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摘要 利用中国气象局1949—2007年台风年鉴、我国大陆和海上相关气象测站资料,以及密集性和连续性程度较高的民用机场气象资料,通过气候统计方法和重点个例分析,从气候学和天气学2个方面对我国秋季台风及其与相邻气团相互作用的天气气候特征进行了分析。结果表明,受到季节进程影响,我国的秋季台风中强台风和超强台风的发生频次较多,但登陆频次较少,且台风越强,其登陆概率越低,在近海发生转向的可能性也越大;除了登陆频次的变化,秋季台风登陆点的位置也随时间有明显的变化,其登陆纬度随着时间推移逐渐南移,而未登陆台风的转向点随时间变化也逐渐南移。不同强度的台风在靠近我国东南沿海时对大陆气团的影响有显著不同,大陆气团、海上气团与台风自身环流的相互作用最终影响到台风的移动方向。
关键词 秋季台风;气候特征;相邻气团;相互作用
中图分类号 S16 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2016)29-0196-03
台风是造成我国东南部沿海地区灾害性天气的重要系统,尤其是秋季台风的影响更甚。正确地预报秋季台风的移动方向和登陆与否是台风预报中的重要问题,研究西太平洋秋季台风的发展和移动情况对于我国东南沿海地区的台风天气预报有较强的实际参考价值。近年来,许多学者对台风与大尺度环流场[1-3]、海温[4-6]之间的关系进行了研究。陈联寿[3]研究表明,大尺度系统的引导气流是影响台风移动的最重要和最基本的因素,台风的演变往往与大尺度环流的调整有关。丁一汇等[6]比较西太平洋台风活动的频繁年和稀少年时热带和中高纬度大气环流特征的异同,以及海温分布的差异,结果发现,赤道东太平洋海温异常可以通过影响太平洋低纬地区的纬圈环流、赤道辐合带、海温以及对流、风切变幅度进而影响到西太平洋台风活动的频次、强度、位置。综上所述,在台风研究中,大尺度背景场分析是必不可少的,是做好台风预报的基础。但前人得出的结论多是定性判断的一般规律,而大尺度分析以及一般数值预报中存在的误差,导致其结论并不能在实际预报工作中予以很好的应用,不足以为近海台风的天气预测提供可以信赖的依据。笔者利用中国气象局1949—2007年台风年鉴、我国大陆和海上相关气象测站资料以及民用机场气象资料,从气候学和天气学2个方面对我国秋季台风及其与相邻气团相互作用的天气气候特征进行了分析。
1 资料与方法
选取南京机场、无锡机场、上海机场、冲绳机场、鹿儿岛机场逐时观测资料,资料来源于1949—2007年西北太平洋热带气旋最佳路径数据集。秋季台风是指9月1日—10月15日期间内生成的台风,这里的登陆台风未包括登陆海南岛的台风。采用数据统计分析方法,重点分析了我国秋季台风的特征及其与相邻气团的相互作用。
2 我国东南沿海秋季台风强度及登陆频率
从图1可以看出,秋季台风中中心气压≤950 hPa的超强台风个数较多,约占秋季台风总数的29%,因此秋季近海台风对我国东南部沿海地区造成的影响较大。但秋季台风登陆个数仅占秋季台风总数的15%左右,
尤其是超强台风登陆个数仅占秋季台风总数的4%。表明秋季台风的强度一般较强,但登陆频次较少,且台风越强,登陆概率越低。对我国东南沿海地区造成影响的主要是台风的外围天气区。从登陆比例看,秋季台风总登陆个数占总生成个数的15%,而秋季超强台风登陆个数占总超强台风个数的13.6%,二者差别并不大。
统计秋季台风中未登陆台风的转向点经纬度(图2)发现,台风转向的纬度随着时间推移,逐渐向南推移。在9月上半月台风转向的范围为17.0°~35.0°N,主要的转向点集中在25.0°~35.0°N,平均转向纬度为27.9°N;9月下半月则主要集中在20.0°~30.0°N,平均转向纬度为25.9°N,台风转向地点平均南移2个纬度;到10月上半月,转向地点也明显南移,平均登陆纬度为22.6°N,南移了3个纬度。
