台风“菲特”影响期间浙江大风成因分析

2015-06-15王忠东杜友强李怀川

浙江气象 2015年4期

关键词：菲特径向速度大风

王忠东曹楚杜友强李怀川

(1.兰州大学大气科学学院，甘萧兰州 733000；2.温州市气象局，浙江温州325027)

台风“菲特”影响期间浙江大风成因分析

王忠东1，2曹楚2杜友强2李怀川2

(1.兰州大学大气科学学院，甘萧兰州 733000；2.温州市气象局，浙江温州325027)

利用常规观测资料、自动站加密资料、多普勒雷达资料以及NCEP/NCAR1°×1°每日4次再分析资料对2013年第23号台风“菲特”影响期间浙江大风成因进行了分析。发现：副高以及地面高压加强是导致浙南沿海大风提早出现的主要原因；台风“菲特”北侧东西向高压区的维持,使浙江始终维持大的气压梯度,导致台风大风向内陆扩展和影响时间增长；台风“丹娜丝”与台风“菲特”的相互影响使得 “菲特”移速减慢，导致台风大风影响时间增长，同时台风“丹娜丝”与冷空气以及台风“菲特”减弱后环流的共同影响，使得浙北大风维持，进一步延长了台风大风对浙江的影响时间。台风“菲特”影响期间台风环流中的中尺度系统导致台风影响区域内风速的进一步增大。多普勒雷达径向速度产品结合组合反射率产品可以有效监控台风大风分布范围。地形的影响导致台风大风进一步增大。

台风，大风，副高，多普勒雷达，中尺度系统，地形

0 引言

台风是热带洋面上生成的气旋性环流，当其靠近并影响大陆时，常伴随大风、巨浪、暴雨、风暴潮等灾害，对人类生产生活具较强破坏力。近年来，随着社会经济的快速发展，台风所造成损失愈发严重，特别是台风大风导致船只翻沉、房屋倒塌等建筑物损坏以及由台风大风引起的狂浪、风暴潮等灾害尤其严重。随着观测技术的不断发展，观测资料日趋丰富，观测资料也愈加精细，国内很多研究和业务人员利用这些资料运用不同的方法和角度对台风大风进行了研究。陈联寿等认为：登陆台风大风与台风结构中小尺度对流系统的生成有关[1]。登陆台风在地形和环流作用下生成的飑线、雷暴、龙卷和中尺度小涡、地形次生中心等都将在相应的局部地区产生强烈大风。陈瑞闪统计福建多年大风资料得出福建台风大风天气成因主要的原因气压梯度、地形、冷空气和变压梯度的作用，并从实例得出预报参考指标[2]。杨玉华等对我国登陆台风引起的大风分布特征作了初步的分析[3]，田辉等从气候学的角度对华南、华东沿海登陆台风造成的暴雨和大风做了分析[4]，钮学新、陈润珍、李岩等对台风大风的数值预报方法进行了积极探讨[5-7]，杨祖芳等通过统计分析热带气旋云顶亮温的特征来确定海面的大风区[8]。陈刚、俞燎霓等对影响浙江的热带气旋大风进行统计分析[9-10]。还有很多业务人员对台风大风个例进行了总结分析，探寻台风大风的成因及预报方法，例如：王忠东等对2007年超强台风“罗莎”和“韦帕”大风过程做了对比分析[11]，曹楚等分析了“莫拉克”台风影响期间浙江大风成因[12]，吴业强等对台风“科罗旺”的持续大风特征作业分析[13]，董美莹等对“麦莎”台风影响期间浙江的大风分布特征和成因作了分析[14]，凌士兵等对台风“杜鹃”影响期间福建大风天气的特点和成因做了分析[15]。由于台风大风与台风强度、结构、周围天气系统以及地形等因素有密切的关系，所以每个台风大风的成因及分布均有不同，因此对典型台风大风个例进行分析，探讨台风大风的成因和预报方法仍然十分必要。2013年台风“菲特”影响期间，浙江沿海海面大风持续87 h，沿海地区持续近62 h，期间瞬时大风达17级，破浙江省瞬时大风纪录。本文通过分析台风“菲特”影响期间浙江大风特点以及造成大风的原因，为台风大风的预报寻找一些预报依据，为日常业务工作和决策服务提供参考依据。

1 “菲特”影响期间浙江大风情况

2013年第23号台风“菲特”于9月30日20时在菲律宾以东洋面生成，生成后向西北方向移动，强度逐渐加强，4日17时加强为强台风，以后强度维持。5日开始向西北偏西方向移动，于7日01：15在福建省福鼎市沙埕镇登陆，登陆时近中心最大风力14级(42 m/s)，中心最低气压955 hPa。登陆后向西南方向移动，强度迅速减弱，于7日9时在福建省建瓯市境内减弱为热带低压(图1)。

