東北（NE）、東南（SE）、西北（NW）和西南（SW））的實況資料以及12和24 h分象限預(yù)報資料。日本氣象廳（JMA）發(fā)布熱帶氣旋東西向和南北向的7級（≥55.6 km/h，下同）和10級風(fēng)圈半徑實況資料。中央氣象臺（NMC）從2015年6月30日開始發(fā)布熱帶氣旋 7、10和12級風(fēng)圈半徑分4個象限的實況資料，目前還沒有開展風(fēng)圈半徑分象限的預(yù)報業(yè)務(wù)。

綜上可見，目前的熱帶氣旋風(fēng)圈半徑預(yù)報業(yè)務(wù)逐漸精細(xì)到4個象限，而前人對熱帶氣旋大風(fēng)圈的研究多側(cè)重于熱帶氣旋東西兩側(cè)，對4個象限的大風(fēng)圈特征研究相對較少，研究大風(fēng)圈非對稱性的成因，有助于為后期開展風(fēng)圈半徑分象限的預(yù)報業(yè)務(wù)提供參考。因此，利用中央氣象臺提供的西北太平洋和中國南海熱帶氣旋的風(fēng)圈半徑分4個象限的實況資料，選取熱帶氣旋強(qiáng)度最強(qiáng)時的7、10和12級風(fēng)圈半徑分象限資料，對各風(fēng)級風(fēng)圈最大半徑的非對稱性特征進(jìn)行統(tǒng)計分析，并利用ERA5再分析資料對熱帶氣旋及其外圍天氣形勢場進(jìn)行合成分析，尋找熱帶氣旋大風(fēng)風(fēng)圈非對稱性的主要成因。

2 資料和方法

2.1 使用資料

（1）中央氣象臺發(fā)布的2015年6月30日—2020年12月31日熱帶氣旋報文資料，包括中心最大風(fēng)速（單位：m/s），中心最低氣壓（單位：hPa），4個象限的7、10和12級風(fēng)圈半徑（單位：km）。（2）歐洲中期天氣預(yù)報中心提供的2015—2020年ERA5 0.25°×0.25°全 球 再 分 析 數(shù) 據(jù) 中 的10 m風(fēng)場、海平面氣壓場、850和500 hPa風(fēng)場及各層位勢高度場資料。

2.2 研究方法

將熱帶氣旋各級風(fēng)圈的最大半徑分布在哪個象限統(tǒng)稱為象限分布；根據(jù)熱帶氣旋風(fēng)圈半徑資料，將熱帶氣旋各級風(fēng)圈劃分為對稱分布（4個象限的風(fēng)圈半徑大小一致）和非對稱分布（4個象限的風(fēng)圈半徑大小不一致）兩種。進(jìn)一步將非對稱分布分為單一象限分布（風(fēng)圈的最大半徑僅分布在1個象限）和多象限分布（風(fēng)圈的最大半徑分布在2個或3個象限）。定義各級風(fēng)圈最大半徑與最小半徑之比為：某熱帶氣旋最大強(qiáng)度時，同一風(fēng)級（7、10和12級）風(fēng)圈的最大半徑與最小半徑之比。

采用動態(tài)合成法對熱帶氣旋及其外圍天氣形勢進(jìn)行合成（Gray，1979；李英等，2004；程正泉等，2009）：以熱帶氣旋中心所在經(jīng)緯度為原點(diǎn)將各類熱帶氣旋進(jìn)行合成，若熱帶氣旋中心經(jīng)緯度不在格點(diǎn)上，則把中心移到與之相鄰最近的格點(diǎn)上，所用資料的分辨率為0.25°×0.25°，理論上移動熱帶氣旋中心所造成的南北和東西方向最大誤差為0.125°，實際上熱帶氣旋中心經(jīng)緯度只保留一位小數(shù)，因此產(chǎn)生的實際誤差僅有0.1°，在可接受范圍之內(nèi)，合成后以熱帶氣旋中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，橫、縱坐標(biāo)分別為相對熱帶氣旋中心的經(jīng)緯度。合成的形勢場包括500、850 hPa風(fēng)場和位勢高度場以及地面10 m風(fēng)場和海平面氣壓場。

