环渤海地区下垫面对北上热带气旋强度变化的影响分析

邢蕊 ，邱晓滨 ，孙瑜，姚巍

(1.天津市海洋气象重点实验室，天津 300074；2. 天津市滨海新区气象局，天津 300457；3. 天津市气象科学研究所，天津 300074)

1 引言

TC 首次登陆时，由于受沿海地形影响强度会迅速衰减[1]，但登陆后气旋性环流仍可维持数天。造成TC 登陆后长时间维持的原因较多，比如合适的大气环境，湖泊和湿地下垫面[2]，TC 环流保持水汽供应，具有正涡度的输入，中尺度对流系统的并入，获得斜压能量以及高空辐散增强等[3]。登陆后长时间维持的TC 强度除缓慢衰减外，仍有加强的可能，比如“Winnie(1997)”TC北上后变性加强（TC变性指的是具有对称暖心结构的TC 在北上过程中遇到冷空气的侵入逐渐演变为具有锋面斜压结构的温带气旋[4-5]），“温比亚（2018）TC”进入黄渤海后再度加强。端义宏等[6]曾指出，影响TC 强度变化的因子大致可分为3类：（1）TC本身的内部结构变化，（2）环境气流与TC 环流的相互作用，（3）下垫面与TC 环流的相互作用。TC 北上后，有可能与冷空气、中纬度西风带系统及下垫面等产生相互作用，结构发生突变，因而导致强度变化的影响因素较为复杂。

前人的研究[7-9]已表明：TC 高层惯性稳定度增加及静力稳定度减小，高层暖心的形成，对流爆发，以及最大风速半径内大量的强烈对流云团的发展，与TC 的快速增强或阶段性强度增强密切相关。李青青等[10]通过对“云娜（2004）”TC 的数值模拟分析指出，眼壁中众多小尺度强对流通过轴对称化过程从而影响气旋强度的变化，这可能是观测发现当眼壁中有“热塔”存在时，TC 增强的机会将增大的可能原因。另外，陈瑞闪[11]曾指出：当北方有弱冷空气侵袭到热带低压外围，由于冷空气梯度力的作用，使外围风速加强，此时低压中心强度较弱，因而形成类似“空心”现象，但在冷空气的激发作用下，热带低压逐渐发展加强为台风，可见在冷空气的作用下，TC 结构发生变化，进而强度也随之发生变化。

李英等[12]利用数值模拟的方法对“Winnie(1997)”TC 变性加强进行了研究，并指出“Winnie(1997)”TC 在陆上的变性加强与西风带高空槽的强度密切相关，较深槽携带较强冷平流、正涡度平流以及较强的槽前高空辐散，从而有利于TC 的维持和变性发展，高空槽越强，TC 变性加强越明显。而Chen等[13]曾指出，登陆TC与西风槽之间的相互作用可引起变性，若冷空气过强，会使TC 减弱填塞，削弱降水，只有适度的冷空气入侵，才会增加TC 斜压势能及位势不稳定，转换为动能，使TC 强度和降水增强。周毅等[4]的研究也指出，TC 低压由变性减弱转为发展增强主要是由于TC 低压环流与西风带斜压锋区之间的相互作用所造成的，二者之间相互作用的正反馈机制逐步成为TC 变性后强烈加深发展的主要原因。由此可见，北上TC 与西风槽发生相互作用导致变性是造成北上TC强度加强的一种影响因素。

许多研究认为[14-15]，TC 强度增强与海表面温度升高关系密切。陈国民等[16]运用WRF 模式对“天鹅（2009）”TC 进行数值模拟分析，结果表明“天鹅（2009）”再次入海后强度变化对海温非常敏感，提高（降低）海温时，使“天鹅（2009）”TC 入海后中心西南侧的低层热量通量增强（减弱），表面风速随之加强（减弱），边界层入流和垂直上升运动相应增强（减弱），进而促进（抑制）整个气旋中心附近对流发展，导致“天鹅（2009）”TC 入海后强度再增强。但“天鹅（2009）”TC 属于南海TC，未受到冷空气影响发生结构突变。理想试验的研究[17]则表明：海表温度（SST）影响TC 过程的轴对称分量可直接影响TC 强度，非对称分量则影响TC 结构。郭丽霞等[18]利用1949—2006 年TC 资料分析登陆中国又入海的TC 强度变化，给出明显加强的登陆后又入海TC 的发生频率、时空分布、路径及强度演变特征，并指出明显加强主要发生在入海时刻，且很少持续明显加强，但此研究未针对北上后影响环渤海区域的TC 强度变化做具体研究。

