超强台风“尤特”近海北翘的原因分析

黄先伦，郭圳勉，殷宏南，黄小丹

（阳江市气象局，广东阳江 529500）

超强台风“尤特”近海北翘的原因分析

黄先伦，郭圳勉，殷宏南，黄小丹

（阳江市气象局，广东阳江 529500）

利用每6 h 1°×1°的NCEP/NCAR再分析资料、FY-2E卫星云顶亮温资料和国家气象局提供“尤特”中心定位的经纬度资料，通过分析西太平洋副热带高压、风场和能量的变化，研究2013年第11号超强台风“尤特”近海发生北翘的原因。结果表明，副热带高压5 880 gpm线由西北-东南向转为南北向、西南气流的加强以及台风附近大风区和热力不对称结构引起“尤特”的引导气流发生改变，同时副热带高压5 860 gpm线断裂使得“尤特”在近海由原来西北向路径转为正北方向。“尤特”未来6 h的路径趋向于正的假相当位温、总温度、湿空气焓的差值中心。

天气学；超强台风“尤特”；近海北翘；假相当位温

台风是一种破坏性很强的自然灾害，会带来经济及生命损失。对于台风路径的预报，特别是突变路径的预报是我国甚至全球的预报难题。我国对热带气旋路径预报主要是从影响热带气旋的环流系统进行分析。影响热带气旋路径的主要系统，有副热带高压及其他高压系统、热带辐合带、西风槽、东风波和热带气旋等［1］。台风路径预报也可以从太平洋副高脊线位置、高空环流形势等方面综合分析［2］。魏应植等［3］发现双台风作用、副高的变化是造成台风“艾利”异常路径的原因。除了环流系统的变化能引起热带气旋路径变化之外，地形作用、热力作用及其他因素也对热带气旋路径有明显的影响。在鞍型场的环境背景、地形的作用和热力对流不对称条件下，促使涡旋内在的动力结构产生不对称的快速变化，导致台风在近海打转［4］。周晓莹等［5］也指出副热带高压、台风内力和台风的非对称结构是影响“云娜”台风移动的主要因素。李天然等［6］对强台风“珍珠”的研究也发现热力非对称结构的变化对台风路径的影响更为明显。许爱华等［7］研究指出500 hPa台风中心南北两侧u分量的相对大小的变化对台风登陆后的移动有较好的预示性。

在实际预报上，除了分析环流形势的变化之外，预报员更喜欢有预报指示性的物理量，有关这方面的研究有很多，如500 hPaθse场高值区及850 hPaθse场高低值轴向可作为台风预报的重要依据之一［8］。台风中心沿着高能脊向高能中心移动［9］，200 hPa辐散风场和速度势场的特征对台风移动方向具有一定的指示意义［10］。郑峰等［11］分析发现0716号超强台风“罗莎”登陆前后温度、湿度和垂直速度的分布与“罗莎”移动路径有密切关系。董贞花等［12］分析“麦莎”两次东折的成因，指出“麦莎”移动路径与24 h负变高中心的位置变化一致。由于模式对“尤特”登陆点的预报不稳定，登陆点均是由西往东调整，最东的登陆点预报在茂名市，而且对近海北翘的路径却没有预报出来。因此，本研究主要分析“尤特”在近海北翘的原因。

1 资料说明和“尤特”登陆前的路径实况

本研究分析大气环流和计算各物理量因子所用的资料是NCEP/NCAR分辨率为逐6 h 1°× 1°的再分析资料，时间为2013年8月12日00：00—14日18：00（世界时，下同）；TBB资料来自国家卫星气象中心风云二号（FY-2E），空间分辨率为0.1°×0.1°；台风中心经纬度是国家气象局提供“尤特”中心定位的经纬度。

2013年第11号超强台风“尤特”于8月9日12：00在菲律宾以东洋面生成，并向西北方向移动，强度逐渐加强，于8月10日09：00加强为超强台风，于19：00在菲律宾吕宋岛东部沿海登陆，登陆后强度逐渐减弱，12日03：00减弱为台风，离开菲律宾进入南海后强度再次加强，于13日00：00加强为强台风，13日22：00在近海发生向北翘现象，于14日07：50登陆阳江市阳西县溪头镇，登陆时中心附近最大风力14级（42 m/s），登陆时最低气压955 hPa。图1是“尤特”近海路径，根据冯泾贤等［13］人定义台风右偏（北翘、东折）的定义，台风前后12 h移向角度右偏≥40°。用台风中心的经纬度计算台风偏向角，发现在“尤特”13日22：00在近海（112.5°E，20.3°N）前后12 h向右偏41.9°，前后6 h向右偏转51.8°，发生了明显北翘现象。从北翘前20 h开始，“尤特”移动速度不断减慢，这也是台风路径发生转折的一个信号。