合成分析后計算各象限內(nèi)位勢高度梯度的垂直變化，方法為對1000到100 hPa合成高度場，按照圖1從熱帶氣旋中心分別向4個象限的x和y方向取0.25—4.25經(jīng)緯度的正方形范圍內(nèi)的格點(diǎn)，計算格點(diǎn)平均位勢高度梯度，得到梯度的垂直分布。

圖1 計算4個象限位勢高度梯度的格點(diǎn)選取示意Fig. 1 Sketch map of grid points selection for calculating geopotential height gradient in four quadrants

3 風(fēng)圈非對稱性特征

3.1 不同強(qiáng)度等級的熱帶氣旋統(tǒng)計特征

按照分級標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 19201—2006），熱帶氣旋分為熱帶低壓（TD）、熱帶風(fēng)暴（TS）、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴（STS）、臺風(fēng)（TY）、強(qiáng)臺風(fēng)（STY）和超強(qiáng)臺風(fēng)（Super TY）。圖2給出了研究時段內(nèi)各強(qiáng)度等級熱帶氣旋的個數(shù)和占比，共167個熱帶氣旋，其中包括17個熱帶低壓（占比10.18%）、40個熱帶風(fēng)暴（占比23.95%）、32個強(qiáng)熱帶風(fēng)暴（占比19.16%）、18個 臺 風(fēng)（占 比10.78%）、29個 強(qiáng) 臺 風(fēng)（占比17.37%）、31個超強(qiáng)臺風(fēng)（占比18.56%），可見熱帶低壓和臺風(fēng)占比較低，熱帶風(fēng)暴占比最高。

圖2 研究時段內(nèi)各強(qiáng)度等級熱帶氣旋的個數(shù) （括號內(nèi)）和占比 （單位：%）Fig. 2 Numbers （in brackets） and proportion （unit：%） of TCs in each strength level during the study period

3.2 各級風(fēng)圈最大半徑的非對稱性統(tǒng)計特征

為分析各風(fēng)級風(fēng)圈的非對稱性，統(tǒng)計各級風(fēng)圈最大半徑與最小半徑之比得到圖3，可見，7級風(fēng)圈最大與最小半徑之比的上限、25%—75%分位數(shù)、中位數(shù)和均值均最大，10級次之，12級最小，說明7級 風(fēng) 圈 半 徑 非 對 稱 性 最 大，10級 次 之，12級最小。

圖3 7、10和12級風(fēng)圈最大半徑與最小半徑之比的箱線圖Fig. 3 Box-plot of the ratio of 55.6，92.6 and 118.5 km/h wind circle maximum radii to minimum radii

不同強(qiáng)度等級的熱帶氣旋具有不同風(fēng)級的風(fēng)圈半徑，因此，取熱帶風(fēng)暴及以上強(qiáng)度（共150個）、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴及以上強(qiáng)度（共100個）和臺風(fēng)及以上強(qiáng)度（共70個）的熱帶氣旋，分別統(tǒng)計7、10和12級風(fēng)圈最大半徑的象限分布特征。

由表1可見，統(tǒng)計10級和12級風(fēng)圈最大半徑象限分布的熱帶氣旋中，對稱分布的熱帶氣旋最多，分別為40和49個，占比達(dá)40.0%和70.0%。非對稱分布的熱帶氣旋中，單一象限分布的熱帶氣旋在統(tǒng)計7級風(fēng)圈的熱帶氣旋中占比最高（54.0%，共81個）；多象限分布的熱帶氣旋中，象限分布為東北、西北的熱帶氣旋在統(tǒng)計3個風(fēng)級風(fēng)圈的熱帶氣旋中均較多（分別為25、12和12個，排名第二、第四和第二）；象限分布為東北、東南的熱帶氣旋在統(tǒng)計7級和10級風(fēng)圈的熱帶氣旋中較多（分別為20、14個，均排名第三）。結(jié)合對單一象限分布熱帶氣旋的統(tǒng)計結(jié)果（表略）可知，非對稱分布熱帶氣旋的各級風(fēng)圈最大半徑大多分布在東北、東南和西北象限。