对于一个实际TC 而言，影响强度各因子的相对重要性具有不确定性，强度变化是多个因子综合作用的结果[6]，登陆北上TC由于受下垫面、中高纬天气系统以及冷空气等因素的共同作用，结构发生突变，强度及降水预报难度大。以往针对北上TC 强度变化的研究多以个例分析为主，北上后影响环渤海地区的TC 强度变化总体特征并不十分清楚，并且黄渤海地区海温整体低于低纬度海温，针对此区域对TC 强度影响的相关研究并不多见。本文以登陆北上后影响环渤海地区的TC 作为研究对象，首先利用统计分析的方法揭示北上后影响环渤海地区TC 强度变化的总体特征，其次选择强度加强个例进行数值模拟试验，揭示造成北上后强度加强的主要影响因素，从而为后续研究及北上TC强度的业务预报提供参考。

2 资料与方法

首先利用TC 最佳路径资料：CMA/STI 资料集[19（]http://tcdata.typhoon.org.cn）对发生在1949—2019 年6—9 月登陆北上影响环渤海地区（指TC中心进入113～126 °E，34～44 °N范围内）的25个TC 的强度变化特征进行统计分析，所用到的变量包括TC 中心经纬度、强度标记及2 分钟平均近中心最大风速等。

在统计分析的基础上，利用中尺度数值预报模式WRF 对“温比亚（2018）”TC 个例进行数值模拟及敏感性试验，分析在TC 发生变性的背景下，环渤海地区下垫面对其强度、结构造成的可能影响。模式初始和边界条件使用美国NCEP FNL再分析资料（National Centers for Environmental Prediction, Final Operational Global Analysis data），水平分辨率为1 °×1 °。并使用国家气象科学数据共享服务平台高时空分辨率（0.1 °×0.1 °）的中国气象局自动气象站与CMORPH 降水产品融合的逐时降水资料作为TC降水实测资料。

控制试验采用三重双向嵌套网格以及追随TC 中心的移动嵌套方案，模式水平分辨率为18 km、6 km、2 km，格点数分别为413×375、223×223、412×412，垂直分层41 层，模式顶气压50 hPa，仅在最外层使用积云参数化方案（Kain-Fritsch 方案），云微物理过程选取WSM6 方案，行星边界层过程为YSU 方案，短波辐射用Dudhia 方案，长波辐射用RRTM 方案，陆面过程选取Noah方案，从而得到高分辨率模拟结果，并主要针对d03 区域进行讨论。积分时段为2018 年8 月19 日00 时—20 日18 时（除标明外为世界时间，下同），共42小时。为消除大尺度偏差得到较好的路径模拟效果，最外层网格采用Spectral large-scale Nudging 方法[20]，nudging 系数为0.000 3 s-1。在控制试验（CTRL）的基础上，同时设计3 组敏感性试验，具体方案见表1，以此分析环渤海地区下垫面对TC强度、结构造成的可能影响。

表1 控制试验及敏感性试验方案设计

3 影响环渤海区域的TTCC 路径、强度变化统计特征

3.1 路径特征分析

由于TC 北上后受冷空气影响存在变性的可能，结构发生突变，且环渤海区域存在特殊的海陆分布下垫面，TC 强度有加强的可能。本文首先利用CMA/STI 资料分析影响环渤海区域的TC 路径、强度的时空分布特征。

图1为1949—2019年6—9月登陆北上影响环渤海地区的25 个TC 的定位点频次分布（将一定范围内的地图划分为1 °×1 °的经纬度网格，统计25个TC移入每个经纬度网格的频次，由此得到图1），影响环渤海区域的TC北上后路径多数在30～34 °N 间发生转向，由西北路径转为东北路径，且山东半岛、渤海、黄海海域是受北上TC 影响相对较频繁的区域。

