台风“海高斯”和“天鸽”快速加强成因的对比分析

2022-04-06周冠博董林吕心艳柳龙生

气候与环境研究 2022年2期

周冠博董林吕心艳柳龙生

中国气象局国家气象中心，北京 100081

1 引言

台风是影响我国的重要灾害性天气之一，近年来由台风登陆而带来的极端风雨以及次生的地质灾害，给国民生产和人民生活带来了巨大损失。因此，聚焦气象防灾减灾的发力点，把台风视为重要课题来研究，势在必行，而台风的近海快速加强问题又一直是业务预报中的难点，也是国内外气象专家研究的重点。余晖和端义宏（2002）对近海快速加强台风的统计分析表明，17%左右的台风靠近岛屿或大陆沿岸时强度出现快速加强；冯锦全和陈多（1995）对1970～1991年在我国近海发生强度突变的热带气旋进行统计发现，热带气旋移到我国近海时发生强度突然加强的占20.4%；林良勋等（2006）指出，在移入华南近海的热带气旋中，约有13.5%出现突然增强，平均每年约0.8个，以9月份最多；陆波和钱维宏（2012）统计了22个华南近海突然增强的台风，发现有15个台风突然增强集中在9月份。而对于台风近海快速加强的原因一些专家也进行了很多的探索，于玉斌和郑祖光（2010）从动能角度探讨了我国近海台风强度突变的机理；胡春梅等（2005）分析了台风登陆前强度突变的大尺度环境，指出突然增强的台风通常位于副热带高压的西南侧或南侧；林良勋等（2006）指出西南季风、越赤道气流、东风波、弱冷空气、西风槽是诱发华南近海台风急剧加强的主要系统；苏鸿明（2001）认为台风中心高层流出增强和弱冷空气进入台风北侧是9914号台风“丹恩”近海强度增强的主要原因；徐明等（2009）对登陆台风的统计分析表明，环境风垂直切变与滞后6 h的台风强度相关最佳；郑峰等（2017）对近海突然增强的1010号台风“莫兰蒂”进行的数值模拟表明，海温高低影响到海洋输入到台风的潜热、感热和水汽通量；陈见等（2014）和郑艳等（2014）指出弱的高低空垂直切变和适宜的海面温度是1409号超强台风“威马逊”近海快速加强的重要原因；许映龙和黄奕武（2017）仔细分析了1522号台风“彩虹”移入南海时的海洋大气状况，发现“彩虹”近海急剧加强与下垫面和环境大气的相互作用关系密切。

一般来说，我国每年或者每两年会有一个强度快速加强台风，如1409号台风“威马逊”、1522号台风“彩虹”、1713号台风“天鸽”和1909号台风“利奇马”，而2020年8月，连续出现了“黑格比”、“米克拉”和“海高斯”3个强度快速加强台风，历史罕见，给台风业务预报带来了很大的难度与挑战。为了尽早抓住台风出现快速加强的线索，提高此类台风的预报准确率，减小灾害与损失，本文以2020年第7号台风“海高斯”和2017年第13号台风“天鸽”为例，采用天气动力学诊断分析方法，对“海高斯”和“天鸽”强度突然增强的动力、热力、水汽条件进行分析，揭示它们各自的发展机制，希望能为近海快速加强台风的强度预报提供有益参考。

2 资料和方法

本文使用的资料包括：（1）欧洲中心ERAInterim逐6 h再分析资料，水平分辨率为0.25° （纬度）×0.25°（经度）；（2）国家气象中心提供的“海高斯”和“天鸽”台风业务定位和定强资料；（3）常规气象观测资料。本文主要采用天气动力学诊断分析方法，对“海高斯”和“天鸽”强度突然增强的成因进行对比分析。