表1 熱帶氣旋的7、10、12級風(fēng)圈最大半徑象限分布統(tǒng)計Table 1 Statistics of TC with 55.6 km/h，92.6 km/h，118.5 km/h wind circle maximum radii in quadrant distribution

3.3 7級與10級風(fēng)圈最大半徑非對稱分布的關(guān)系

由于12級風(fēng)圈最大半徑對稱分布的熱帶氣旋占比太高，下面只對7級和10級風(fēng)圈最大半徑的象限分布進(jìn)行統(tǒng)計，探討兩者的關(guān)系。研究對象為同時具有7級、10級風(fēng)圈半徑，且10級風(fēng)圈為非對稱分布的熱帶氣旋（共60個），分多象限分布（40個）與單一象限分布（20個）兩類進(jìn)行比較。

定義A（B）為7（10）級風(fēng)圈最大半徑分布在某象限的熱帶氣旋頻次，當(dāng)7（10）級風(fēng)圈最大半徑分布在某個象限時，該象限記為1，若為多象限分布的熱帶氣旋，最大風(fēng)圈半徑所在象限均記為1；定義C為7級和10級風(fēng)圈最大半徑分布在同一象限的熱帶氣旋頻次，當(dāng)某熱帶氣旋的7級和10級風(fēng)圈最大半徑分布在同一個象限時，該象限記為1，若為多象限分布的熱帶氣旋，滿足條件的象限均記為1。

表2給出了多象限分布與單一象限分布的熱帶氣旋7級、10級風(fēng)圈最大半徑在各象限的頻次及同一熱帶氣旋的10級和7級象限分布相同的頻次及占比?？梢?，7級、10級風(fēng)圈象限分布為東北象限的頻次均最高（41、43次和15、13次），其次為東南和西北象限，西南象限最少。由同一熱帶氣旋10級和7級風(fēng)圈象限分布相同的熱帶氣旋頻次和占比可知，除西南象限頻次太少外，其余3個象限的占比均為50.00%及以上，因此，同一熱帶氣旋的10級與7級風(fēng)圈最大半徑大多分布在相同象限。

表2 非對稱分布熱帶氣旋的7級、10級風(fēng)圈最大半徑在各象限的熱帶氣旋頻次及同一熱帶氣旋 7級、10級風(fēng)圈最大半徑分布在相同象限的熱帶氣旋頻次和占比Table 2 Frequency of asymmetric TCs with 55.6，92.6 km/h wind circle maximum radii in four quadrants，and frequency and proportion of individual asymmetric TCs with 55.6，92.6 km/h wind circle maximum radii in the same quadrant

3.4 7級風(fēng)圈非對稱分布熱帶氣旋的強(qiáng)度分布特征

上節(jié)分析可知，同一熱帶氣旋的10級與7級風(fēng)圈最大半徑多分布在相同象限，因此，下面只分析7級風(fēng)圈，將7級風(fēng)圈多象限分布的熱帶氣旋（64個，圖4）與單一象限分布的熱帶氣旋（81個，圖5）分別按象限分布分類：第一類熱帶氣旋的象限分布為東北象限；第二類為東南象限，第三類為西北象限，第四類為西南象限；分別統(tǒng)計各類熱帶氣旋的強(qiáng)度分布特征，頻次的統(tǒng)計方法參照3.3節(jié)。

