台风“怪异行为”背后的奥秘

文/楼忆璟（浙江省气象服务中心）

台风是夏季影响我国的重要天气系统之一，常带来大风、暴雨和风暴潮等灾害性天气。台风的移动路径是多变的。影响我国的台风的常见路径主要可分为三类：一是西行路径。台风从菲律宾以东一直保持西行，影响华南沿海，通常在我国海南岛或在越南一带登陆。二是西北路径。台风从菲律宾以东向西北方向移动，在我国台湾、福建一带登陆；或从菲律宾以东向西北方向移动，穿过琉球群岛，在浙江一带登陆。三是转向路径。台风到达我国东部沿海地区或在这一带登陆后，转向北上或转向东北方向移动。以上三条路径只是台风移动的一个总方向。

台风移动路径实际上是曲折的，常会发生大角度转向或盘旋打转。一些台风甚至不在这三类路径的范围内，生成后就频繁转向掉头，或在海上转圈。此外，还会出现虽然台风在我国东南沿海或海上活动，却给遥远的北方带来致灾严重的特大暴雨的现象。

谁是台风移动的“幕后推手”

日常生活经验告诉我们，搬动任何物体都是需要用力的。台风在大气层中移动，同样需要有力的推动。那么，作用在台风上的力究竟有哪些呢？

在广阔的洋面上，台风主要受到两个外力和一个内力的作用。其中，两个外力，即地转偏向力和大型气压场的水平气压梯度力；一个内力，即台风内力，它是台风内部由于地转偏向力南北差异所产生的力。台风内力主要在台风刚生成时起作用，而外力则是操纵台风移动的主导作用力，这就好比一个在河里转动的旋涡，随着河流的方向漂移一样。台风北边的地转偏向力比南边更大，这种南北差异将导致台风内力指向西北方向。

在台风“成长”的路上，有一个对它影响深刻的“老大哥”，那就是西北太平洋副热带高压（简称副高）。副高是一个位于副热带地区的暖性高压系统。在北半球的夏季，副高盘踞在西北太平洋上空，强大的“身躯”控制着周围的流场。在它的外围，高空风场通常呈顺时针方向。西北太平洋上生成的台风，大多产生于副高的南缘，通常沿着副高的外围移动。副高影响台风移动，靠的是其提供的环境流场——足够强大而处于引导地位。从作用力的方面看，副高提供了大型气压场的水平气压梯度力。

2023 年8 月10 日，“卡努”台风奇特的移动路径图

根据三力平衡，在副热带高压西侧的顺时针流场中，台风在东风带将向西北方向移动；在西风带将向东北方向移动。长此以往，就形成了台风的常规路径：西行路径、西北路径和转向路径（副高东退导致）。

台风移动路径为何如此复杂

从上文介绍来看，似乎台风的移动并不那么复杂，只要抓住台风与副高之间的引导气流，即可知台风向哪里移动。但实际情况并非如此简单。问题的关键不在于台风受力分析和引导气流，而在于副高的形态和强度变化的复杂性。

当副高强大时，副高既能控制西太平洋北纬20°～35°的大片海洋区域，又能控制大约东经100°以东的我国大片陆地区域。在副高控制下，这片区域的人们正经受连日高温的煎熬，这时我们时常会听到台风生成的消息。盛夏，在强大的副高控制下，台风一般会在副高南侧的东风气流引导下向西移动。如果副高形态与强度少变，那么台风就始终西行。但其复杂性在于，大气层中各天气系统是相互影响的，台风慢慢对副高也会产生影响。一般来说，在关岛附近生成的台风，实际上是一边西行，一边又紧贴副高，不断“蚕食”副高，以至于你会发现在卫星云图上，副高的南部边缘不断地被台风“挖墙脚”，副高主体就会缓慢向北退缩。这种台风发展变强、副高逐渐退缩的结果，是台风的引导气流由东风缓慢转变成东南风。台风移动路径也慢慢转向西北方向。但这样的转变并不是每次都必然发生。有些台风再怎么“挖墙脚”，副高也依然加强不退缩，台风就还是继续西行。有些台风的副高貌似强大，上一个时次台风还在西行，但在下一个时次，随着副高的减弱，台风就转向西北，甚至转向北上了。看来台风移动路径多变，问题就出在副高多变。那么，如何才能了解副高的形态和强度的变化呢？一个字：难。这是为什么呢？