3 “海高斯”和“天鸽”的概况

2020年第7号台风“海高斯”于2020年8月18日00:00（协调世界时，下同）在南海东北部海面生成，生成后向西偏北方向移动，强度快速加强；18日12:00在广东中部近海海面加强为台风级，18日22:00前后在广东省珠海金湾区沿海登陆（35 m/s，台风级）。登陆后继续向西北方向移动，穿过广东西南部，19日傍晚前后移入广西东部并减弱为热带低压，19日15:00中央气象台对其停止编号（图1）。台风“海高斯”是今年登陆我国的第三个台风，也是今年截至11月份以来登陆广东最强的台风，它具有个头小、风雨影响集中，强度快速加强、登陆强度较强，生成距离近、生命史短等特点。“海高斯”从生成到停止编号只有39 h，生命史比较短；且其生成后在南海北部经历了快速增强过程，强度从18 m/s（热带风暴级）增强到35 m/s（台风级）只用了12 h，达到了台风快速增强的标准（陈联寿和丁一汇, 1979; 阎俊岳等, 1995）。 “海高斯”个头小，7级风圈半径小于200 km，属于小型台风；其造成的强降雨主要集中在台风中心附近及两侧，暴雨到大暴雨区主要位于广东南部、珠江三角洲及广西东北部，并出现7～10级阵风，广东珠江口沿海局地11～15级，广东西江石油平台最大阵风46.8 m/s（15级），风雨影响落区集中。

图1 2007号台风“海高斯”（Higos）和1713号台风“天鸽”（Hato）的路径图Fig. 1 Tracks of typhoons Higos in 2020 and Hato in 2017

2017年第13号台风“天鸽”于2017年8月20日在西北太平洋上生成，22日下午加强为台风级，23日早晨加强为强台风级，23日04:50在广东珠海市登陆（强台风级，14级，45 m/s）；登陆后强度逐渐减弱，在经过广东、广西后进入云南，并于24日12:00在云南境内减弱停止编号（图1）。 “天鸽”为2017年登陆我国最强的台风，与1991年第11号台风“弗雷德”并列成为1949年以来8月登陆广东最强的台风。“天鸽”具有近海快速加强、鼎盛期登陆、正面袭击珠江口、强风及风暴潮破坏力大的特点，特别是在进入南海趋向广东沿海的过程中，其强度迅速增强，近中心最大风速由22日03:00的25 m/s增强至23日03:00的48 m/s，中心气压则由985 hPa下降至940 hPa，24 h中心风速增强幅度达23 m/s，中心气压下降达45 hPa，其中22日15:00至23日03:00的12 h内中心风速增强达13 m/s，符合国内外关于台风快速增强的定义（黄荣成和雷小途, 2010; Kaplan et al., 2010）。

从500 hPa的位势高度场（图2a和2b）来看，影响“海高斯”和“天鸽”的主要影响的大尺度天气系统是副热带高压。在“海高斯”向我国东南沿海靠近的时段内，副热带高压的形态主要呈现块状分布，副热带高压的实况位置一直较预期偏东偏北，因此“海高斯”的预报路径持续向东向北调整，而引导“天鸽”的副热带高压明显偏强并且呈带状分布，副热带高压的西伸脊点也明显较预期偏西偏南，因此“天鸽”的预报路径持续向西向南调整，这是二者500 hPa环流形势场上比较大的区别，也是造成二者的路径向不同方向调整的主要原因。

4 “海高斯”和“天鸽”近海快速加强的成因分析

4.1 海表温度

海洋是热带气旋生成和维持的最主要能量来源，也是其强度得以发展的先决条件（Shay et al.,2000）。薛根元等（2007）研究了2008年第8号超强台风“桑美”加强的原因表明，高的海温可以使暖洋面上空潮湿空气的辐合上升释放大量的凝结潜热，为台风的发展和加强提供了更多的水汽和能量。从2020年8月18日的海洋热状况来看，海温条件对于“海高斯”的快速加强是非常有利的。我国南海的大部分海域海温较常年同期偏高，广东近海的大部分海温高于29.5°C（图3a），较常年同期平均要高出0.5～1.5°C（图3b），这样异常偏高的海洋热状况给“海高斯”的快速加强提供了十分有利的下垫面条件。