图1 2013年第11号超强台风“尤特”近海路径

2 北翘原因分析

2.1 副热带高压和西南气流

低纬度台风路径北翘主要受副热带高压和热带环流系统的影响，副热带高压的周期变化、形状特征等对热带气旋的路径均能造成影响［14］。“尤特”发生北翘前西太平洋副高（以下称为副高）发生明显变化。13日06：00，副高在“尤特”北侧成带状分布，5 860 gpm线呈西北-东南走向，“尤特”沿着副高向西北移动；到13日18：00除了华北东北外，中国范围内都是负变高（图略），这说明副高有所减弱。同时，5 860 gpm线明显断裂成东西两环，副高5 880 gpm线由西北-东南向转为南北向（图2）。比较副高脊线位置还可以发现（图略），在“尤特”北翘前，副高脊线逐渐北移。

图2 13日18：00 500 hPa高度场（单位：gpm）

许爱华等［7］在云娜台风分析时指出，在台风外围300～500 km的范围内u、v分量的变化，对台风路径变化有影响。500 hPa每6 h间隔的u分量的变化分析表明（图3）：“尤特”北翘前12 h（13日06：00—18：00）在台风中心南北侧300～500 km范围内，北侧最大东风不断减弱，从21 m/s减弱到14 m/s；南侧最大西风在“尤特”北翘前略有增强，从8 m/s增强到12 m/s，两者u分量绝对值差也从13 m/s减弱到2 m/s；台风东西两侧v分量场变化并不明显（图略）。所以500 hPa南北两侧最大u分量值与台风减速（图3）和北翘有很好的对应关系，这可以解释为由于大陆副高和副高分裂，西太副高不断减弱，脊线逐渐北移使得台风和副高之间的气压梯度力减小，北侧引导气流减弱，加之西太副高5 860 gpm线高压轴呈南北向使得东侧引导气流更偏向北，导致“尤特”西北方向移动速度减慢，并发生北翘。

图3 12日06：00—14日06：00 500 hPa台风北侧最大东风和南侧最大西风

副高的变化对台风路径有影响，而在南侧的西南气流会给台风带来水汽和能量，对台风的路径和强度也有影响。图4a是13日18：00与12：00 850、700和500 hPa 3层平均风速差值图，从图3上可以看出，在13日18：00，在台风南侧的西南气流在中低层有明显增强趋势，特别是11.0°N—14.0°N区域，有一个正值中心，为4 m/s，其中850 hPa最大的差值中心可达6 m/s（图略）。沿着图4a风速增加中心做一个剖面图（图4b），可以看出，从1 000～400 hPa风速差都是增大，最大增大中心在600～500 hPa之间，可达10 m/s。这说明在“尤特”北翘前，南海西南气流是增强的，这不但给超强台风带来更多的能量和水汽，也会增强超强台风东侧和南侧的动能，改变“尤特”风场结构，从而引起“尤特”路径的变化。

图4 13日18：00与12：00 850、700和500 hPa 3层平均风速差值图（单位：m/s）（a）；13日18：00与12：00沿（106°E，10°N）-（116°E，15°N）风速差值高度剖面图（单位：m/s）（b）

2.2 不对称结构

台风风场结构中不对称强风区的转移导致台风移动方向的改变［15-19］。13日12：00（图略）台风尤特中心附近500～850 hPa平均风最强中心可达到40 m/s，出现在台风北侧，随后强风区强度减弱到32 m/s（图5a），而且分裂为2个强中心，分别位于台风的北侧和东侧，到了14日00：00（图5b），北翘完成后，平均风强度再次加强到35 m/s，出现在台风东侧，而北侧强中心消失。气压梯度的改变会产生风的改变，从水平气压梯度力图（图略）也可以看出，在14日00：00北侧的水平气压梯度减弱，而东侧略有加强。

图5 13日18：00和14日00：00 500～850 hPa平均风速（单位：m/s）

台风外区不同热力非对称分布特征造成各类“旋转”、“打转”和“转向”等异常运动等［20］。图6是逐2 h分布的云顶亮温（TBB）图，从图6上可以看出，在13日12：00“尤特”中心周边云系分布较为均匀，随后西边的云系逐渐减弱，而东边的云系加强明显。18：00东西两边云系的强度明显出现不对称性，说明台风的热力结构呈现不对称性，东边的热对流强烈发展，伴随着强上升运动（图略），而强的上升运动对“尤特”有“吸引”作用，使台风路径发生北翘。