大片的海洋上，由于没有气象观测站，因而我们无法获取海洋上空副高的观测资料。而副高控制的陆地区域，又多半为气候干燥恶劣的沙漠地区，气象观测站十分稀少，只能通过气象卫星进行观测反演副高的观测资料。这些年来，尽管随着气象卫星数量的增加和观测精度的提高，对副高区域资料的观测水平已大为提高，但副高内盛行下沉气流，往往晴朗少云，对卫星“云导风”观测反演副高区风速不利，因此对副高形态与强度的预测常存在较大的偏差，从而造成对台风路径的预报误差。但从2023 年6 号台风“卡努”的路径预报来看，计算机数值模拟成功预报出副高的变化，使我们提前预测到了台风路径的突然转向：由图可见，2023 年8 月3 日，台风“卡努”的实际路径走向呈现180°大转变，从西北偏西路径转为向偏东方向移动。这说明8 月3 日前台风由副高的东南风引导向西北走；8月3 日以后副高东退，台风由副高的西南风引导转向东偏北方向移动，即向琉球群岛移动。直到8 月8 日，台风东侧的副高再次加强，台风又受东侧副高南风的引导，再次转向朝鲜半岛到我国东北东部一带移动。

台风卫星地图

台风为何会“隔山打牛”

要弄清这个问题，必须了解气象学上某地发生暴雨的必要条件：一是某地上空必须有强烈的气流上升运动；二是必须有充分的水汽供应；三是降水系统在某地上空必须维持较长的时间。

通常，我国北方内陆地区远离沿海，所以一般降水量远小于沿海地区。从大气水循环的角度看，内陆降水所需的绝大部分水汽都来自海洋。如果没有来自海洋的水汽输送，那么北方夏季的一场局地雷阵雨的降雨量通常也不会大，这是由于降雨云团所需的来自外部的水汽供应衔接不上造成的。但是当沿海或海上有台风活动时，情况就发生了变化。台风是热带洋面上形成的巨大云团，可以看作一个巨大的“水塔”，云系覆盖面积大，高温高湿，逆时针旋转速度快，就像在沿海或海上安装了一个巨大的“电动转盘”。这个“转盘”带动了海上大量的水汽以较快的风速向北方输送，一直可输送到北方某地有强烈上升气流的区域，引发巨大的、成片的强对流云区，从而产生比平时更强、更大的降雨。如果此时该上升气流区域受到阻塞高压等系统的阻挡，降雨云系移动缓慢发生滞留，就会在某地产生持续1～3 天的暴雨天气，连日暴雨由此产生。

台风吹倒的大树

2023年7月29日-8月1日，京津冀特大暴雨与台风『卡努』水汽输送示意图（图中红色圈为暴雨区所在的低压区）

在我国气象史上，曾出现过多起我国北方地区创纪录的特大暴雨事件。例如，1975 年8 月7 日，河南林庄曾出现24 小时降雨量达1060 毫米的特大暴雨。其中，该地8 月5—7 日三天共降雨1605 毫米，均创我国内陆降雨量最高纪录。其成因与当年7503 号登陆福建的台风活动有关。2012 年北京“7·21 特大暴雨”，与海上存在减弱后的台风环流有关。2021 年河南郑州“7·20”特大暴雨，也与我国东部海上活动的2106 号台风“烟花”和同时存在于南海北部的2107 号台风“查帕卡”有关。而2023 年7 月29 日—8 月1日发生在京津冀的特大暴雨，最大雨量发生在河北邢台临城县梁家庄村，过程累计雨量达到1008.5 毫米。上游几条河流的巨大来水，加上本地300～400 毫米降雨量，造成地势相对低洼的下游涿州市严重内涝。中央气象台分析此次京津冀特大暴雨与海上2306 号台风“卡努”和孟加拉湾热带低压的远距离水汽输送有关。这种因沿海或海上存在台风活动，从而大大加强了向北方内陆的水汽输送，使北方地区出现比常规降雨更大的暴雨、大暴雨或特大暴雨的现象，在学术上被称为“远距离台风暴雨”。新闻媒体时常将这种现象称为“台风在‘隔山打牛’”。

台风天的暴雨洪水