图1 1 °×1 °网格内TC路径频数分布图

由于TC 路径主要受大尺度环境引导气流制约，不同的路径分布意味着TC 所处的大尺度环境场具有较大差异。将北上影响环渤海地区的TC路径按首次登陆点的不同分为两类，一是首次登陆点在山东及山东以北（简称第一类，共11个），二是在山东以南（简称第二类，共14 个）。如图2 所示，这两类路径具有显著的差异：第一类TC 以西北行路径进入黄海海域，多数在38 °N附近向东北方向转向并登陆（图2a），路径所经下垫面为先海洋后陆地，而第二类TC 首先以西北行路径在大陆沿岸北上，在34 °N附近转变为东北行路径进入环渤海区域（图2b），路径所经下垫面为先陆地后海洋。另外，两类TC 的强度分布也具有较大差异：从山东以北登陆的TC 多数以强热带风暴的强度进入环渤海区域，登陆后减弱为热带风暴或热带低压；而从山东以南登陆的TC 在目标区域的强度则以热带低压或热带风暴为主。值得注意的是，从山东以南登陆的TC 在环渤海区域内发生变性的几率明显大于在山东以北登陆的TC（图2a、2b红色TC 符号的分布情况）。为此利用ERA5 再分析资料（分辨率为0.25 °×0.25 °），选择TC 在34 °N 附近的时刻（进入目标区域时）对两类TC 的500 hPa、850 hPa 温度场，500 hPa 位势高度、850 hPa风场进行合成，分析其大尺度环境背景场的差异（图略）对两类TC 的路径及变性特征造成的影响，结果表明：在第二类TC 中，副高576 dagpm 等值线更为偏西，对应TC 的位置也更为偏西；从两类TC 大尺度背景场的500 hPa 温度差异来看，第二类在TC 的偏东及东北方向气温偏低2 ℃左右，而从850 hPa 温度差异来看，第二类在TC 的东北方向仍有-1 ℃左右的温度差，因此第二类TC 在偏东及东北方向大尺度背景场的气温比第一类偏低，根据变性TC的定义[4-5]，由于第二类TC在东北方向具有更低的环境温度，因此在北上过程中更易遇到冷空气的侵袭发生变性，这可能是第二类TC 在环渤海区域内比第一类更易发生变性的原因。

图2 从山东及山东以北登陆的TC路径分布图(a)以及从山东以南登陆的TC路径分布图(b)

另外，通过对两类TC 在环渤海区域内的影响时间（影响时间指TC 中心位于环渤海区域内的时长）进行统计发现：山东以北登陆TC 在环渤海地区的平均影响时间为42.1 小时，而山东以南登陆的则为32.6小时。

3.2 强度变化特征分析

由3.1 节的分析知，两类TC 由于路径不同，北上时所经下垫面的属性不同，强度变化也表现为不同的特征，本节将详细分析两类TC 的强度演变特征。第一类TC 移动路径所经下垫面由海洋到陆地（图2a），因此移入环渤海区域初始时的各级强度均具有首先维持基本不变，而后显著减弱的特征（图略），并且第一类TC 在环渤海区域内无加强现象发生（图3a）（图3 为选取移入环渤海区域内的TC 时段来计算6 小时强度变化，图中色块代表每6小时强度变化值发生的频数）；而第二类TC移动所经下垫面是由陆地到海洋（图2b），并在环渤海区域北上的过程中存在强度减弱后又加强的现象（图略）。由图3b 可知，第二类TC 在目标区域内6 小时强度加强的幅度一般在5 m/s 以内。基于以上的分析，利用CMA/STI资料对第二类TC进行强度加强现象的统计，得到表2，1949—2019年间影响环渤海地区的TC 中共有5 例发生加强现象，属于小概率事件，6小时强度加强最大为5～6 m/s，与图3b 显示的结果较为一致，其中有3 例TC 加强时位于黄渤海海域上，表明黄渤海下垫面可能会对TC加强产生影响。