受其影响，浙江东部沿海5日07时出现8级以上大风，之后随着“菲特”台风向大陆靠近，浙江沿海风力逐渐增大，到6日08时9级以上大风主要出现在温、台沿海地区；6日“菲特”台风进入浙江沿海，并于7日凌晨登陆，台风大风区进一步扩大，温州、台州、宁波、舟山等沿海地区以及丽水、金华、绍兴等内陆地区陆续出现8级以上大风，12级以上大风主要出现在浙南沿海以及文成、泰顺山区；7日大风区向北移动，9级以上大风主要位于宁波沿海、舟山、湖州以及嘉兴地区，8日22时大风影响基本结束(图2a)。在“菲特”台风影响期间浙江沿海海面大风持续时间达87 h，沿海地区持续近62 h。

在“菲特”影响期间，浙江局部海岛和山区观测站瞬时极大风力达14～17级，其中苍南石砰山(海拔316 m)(图2b)、望洲山(海拔468 m)瞬时极大风速分别为76.1 m/s和73.1 m/s(>17级)，破浙江省瞬时大风纪录，为浙江省超百年一遇极端大风速。

图2 “菲特”台风影响期间5日08时—8日08时浙江沿海大风分布图(a)以及温州苍南石砰站5日08时—7日17时逐小时极大风速图(b)

2 环境流场对“菲特”台风大风的影响

2.1 天气尺度系统对台风大风的影响

2.1.1 副热带高压影响

利用NCEP/NCAR 1°×1°每日4次的资料计算出台风“菲特”影响期间500 hPa和850 hPa形势场进行分析。4日08时，副热带高压(以下简称“副高”)主体位于海上，588线西脊点位于137°E附近，850 hPa上副高呈东西向带状分布(图3a)，台风“菲特”在副高南侧东南气流的引导下向西北方向移动。5日08时副高加强，500 hPa上588线移动到135°E附近， 850 hPa副高中心气压增强到160 hPa，台风“菲特”在850 hPa带状副高的引导下向偏西方向移动，此时浙中北处于高压区内，随着台风的西移导致台风中心与带状高压在浙南沿海形成比较密集的梯度带，有利于大风的形成(图3b)，5日07时前后浙南沿海就出现了8级以上大风。5日20时，500 hPa 上副高主体继续增强，但588线向西移动不明显，而在850 hPa上副高仍呈东西向带状分布，台风西进进一步增强了台风中心与浙南沿海之间的梯度，浙南沿海从5日18时出现9级以上大风。所以从上分析认为副高加强且呈东西向带状分布，是导致浙南沿海大风提早出现的原因之一。

图3 4日08时(a)和5日08时(b)500 hPa形势场、850 hPa形势场(单位：dagpm)和风场(单位：m/s)

2.1.2 地面天气系统对台风大风的影响

台风“菲特”生成后向大陆靠近的过程中，在30°N～40°N始终维持一条东西向的高压带，高压中心主要位于黄渤海到日本海之间。4日08时，日本海高压加强，高压底部向南扩展，使得台风中心与浙南沿海之间的气压梯度加大，气压梯度差为5 Pa·km-1；5日05时，东北高压与日本海高压合并，高压中心进一步加强，且高压中心位于东北平原，高压由带状分布调整为“」”型，浙江处于高压底部，到5日08时台风中心与浙南沿海之间的气压梯度差达到了8.4 Pa·km-1(图4a)，较4日08时增大了3.4 Pa·km-1。浙南沿海从5日07时开始出现8级以上大风，此时温州距离台风中心约820 km，距离台风七级风圈外围有470 km。这表明地面高压的加强加大了台风与浙南沿海之前的气压梯度，这是导致台风大风提早出现的原因之一。另外，从台风“菲特”向大陆靠近—登陆—减弱消失得过程中(图4b),在其北侧始终维持东西向的高压区,浙江处于高压的底部,这就导致台风登陆前后浙江始终维持大的气压梯度,使得台风大风向内陆扩展,同时也导致大风影响时间的增长。

图4 5日08时(a)和6日08时(b)地面气压场(单位：hPa)

2.2 “丹娜丝”台风对台风大风的影响

10月4日14时，当台风“菲特”移动到达台湾以东洋面时，台风“丹娜丝”生成。之后台风“丹娜丝”快速向西北方向移动。7日01时15分，台风“丹娜丝”与台风“菲特”相距约1200km，当台风“菲特”登陆时移动方向出现南折，这与台风“丹娜丝”产生了一定程度的互旋作用(图5a)。同时也由于台风“丹娜丝”的影响，导致台风“菲特”后期移速减慢，使得台风“菲特”对浙江影响时间增长。在台风“菲特”登陆迅速减弱后，“丹娜丝”外围带来的东风气流与冷空气及“菲特”减弱后的环流共同影响(图5b)，使得浙北大风维持，延长了台风大风的影响时间。

