2316號臺風(fēng)“三巴”影響過程分析

摘 要：2023年10月18—20日受第16號臺風(fēng)“三巴”影響，華南多地出現(xiàn)了暴雨至特大暴雨，利用多種資料對此次臺風(fēng)過程進(jìn)行分析，得到以下幾個結(jié)論：（1）“三巴”受東環(huán)副高偏南氣流影響由南海沿海南島西側(cè)向北部灣移動，然后副高減弱東撤，冷空氣從臺風(fēng)西北側(cè)入侵，推動臺風(fēng)向東移動之后向南回落，路徑預(yù)報出現(xiàn)較大的偏差。（2）較高的平均海溫和弱的垂直風(fēng)切變都有利于臺風(fēng)增強(qiáng)，然后隨著冷空氣的南下和垂直風(fēng)切變增強(qiáng)，臺風(fēng)暖心結(jié)構(gòu)遭到破壞后逐漸消失。（3）“三巴”期間湛江地區(qū)出現(xiàn)兩次強(qiáng)降水過程，第一階段主要受臺風(fēng)外圍的螺旋云系影響，中低層冷暖平流觸發(fā)大氣不穩(wěn)定能量；第二階段臺風(fēng)本體云系和南下冷空氣交綏形成鋒面，從而引發(fā)強(qiáng)降水。

關(guān)鍵詞：南海臺風(fēng)；“三巴”；臺風(fēng)路徑；暴雨

中圖分類號：P426.616 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）10–0-04

我國是世界上遭受熱帶氣旋危害最嚴(yán)重的國家之一。影響我國的臺風(fēng)主要包括兩種：一種是西太平洋的臺風(fēng)，另一種是南海“土生土長”形成的熱帶氣旋。臺風(fēng)變化多端、發(fā)展迅速，生成后很快就可能登陸，增加了我國防治臺風(fēng)工作的難度，給我國造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡[1-3]。一直以來，臺風(fēng)的發(fā)生發(fā)展條件、影響過程和造成的危害都是氣象研究的重點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，臺風(fēng)過境前后，海面溫度和海溫垂直剖面都會發(fā)生顯著變化，海溫的變化會影響臺風(fēng)的路徑和強(qiáng)度，西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱副高）的強(qiáng)度和范圍，都會影響到臺風(fēng)的路徑[4-6]。韋美鬧等[7]在研究南海臺風(fēng)“韋帕”中指出，臺風(fēng)移動路徑與引導(dǎo)氣流密切相關(guān)，不同階段的引導(dǎo)氣流可能不同，副高、南亞高壓及東風(fēng)波都可能影響臺風(fēng)的路徑，同時低層臺風(fēng)中心附近風(fēng)速變化會影響臺風(fēng)環(huán)流結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方向，也會造成臺風(fēng)路徑移向的變化，高層輻散區(qū)對臺風(fēng)中心的移動具有引導(dǎo)作用。林輝等[8]指出，在臺風(fēng)預(yù)報預(yù)警業(yè)務(wù)中，路徑預(yù)報是基礎(chǔ)，尤其是臺風(fēng)進(jìn)入48 h警戒線之后的路徑預(yù)報，往往微小的偏差就可能得出不同的預(yù)報結(jié)論。當(dāng)前，臺風(fēng)路徑與強(qiáng)度預(yù)報仍然是一個難題，需要對更多臺風(fēng)個例進(jìn)行深入研究。

2023年10月17—20日，臺風(fēng)“三巴”在南海生成后沿著海南島東側(cè)進(jìn)入北部灣，然后又沿著雷州半島西側(cè)向南折回，影響期間華南多地出現(xiàn)了強(qiáng)降水過程，造成了嚴(yán)重的城市內(nèi)澇，對社會生產(chǎn)、居民生活等產(chǎn)生了危害。對此次臺風(fēng)“三巴”的影響過程進(jìn)行分析，從多個方面分析臺風(fēng)“三巴”的發(fā)展變化及其造成的天氣過程發(fā)生機(jī)制，為今后南海上生成的“臺風(fēng)”的預(yù)報預(yù)警工作提供一定的參考依據(jù)。

1 資料和方法

研究使用的資料包括中國氣象局熱帶氣旋資料中心提供的最佳路徑數(shù)據(jù)集，國家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心提供的逐3小時地面基本氣象觀測數(shù)據(jù)，以及歐洲中期天氣預(yù)報中心提供的逐小時ERA5再分析資料，其空間分辨率為0.25°×0.25°。同時，還使用日本葵花衛(wèi)星云圖和中國氣象局雷達(dá)氣候中心提供的組合反射率拼圖對臺風(fēng)過程中的云和對流活動進(jìn)行分析。