从2020年8月18日的海洋热状况来看，整体的海温条件虽然不如“海高斯”时高，但是当“天鸽”移入南海后途经的是暖洋面海域，尤其是南海北部、广东中西部海面异常偏暖，海表温度普遍在29°C以上（图3c），其中的广东中西部海面较常年平均海温偏高达1.5～2.0°C（图3d），当“天鸽”移至广东中部异常高海温海面时，潜热释放加强、对流加剧，有利于“天鸽”强度的急剧加强。

4.2 环境风垂直切变

环境风垂直切变与台风强度有较好的统计关系，在台风强度预报中常常被用作重要的参数。风速垂直切变是决定台风暖核形成的重要条件。台风中的暖核是无数积云对流使水汽在对流层上层凝结释放潜热的综合结果，也是台风形成和获得能量的标志。强的风速切变将使扰动气柱与环境大气有强的通风效应，这种效应将把积云对流释放的潜热向四周环境大气扩散开去而不能在一个区域内集中，从而不能使热量集中形成暖核。因此弱的垂直切变是台风强度增强的重要条件（陈联寿等, 2012）。白莉娜和王元（2013）研究了环境风垂直切变对西北太平洋热带气旋强度变化的影响认为，不同强度热带气旋的强度变化对应风速垂直切变阈值不同，达到台风强度后环境风垂直切变小于8 m/s有利台风强度加强。徐明等（2009）对环境风垂直切变与登陆台风强度变化关系的统计分析表明，对于显著增强的登陆台风，其所处的环境风垂直切变不会太大，平均在9 m/s以下。Zhao et al.（2006）研究发现，热带气旋想要发展为台风级别，垂直风切变必须小于7 m/s。另外，风速垂直切变对热带气旋的影响具有一定的滞后性，总的来说大约为12～36 h （Paterson et al., 2005）。为了排除台风内核环流的影响，选取距离台风中心200～800 km环状区域的平均风作为环境风，计算了整层（200～850 hPa）、中高层（200～500 hPa）和中低层（500～850 hPa）3个层次的水平风垂直切变（Chen and Fang, 2012）。

从“海高斯”所处的环境风垂直切变（图4a）来看，2020年8月18日00:00至19日12:00的环境风垂直切变的时序图显示，在台风“海高斯”的移动方向上，台风周围整层的垂直风切变（200 hPa与850 hPa 之间）大部分都小于10 m/s，特别是18日00:00至06:00部分时段内的风切变甚至小于5 m/s，代表了该区域从低层到高层的风切变相对较小，符合有利于台风增强的弱切变条件，尤其是中低层之间（500 hPa 与850 hPa 之间）的切变一直维持在2 m/s左右，这种弱的中低层环境风垂直切变是非常利于台风发展的。因此在台风移动方向上处于弱的切变环境场中，也是有利于台风“海高斯”的强度快速发展的有利条件。

从“天鸽”所处的环境风垂直切变（图4b）来看，2017年8月20日12:00至24日06:00的环境风垂直切变的时序图显示，在台风“天鸽”的移动方向上，虽然台风周围整层的垂直风切变（200 hPa与850 hPa 之间）大于10 m/s，但其中低层的环境风垂直切变一直维持在1～5.5 m/s的较小区间，尤其在“天鸽”登陆珠海前，8月22日12:00开始，其各层的环境风垂直切变都出现了明显减小的趋势，其中低层的环境风垂直切变一直小于5.5 m/s，也有利于其强度的急剧增强。

图4 （a）2020年8月17 日00:00至19日12:00、（b）2017年8月20日12:00至24日06:00台风周围环境风垂直切变的时间序列Fig. 4 Time series of the vertical shear of the ambient wind around the typhoon (a) from 0000 UTC 17 August to 1200 UTC 19 August 2020 and (b)from 1200 UTC on 20 August to 0600 UTC 24 August 2017