2.3 中尺度系统对大风的影响分析

在台风的云墙或附近区域对流活动旺盛，是台风风雨最激烈的地方，最大的降水常出现在这里，台风内最大风力也在云墙内或离云墙不远的地方[16]。多普勒雷达组合反射率可以很有效的监测到台风环流中的中尺度系统，而基本速度产品则可以得到径向风场的分布情况，两者结合使用对台风大风的监测预报有一定的指示作用。由于台风“菲特”影响期间极大风速主要出现在温州地区，所以这里利用温州多普勒雷达组合反射率VCP21(CR37, Range=230 km)和基本径向速度产品VCP21(V26，Elev=1.5,Range=115 km)来分析台风“菲特”中尺度系统对大风的影响。

10月5日20: 10温州多普勒天气雷达径向速度产品开始监测到台风“菲特”外围环流的速度，在组合反射率产品上同样监测到有台风外围零散带状回波靠近温州沿海，但由于此时台风中心距离温州约620 km，监测到径向速度不连续，难以利用径向速度产品分析台风大风。6日08:01，台风中心距离温州约400 km，此时从组合反射率产品看已经有连续的台风外围回波向温州沿海靠近，但径向速度产品监测仍不连续。6日14：05，台风中心距离温州约320 km，已进入台风七级风圈，组合反射率产品显示台风螺旋雨带回波已经到达洞头附近，此时径向速度产品已监测到径向速度较为连续，此时雷达最大径向速度位于温州到台州南部沿海，最大径向速度位27 m/s，而此时浙江省自动站实时观测资料显示温、台沿海风力已达9级以上，局部达到10级。6日18：26，台风中心距离温州约220 km，径向速度产品上出现速度模糊，海上最大径向速度出现在玉环附近，陆上则位于苍南(图6a)，而从组合反射率产品图上看到有一条强度为45～55 dBz强回波带自东北向西南方向移动经过台州南部及温州沿海(图6c)，此时浙江省自动站实时观测资料显示以上强回波经过地区风力明显大于其他地区，其中海上南麂出现了15级大风，陆上望洲山站风力达到了14级(图6e)。6日22：01，台风中心距离温州约135 km，苍南已处于10级风圈边缘，径向速度产品上海上最大径向速度出现在洞头东南方向海域，陆上则位于苍南境内(图6b)，根据速度退模糊公式Vr=Vfirst±2nVmax可计算出陆上最大径向风速为53 m/s，海上最大径向风速为55 m/s，从组合反射率产品上则可以看到此时温台沿海正处于台风云墙回波较强的对流区内，回波强度同样达到了45～55dBz(图6d),对比此时浙江省自动站实时观测资料，陆上在苍南石砰和望洲山分别出现了76 m/s和73.1 m/s的极大风速(图6f)。所以从以上分析认为，台风“菲特”影响期间台风环流中的中尺度系统导致台风影响区域内风速的进一步增大。多普勒雷达径向速度产品结合组合反射率产品对台风大风的监测预报有一定的指示作用。

2.4 地形影响

地形不仅对台风降水的分布及增幅有重要影响,对大风同样有不可忽视的作用。浙江属于浙闽丘陵地区，地势呈西南向东北阶梯状倾斜。从地势情况看，浙江沿海分别为天台山脉和雁荡山脉，在山脉的东侧为海波较低的平原地区，海波多在100 m以下，这样的地理条件使得这一带摩擦减弱作用小，浙江沿海平原是强风形成的有利因子。苍南石砰站在“菲特”影响期间出现了76.1 m/s的极大风速，强于“菲特”近中心最大风速，这也和石砰站所处的地形有密切的关系。从地形上看，石砰站处于苍南大渔湾北侧的云台山，海拔316 m，位于“喇叭口”型地形内，当台风靠近时容易形成“狭管效应”，导致风速进一步增大。

3 结语

1)副高加强且呈东西向带状分布以及地面高压加强，是导致浙南沿海大风提早出现的原因；台风“菲特”向大陆靠近—登陆—减弱消失的过程中,在其北侧始终维持东西向的高压区,浙江处于高压的底部台风登陆前后浙江始终维持大的气压梯度,使得台风大风向内陆扩展,同时也导致大风影响时间的增长；台风“丹娜丝”与台风“菲特”的相互影响使得台风“菲特”移动减慢，导致台风大风影响时间增长，同时台风“丹娜丝”与冷空气以及台风“菲特”减弱后环流的共同影响，使得浙北大风维持，进一步延长了台风大风的影响时间。

2)台风“菲特”影响期间台风环流中的中尺度系统导致台风影响区域内风速的进一步增大。多普勒雷达径向速度产品结合组合反射率产品可以有效监控台风大风分布范围。

3)地形的影响导致台风大风进一步增大。

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