在分析臺風(fēng)影響因素時，選取臺風(fēng)中心5個經(jīng)緯距的矩形進(jìn)行區(qū)域平均，利用200 hPa、500 hPa和850 hPa區(qū)域平均的緯向和經(jīng)向平均風(fēng)速，計算深層（200～850 hPa）、高層（200～500 hPa）和低層（500～850 hPa）

3個層次的環(huán)境垂直切變，分析臺風(fēng)“三巴”的強(qiáng)度變化[9]。

2 臺風(fēng)“三巴”過程分析

2.1 臺風(fēng)概述

臺風(fēng)“三巴”于2023年10月17日14：00在南海西北部以熱帶低壓的形式生成，之后向西北方向移動，于18日14：00增強(qiáng)為熱帶風(fēng)暴級，被正式命名為“三巴”（圖1a）。隨后臺風(fēng)“三巴”繼續(xù)向西北方向移動，19日09：00左右在海南省東方市沿海登陸，之后繼續(xù)北上。19日21：00，“三巴”增強(qiáng)至強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級，中心最低氣壓降至988 hPa，中心風(fēng)速增至25 m/s（圖1b），隨后向東北方向移動。20日05：00，臺風(fēng)“三巴”強(qiáng)度降至熱帶風(fēng)暴級，并開始南落，形成一條“折返”路徑。臺風(fēng)“三巴”在廣東省湛江市遂溪縣、海南省臨高縣沿海二三次登陸，登陸后其強(qiáng)度進(jìn)一步減弱，最終于20日23：00被停止編號。

在臺風(fēng)“三巴”主要影響期間，廣東省中西部、中東部以及海南島發(fā)生大到暴雨天氣，其中廣東省中西部地區(qū)降水量最大（圖1c），尤其是湛江市和茂名市，一些站點(diǎn)日降水量達(dá)到大暴雨甚至特大暴雨級別，3 d累計降水最大達(dá)500 mm以上。此次降水過程持續(xù)時間較長，過程累計降水量大，在10月較為少見，具有一定的極端性。

圖1" 臺風(fēng)“三巴”移動路徑及等級變化（a）、臺風(fēng)底層中心氣壓（單位：hPa）與風(fēng)速（單位：m/s）變化（b）、10月18—20日華南地區(qū)總降水量（單位：mm）（c）

2.2 路徑分析

前期中央氣象臺對臺風(fēng)“三巴”的路徑預(yù)報較為準(zhǔn)確，但20日04：00左右路徑預(yù)報出現(xiàn)了較大偏差，各個數(shù)值機(jī)構(gòu)給出的路徑預(yù)報是南落西移，而臺風(fēng)的實(shí)際路線是北上東移，預(yù)報未能很好地抓住臺風(fēng)移動特征。此次路徑預(yù)報偏差可能主要源于對西太平洋副熱帶高壓和冷空氣強(qiáng)度預(yù)報的誤差。

從19日08：00的500 hPa環(huán)流形勢場（圖2a）可以看出，臺風(fēng)“三巴”同時受東西兩環(huán)副高的影響，但主要在東環(huán)副高（590線）西側(cè)偏南氣流引導(dǎo)下向西北偏北方向緩慢移動。隨后可以看到東環(huán)副高明顯減弱東退（圖2b），臺風(fēng)“三巴”在東環(huán)副高的引導(dǎo)下再向東北方向移動。而從925 hPa的假相當(dāng)位溫和風(fēng)場變化（圖略）可以發(fā)現(xiàn)，在此期間有冷空氣南下，逐漸從臺風(fēng)“三巴”的西北側(cè)卷入，推動臺風(fēng)“三巴”向東部移動，隨著冷空氣逐漸南下以及東環(huán)副高的逐漸減弱，偏北氣流推動“三巴”往南折返。由此可見，此次過程中副高的變動和冷空氣入侵對臺風(fēng)“三巴”的移動路徑起了主要作用。