除了登陆频次的变化外,秋季台风登陆点的位置也随时间变化。从图3可以看出,在9月上半月台风登陆的范围为17.0°~28.0°N,登陆个数也较多,主要的登陆地点集中在22.0°~28.0°N,平均登陆纬度为25.0°N;9月下半月则主要集中在20.0°~25.0°N,平均登陆纬度为22.0°N,台风登陆地点平均南移3个纬度;到10月上半月,登陆的台风个数明显减少,登陆地点也显著南移,平均登陆纬度为21.0°N,又南移了1个纬度。表明随着时间推移,台风登陆点明显南移;秋季的东亚中纬度大气环流场中,副高气团减弱南退,而大陆冷气团逐渐开始占主导位置。
按照我国东部气候特点可知,每年8月底起至9月为秋分季节临近时段,为气候意义上的秋季开始阶段。此时,我国中纬度地区经向环流逐步增强,从历史天气图及实况资料可以看出,副热带高压脊线位置逐渐南退,北方冷空气活动逐渐活跃,且冷空气南下所能到达的纬度逐步降低。当热带气旋向北移动至中纬度时,若遇有较强冷空气的冷气团南下,则会产生2种不同性质气团的交汇并相互作用。台风的涡旋运动将使得北方冷空气加速向南扩散,2种不同性质气团交界面的能量梯度明显加大,而冷空气的介入使得暖性结构的台风有所减弱,并趋于转向较暖的洋面上运动,从而使得登陆频率减少。
3 秋季台风与相邻气团的相互作用分析
由上述可知,我国秋季台风的登陆与否与大陆气团和副热带高压气团具有某种相关。秋季大陆气团开始趋于活跃,尤其在较强台风频发的8月下旬—9月上中旬,西风指数明显增强[7]。我国长江以北大部分地区昼夜温差增大,冷空气南下日趋明显,环流场的经向度增强,而副热带高压的强度趋于减弱且有所东退。此时,中等及以上强度的台风对两侧气团的影响和作用日趋明显,且这种影响随着气候的变化而增强。秋季台风在运动过程中,其自身环流一方面引导大陆的干冷气团南下,另一方面可以将副高外围的暖湿气流向北输送。 3.1 我国秋季近海台风与大陆气团的相互作用
2008年第13号台风“森拉克”和第15号台风“蔷薇”是近年来较强的近海台风。其中强台风“森拉克”于9月8日20:00在菲律宾以东洋面生成,10日17:00发展为超强台风,中心最低气压达935 hPa,在121°E、26°N附近转向。以台风“森拉克”为例,此超强台风在我国近海活动但未登陆,主要原因是:台风自身强度较强,其对大陆气团的作用明显,使得大陆上游风、温度、气压等要素出现明显变化。“蔷薇”于9月24日20:00生成,26日02:00发展为台风,26日下午发展为强台风,27日早晨加强为超强台风,28日15:40在台湾宜兰登陆,17:00减弱为强台风,29日在闽浙近海转向。
分析2个台风发生期间的东亚地面及高空环流情况(图4~5)发现,从地面温度场看,在台风北上的过程中,北方不断有冷空气扩散南下影响华东地区,大陆基本转为冷高压所控制;高空500 hPa和850 hPa流场上,华东地区等温线有所南压,说明有明显的冷平流向南输送,同时大陆高压有所加强,太平洋副热带高压明显南退。从上海机场要素时序(图6)可以看出,在台风逐渐靠近大陆期间,上海机场的盛行风向逐渐顺转为东北风,且风速逐渐加大,同时气温也逐步降低,而无锡、南京机场要素变化也出现同样的情况;鹿儿岛则位于九州岛最南端(130°E、31°N),而鹿儿岛的风向变化也可以看出这一趋势,在台风近海转向期间鹿儿岛风向转为北
风,同时从温度的变化可以看出在台风近海转向期间伴有冷
空气的入侵(图7)。由此可见,一方面强台风靠近大陆时引导北方冷空气不断扩散南下,另一方面随着大陆转为较强的冷高压控制,又阻挡了强台风的进一步靠近,使其登陆的可能性明显降低。
3.2 我国秋季近海台风与海上气团的相互作用
同样以“森拉克”台风为例,该台风在靠近大陆沿岸时其环流对海上副高气团的作用也十分明显。从500 hPa高空形势(图4b)来看,当台风位于副高西南侧时,副高中心随台风北移有明显东退的现象,与原来大陆高压断开,在近海形成一个低压带,导致台风沿着副高外围在海上转向。从地面上看,选取日本冲绳来观察副高的变化情况,冲绳位于台湾和日本九州岛之间(127°E、26°N),从冲绳9月10—15日风向顺时针变化也可以看出副高在台风转向前有明显东退的趋势。
3 结论