從圖4、5可見，多象限分布的熱帶氣旋中4類的頻次與單一象限分布的熱帶氣旋中4類的個數(shù)分布特征大體一致：第一類熱帶氣旋頻次和個數(shù)最高（94次和41個），第二類和第三類熱帶氣旋的頻次和個數(shù)大致相當(dāng)（53和52次、19和17個），第四類熱帶氣旋最少（18次和4個），這也印證了3.2節(jié)的結(jié)論。對比多象限分布與單一象限分布的熱帶氣旋各類中不同強(qiáng)度等級的頻次和個數(shù)（圖4、圖5柱）可見，第一類熱帶氣旋中各強(qiáng)度等級的頻次和個數(shù)分布特征一致：最多的均為熱帶風(fēng)暴，最少的均為臺風(fēng)；其余3類熱帶氣旋的分布特征雖稍有變化，但大體一致：第二類熱帶氣旋中最多的均為超強(qiáng)臺風(fēng)，第三類熱帶氣旋中最少的均為超強(qiáng)臺風(fēng)，第四類熱帶氣旋中最少的均為臺風(fēng)。對比圖4、5（折線）同一強(qiáng)度等級的熱帶氣旋在各類中的占比可見，除臺風(fēng)在第三類中占比最高外，其余均在第一類中占比最高，各強(qiáng)度等級的熱帶氣旋均在第四類中占比最低。

圖4 不同強(qiáng)度等級的熱帶氣旋在各類（ 第1—4類，按象限排列）中的頻次 （柱狀） 和同一強(qiáng)度等級的熱帶氣旋頻次在各類中的占比 （折線）Fig. 4 Frequency （histogram） of TCs with different strength levels in each type （the first—fourth type，according to quadrant） of TC，and proportion of TCs wtih the same strength level in each type of TC （broken line）

圖5 不同強(qiáng)度等級的熱帶氣旋在各類中的個數(shù) （柱狀） 及同一強(qiáng)度等級熱帶氣旋個數(shù)在各類中的占比 （折線）Fig. 5 Number （histogram） of TCs with different strength levels in each type of TC，and proportion of TCs with the same strength level in each type of TC （broken line）

4 非對稱性主要特征及成因簡析

由第3節(jié)的分析可知，7級風(fēng)圈單一象限分布與多象限分布的熱帶氣旋象限分布特征具有較高的一致性，因此，本節(jié)將3.4節(jié)中的81個分成4類的7級風(fēng)圈單一象限分布的熱帶氣旋作為研究對象，分析熱帶氣旋大風(fēng)風(fēng)圈象限分布的成因。熱帶氣旋大風(fēng)的預(yù)報除考慮熱帶氣旋自身因素外，也要考慮多系統(tǒng)之間的相互作用。影響熱帶氣旋的天氣系統(tǒng)隨季節(jié)的變化而不同，因此文中在對各類熱帶氣旋的生成季節(jié)做統(tǒng)計，并在分析地面風(fēng)場分布特征的基礎(chǔ)上從天氣系統(tǒng)相互作用方面分析熱帶氣旋大風(fēng)風(fēng)圈非對稱分布的成因。

4.1 各類熱帶氣旋的生成季節(jié)特征

對各類中不同生成季節(jié)的熱帶氣旋（春季3—5月，夏季6—8月，秋季9—11月，冬季12月—次年2月）的個數(shù)及相同生成季節(jié)熱帶氣旋的占比進(jìn)行統(tǒng)計，得到圖6a、b。由圖6可見，第一類熱帶氣旋中，夏季和秋季生成的熱帶氣旋是主要組成部分，春季生成的熱帶氣旋全部在此類中；第二類熱帶氣旋主要以夏季生成為主，第三、四類熱帶氣旋主要是秋季生成的。此外，冬季生成的熱帶氣旋主要為第三類。

4.2 各類熱帶氣旋地面10 m風(fēng)分布特征

圖7給出了4類熱帶氣旋合成的地面10 m風(fēng)場和流場，可見，地面10 m風(fēng)場的分布具有明顯的不對稱性。除第四類熱帶氣旋（圖7d）外，其余3類熱帶氣旋的最大風(fēng)速和大于14 m/s的大風(fēng)范圍均與風(fēng)圈最大半徑所在象限一致，且為單一象限分布，即第一類熱帶氣旋（圖7a）的最大風(fēng)速和大風(fēng)范圍位于東北象限，第二類熱帶氣旋（圖7b）位于東南象限，第三類熱帶氣旋（圖7c）位于西北象限。而第四類熱帶氣旋（圖7d）的最大風(fēng)速和大風(fēng)范圍位于西南、東南和東北象限，單一象限分布的特征不明顯。