圖2" 10月19日08：00（a）、10月20日02：00 （b）500 hPa位勢高度場（單位：dagpm）和風(fēng)場（單位：m/s）分布

2.3 強(qiáng)度分析

從10月18日14：00—19日21：00，臺風(fēng)“三巴”從熱帶風(fēng)暴級加強(qiáng)至強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級，但僅維持了5 h，又減弱至熱帶風(fēng)暴級。從海溫圖（圖3a）可以看出，從17日14：00熱帶低壓生成到19日21：00臺風(fēng)最強(qiáng)時段，臺風(fēng)中心附近海域平均海溫一直大于28 ℃，為臺風(fēng)的加強(qiáng)提供了有利的海溫條件 。同時，18日14：00—19日21：00，環(huán)境垂直風(fēng)切變都小于7 m/s（圖3b），為臺風(fēng)“三巴”維持正渦結(jié)構(gòu)和加強(qiáng)提供了有利的環(huán)境風(fēng)場條件 [10]。20日02：00以后，深層和低層環(huán)境垂直風(fēng)切變增強(qiáng)至10 m/s以上，環(huán)境風(fēng)場不利于臺風(fēng)發(fā)展，而臺風(fēng)在此時卻達(dá)到最強(qiáng)，可見深層和低層環(huán)境垂直風(fēng)切變對臺風(fēng)的增強(qiáng)具有一定的滯后效應(yīng)。此外，適當(dāng)?shù)睦淇諝饩砣胍灿欣谂_風(fēng)強(qiáng)度的增強(qiáng)[11]。19日夜間，冷空氣南下從臺風(fēng)西北側(cè)卷入（圖略），增強(qiáng)臺風(fēng)西北側(cè)東北氣流，形成指向臺風(fēng)中心的推力，增強(qiáng)輻合，加強(qiáng)?？寺槲沟肅ISK機(jī)制更強(qiáng)，同時導(dǎo)致溫度梯度增加，有利于臺風(fēng)的增強(qiáng)發(fā)展。

3 臺風(fēng)降水過程機(jī)制分析

研究進(jìn)一步以湛江站為例，分析此次“三巴”引起華南地區(qū)強(qiáng)降水過程的物理機(jī)制。根據(jù)湛江站（21.15°N、110.3°E）的降水量時間序列（圖略），此次過程湛江出現(xiàn)了兩個降水峰值，分別是18日21：00—19日00：00、20日09：00～12：00，3 h降水量分別達(dá)到92、103 mm，進(jìn)一步從對流發(fā)展、水汽條件和動力條件分析這兩個階段降水的形成機(jī)制。

圖3" 臺風(fēng)中心5個經(jīng)緯距區(qū)域平均的海溫（a，℃）和環(huán)境垂直風(fēng)切變（b，m/s）變化

3.1 對流活動分析

衛(wèi)星探測反演得到的云頂亮溫在對流發(fā)展高度和臺風(fēng)對流云系發(fā)展和演變中具有重要的指示意義[12]。

19日00：00左右（圖略），臺風(fēng)中心位于海南島西南側(cè)沿岸海域，其云系主要集中在臺風(fēng)中心的北側(cè)和東北側(cè)，臺風(fēng)云系結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出明顯的不對稱性。湛江市受臺風(fēng)外圍的螺旋云系影響，云頂亮溫在-50 ℃以下，具有深對流的特征。同時，湛江市上空雷達(dá)反射率最大可達(dá)到45 dBz，有利于短時強(qiáng)降水的發(fā)生。20日12：00（圖略），臺風(fēng)已經(jīng)登陸湛江市，原本分布于廣西壯族自治區(qū)與廣東省上空的云系集中到“三巴”的東北側(cè)，受冷空氣影響形成一個鋒面云系。云頂亮溫達(dá)到-30 ℃以上，對流發(fā)展高度下降；湛江市上空的雷達(dá)回波最強(qiáng)能達(dá)到35 dBz以上，對流活動有所減弱。

3.2 水汽條件

充沛的水汽是形成暴雨的必要條件之一，18—21日臺風(fēng)一直將充沛的水汽輸送到湛江市上空。19日00：00（圖4a），由于受到臺風(fēng)外圍的螺旋云系影響，湛江市上空出現(xiàn)了較強(qiáng)的東南水汽輸送，同時湛江地區(qū)為水汽輻合區(qū)，為降水提供了有利的水汽條件。20日12：00（圖4b），水汽輻合大值區(qū)移至廣東西部、廣西東南部一帶，湛江市上空水汽仍然充沛。因此，無論是19日00：00還是20日12：00，湛江市上空都是水汽輻合區(qū)，大氣可降水量均為200～400 g/m2（圖略），給湛江市的持續(xù)性降水和兩次降水峰值提供了良好的水汽條件，且20日12：00水汽輻合量達(dá)150×10-5 kg/（m2/s）以上，使得該階段盡管對流活動減弱，但出現(xiàn)的降水更強(qiáng)。