4.3 低层水汽条件

对流层低层的水汽供应是影响热带气旋发展的一个重要因子。当对流层低层水汽供应充足并伴有上升运动时，暖湿的空气在上升运动中凝结释放潜热，通过CISK 机制可为热带气旋的加强提供能量（高拴柱等, 2012; 尹浩等, 2015）。从“海高斯”加强期间的850 hPa风场及水汽通量（图5a和5b）来看，西南季风和越赤道气流对“海高斯”的低层流入贡献不大，主要表现为（1）越赤道气流不强；（2）来自孟加拉湾的水汽在95°E转向偏北方向，汇入四川盆地附近的暴雨区。“海高斯”的水汽输送主要是依靠来自副热带高压南侧的东—东南气流。由图5a和5b可见，在“海高斯”快速加强之前，其东侧的东—东南气流及水汽通量出现了明显的加强，这支来自副热带高压南侧的偏东气流为“海高斯”的强度发展提供了充足的水汽，也是其强度快速加强的有利因素之一。

从“天鸽”的850 hPa风场及水汽通量（图5a和5b）来看，西南季风及副热带高压西南侧的偏东气流对“天鸽”的水汽供应一直比较充足，尤其当“天鸽”移入南海后，还伴随着来自南半球越赤道气流和副热带高压西侧东南风气流对水汽输送的增强（图5c和5d），源源不断的水汽输送至其环流内部，低层流入气流及低层水汽通量的增强都是有利于“天鸽”强度的急剧加强的。

图5 （a）2020年8月17日12:00、（b）2020年8月18日06:00、（c）2017年8月21日00:00、（d）2017年8月22日12:00850 hPa的风场（箭头，单位：m/s）、高度场（等值线，单位：dagpm）及水汽通量（填色，单位：g cm-1 hPa-1 s-1）Fig. 5 Wind field at 850 hPa (arrow, units: m/s), height field (isoline, units: dagpm), and water vapor flux (colored, units: g cm-1 hPa-1 s-1) at (a)1200 UTC 17 August 2020, (b) 0600 UTC 18 August 2020, (c) 0000 UTC 21 August 2017, and (d) 1200 UTC 22 August 2017

4.4 高层流出条件

高层大尺度环流形势的调整及其与台风本体环流的相互作用是导致台风强度变化的重要原因之一（黄荣成和雷小途, 2010; 赵大军等, 2011; 尹浩等,2016）。从高空出流条件来看（图6a和6b），在 “海高斯”的整个生命史中，主要是依靠南亚高压南侧的东北急流而造成的高空出流，所以“海高斯”南侧流向赤道的高层辐散条件比较好，而其北侧的出流条件一般，属于高空的单通道辐散出流。但在 “海高斯”的西北侧始终存在一个高空冷涡，随着 “海高斯”与高空冷涡之间的距离逐渐缩短，高空冷涡北侧向北的气流逐渐靠近“海高斯”，使得 “海高斯”北侧向极点的高层辐散条件也开始明显转好，这种高空出流双向通道的同时打开，是“海高斯”强度快速加强非常有利的因素。因此，“海高斯”西北侧的高空冷涡是一个非常重要的系统，它对“海高斯”的快速加强的主要贡献在两个方面，一是分隔了台风自身环流与南亚高压南侧的东北急流，防止台风移动到急流区而出现的高空单向大风的情况，这是一种极不利于台风加强的环流形势；二是高空冷涡的存在对于台风向北的高空出流的打开非常有利，最终形成了高空的双向出流通道，这是“海高斯”出现近海快速加强的重要原因。

而从“天鸽”的200 hPa流场（图6c和6d）来看，“天鸽”近海急剧加强的时段内，南亚高压与副热带西风急流的强度对于“天鸽”的发展过程具有关键性的影响。高层的南亚高压处于东伸加强期，同时伴有副热带西风急流也处于加强期，导致 “天鸽”南侧的对流层高层热带东风急流也有所加强，这种动力强迫作用表现为“天鸽”南侧的高层辐散流出气流的急剧加强，这种高空辐散加强的动力强迫非常有利于“天鸽”强度的快速发展，这也是南海台风急剧加强的比较常见的高空环流形势。

