2020年第7号台风“海高斯”强度和路径异常成因

2022-01-07杨丽英

广东气象 2021年6期

杨丽英

（广州市增城区气象局，广东广州 511300）

在预报业务中，台风近海强度加强或者路径突变均会给预报带来挑战。近年来，针对台风近海增强和路径突变的特征及成因已经开展了许多研究，林良勋等［1］探讨了华南近海急剧增强TC的环流特点及主要影响系统；张胜军等［2］、陈联寿等［3］、段朝霞等［4］则指出非对称结构对南海台风路径北翘也有着显著的影响。一般认为大尺度环流形势、低层水汽通量和弱冷空气、垂直风切变以及海表温度等都是影响台风近海增强的因子，南海路径北翘与台风移入季风汇合线、东风波重位、南支槽东移、华南高压减弱以及赤道高压增强和副热带高压南落等因素相联系［3］。台风近海增强及路径北翘虽然都是小概率事件，但在春末、盛夏和秋冬均可能出现，不仅给预报工作带来很大的挑战，还可能会给沿海地区造成更大的气象灾害。因此，有必要对更多近海增强和路径突变的台风个例进行分析。

2020年8月台风活跃，共有7个台风生成，生成数较多年平均（5.7个）偏多1.3个，其中台风“黑格比”“米克拉”和“海高斯”都是近海快速增强，且均以峰值强度登陆我国，“海高斯”还出现近海路径北翘，由于当时各种数值预报均没能准确地对其近海增强以及路径北翘情况成功预报。为此，本研究选取台风“海高斯”作为研究对象，对其近海增强及路径北翘的成因进行分析总结，为今后类似台风的路径和强度预报提供参考。

1 “海高斯”概况及实况分析

2020年8月16日17：00（北京时，下同），位于菲律宾东部近海的热带扰动发展为热带低压，18日08：00在南海东北部海面上增强为第7号台风（热带风暴级）“海高斯”，17：00增强为强热带风暴级，18日20：00为台风级，并于19日06：00前后以台风级（12级，35 m／s）在珠海金湾区登陆。受“海高斯”环流影响，18日20：00到20日08：00广州出现了大到暴雨，深圳、珠海、惠州、中山等地出现了暴雨到大暴雨局地特大暴雨，其中江门台山市四九镇录得全省最大降雨量276 mm。另外，南海北部海面和珠江口沿海市县出现了阵风11～13级，珠海东澳岛录得最大阵风46.5 m／s（15级）。“海高斯”是2020年第一个登陆珠江三角洲的台风，具有“生命史短、近海增强、路径北翘和风雨影响集中”的特点。

“海高斯”从生成之日起受副热带高压南侧东南气流引导，稳定地向西偏北方向移动，但在向广东沿海逼近的过程中经历了两次明显的北翘（图1a），第1次是在18日13：00—15：00，第2次是在临近登陆前（19日04：00—05：00）。路径的北翘导致各模式在预报“海高斯”的登陆点时都出现整体偏西的情况，图1b给出了欧洲数值模式（EC）的预报路径图。

图1 2020年第7号台风“海高斯”路径图（a）和EC“海高斯”集合预报路径（8月16日20：00起报）（b）

2 “海高斯”路径北翘的成因分析

热带气旋（Tropical Cyclone，TC）的移动主要受大尺度环流的影响，在“海高斯”移动过程中，副热带高压是最直接影响和控制其移动路径的重要天气系统［4］。分析500 hPa形势（图2），8月17日08：00（图2a）欧亚中高纬度为两槽一脊的形势，新疆东侧-四川地区为一个槽区，低纬在孟加拉湾到印度半岛带为低压活动区，副热带高压呈块状分布，中心位在东海上，副高脊线为西北-东南向，维持在35°N附近。随着副高加强西伸，“海高斯”受其南侧东南气流引导，稳定地向西偏北方向移动。至18日14：00（图2b）两槽一脊的形势和低纬孟加拉湾低压区维持，位于高原上的大陆高压有所增强，四川-云南低槽发展，西风槽东移至副高西北侧附近，西风槽的逼近迫使海上副高出现了短暂的减弱东退，副高脊线南落到30°N附近，副高南端形态也发生改变，120°E以东588 dagpm线明显北抬，“海高斯”受副高西侧的偏南气流影响，导致其移动路径出现第1次转折，此时其强度也开始迅速加强。

由于副高仍处在较强盛阶段，四川-云南低槽减弱后副高中心再次西进，台风受副高东南气流引导西北方向移动。19日早晨（图2c）台风临近登陆前，西风槽进一步东移南压，移至内蒙东侧到山西一带，同时低纬孟加拉湾低压区发展，导致西太平洋副高再次出现东退，中心强度减弱，588 dagpm线明显南落，副高脊线由西北-东南向转成东北-西南向，使得“海高斯”再次出现路径偏北移动。

图2 8月17—19日500 hPa高度场（单位：dagpm）

a.17日08：00；b.18日14：00；c.19日08：00

由此可见，西风槽、副热带高压等系统是导致“海高斯”路径发生变化的主要系统，值得关注的是，当台风越贴近副热带高压时，受副高外围气流的引导会凸显增强，同时台风强度越强，与副高之间相互影响的关系越大。“海高斯”距离副高位置非常近，且强度不断增强，也是迫使副高有所东撤和形态发生改变的因素之一，副高的位置变化、形状特征等对热带气旋的路径均能造成影响［5］。