利用中国气象局1949—2007年台风年鉴、我国大陆和海上相关气象测站资料以及民用机场气象资料,采用数理统计分析方法,从气候学和天气学2个方面对我国秋季台风及其与相邻气团相互作用的天气气候特征进行了分析,得出以下结论:
(1)受到季节进程影响,影响我国的秋季台风中强台风和超强台风的发生频次较多,但登陆频次较少,且台风越强,其登陆概率越低,在近海发生转向可能性也越大。除了登陆频次的变化,秋季台风登陆点的位置也随时间有明显的变化,其登陆纬度随着时间推移逐渐南移,而未登陆台风的转向点随时间变化也逐渐南移。
(2)我国近海秋季台风自身环流的作用不可低估,台风的移动路径是大陆气团、海上副热带高压和台风自身环流达到动态平衡的结果,三者的作用均十分重要。在秋季强台风发生期间,太平洋副热带高压多有减弱东退的趋势,同时东亚大陆有明显的冷空气扩散南下过程。受干冷空气活动影响,我国东部沿海地区的下垫面温度降低,湿度减小,此种条件均不利于台风的进一步发展,因此多数强台风到达的纬度较低,往往在靠近我国东南部沿海后即发生转向。
参考文献
[1] HO C H,BAIK J J,KIM J H,et al.Interdecadal changes in summer time typhoon tracks[J].J of Climate,2004,17(9):1767-1776.
[2] 狄利华,姚学祥,解以扬,等.冷空气入侵对0509号台风“麦莎”变性的作用[J].大气科学学报,2008,31(1):18-25.
[3] 陈联寿.盛夏亚洲中高纬度纬流型与西太平洋台风路径的关系[J].气象学报,1965,35(4):476-485.
[4] WANG B,CHAN J C L.How strong ENSO events affect tropical storm activity over the western north Pacific[J].J of Climate,2002,15(13):1643-1658.
[5] 周泓,金少华,尤红.台风“灿都”造成云南强降水过程的水汽螺旋度诊断分析[J].气象科学,2012,32(3):339-346.
[6] 丁一汇,莱特E R.影响西太平洋台风形成的大尺度环流条件[J].海洋学报:中文版,1983(5):561-574.
[7] 曹楚,彭加毅,余锦华.全球气候变暖背景下登陆我国台风特征的分析[J].大气科学学报,2006,29(4):455-461.
关键词 秋季台风;气候特征;相邻气团;相互作用
中图分类号 S16 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2016)29-0196-03
台风是造成我国东南部沿海地区灾害性天气的重要系统,尤其是秋季台风的影响更甚。正确地预报秋季台风的移动方向和登陆与否是台风预报中的重要问题,研究西太平洋秋季台风的发展和移动情况对于我国东南沿海地区的台风天气预报有较强的实际参考价值。近年来,许多学者对台风与大尺度环流场[1-3]、海温[4-6]之间的关系进行了研究。陈联寿[3]研究表明,大尺度系统的引导气流是影响台风移动的最重要和最基本的因素,台风的演变往往与大尺度环流的调整有关。丁一汇等[6]比较西太平洋台风活动的频繁年和稀少年时热带和中高纬度大气环流特征的异同,以及海温分布的差异,结果发现,赤道东太平洋海温异常可以通过影响太平洋低纬地区的纬圈环流、赤道辐合带、海温以及对流、风切变幅度进而影响到西太平洋台风活动的频次、强度、位置。综上所述,在台风研究中,大尺度背景场分析是必不可少的,是做好台风预报的基础。但前人得出的结论多是定性判断的一般规律,而大尺度分析以及一般数值预报中存在的误差,导致其结论并不能在实际预报工作中予以很好的应用,不足以为近海台风的天气预测提供可以信赖的依据。笔者利用中国气象局1949—2007年台风年鉴、我国大陆和海上相关气象测站资料以及民用机场气象资料,从气候学和天气学2个方面对我国秋季台风及其与相邻气团相互作用的天气气候特征进行了分析。