图6 （a）2020年8月17日12:00、（b）2020年8月18日06:00、（c）2017年8月21日00:00、（d）2017年8月22日12:00200 hPa的流场（阴影区代表200 hPa风速大于25 m/s的高空急流区）Fig. 6 Wind stream at 200 hPa at (a) 1200 UTC 17 August 2020, (b) 0600 UTC 18 August 2020, (c) 0000 UTC 21 August 2017, and (d) 1200 UTC 22 August 2017 (the colored regions represent the areas of wind speed higher than 25 m/s at 200 hPa)

4.5 位涡分析

除了导致台风快速加强的外部环境因素外，热带气旋内部结构的变化也是影响其强度变化的重要因子（Shay et al., 2000; 刘赛赛等, 2017）。有研究表明台风内部的位涡分布与台风强度有着密切的关系（端义宏等, 2005），位涡是一个既包含热力影响又包含动力影响的物理因子，为了进一步认识台风内部的动力和热力过程与台风强度变化的关系，下面对“海高斯”及“天鸽”的位涡进行具体的分析。

从台风“海高斯”急剧加强开始时刻（8月18日00:00，图7a）到最强时刻（18日12:00，图7b），150 hPa 高度上始终存在一个大于10 PVU （1 PVU=106m2K kg-1s-1）的高位涡中心叠加在位于其下方的台风位涡柱之上，并逐渐向东移动。高空正位涡叠加在热带气旋上空时，有利于高空冷涡的下传，促进位势不稳定能量的储存和释放，故有利于热带气旋将快速加强。这与Molinari et al.（1995）利用位涡动力学原理分析的结论是一致的。所以台风上空的高空正位涡的叠加，即高空冷涡的动量下传是“海高斯”突然加强的主要影响因子。

图7 过台风中心位涡的垂直分布（单位：PVU，1 PVU=106 m2 K kg-1 s-1）：（a）2020年8月18日00:00；（b）2020年8月18日12:00；（c）2017年8月22日15:00；（d）2017年8月23日03:00Fig. 7 Vertical distribution of potential vortices in the center of typhoon (units: PVU, 1 PVU=106 m2 K kg-1 s-1): (a) 0000 UTC 18 August 2020; (b)1200 UTC 18 August 2020; (c) 1500 UTC 22 August 2017; (d) 0300 UTC 23 August 2017

4.6 涡度收支分析

涡度可以有效的反映涡旋的强度，涡度收支方程可以用来诊断分析涡旋的演变（汤欢等, 2020）。下面利用涡度收支方程（Kirk, 2003; 傅慎明等,2015）来诊断台风“海高斯”和“天鸽”快速加强阶段涡度收支方程中各项的贡献大小：

其中，ζ为涡度，u和v为水平速度，ω表示垂直速度，V=（u, v,ω）为三维速度矢量，f表示科氏参数，p表示气压，参数β=∂f/∂y。

公式（1）涡度收支方程左边项为相对涡度的局地变化项（TOT）。方程右边第一项为绝对涡度的水平平流项（HAV），表示相对涡度的水平分布和大气水平运动引起的涡度变化；第二项为相对涡度的垂直输送项（VAV），表示垂直运动引起的涡度变化；第三项为散度项（DIV），表示水平辐合（辐散）引起的涡度变化；第四项为扭转项（TIL），表示由于垂直运动的水平分布不均匀引起的涡度水平分量向垂直分量的转换；第五项为剩余项（RES），表示摩擦和次网格的作用。