图3 山东及山东以北登陆TC(a)以及山东以南登陆TC(b)在环渤海区域内6小时强度变化频率图

表2 基于CMA/STI资料统计的在环渤海区域强度增强TC列表

4 “温比亚（22001188）”北上后强度加强的数值模拟分析

4.1 个例简介及控制试验结果检验

2018 年8 月14 日14 时（北京时间）“温比亚（2018）”TC 位于台湾以东（128 °E，23 °N）的洋面上，先后以偏北、西北路径逼近大陆，并于8 月17日04 时05 分（北京时间）前后在上海市浦东新区南部沿海登陆。之后继续向西北方向移动，跨越浙江、安徽两省，于8 月19 日进入河南境内，并迅速转向东北方向移动，途经山东半岛进入黄渤海区域。“温比亚（2018）”TC 给安徽、上海、浙江、江苏、河南、湖北多地带来强风雨。截止8 月22 日，“温比亚（2018）”TC 致31 人死亡，14 人失踪，8 省1 493.5 万人受灾，经济损失达92 亿元人民币。根据CMA/STI资料的记录，“温比亚（2018）”TC在北上移入黄渤海区域时强度由热带低压加强为热带风暴（8 月20 日00—12 时），且发生变性。利用ERA5 再分析资料分析大尺度背景场，发现TC 位于500 hPa副高西侧，在向东北方向移动过程中嵌入到500 hPa西风槽的底部，随后跟随西风槽东移并北缩，TC 在移动过程中，850 hPa 上在中纬度地区不断有干冷空气侵入TC 环流，在环流西侧形成冷锋，北侧形成暖锋，而在200 hPa 上，中纬度地区有弱的环境位涡（3～4 PVU）侵入到TC环流中（图略），表明TC 与中纬度的西风带系统发生相互作用。另外，600 km 半径范围内区域平均的环境垂直风切变为偏北风，约5 m/s（中等偏弱，图略），对流降水发生在顺切变的左侧。低层大风速区（偏南风急流）携带大量水汽位于TC 东侧的两个象限，TC 风场呈现非对称分布（图略）。由以上的分析可知，TC 受到环境场、自身非对称结构及环渤海地区复杂下垫面等多种因素的共同影响，在此背景下，以下将通过数值模拟试验分析黄渤海区域下垫面对TC 强度、结构造成的影响，与中纬度系统的相互作用等因素对TC 强度的影响将另行研究。

图4 为控制试验与敏感性试验的路径和强度与CMA/STI 资料的对比。其中，控制试验较好的模拟出了TC 在环渤海区域的东北方向路径（图4a），除19 日12 时和18 时与实况路径的误差超过100 km 外，其余时次的路径误差均在80 km 以内（图略），平均误差约83 km。控制试验模拟的最大10 米风速变化趋势与实况基本一致，但强度总体偏强（图4b），与实况的平均误差约为5.2 m/s，最大误差达8.9 m/s（出现在20 日18 时）（图略）。另外，利用CMORPH 降水资料作为实况降水与模式模拟的累积降水做对比（图略），为方便比较，将CMORPH降水插值到与模拟数据相同的18 km分辨率网格上，分析知，模拟的累积降水落区与实况较为一致，但降水强度总体偏弱。总体而言，控制试验较好地模拟出了TC 的路径、强度变化趋势及降水分布，但模拟的强度总体偏强，降水偏弱。

图4 2018年8月19日00时—20日18时“温比亚（2018）”TC控制试验及各敏感性试验与CMA/STI资料（a）路径（6 h间隔）对比（b）近中心最大10 m风速（1 h间隔）对比

三个敏感性试验的路径与控制试验差异不大，但移速有较大差异，其中SSTH 和NOOC 试验的TC 移动偏快，而SSTL 试验在模拟后期移动较快（图4a）。对比各敏感性试验与控制试验的强度（图4b）发现，黄渤海区域的海表温度增加或减小3 ℃并不影响TC 强度随时间加强的趋势，SSTH与SSTL 试验的TC 强度变化趋势与CTRL 试验一致，但受海温增加影响，SSTH 试验的强度增加的速度要快于CTRL试验，总体强度也强于CTRL试验；当海温降低后，SSTL 试验的强度明显弱于CTRL试验。将CTRL、SSTH、SSTL试验在积分过程中的最大10 m 风速（分别为24.8、29.6、22.3 m/s）与19日06时的（三个试验在此时刻均为16.3 m/s）相比，发现三个试验强度最大分别增加了8.5、13.3、6.0 m/s，改变海表温度不影响TC 在黄渤海地区强度加强的趋势，但会对加强幅度产生影响。将渤海及黄海中北部的海洋替换为草地时（NOOC 试验），TC 强度随时间不再加强，而是基本维持在16 m/s附近。

