三台连击对白山市影响差异及成因分析

关 浩 王奎云 樊嘉璐

（1.民航吉林空管分局气象台，吉林 长春 130501；2.白山市气象局，吉林 白山 134300；3.吉林省气象灾害防御技术中心，吉林 长春 130062）

1 引言

吉林省几乎每年都会受到北上台风的影响，往往会产生强降水或大风。 这类台风暴雨通常出现在台风与中高纬度系统相互作用过程中[1-2]。 一般台风登陆后，很快减弱为热带气旋，热带气旋与中高纬度系统相互作用， 可获得斜压能量变性加强，增加降水强度[3-5]。 慕秀香等[6]对台风“布拉万”和“玲玲”进行对比分析，得出副热带高压强度和形状变化以及冷空气入侵， 对台风北上过程中的路径和强度变化有重要影响。陈长胜等[7]通过分析台风“狮子山”的移动路径发现，台风进入热带、副热带地区，当引导气流较弱时，台风自身的非对称性和洋面的温度决定着台风活动。

2 “三台连击”对白山市的影响

2020 年8 月22 日08 时，在西北太平洋生成第8 号台风“巴威”，之后一路北上，8 月27 日在朝鲜平安北道沿海台风级登陆。 27 日11 时进入辽宁省丹东市，14 时从白山市西部的通化、 辽源穿过，继续减弱北上，并停止编号。 白山市降水从27 日03 时开始至27 日15 时结束， 主要集中在白山西部，大风范围较小，未发生明显内涝及大面积的作物倒伏。

8 月28 日在西北太平洋生成第9 号台风“美莎克”，9 月1 日发展为超强台风， 之后西北偏北方向移动，9 月3 日02 时在韩国庆尚南道沿海强台风级登陆，9 月3 日13 时进入吉林省延边州和龙市。 白山市降水从9 月2 日13 时开始，9 月3日夜间降水结束。 此过程带来强的降水和局地瞬时大风，部分农田发生内涝和作物倒伏。

第10 号台风 “海神”9 月1 日在西北太平洋生成，7 日早晨在韩国庆尚南道沿海台风级登陆，8 日凌晨减弱为热带风暴级进入吉林省延边州和龙市境内。白山市降水7 日0 时开始至9 日08 时结束。此次过程影响区域与“美莎克”重叠，累积降水量超过“美莎克”，强降水范围大于“美莎克”。出现内涝，前期受灾农田灾情进一步加重。

“三台连击”对白山市的影响，“海神”影响范围更广，降水累积量最大；“美莎克”次之；相对来说“巴威”最弱（图1）。

图1 台风“海神”“美莎克”“巴威”降水过程白山市累计降雨量

3 “三台连击”降水差异成因分析

3.1 “三台连击”大尺度环流背景

2020 年经历了7 月“空台”后，8 月西太平洋副热带高压（以下简称副高）开始北抬西进，西北太平洋上和南海海域陆续生成台风。 其中4 号台风“黑格比”在副高东退减弱时，打开了北行通道，给大气环流带来扰动，为后面“三台风”的到来，提供了一定的条件。常年8 月底到9 月初，副高脊线位于30°N 附近，北界位于35°N 附近，因此大多数台风在日本海附近转向离去， 基本影响不到我国东北地区。 2020 年副高脊线在38°N 附近，北界位于44°N 附近，较常年偏北900km 左右，导致北上台风登录朝鲜半岛后进入我国东北地区。 另外从500hPa 高度场可以看到，在贝加尔湖以东到大兴安岭一带有较稳定的东亚大槽， 有利于冷空气向东北地区输送， 也导致来自热带洋面的台风在东北地区与冷空气结合，出现大范围的强降雨天气。正是这样稳定的环流背景为“三台风”的生成、北上提供了最基本的条件。

3.2 形势场差异分析（副高形态、不同西风带系统与台风相互作用）

台风移动预报主要受引导气流操纵， 台风路径预报问题主要是预报引导气流。 一般副热带高压与大陆高压连在一起时，形成高压坝，台风不会北上，多数西行消失。只有大陆高压与副热带高压断裂后，海上高压中心在130°E 以东时，台风才有可能转向北上。以下从副热带高压形态、西风槽发展强弱、东北切断冷涡形成，对“三台风”移动路径、强度变化进行分析。

8 号台风“巴威”是在大陆高压与海上高压断裂、副高东退后，在大洋上发展起来的。从500 hPa高度场可以看到，8 月24 日08 时在内蒙古、陕西、 山西境内西风带有一浅槽， 高空引导气流较弱，台风“巴威”在海上稳定少动。由于高层暖平流较强，低层冷平流相对较弱，25 日高空槽南压，中高纬环流相对平直，没有冷空气及时补充，高空槽没有加强，槽底部在30°N 附近，但副高开始增强，出现了明显的引导气流， 台风开始加强北上。 26日08 时台风进入西风带， 槽底部南压到30°N 以南，副高加强北抬，北脊在40°N 附近，西伸点在130°E 附近。 27 日02 时风暴中心与西风槽合并，27 日08 时可以看到气旋闭合中心，14 时完全填塞， 看不到闭合气旋中心。 此次过程副高径向度大，高空槽弱，冷空气不强，当进入西风带时，台风强度减弱缓慢，仍以强热带风暴级登陆。开始进入西风带时，白山市并没有产生降水，27 日02 时与西风槽完全合并时，白山市降水开始。足见冷空气弱，引导气流不强，降水触发机制不强，台风能量释放不彻底，产生的降水不是很强（图2）。