图6 13日12：00—22：00的TBB图（单位：℃）

2.3 台风路径的预报

陈联寿等［20］通过数值模拟发现热带气旋中心区域强温、湿不稳定层结区域，大气温、湿变化也表现在能量变化上面。“尤特”在北翘前后12 h强度都维持强台风级别，所以“尤特”在这段时间损耗的能量和得到的能量基本保持平衡。“尤特”得到的能量主要来源于季风的输送和台风云系降水凝结潜热释放，而假相当位温（θse）、总温度、湿空气焓3个物理量都包含有凝结潜热因子，其变化包含季风输送和凝结潜热能量的变化，所以对这3个物理量的时间差值量进行分析，能得到台风周边能量的变化。为了保持能量消耗平衡，“尤特”在北翘前后12 h内必定趋向于正能量差值中心（图7）。

图7 850、700、500 hPa 3层θse（单位：K）（a、b）、总温度（单位：℃）（c、d）和湿空气焓（单位：J·kg）（e、f）的过去6 h差值分布a、c、e.13日18：00；b、d、f.14日00：00

从图7可以看出，13日18：00与12：00差值图中θse、总温度和湿空气焓3个物理量都在“尤特”西北方有正值中心，这表明台风在这个方向上能量是增加的，而14日00：00与13日18：00差值图上，正值中心出现在尤特正北方向。从图7上还可发现，“尤特”未来6 h路径趋向于正差值中心，即13日18：00—14日00：00这6 h路径趋向于13日18：00与12：00正差值中心。根据这一特点，可以提前6 h对台风路径进行预报。

3 结论

本研究利用NCEP/NCAR再分析资料和国家卫星气象中心风云2号（FY-2E）的TBB资料对2013年11号超强台风“尤特”近海北翘路径原因进行分析。通过研究发现，“尤特”北翘原因主要有：

1）副高5 860 gpm线的断裂和面积增大，使得台风获得北上的机会，而且5 880 gpm线由西北-东南向转为南北向，改变“尤特”东侧引导气流。

2）西南季风增强，台风中心附近强风区的转移，使得“尤特”获得指向北方的辐合动量

3）能量的变化，“尤特”东西两侧热力结构不对称，东侧强的热对流发展对应着强的上升运动，对“尤特”有“吸引”作用。同时，在“尤特”前进方向θse、总温度和湿空气焓正差值中心位置的变化也能引起路径发生变化。

另外，台风移动路径趋向于正能量差值中心的结果对“尤特”北翘路径预报有指示意义，但是否具有普遍性，需要更多的台风个例研究验证。

致谢：衷心感谢成都信息工程大学大气科学学院范广洲教授和李国平教授指导！

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Analysis on O ffshore Abrup tly Northward M ovement of Super Typhoon Utor（1311）

HUANG Xian-lun，GUO Zhen-mian，YIN Hong-nan，HUANG Xiao-dan

（Yangjiang Meteorological Office，Yangjiang，529500）

In order to improve the forecastof offshore typhoon track，the causes of super typhoon Utor’s abruptly offshore northwardmovementare studied through an analysisof the variation of the Pacific subtropical high，wind field and energy by using the location data of Utor center from the China Meteorological Administration，NECP/NCAR 1°×1°6-hourly reanalysis data and the brightness temperature of satellite cloud top data.The results show that the Utor’s steering flow ismainly caused by the subtropical high’s5880gpm line turning from northwest-southeast into north-south，an strengthened southwest air flow and the asymmetric distribution of a gale zone and thermodynamics around Utor.In addition，the fracture of the subtropical high’s 5860gpm line is also a factor that leads to the recurvature of Utor from northwest to north in offshore waters.For the path of 6 h ahead，Utor tends to head to the positive difference center of pseudo-equivalent potential temperature，total temperature and enthalpy ofmoist air.

synoptics；super typhoon Utor；abruptly northwardmovement；pseudo-equivalent potential temperature

P44

A

10.3969/j.issn.1007-6190.2016.06.001

2016-07-15

黄先伦（1983年生），男，工程师，理学硕士，主要从事短期天气预报工作。E-mail：278803532@qq.com

黄先伦，郭圳勉，殷宏南，等.超强台风“尤特”近海北翘的原因分析［J］.广东气象，2016，38（6）：1-5.