圖4" 2023年10月19日00：00（a）、20日12：00（b）整層水汽通量（箭頭，kg·m-2·s-1）及其散度（填色，10-5 kg·m-2·s-1）

3.3 動力條件分析

大氣不穩(wěn)定層結(jié)引發(fā)的垂直上升運(yùn)動也是形成強(qiáng)降水過程的重要條件。19日00：00，湛江市上空700 hPa

出現(xiàn)了冷平流，而850 hPa則為暖平流（圖略），即湛江市上空的中低層出現(xiàn)下暖上冷的結(jié)構(gòu)，存在對流不穩(wěn)定的現(xiàn)象，容易觸發(fā)不穩(wěn)定能量。同時，低層的暖平流也給湛江市降水過程提供了能量，使降水持續(xù)發(fā)展。此時，湛江市上空存在較弱的上升運(yùn)動（圖5a），配合充沛的水汽條件，仍然產(chǎn)生了較強(qiáng)的降水。20日12：00，22°N以北地區(qū)形成了等假相當(dāng)位溫線密集區(qū)（圖5b），從低層到高層由南向北傾斜。密集帶北側(cè)700 hPa以下假相當(dāng)位溫數(shù)值相較于19日00：00明顯下降，表明此時已有冷空氣南下，與南側(cè)的暖濕氣流對峙形成傾斜的鋒面系統(tǒng)，湛江市及湛江市以北地區(qū)上空出現(xiàn)強(qiáng)烈的上升運(yùn)動，最高在500 hPa以上。強(qiáng)烈的上升運(yùn)動給湛江市帶來了強(qiáng)降水，3 h累計降水超過100 mm。

圖5" 2023年10月19日00：00（a）、20日12：00（b）沿110°E假相當(dāng)位溫（實(shí)線，單位：K）與垂直速度（填色，正值為上升運(yùn)動，單位：Pa/s）的垂直分布

4 結(jié)論

利用最佳路徑數(shù)據(jù)集、國家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心臺站觀測數(shù)據(jù)和歐洲中期天氣預(yù)報中心ERA5再分析資料等對2023年10月南海臺風(fēng)“三巴”的發(fā)展變化及其降水機(jī)制進(jìn)行了診斷分析，得到以下幾點(diǎn)結(jié)論。

（1）臺風(fēng)“三巴”在南海生成后受東環(huán)副高影響北上，到達(dá)北部灣東北區(qū)域以后，由于東環(huán)副高東移減弱和冷空氣的卷入往東移動后南落，形成“折返”的移動路徑，各個數(shù)值預(yù)報機(jī)構(gòu)對其路徑發(fā)展均產(chǎn)生較大的誤差。

（2）在臺風(fēng)發(fā)展期間，較高的海溫和弱的環(huán)境垂直風(fēng)切變有利于臺風(fēng)“三巴”的增強(qiáng)，而之后冷空氣的卷入和垂直風(fēng)切變的增強(qiáng)使得臺風(fēng)逐漸消失。

（3）臺風(fēng)“三巴”在湛江地區(qū)引起了兩個階段的強(qiáng)降水過程，第一階段的強(qiáng)降水主要受臺風(fēng)外圍螺旋云系的影響，中低層冷暖平流形成的對流不穩(wěn)定觸發(fā)了大氣中的不穩(wěn)定能量；第二階段的降水由于南下冷空氣與臺風(fēng)外圍暖濕氣流交綏形成鋒面引發(fā)強(qiáng)烈的上升運(yùn)動，為降水提供了有利的動力條件。兩個階段均有臺風(fēng)外圍水汽輸送，并且在湛江地區(qū)形成水汽輻合，為湛江持續(xù)降水提供了充沛的水汽條件。

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收稿日期：2024-08-25

基金項目：廣東海洋大學(xué)科研啟動經(jīng)費(fèi)資助項目（060302032105）。

作者簡介：黎詩晴（2002—），女，廣東廣州人，研究方向?yàn)樘鞖庠\斷分析。#通信作者：朱陵晶（1989—），講師，研究方向?yàn)樘鞖鈱W(xué)診斷分析教學(xué)，E-mail：ljzhu@gdou.edu.cn。