圖7 各類熱帶氣旋 （a. 第一類，b. 第二類，c. 第三類，d. 第四類） 地面10 m風(fēng)場 （色階，單位：m/s） 和流場Fig. 7 Surface wind field （shaded，unit：m/s） and flow field of TC in each type （a. the first type，b. the second type，c. the thirdtype，d. the fourth type）

4.3 各類熱帶氣旋風(fēng)圈非對稱分布的成因分析

4.3.1 第一類熱帶氣旋

從合成的500 hPa位勢高度場（圖8a）可見，西太平洋副熱帶高壓（簡稱西太副高）主體位于熱帶氣旋的東北象限，結(jié)合850 hPa位勢高度場（圖8b）和海平面氣壓場（圖8c）可見，其主體從低層至中層均位于東北象限，且環(huán)流清晰，系統(tǒng)深厚，強(qiáng)度強(qiáng)，其西南側(cè)的東南到偏南風(fēng)卷入東北象限。各象限各層位勢高度梯度變化（圖8d）顯示，自1000 hPa至200 hPa的位勢高度梯度均為東北象限最大，說明東北象限內(nèi)熱帶氣旋與副高間較大的氣壓梯度使風(fēng)力加強(qiáng)、風(fēng)圈半徑加大。850 hPa風(fēng)場（圖8b）表明，西南氣流雖卷入熱帶氣旋的東南象限，但風(fēng)力較小。綜上，第一類熱帶氣旋的主要影響系統(tǒng)是深厚的西太副高，其強(qiáng)度強(qiáng)，從低層至中層環(huán)流清晰，且主體位于東北象限，低層西南氣流的影響相對偏弱。由圖6可知，此類熱帶氣旋以夏、秋季生成為主，此時副高強(qiáng)盛，與熱帶氣旋間的相互作用強(qiáng)。

圖6 不同生成季節(jié)的熱帶氣旋在各類熱帶氣旋中的個數(shù) （a） 及相同生成季節(jié)的熱帶氣旋在各類熱帶氣旋中的占比 （b）Fig. 6 Number of TCs with different generation seasons in each type of TC （a） and proportion of TCs with the same generation season in each type of TC （b）

圖8 第一類熱帶氣旋合成的500 hPa （a）、850 hPa （b） 風(fēng)場 （單位：m/s） 和位勢高度場 （單位：dagpm），地面10 m風(fēng)場 （單位：m/s） 和海平面氣壓場 （c） （單位：hPa） 及各象限內(nèi)平均位勢高度梯度的垂直變化 （d） （單位：dagpm） （a、b、c中黑色等值線為位勢高度或海平面氣壓等值線，灰色區(qū)域為風(fēng)速≥8 m/s）Fig. 8 Wind field （unit：m/s） and geopotential height field （unit：dagpm） at 500 hPa （a） and 850 hPa （b），surface wind （unit：m/s） and sea level pressure field （unit：hPa） （c） and vertical variation of average geopotential height gradient （unit：dagpm） in each quadrant （d） synthesized by the first type of TC （black lines in a，b and c are geopotential height and sea level pressure contours，respectively，the grey area indicates wind speed≥8 m/s）