1 资料与方法
选取南京机场、无锡机场、上海机场、冲绳机场、鹿儿岛机场逐时观测资料,资料来源于1949—2007年西北太平洋热带气旋最佳路径数据集。秋季台风是指9月1日—10月15日期间内生成的台风,这里的登陆台风未包括登陆海南岛的台风。采用数据统计分析方法,重点分析了我国秋季台风的特征及其与相邻气团的相互作用。
2 我国东南沿海秋季台风强度及登陆频率
从图1可以看出,秋季台风中中心气压≤950 hPa的超强台风个数较多,约占秋季台风总数的29%,因此秋季近海台风对我国东南部沿海地区造成的影响较大。但秋季台风登陆个数仅占秋季台风总数的15%左右,
尤其是超强台风登陆个数仅占秋季台风总数的4%。表明秋季台风的强度一般较强,但登陆频次较少,且台风越强,登陆概率越低。对我国东南沿海地区造成影响的主要是台风的外围天气区。从登陆比例看,秋季台风总登陆个数占总生成个数的15%,而秋季超强台风登陆个数占总超强台风个数的13.6%,二者差别并不大。
统计秋季台风中未登陆台风的转向点经纬度(图2)发现,台风转向的纬度随着时间推移,逐渐向南推移。在9月上半月台风转向的范围为17.0°~35.0°N,主要的转向点集中在25.0°~35.0°N,平均转向纬度为27.9°N;9月下半月则主要集中在20.0°~30.0°N,平均转向纬度为25.9°N,台风转向地点平均南移2个纬度;到10月上半月,转向地点也明显南移,平均登陆纬度为22.6°N,南移了3个纬度。
除了登陆频次的变化外,秋季台风登陆点的位置也随时间变化。从图3可以看出,在9月上半月台风登陆的范围为17.0°~28.0°N,登陆个数也较多,主要的登陆地点集中在22.0°~28.0°N,平均登陆纬度为25.0°N;9月下半月则主要集中在20.0°~25.0°N,平均登陆纬度为22.0°N,台风登陆地点平均南移3个纬度;到10月上半月,登陆的台风个数明显减少,登陆地点也显著南移,平均登陆纬度为21.0°N,又南移了1个纬度。表明随着时间推移,台风登陆点明显南移;秋季的东亚中纬度大气环流场中,副高气团减弱南退,而大陆冷气团逐渐开始占主导位置。
按照我国东部气候特点可知,每年8月底起至9月为秋分季节临近时段,为气候意义上的秋季开始阶段。此时,我国中纬度地区经向环流逐步增强,从历史天气图及实况资料可以看出,副热带高压脊线位置逐渐南退,北方冷空气活动逐渐活跃,且冷空气南下所能到达的纬度逐步降低。当热带气旋向北移动至中纬度时,若遇有较强冷空气的冷气团南下,则会产生2种不同性质气团的交汇并相互作用。台风的涡旋运动将使得北方冷空气加速向南扩散,2种不同性质气团交界面的能量梯度明显加大,而冷空气的介入使得暖性结构的台风有所减弱,并趋于转向较暖的洋面上运动,从而使得登陆频率减少。
3 秋季台风与相邻气团的相互作用分析
由上述可知,我国秋季台风的登陆与否与大陆气团和副热带高压气团具有某种相关。秋季大陆气团开始趋于活跃,尤其在较强台风频发的8月下旬—9月上中旬,西风指数明显增强[7]。我国长江以北大部分地区昼夜温差增大,冷空气南下日趋明显,环流场的经向度增强,而副热带高压的强度趋于减弱且有所东退。此时,中等及以上强度的台风对两侧气团的影响和作用日趋明显,且这种影响随着气候的变化而增强。秋季台风在运动过程中,其自身环流一方面引导大陆的干冷气团南下,另一方面可以将副高外围的暖湿气流向北输送。 3.1 我国秋季近海台风与大陆气团的相互作用
2008年第13号台风“森拉克”和第15号台风“蔷薇”是近年来较强的近海台风。其中强台风“森拉克”于9月8日20:00在菲律宾以东洋面生成,10日17:00发展为超强台风,中心最低气压达935 hPa,在121°E、26°N附近转向。以台风“森拉克”为例,此超强台风在我国近海活动但未登陆,主要原因是:台风自身强度较强,其对大陆气团的作用明显,使得大陆上游风、温度、气压等要素出现明显变化。“蔷薇”于9月24日20:00生成,26日02:00发展为台风,26日下午发展为强台风,27日早晨加强为超强台风,28日15:40在台湾宜兰登陆,17:00减弱为强台风,29日在闽浙近海转向。