4.2 各试验TC动力结构的差异比较

不同的下垫面特征具有不同的表面温度、热量通量、粗糙度、反照率等参量，从而对TC 结构、强度造成影响。为定量揭示各试验TC 在移动过程中所经黄渤海地区海陆分布的比率，引入海陆分布指数SL[21]：以TC 为中心，计算一定半径范围内的水体面积和总面积的比率，公式如下：

如图5 所示为各试验300 km 半径范围内的SL 指数，各指数在8月19日12时之后随时间发生显著改变，并逐渐出现差异，除NOOC 试验外，其他3 个试验SL 指数均具有随时间先增大后减小的特征（由于3 个试验的TC 路径具有一定的差异，导致SL 指数也存在一定的差异），并在8 月20日00时和12时之间达到峰值（最大达50%左右），与3个试验的强度变化总体特征较为一致，NOOC试验的SL 指数基本处于5%左右的较低水平，对应TC 强度在此时段内没有发生加强。分别计算SL 指数与CTRL、SSTL、SSTH 试验强度间的相关系数，分别为0.92、0.89、0.91，海表温度升高或降低并未对二者之间的相关系数产生显著影响，这三个试验较高的相关系数表明黄渤海地区海陆分布对TC强度增强具有重要影响。

由于20 日00—12 时模式模拟的路径强度误差相对较小（图略），且此时段TC 位于黄渤海海域，因此计算此时段内各试验在TC 中心300 km半径范围内各层次的平均动能随时间的演变（图6），以此分析各试验在TC 动力结构方面的差异。由图6 可知，各试验TC 动能的总体特征与图4b 中TC 强度的分布特征较为一致。不同特征的下垫面可对500 hPa 以下的中低层大气的动力结构产生显著影响：与CTRL 试验（图6a）相比，将海表温度升高3 ℃时，可使TC 动能显著增加（图6d）；降低3 ℃时，TC 动能虽有减弱，但减弱的程度较小（图6c）；将海洋下垫面修改为草地时，TC 动能则显著减弱（图6b），尤其是在900 hPa以下的低层大气，显而易见，将海洋下垫面修改为草地后，地表粗糙度增大，最终导致TC 强度不再加强，而改变海表温度并不会影响TC 在黄渤海区域内加强的趋势，以上结果表明环渤海地区海陆分布的下垫面特征对“温比亚（2018）”TC 强度加强具有重要影响。

图6 TC中心300 km半径范围内各层次区域平均动能随时间的变化

图7a 显示了各试验在3 km 高度处平均上升速度的差异，在8 月19 日12 时之后各试验上升速度的差异显著增大，上升速度在黄渤海区域达到最大值，而后逐渐减小。结合图5 中SL 指数在19日12 时之后随时间发生显著变化可知，黄渤海地区下垫面对TC 中上升运动产生显著影响。其中SSTH 试验的垂直速度最大，表明较高的表面温度有利于TC 中对流运动的发展。SSTL 试验的垂直速度要弱于NOOC 试验，这可能由于一方面NOOC 试验的表面温度（图8a）及2 m 气温（图略）要高于SSTL试验，另一方面NOOC试验表面粗糙度增加，在摩擦辐合的作用下使得垂直速度增加。图7b 为边界层1.0 km 高度处向上的垂直质量通量[16,22]（VMT=ρ×w）的分析，以此来估算四个试验中边界层上升气流活跃程度，以及通过边界层的垂直质量输送来间接分析在下垫面的影响下边界层向大气的动量输送情况：19 日15 时之后，随着各试验TC 逐渐向黄渤海区域移动，区域平均向上的VMT 均逐渐增加，并与3 km 高度处区域平均的上升速度分布特征类似，其中SSTH 试验的VMT 最大可达6.6 kg/(m2·s），CTRL 试验次之（最大可达5.38 kg/(m2·s）），NOOC 及SSTL 试验则分别为4.64、4.25 kg/(m2·s），这表明在增加海表温度后，边界层向上的上升气流活跃程度增加，将边界层中动量较大的空气（SSTH 试验中10 m 风速最强，文中图4b）输送到上层大气中，从而使得TC水平动能增加。NOOC 试验的VMT 略大于SSTL 试验，但由于NOOC 试验将海洋下垫面修改为草地，地表摩擦增大，导致边界层风速减小（NOOC 试验中10 m 风速最弱，图4b），因此边界层向上输送的空气中动能较小，SSTL 试验的VMT 虽然最小，但边界层风速要大于NOOC 试验，向上输送的空气动能要大于NOOC试验。