2020年8月18日00:00（图8a），800 hPa以下相对涡度随时间增长，主要贡献来自于DIV的贡献，950 hPa的DIV为1.5×10-9s-2，此时低层的水平辐合和垂直运动的增强是主要原因。HAV在整层都表现为负值，阻碍涡度的增长。从700 hPa高度开始VAV和TIL分别开始呈现快速的负增长和正增长，而TIL增长幅度更大，最终导致600 hPa以上涡度的正增长。2020年8月18日12:00（图8b），高层涡度变化不大，低层涡度则呈现显著增长，这主要是自于DIV的贡献，HAV和TIL的作用呈现反位相的变化，二者对涡度的贡献近乎抵消。2017年8月22日15:00（图8c），涡度随时间的变化并不显著。2017年8月23日03:00（图8d），800 hPa以下涡度均呈现减小态势，DIV和VAV为主要正贡献，尽管在低层入流作用下950 hPa的DIV增长到10×10-9s-2，然而HAV和TIL的负贡献基本抵消了涡度增长，最终造成涡度在垂直方向上呈现减小的趋势，800 hPa以上DIV和TIL提供涡度增长的正贡献，尤其是TIL在中高层有明显的增长，但由于VAV负贡献较大，TOT整体表现为负值。

图8 过台风中心3°（纬度）×3°（经度）正方形区域平均的涡度收支项（单位: 10-9 s-2）：（a）2020年8月18日00:00；（b）2020年8月18日12:00；（c）2017年8月22日15:00；（d）2017年8月23日03:00Fig. 8 Average vorticity budget items (units: 10-9 s-2) in a 3°×3° square area of the typhoon center: (a) 0000 UTC 18 August 2020; (b) 1200 UTC 18 August 2020; (c) 1500 UTC 22 August 2017; (d) 0300 UTC 23 August 2017

利用涡度收支方程进行诊断分析发现，在台风快速加强过程中，水平涡度平流（HAV）和垂直涡度平流（VAV）主要表现为负贡献，散度项（DIV）和扭转项（TIL）对于内核区中高层涡度的增长起主要作用。

4.7 涡度拟能分析

涡度拟能局地变化主要由涡度拟能与变形能量的共同强迫项、涡度拟能与变形能量的转化项以及涡度拟能与散度能量的转化项组成。冉令坤等（2014）在分析台风“莫拉克”的发展和衰减阶段时发现，涡度拟能与变形能量的共同强迫项、涡度拟能与散度能量的转化项是影响涡度拟能局地变化的重要强迫项，涡度拟能与变形能量转化项的贡献相对来说弱一些。影响位涡拟能局地变化的重要物理因素是涡—形相同项和涡—形转化项中的平流输送项和散度耦合项, 以及涡—散转化项中散度耦合项。变形能量一方面通过涡—形转化项向涡度拟能转化，直接促进涡度拟能增长；另一方面通过散—形转化项向散度能量转化，再通过涡—散转化项散度能量向涡度拟能转化，间接促进涡度拟能增长。冉令坤等（2014）给出的涡度拟能方程如下：

其中，Fs·ζE、Fd·ζE、Fd·ζD分别表示涡度拟能转化的涡—形相同项、涡—形转化项和涡—散转化项，计算公式如下：

其中，ζ=∂v/∂x-∂u/∂y为相对垂直涡度，D=∂u/∂x+∂v/∂y为水平散度。

由公式（2）可见，涡度拟能的局地变化是由涡—形相同项（公式3）、涡—形转化项（公式4）和涡—散转化项（公式5）组成的。涡度拟能方程中描述了涡度拟能、散度能量和变形能量之间转化而引起的涡度拟能的局地变化，因此可以被用来诊断分析灾害性天气中的涡度、散度和变形之间相互转化对涡度的发展演变的影响，而台风是强烈的旋转系统，眼壁内存在较强的气流辐散、辐合，而台风外围环流也有明显的变形特征，基于这些环流特点可以把涡度拟能方程应用到台风的诊断分析中。