4.3.2 第二類熱帶氣旋

與第一類熱帶氣旋相比，相同點(diǎn)為西太副高從低層至中層環(huán)流清晰，系統(tǒng)深厚，強(qiáng)度強(qiáng)；不同點(diǎn)為西太副高向熱帶氣旋的東南象限伸展，其南側(cè)的偏東風(fēng)、西側(cè)的偏南風(fēng)匯入熱帶氣旋的東南象限（圖9a—c）。位勢高度梯度（圖9d）從1000 hPa至925 hPa在東南和東北象限同時最大，925 hPa至300 hPa東南象限最大。同時，低層西南風(fēng)向熱帶氣旋的東南象限輸送，且風(fēng)力強(qiáng)（圖9b、c風(fēng)場）。由此可見，西太副高深厚且偏強(qiáng)，并向東南象限伸展，低層強(qiáng)西南氣流匯入東南象限，是第二類熱帶氣旋象限分布的主要成因，且此類熱帶氣旋以夏季生成為主，夏季正是副高和西南季風(fēng)強(qiáng)盛的季節(jié)。

圖9 同圖8，但為第二類熱帶氣旋合成場Fig. 9 The same as Fig. 8 but it is the synthetic fields of the second type of TC

4.3.3 第三類熱帶氣旋

西太副高的形態(tài)與第一類熱帶氣旋相似，主體位于東北象限但范圍較小，副高向熱帶氣旋中心北側(cè)伸展的程度更強(qiáng)（圖10a）。結(jié)合850 hPa位勢高度場（圖10b），熱帶氣旋東側(cè)西太副高的環(huán)流結(jié)構(gòu)已不清晰，說明其主體并不深厚。同時在距離熱帶氣旋中心以北15個緯度，以西5個經(jīng)度（西北象限）附近為反氣旋環(huán)流，對應(yīng)圖10c海平面氣壓場為顯著的冷高壓中心，這種西北高東南低的氣壓場形勢使西北象限的氣壓梯度顯著增加。位勢高度梯度的垂直分布（圖10d）表現(xiàn)出1000—850 hPa 西北象限最大，850—300 hPa東北象限最大，西北次之的特征?？梢?，第三類熱帶氣旋的影響系統(tǒng)是低層冷高壓為主，中層西太副高為輔。來自冷高壓南側(cè)的偏北到東北氣流匯入西北象限，使此處風(fēng)力和風(fēng)圈半徑顯著增加，匯入西南象限的西南氣流明顯偏弱。由圖6可知，此類熱帶氣旋主要以秋、冬季生成的熱帶氣旋為主，而此時正是冷空氣的影響開始頻繁、副高開始減弱的季節(jié)。

圖10 同圖8，但為第三類熱帶氣旋合成場Fig. 10 The same as Fig. 8 but it is the synthetic fields of the third type of TC

4.3.4 第四類熱帶氣旋

西太副高雖與第一類熱帶氣旋的分布形態(tài)高度相似，但由于其南側(cè)有多個熱帶氣旋，主體較第一類熱帶氣旋更加偏北（圖11a）；結(jié)合850 hPa位勢高度場（圖11b）和海平面氣壓場（圖11c），西太副高偏弱淺薄，這又與第三類熱帶氣旋相似，表明西太副高的影響偏弱。

由于個例僅有4個（1526號超強(qiáng)臺風(fēng) “薔琵”、1605號強(qiáng)臺風(fēng)“銀河”、1623號超強(qiáng)臺風(fēng) “莎莉嘉”、1829號強(qiáng)臺風(fēng)“天兔”），分別觀察各熱帶氣旋850 hPa風(fēng)場（圖略）可見，熱帶氣旋在海上活動時，其東、西兩側(cè)均有其他熱帶氣旋或低壓系統(tǒng)同時活動，由850 hPa和地面合成風(fēng)場（圖11b、c）可見，熱帶氣旋的西南象限風(fēng)向由偏北風(fēng)轉(zhuǎn)為西北到偏西風(fēng)，與此同時西南氣流一部分匯入其西側(cè)低壓系統(tǒng)，另一部分經(jīng)過西南象限匯入熱帶氣旋南側(cè)（西南和東南象限），與熱帶氣旋西側(cè)氣流疊加導(dǎo)致此處風(fēng)力和風(fēng)圈半徑加大。圖11c地面形勢場可見，冷空氣中心偏西、偏北，對熱帶氣旋影響較小。各象限平均位勢高度梯度的垂直變化（圖11d）顯示，西南象限的位勢高度梯度僅在1000 hPa最大且隨高度升高迅速減小，因此影響系統(tǒng)為低層淺薄系統(tǒng)，西南象限風(fēng)圈最大半徑只存在于低層。圖6得到第四類熱帶氣旋主要在秋季和夏季生成，此時海上低壓系統(tǒng)活躍，常有多個熱帶氣旋同時活動，低層偏西氣流在熱帶氣旋南側(cè)疊加是其象限分布的主要原因。由于熱帶氣旋個數(shù)較少，此結(jié)論并不一定具有普遍性。