分析2个台风发生期间的东亚地面及高空环流情况(图4~5)发现,从地面温度场看,在台风北上的过程中,北方不断有冷空气扩散南下影响华东地区,大陆基本转为冷高压所控制;高空500 hPa和850 hPa流场上,华东地区等温线有所南压,说明有明显的冷平流向南输送,同时大陆高压有所加强,太平洋副热带高压明显南退。从上海机场要素时序(图6)可以看出,在台风逐渐靠近大陆期间,上海机场的盛行风向逐渐顺转为东北风,且风速逐渐加大,同时气温也逐步降低,而无锡、南京机场要素变化也出现同样的情况;鹿儿岛则位于九州岛最南端(130°E、31°N),而鹿儿岛的风向变化也可以看出这一趋势,在台风近海转向期间鹿儿岛风向转为北
风,同时从温度的变化可以看出在台风近海转向期间伴有冷
空气的入侵(图7)。由此可见,一方面强台风靠近大陆时引导北方冷空气不断扩散南下,另一方面随着大陆转为较强的冷高压控制,又阻挡了强台风的进一步靠近,使其登陆的可能性明显降低。
3.2 我国秋季近海台风与海上气团的相互作用
同样以“森拉克”台风为例,该台风在靠近大陆沿岸时其环流对海上副高气团的作用也十分明显。从500 hPa高空形势(图4b)来看,当台风位于副高西南侧时,副高中心随台风北移有明显东退的现象,与原来大陆高压断开,在近海形成一个低压带,导致台风沿着副高外围在海上转向。从地面上看,选取日本冲绳来观察副高的变化情况,冲绳位于台湾和日本九州岛之间(127°E、26°N),从冲绳9月10—15日风向顺时针变化也可以看出副高在台风转向前有明显东退的趋势。
3 结论
利用中国气象局1949—2007年台风年鉴、我国大陆和海上相关气象测站资料以及民用机场气象资料,采用数理统计分析方法,从气候学和天气学2个方面对我国秋季台风及其与相邻气团相互作用的天气气候特征进行了分析,得出以下结论:
(1)受到季节进程影响,影响我国的秋季台风中强台风和超强台风的发生频次较多,但登陆频次较少,且台风越强,其登陆概率越低,在近海发生转向可能性也越大。除了登陆频次的变化,秋季台风登陆点的位置也随时间有明显的变化,其登陆纬度随着时间推移逐渐南移,而未登陆台风的转向点随时间变化也逐渐南移。
(2)我国近海秋季台风自身环流的作用不可低估,台风的移动路径是大陆气团、海上副热带高压和台风自身环流达到动态平衡的结果,三者的作用均十分重要。在秋季强台风发生期间,太平洋副热带高压多有减弱东退的趋势,同时东亚大陆有明显的冷空气扩散南下过程。受干冷空气活动影响,我国东部沿海地区的下垫面温度降低,湿度减小,此种条件均不利于台风的进一步发展,因此多数强台风到达的纬度较低,往往在靠近我国东南部沿海后即发生转向。
参考文献
[1] HO C H,BAIK J J,KIM J H,et al.Interdecadal changes in summer time typhoon tracks[J].J of Climate,2004,17(9):1767-1776.
[2] 狄利华,姚学祥,解以扬,等.冷空气入侵对0509号台风“麦莎”变性的作用[J].大气科学学报,2008,31(1):18-25.
[3] 陈联寿.盛夏亚洲中高纬度纬流型与西太平洋台风路径的关系[J].气象学报,1965,35(4):476-485.
[4] WANG B,CHAN J C L.How strong ENSO events affect tropical storm activity over the western north Pacific[J].J of Climate,2002,15(13):1643-1658.
[5] 周泓,金少华,尤红.台风“灿都”造成云南强降水过程的水汽螺旋度诊断分析[J].气象科学,2012,32(3):339-346.
[6] 丁一汇,莱特E R.影响西太平洋台风形成的大尺度环流条件[J].海洋学报:中文版,1983(5):561-574.
[7] 曹楚,彭加毅,余锦华.全球气候变暖背景下登陆我国台风特征的分析[J].大气科学学报,2006,29(4):455-461.