图7 各试验TC中心300 km半径范围内3 km高度平均上升速度随时间的演变(a，单位：m/s)以及边界层1 km高度处平均的上升垂直质量通量随时间的演变(b，单位：kg/(m2·s))

图8 各试验TC中心300 km半径范围内平均的表面温度（a，单位：K）、潜热通量（b，单位：W/m2）、感热通量（c，单位：W/m2）、2 m比湿（d，单位：g/kg）以及900 hPa水汽通量（e，单位：g/（cm·hPa·s））随时间的演变

综合以上的分析可知，当海洋下垫面修改为草地时，下垫面粗糙度增大，TC 中低层的水平运动动能显著减弱，TC 不再加强，而海表温度的降低使得TC 中低层的水平运动动能略有减弱，强度增强速度放缓，黄渤海地区的海洋下垫面对TC 强度增强的趋势具有重要影响；对于上升速度而言，表面温度较高（较低）的敏感性试验对应上升速度较大（较小），表明下垫面温度对TC 上升速度具有重要影响。而边界层1.0 km 高度处向上的垂直质量通量则与3 km 高度处的上升速度具有类似的特征。

4.3 各试验TC热力、水汽条件的差异比较

为进一步分析各敏感性试验在TC 热力、水汽条件方面的差异，图8 给出各试验TC 中心300 km半径范围内平均的各气象要素时间序列。从水汽条件来看，SSTH 试验的低层水汽输送最强（图8e），SSTL 与CTRL 试验差异不大，NOOC 试验的水汽输送条件最差，各试验低层水汽输送的差异与低层的水平动能差异总体而言较为一致（图6）。受低层水汽输送的影响，SSTH 试验的2 m 比湿最大，NOOC 试验的最小（图8d），且低层湿度越大，对应TC强度越强（图4b）。以上分析表明：增加或降低海表温度会对低层水汽输送以及2 m 比湿产生影响，从而对TC 强度产生影响，SSTH 试验的TC 强度增强最大，CTRL 试验次之，SSTL 试验TC强度增强幅度最小，当将海洋下垫面修改为草地时，TC 中低层水平运动动能显著减弱，低层水汽输送随之锐减，最终导致低层湿度减小，TC 不再加强。值得注意的是：各试验2 m 比湿及900 hPa水汽通量均在19日12时之后表现出显著差异，与之前的分析类似，这表明黄渤海地区下垫面对TC低层湿度条件产生显著影响，从而影响TC强度。

从热力条件来看（图8a、8b、8c），各试验表面温度，感热、潜热通量均在19 日12 时之后表现出较大差异，与之前的分析类似，并且在20 日00—12 时之间达到一个峰值后逐渐减弱。另外，基于CTRL、SSTH 和SSTL 试验进行分析发现：海表温度越高，感热通量和潜热通量越大（图8a、8b、8c），对应SSTH 试验TC 强度增强幅度最大，CTRL 试验次之，SSTL 试验最小。将海洋下垫面修改为草地时，潜热通量略低于CTRL 试验，但高于SSTL试验，感热通量则高于CTRL 及SSTL 试验，低于SSTH 试验，但TC 强度并没有加强，这表明将海洋下垫面修改为草地时，并不会使感热和潜热通量显著降低，对于“温比亚（2018）”TC 而言，表面温度和热通量在海洋下垫面条件下影响TC 强度加强的幅度，但不是造成TC 在环渤海区域产生强度加强趋势的主导因素。