圖11 同圖8，但為第四類熱帶氣旋合成場Fig. 11 The same as Fig. 8 but it is the synthetic fields of the fourth type of TC

5 結(jié)論與討論

通過分析熱帶氣旋最大強(qiáng)度時的各級風(fēng)圈非對稱分布的統(tǒng)計特征，從各天氣系統(tǒng)相互作用的角度尋找風(fēng)圈非對稱分布的成因，得到以下結(jié)論：

（1）熱帶氣旋的7級風(fēng)圈半徑非對稱性最大，10級次之，12級最小。各級風(fēng)圈最大半徑多分布在東北、西北和東南象限。同一熱帶氣旋的7級和10級風(fēng)圈最大半徑多數(shù)分布在相同象限。

（2）7級風(fēng)圈單一象限分布與多象限分布的熱帶氣旋的象限分布特征基本一致。將7級風(fēng)圈單一象限分布和多象限分布的熱帶氣旋各按象限分布分別分成4類：除臺風(fēng)在第三類熱帶氣旋中占比最高外，其余強(qiáng)度等級的熱帶氣旋均在第一類中占比最高；所有強(qiáng)度等級的熱帶氣旋均在第四類中占比最低。

（3）各類熱帶氣旋地面10 m風(fēng)場的分布具有明顯的不對稱性。第一類熱帶氣旋以夏季和秋季生成為主，最大風(fēng)速區(qū)和大風(fēng)范圍均位于東北象限，非對稱分布的主要成因是深厚且強(qiáng)大的西太副高影響熱帶氣旋的東北象限，低層西南氣流的影響偏弱。第二類熱帶氣旋以夏季生成為主，最大風(fēng)速區(qū)和大風(fēng)范圍均位于東南象限，強(qiáng)大的西太副高向東南象限伸展，同時西南氣流偏強(qiáng)是非對稱分布的主要成因。第三類熱帶氣旋以秋、冬季生成為主，最大風(fēng)速區(qū)和大風(fēng)范圍均位于西北象限，地面冷高壓作用于熱帶氣旋的西北象限，使氣壓梯度增大，風(fēng)圈半徑增大。第四類熱帶氣旋的個數(shù)較少，以秋、夏季生成為主，最大風(fēng)速和大風(fēng)范圍位于西南、東南和東北象限，海上同時有多個低壓系統(tǒng)活動，此類熱帶氣旋與其西側(cè)的低壓系統(tǒng)相互作用，使低層偏西氣流在西南象限疊加，風(fēng)圈半徑增大。

本研究使用的是中央氣象臺發(fā)布的熱帶氣旋報文資料，日本氣象廳（JMA）及聯(lián)合臺風(fēng)警報中心（JTWC）發(fā)布的資料是否具有同樣的分布特征，對三家資料進(jìn)行對比分析是日后需要進(jìn)行的工作之一。另外，文中的工作是為開展熱帶氣旋風(fēng)圈半徑分象限預(yù)報業(yè)務(wù)化提供基礎(chǔ)，熱帶氣旋大風(fēng)圈非對稱分布的機(jī)理仍需進(jìn)一步研究，而如何建立有效合理的指標(biāo)推進(jìn)業(yè)務(wù)化也是后續(xù)的重要工作。