3 “海高斯”近海增强的成因分析

3.1 急剧增强过程的影响因子分析

“海高斯”在靠近广东沿海的过程中强度快速增强，18日08：00至20：00，在12 h内从18 m／s的热带风暴级跃升至35 m／s的台风级，风力从8级迅速增强至12级、连跳4级，属于近海急剧增强台风，较为罕见。

为了定量表述台风急剧增强的特征，利用6 h气压变化Δp和12 h风速变化Δv表示强度变化，即某时刻的6 h变压Δp是指该时次与其前6 h的中心海平面最低气压之差；某时刻的12 h风速变化Δv是指该时刻后6 h与前6 h中心附近最大风速之差，如图3所示。

图3 “海高斯”中心最低气压、最大风速、6 h变压变速、12 h变速随时间的变化

从图3可以看出，在18日14：00—19日02：00“海高斯”在西行过程近海时出现了明显快速的增强阶段。其中18日14：00—20：00，12 h气压从998 hPa降至970 hPa，气压下降了20 hPa，平均6 h气压变化Δp≤-8 hPa；12 h风速变化为17 m／s，Δv≥12 m／s。可见，18日14：00—20：00，台风“海高斯”强度变化符合于玉斌等［6］给出的台风近海急剧增强标准（最低海平面气压6 h变化Δp＜-7.78 hPa或12 h风速变化Δv＞7.91 m／s）。

3.2 急剧增强过程的影响因子分析

1）海洋热力状况。

海洋作为热带气旋的主要能量来源，是热带气旋生成和维持的关键［7］。而判别近海热带气旋能否在海洋上迅速加强，28℃海表温度是一个重要参考依据［8］。今年7月历史罕见空台，加上副高强盛，因此西北太平洋及南海表层海温大幅偏高。据国家气候中心全球海洋监测，8月赤道西太平洋及东印度洋次表层以暖异常为主，中心强度高于2℃。分析8月第3侯侯平均海表温度及距平（图略），可见南海及西太平洋海温均较常年同期偏高，我国近海海温与历史同期相比属异常偏高状态。从8月16日20：00 EC海洋表面温度图（图4）可见，在菲律宾的东侧及南海北部一直存在一个30℃的高海温区，30℃的高海温区直达东海和日本，广东近海的西北海表面温度更是接近31℃，而“海高斯”移动正处于高海温区域。可见高海温是台风近海急剧增强的关键因素。

图4 2020年8月16日20：00海洋表面温度实况（℃）

2）风垂直切变。

环境风垂直切变（VWS）是影响热带气旋强度变化的重要环境条件之一［9］。垂直风切变越小，越有利于波动稳定、能量的积累以及台风暧心结构的形成。研究表明，使TC增强或减弱的风切变阈值约为10 m／s，当环境风垂直切变小于10 m／s时，有利于TC强度的增强，反之则往往会使TC强度减弱［10-11］。

分析200～850 hPa垂直风切变的分布情况（图略），可知在台风移动方向，即台风西侧的垂直风切变大部分＜10 m／s，部分地区甚至＜5 m／s，符合有利于台风增强的垂直风切变条件，特别是在台风急剧增强前12 h（18日08：00）垂直风切变减小到5～10 m／s。在台风急剧增强阶段（18日20：00—19日02：00）垂直风切变有所增大，达10 m／s。由此可见，弱的环境场垂直风切变有利于“海高斯”增强，值得注意的是环境风垂直切变的减小发生在“海高斯”的急剧增强开始之前，当环境风垂直切变最小时，台风开始急剧增强，说明垂直风切变减小与台风急剧增强之间有一定的时间差。

3）水汽条件。

TC的主要能量来源是水汽凝结时释放的潜热，充足的水汽供应有利于TC暖心结构的维持，也为TC的发展提供充足的能量。分析850 hPa水汽通量散度场可知，16日20：00水汽通量散度＜12 g／（cm2·hPa·s），17日20：00水汽通量开始增大，但水汽主要来源是副高南测的偏东气流。到18日20：00（图5），也就是“海高斯”急剧增强期间，明显有西南季风和偏南风水汽输送，致使台风附近的水汽通量散度明显增大，并且大值区主要位于台风东侧和北侧，中心值大于20 g／（cm2·hPa·s）。可见，西南季风和偏南风的卷入为“海高斯”提供水汽输送，对TC强度增强起着重要作用［12］。

图5 2020年8月18日20：00 850 hPa水汽通量

4）动力条件。

200 hPa流场和位势高度场可见（图略），16日位于我国22°N—35°N为一个带状高压坝，1 260 dagpm等高线中心位于青藏高原上，18日高压坝断裂分为东西两环，“海高斯”位于东环高压西南侧的辐散流场中。从200 hPa的散度场（图略）看，18日20：00台风“海高斯”正处于高散度值区域，散度值＞10×10-5s-1以上，高层辐散条件转好，可见强的高层辐散产生强抽吸作用，有利于台风的强度发展［13］。