结合控制试验及敏感性试验的分析结果可以得出：当“温比亚（2018）”TC 向东北方向移动由陆地进入黄渤海区域时，下垫面粗糙度降低，低层水平运动动能增大，水汽输送加强，低层增湿，TC 强度加强，升高或降低海表温度会对TC 强度加强幅度产生影响，但不改变加强趋势。通过计算SL 指数与CTRL、SSTH、SSTL 试验强度变化之间的相关系数则表明，无论海表温度如何变化，TC 由陆地移入黄渤海与产生强度加强趋势之间密切相关，NOOC 试验则进一步从反面证明“温比亚（2018）”由陆地移入黄渤海是强度产生加强趋势的主要原因。

5 结论和讨论

本文利用CMA/STI资料对1949—2019年6—9月登陆北上影响环渤海地区的TC强度变化特征进行了统计分析，并选取强度加强TC“温比亚（2018）”进行数值模拟试验，分析环渤海区域下垫面对TC 强度变化造成的可能影响。得到以下主要结论。

（1）1949—2019 年6—9 月登陆北上影响环渤海地区的TC 共25 个，按照首次登陆点的不同，将这25 个TC 分为山东及山东以北登陆（第一类，11个），以及山东以南登陆（第二类，14个）两大类别。第一类TC 在环渤海区域的平均影响时间为42.1小时，第二类为32.6小时。

（2）第一类TC 在环渤海区域移动路径所经下垫面为先海洋后陆地，且发生变性的几率较小，北上时没有强度加强现象发生；而第二类TC 所经路径为先陆地后海洋，移入环渤海区域后发生变性的可能性增大，并且在环渤海区域71 年间共有5例TC 发生强度增强现象，6 小时强度最大增加5～6 m/s。由于在环渤海区域北上时移动路径所经下垫面不同，两类TC 具有完全不同的强度变化特征：第一类TC 移入环渤海区域初始时的各级强度均具有首先维持基本不变，而后显著减弱的特征；第二类TC 在环渤海区域北上的过程中则存在强度减弱后又加强的现象。另外，利用ERA5再分析资料对两类TC 的大尺度背景场进行合成分析发现，第二类TC 在偏东及东北方向大尺度背景场的气温（500、850 hPa）比第一类偏低，这可能是第二类TC 在环渤海区域内比第一类更易发生变性的原因。

（3）选择第二类TC 中移入黄渤海区域后强度加强个例“温比亚（2018）”TC 进行数值模拟试验，发现将渤海及黄海中北部海洋下垫面修改为草地时，TC 中低层水平运动动能、低层水汽输送及湿度条件显著减弱，TC 不再加强；将海表温度增加或减小3 ℃时，TC 中低层水平运动动能及湿度条件也相应增加或减弱，但水平运动动能及水汽输送减弱的幅度较小，无论海表温度如何变化，TC均表现为强度加强的趋势，但增强幅度存在差异。通过计算SL 指数与CTRL、SSTH、SSTL 试验强度变化之间的相关系数则表明，无论海表温度如何变化，TC 由陆地移入黄渤海与产生强度加强趋势之间密切相关。由以上分析可见，“温比亚（2018）”TC 由陆地移入黄渤海，粗糙度降低，中低层水平运动动能增大，低层增湿，最终使得强度产生加强趋势。而表面温度的变化对边界层垂直质量通量及垂直运动具有一定的影响。

本文在“温比亚（2018）”TC 北上时发生变性，并且在黄渤海区域内强度加强现象的背景下，讨论改变黄渤海区域海表温度以及将海洋下垫面修改为草地时对TC 结构、强度产生的可能影响，分析环渤海区域下垫面对于TC 移入海洋后产生强度加强趋势的主要作用，对于TC 与中纬度西风带系统发生相互作用导致结构变化对其强度的影响还需进行更加深入的研究。