图2 2020 年8 月24 日08 时（a）、26 日08 时（b）、27 日02 时（c）500hPa 西风槽发展及副高形态

9 号台风“美莎克”于8 月28 日在西北太平洋上生成， 随后在大洋上不断发展、 加强。 从500hPa 高度场可以看到，9 月1 日08 时在内蒙古西南部、陕西、山西境内有一西风槽，且发展较强，副高北脊在40°N 以北，西伸点在130°E 以西。 20时副高略有东退，高空槽略有东移，同时大陆高压加强东伸。 台风沿着副高边缘北上，2 日02 时进入西风带系统，高空槽槽底在25°N 附近，槽底相对8 号台风位置略偏南， 随后随着引导气流继续北上。 2 日20 时，大陆高压与海上高压重新联接在一起，高层暖平流减弱，低层冷平流加强，使得高空槽加深、加强。 3 日02 时台风随着西风带系统登录朝鲜，高空槽继续加深、加强，没有与西风槽完全合并。 3 日08 时与西风槽完全合并。 此时由于乌拉尔山高压脊前冷空气南下， 在贝加尔湖形成阻塞高压，使得东侧低槽加深，同时在鄂霍次克海建立东高，白山市上空形成切断低涡。白山市降水于9 月2 日13 时从长白县开始，即台风进入西风槽后就产生降水。冷空气强，高空槽发展比较深厚，触发能量释放明显，白山市降水相对明显。

9 月1 日在西北太平洋生成2020 年第10 号台风“海神”，4 日加强为超强台风。 4 日20 时，在贝加尔湖以东， 有一高空低涡， 涡底槽区底部在30°N 以南，副高北脊异常偏北，北脊接近50°N，西伸点在130°E 附近。 5 日14 时台风进入西风带，槽底部在20°N 附近。 6 日08 时副高北脊南落至45°N 附近，西伸点在130°E 以东，同时低涡强度减弱。 7 日08 时，台风自副热带携带暖空气北上，使阻塞高压西侧的暖平流进一步增强， 有利于阻塞高压的发展和维持，东高再次加强，同时在贝加尔湖附件形成阻塞高压。 7 日20 时形成双阻形势，白山市上空形成切断低涡。台风与冷涡的相互作用主要体现为牵引作用、吸引和合并作用、变性作用。台风外围环流与冷涡外围环流合并，台风与冷涡合并之后，冷空气进入台风内部，台风变性为温带气旋。 台风于5 日14 时进入西风带，白山市并没有产生降水， 只有台风低压中心和冷涡中心相融合后白山市才产生降水。 白山市降水9 月7日0 时开始，至9 日08 时结束。

从以上对比分析不难看出，“三台风” 均发生在稳定大尺度环流背景下， 即西风带系统与副高位置相对稳定的形势下；西风带系统相对强，槽底位置偏南，触发机制就强，产生降水明显；副高北脊位置越偏北， 越有利于引导台风北上； 冷空气强，台风进入西风带系统就产生降水，只有台风与西风带系统强中心结合时才会出现明显强降水。

3.3 物理量差异分析

3.3.1 700hPa 水汽

2020 年8 月22 日8 号台风“巴威”在西北太平洋上生成时，700hPa 比湿为13g/kg，随后台风一直在海上打转，北移缓慢，海上充足的水汽不断卷入台风内，台风得到充足的水汽补给，不断加强。25 日发展为超强台风时，700hPa 比湿达15g/kg。27 日登陆后，受陆地的摩擦及地形影响，急流减弱，水汽输送切断，台风迅速减弱为强热带风暴，700hPa 比湿为14g/kg（图3）。

图3 2020 年8 月24 日02 时（a）、25 日08 时（b）地面气压场（单位：hPa）与700hPa 比湿（填色，单位：g/kg）

9 号台风“美莎克”于2020 年8 月28 日在西北太平洋上生成时，700hPa 比湿为12g/kg。 9 月1日发展为超强台风，比湿达14g/kg。9 月3 日02 时在韩国庆尚南道强台风级登陆时比湿为14g/kg。3日13 时进入吉林省延边州和龙市，减弱为热带风暴，比湿仍维持在12g/kg。

2020 年第10 号台风“海神”于9 月1 日在西北太平洋生成时，700hPa 比湿达14g/kg。4 日加强为超强台风时比湿达15g/kg。7 日早晨在韩国庆尚南道沿海台风级登陆时比湿减少到12g/kg。8 日凌晨减弱为热带风暴级进入吉林省和龙市， 比湿度达10g/kg（图4）。