利用涡度拟能方程分别计算了涡度拟能和变形能量以及涡度拟能和散度能量的平面分布图（图9），由图可见，“海高斯”和“天鸽”在快速加强阶段均出现了涡度拟能的大值区，正的异常值也都超过了200×10-9s-2，“天鸽”的涡度拟能大值区范围和强度均明显大于“海高斯”。从涡度拟能与变形能量的共同强迫项来看，“海高斯”的变形能量主要位于台风中心的北侧，说明“海高斯”的结构呈不对称分布，深对流主要位于其中心的北侧，而 “天鸽”的变形能量均匀的分布在台风中心的周围，这说明“天鸽”的对称性较好，强度也明显的强于 “海高斯”。涡度拟能与散度能量的转化项来看， “海高斯”的散度能量主要也位于台风中心的北侧，这表明“海高斯”西北侧的高空冷涡是一个非常重要的系统，它造成的北侧向极的高层辐散是“海高斯”强度快速加强非常有利的因素，而“天鸽”的散度能量主要也位于台风中心的南侧和西侧，这表明“天鸽”南侧对流层高层热带东风急流急剧加强动力强迫是其近海急剧加强的主导的高空辐散因素。

图9 涡度拟能（填色，单位：10-9s-2）和变形能量（左图，等值线，单位：10-9 s-2）及散度能量（右图，等值线，单位：10-9 s-2）水平分布（矢线代表水平风场）：（a、b）2020年8月18日15:00；（c、d） 2017年8月23日00:00Fig. 9 Horizontal distribution of the vorticity enstrophy (colored, units: 10-9 s-2), deformation energy (left, isoline, units: 10-9 s-2), and divergence energy (right, isoline, units: 10-9 s-2), where the vector line represents the horizontal wind field: (a, b) 1500 UTC 18 August 2020; (c, d) 0000 UTC 23 August 2017

进一步计算涡度拟能方程右端的各个强迫项来研究台风涡度拟能的收支特点，讨论引起台风涡度拟能变化的主要物理因素。由图10可知，2020年8月18日12:00台风“海高斯”的涡度拟能的局地变化主要是由涡—形相同项和涡—形转化项引起的，而涡—散转化项相对来说影响较小。涡—形相同项的正高值区主要位于涡度拟能正值的大值区内，与涡度拟能正的局地变化的高值区相对应, 代表这些共同强迫项促进了涡度拟能和变形能量增长，这里的共同强迫项包括部分位涡拟能平流输送项、部分拟能与散度耦合项、扭曲耦合项和ß效应耦合项等。由此可见，涡—形相同项是影响涡度拟能变化的最主要的强迫项；涡—形转化项的强度小于涡—形相同项，其正高值区主要集中在涡度拟能的正值的大值区内，位于“海高斯”中心的西北侧，代表那里有明显的变形能量向涡度拟能转化，有利于涡度拟能的增长。

图10 2020年8月18日18:00的1000～200 hPa垂直积分的（a）涡—形相同项、（b）涡—形转化项、（c）涡—散转化项的水平分布Fig. 10 Horizontal distribution of vertically integrated (from 1000 to 200 hPa) (a) vortex-shape identical term, (b) vortex-shape conversion term, and(c) vortex-dispersion transformation term at 1800 UTC 18 August 2020

由图11可知，2017年8月23日00:00台风“天鸽”的涡度拟能的局地变化主要是由涡—形相同项和涡—散转化项引起的，而涡—形转化项相对来说影响较小。涡—形相同项的正高值区主要位于涡度拟能正值的大值区内，与涡度拟能正的局地变化的高值区相对应，同样代表它们共同的强迫项促进涡度拟能和变形能量增长，是影响涡度拟能变化的最主要的强迫项；而涡—散转化项主要呈现正值，高值区位于涡度拟能正值的南侧，代表“天鸽”中心的西南侧辐散能量较强，代表台风“天鸽”西南侧的散度能量向涡度拟能转化，促进涡度拟能增长。

图11 2017年8月23日00:00的1000～200 hPa垂直积分的（a）涡—形相同项、（b）涡—形转化项、（c）涡—散转化项的水平分布Fig. 11 Horizontal distribution vertically integrated (from 1000 to 200 hPa) (a) vortex-shape identical term, (b) vortex-shape conversion term, and(c) vortex-dispersion transformation term at 0000 UTC 23 August 2017