图4 2020 年9 月4 日08 时（a）、7 日08 时（b）地面气压场（单位：hPa）与700hPa 比湿（填色，单位：g/kg）

水汽含量及输送是台风发展和维持的重要因子[8-9]。“三台风”在洋面初生时，广阔的洋面为其提供了充足的水汽。 “三台风”从生成到登陆前比湿都很大，水汽丰沛，使得台风得以维持一路北上。从700hPa 比湿不难看出， 台风“巴威”“美莎克”“海神”初生时比湿都在12g/kg 以上，“海神”比湿最大， 为14g/kg， 发展为强台风时比湿基本都在15g/kg。从台风登陆后影响白山市的主要降水时段看，700hPa 比湿不同，水汽输送及维持时间不同，造成的降水量级也不同。 “巴威”对白山市的降水影响持续时间为15h，“美莎克” 影响持续时间为39h，“海神”影响持续时间为56h。 “巴威”对白山市降水影响持续时间最短；“海神” 影响持续时间最长，量级最大。

3.3.2 热力条件分析

“三台风”影响白山市降水时，白山市都有一个高能中心，中心值在80℃左右。“巴威”影响降水开始时能量值在72℃，“美莎克”和“海神”影响降水开始时均为56℃。降水结束时，“巴威”能量值仍然很大，仍在72℃左右，说明在白山市上空能量释放和消耗少， 台风很快北上 （图5）；“美莎克”和“海神”降水结束时，能量值在48℃左右，在白山市上空能量有一定释放。 “巴威”能量足，冷空气不强，没有很好的触发机制，能量得不到很好释放，在白山产生的降水不大；相反，虽然“美莎克”和“海神”能量没有“巴威”强，但影响白山市的冷空气比较强，冷空气与台风的暖湿气流相遇，产生强的上升运动，从而产生明显的降水。

图5 2020 年8 月27 日08 时（a）、27 日14 时（b）假相当位温（单位℃）

3.4 登陆地点差异分析

“美莎克”“海神”在吉林和龙登陆，和龙市位于长白山脉东侧迎风坡，台风登陆后，携带的暖湿气流受山脉阻挡，引起气流抬升，对流加强，对降水具有增幅作用， 登陆点台风中心位于白山市东侧，强的台风降水一般出现在中心的西侧；“巴威”在辽宁宽甸登陆，登录后快速北上，进入通化西部及辽源市，之后继续北上，这里是半山区，没有高大的山脉阻挡，没有地形抬升作用，另外台风中心位于白山市西侧，降水不是很强。

4 结语

半个月内3 个台风北上影响白山市， 历史罕见。 稳定的大尺度环流系统，副高脊线偏北，海上高压中心在130°E 以东， 且在东部形成强的阻塞高压，使得台风转向北上。西风带中西风槽在受阻的情况下，槽底槽线都在30°N 以南，有利于台风中心在槽前转向北上。 “三台风”降水都是进入西风带系统后，冷空气流入，开始形成降水。 “三台风”北上，除了自身因素，还与副高形态、西风槽发展、东北切断冷涡等大尺度系统引导不同有关。

（1）“三台风” 北上后与西风带系统相互影响不同。 西风带系统越强，槽底部越偏南，冷暖中心融合时间越长，则降水持续时间越长，降水量级越大，影响范围越广。 台风“巴威”生成时500hPa 西风槽非常浅薄， 高空槽底部向南伸展到30°N，台风进入西风带，中高纬环流相对平直，没有冷空补充。尽管“巴威”强热带风暴级登陆，可能量得不到释放，进入西风带很快与冷中心融合，降水持续时间相对较短，降水量级相对较小。“美莎克”“海神”生成时500hPa 为发展深厚的高空槽，冷空气势力强，槽底部向南伸展到20°N，位置更偏南一些，台风进入西风带后， 东高和西高加强， 形成切断低涡，后与北上台风合并，台风减弱为温带气旋。“海神”进入西风带与冷中心结合相对较晚，降水持续时间较长，使得降水量级更大，影响范围更广。

（2）“三台风”从生成到登陆前比湿都很大，水汽丰沛，使得台风得以维持一路北上。台风“巴威”“美莎克”“海神” 初生时700hPa 比湿都在12g/kg以上，“海神”比湿最大，为14g/kg，发展为强台风时比湿基本都在15g/kg。

（3）“三台风”影响白山市降水时，白山市都有一个高能中心，中心值在80℃左右。 “巴威”能量足，冷空气不强，能量得不到很好释放，在白山产生的降水不大；相反，虽然“美莎克”和“海神”能量没有“巴威”强，但影响白山市的冷空气比较强，从而产生明显的降水。

（4）“美莎克”“海神”在吉林和龙登陆，受长白山脉阻挡，对降水有一定的增幅作用；“巴威”在辽宁宽甸登陆后，快速北上，没有地形的增幅作用，导致降水不是很强。