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1713号台风“天鸽”近海突变特征及原因分析

更新时间:2009-03-28

1 引言

我国是世界上受热带气旋影响最严重的国家之一,台风带来的大风、暴雨和风暴潮等灾害,会造成重大的经济损失和严重的人员伤亡,所以台风强度的预报和研究一直是气象工作者的重要课题[1-4]。而台风强度在近海突然增强会给预报和防御带来更大的困难,往往会导致更为严重的灾害,针对台风强度突变的研究往往从突变标准、气候特征、环境流场、海温、风动能等角度出发。例如,Brand[5]研究得出,可以用24 h中心风速增强幅度大于等于25 m/s为标准,判断西北太平洋热带气旋是否迅速加强。Holliday等[6]则根据1956—1977年西北太平洋305个台风中心气压观测记录进行频率统计,定义24 h降压幅度达到42 hPa的台风为迅速加强台风。于玉斌等[7]分析了1949—2003年共55 a的西北太平洋热带气旋强度变化的统计特征,并提出了5种发展类型热带气旋的划分标准和时空分布特征。刘凯等[8]指出1522号强台风“彩虹”的暖心结构在台风急剧增强的过程中迅速加强,暖心结构维持较好也是其强度维持的重要因素之一。闫敬华等[9]认为,近海台风的加强和它与MSV的合并及PBL潜热的垂直输送有关。Schade[10]认为,海表温度是台风加强的重要因子之一。刘春霞等[11]研究表明,底层旋转风动能有利于台风突然加强。但陈联寿[12]指出,台风突变最多的海域是西北太平洋,尤其是登陆前后,台风突变频率很高,特别是登陆台风结构和强度的突变、移向和移速的突变,这是预报难点,目前仍无法有效解决。所以,本文拟针对2017年13号台风“天鸽”在近海的强度突变进行研究分析,希望对增强此类天气的预报预测能力提供科学依据。

2 资料和方法

本文采用美国国家环境预报/大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)再分析数据资料集分析“天鸽”的环境场,空间水平分辨率为1°×1°。应用国家气象中心提供的逐时热带气旋资料分析“天鸽”的强度变化。

阎俊岳等[13-14]根据1949—1990年的《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料,以12 h风速变化来定义近海台风的突然增强和突然减弱,分析了近海热带气旋突然增强的气候特征,并在此基础上提出12 h风速增强达到10 m/s为西北太平洋和我国近海热带气旋强度突然增强的标准,“八·五”期间的台风强度突变研究[15]大多采用此标准,本文也将采用这种标准来判别“天鸽”的强度是否突变。

3 台风“天鸽”路径和强度特征

图1a给出了2017年13号台风“天鸽”的路径和强度变化。可见,“天鸽”在8月22日14时(世界时,下同)开始编报,当时强度为热带风暴。到22日08时,“天鸽”升级至强热带风暴级;22日15时,其强度达到台风级;23日7时,又升级到强台风级;23日13时,它在广东珠江沿海登陆时的强度仍维持强台风级。“天鸽”在24 h内由强热带风暴增强至强台风,强度迅速增大。“天鸽”的路径则表现为:20日14时,其中心位置为菲律宾吕宋岛东北侧的西北太平洋洋面上;至22日15时前后,其移动路径以西行为主;而22日16时—25日,“天鸽”移向则改变为西北。从编报起止的路径上看出,“天鸽”在登陆我国前一直在西太平洋的洋面上,无陆地地形减弱阻挡。由图1b可见,“天鸽”的24 h中心气压变化与12 h中心风速变化趋势呈现明显的反位相。从22日15时—23日13时的23个时次中,“天鸽”的12 h中心风速增强幅度有12个时次满足达到10 m/s,说明“天鸽”是明显的近海突变台风,22日15时—23日13时为“天鸽”突变的关键时间段。在“天鸽”突变的关键时间段内,“天鸽”由热带风暴增强至强热带风暴,又再次增强至强台风,这验证了以12 h风速变化来定义近海台风强度突变的准确性。同时,“天鸽”的突变分为两段(见图1b实线方框内),第一段为22日15时—23日00时,第二段则为23日09时—13时,其风速突变值最大能达到15 m/s;对应有较强的24 h负变压,极值达-45 hPa,较第一段突变更为明显。结合图1a、b,我们发现,“天鸽”在23日09时已经为强台风级别,在登陆前的3~4 h发生并维持明显的突变。同阶段,“天鸽”的12级大风圈半径仅为40~50 km,隐蔽性强,预报和防御难度大大增加。

栗战书委员长在讲话中特别强调:“坚持党对立法工作的领导特别是党中央的集中统一领导,是立法工作的重大政治原则,也是做好立法工作的根本保证。”可以说,这一“特别强调”,既是通过总结我国长期艰辛的立法践行和探索之经验而得出的,又是对党的十八大以来以习近平同志为核心的党中央在全面践行和探索依法治国新理念新思想新战略中所形成的立法工作重大政治原则的一个深刻阐释。

  

图1 1713号台风“天鸽”

4 台风“天鸽”突变原因分析

4.1 海表温度

  

图2 “天鸽”中心气压和中心海温随时间演变

图3a、d分别为台风“天鸽”第一次突然增强前、第一次增强后、第二次突然增强前、第二次突然增强后的850 hPa水汽输送通量场。可见,“天鸽”第一次突然增强前后有西南低空水汽输送和东南低空水汽输送。东南水汽输送强度达到6 g/(s·hPa·cm),而西南水汽输送达到12 g/(s·hPa·cm),为“天鸽”第一次突变的主要水汽来源。通过比较图3a、b得出,伴随着西南季风涌的爆发,第一次增强后低空西南水汽带达到16 g/(s·hPa·cm)的水汽核(见图3b黄色阴影)明显增多,更为充沛的西南水汽输送结合“天鸽”环流,卷入内核区,导致“天鸽”内核区水汽通量(见图3b红色阴影)显著增大。分析图3c、d发现,“天鸽”第二次增强后,随着台风的西北向移动,东南低空水汽输送作用有所减弱。值得注意的是,“天鸽”第二次增强前后的水汽通量中心(图3c、d中达到28 g/(s·hPa·cm)的红色区域,下同)相对于“天鸽”中心分布呈现出明显的不对称性,主要分布于台风中心的东侧。同时,第二次增强后西南低空急流与“天鸽”环流的结合处,即“天鸽”内核区的东南侧,达到16 g/(s·hPa·cm)的水汽核(见图3d黄色阴影)有明显发展,导致水汽通量中心相对于“天鸽”中心的不对称性进一步增强。综上,“天鸽”的两次突变增强后,都伴随有更充沛的水汽输送,这有利于“天鸽”的潜热释放作用增强,进而引起“天鸽”强度突然增大。

为进一步分析“天鸽”突变对海温的滞后响应,我们算出“天鸽”的中心海温平均值和中心气压平均值分别为30.25℃和978 hPa,标注为图2中黑色实线。由图2可见,在“天鸽”突变的关键时间段内,从“天鸽”中心气压值(红色序列)均低于平均值(黑色实线),即“天鸽”的强度达到其平均水平。同时发现,20日14时—22日00时,“天鸽”中心海温值(蓝色序列)均明显高于平均值(黑色实线),表明在这一时间点,西北太平洋暖洋面给“天鸽”提供的能量处于较高的水平。综上分析,20日14时—22日00时,“天鸽”一直在海温相对高的西太平洋暖海域活动,经过两天左右(约48 h),大气对暖海洋的潜热、感热作用开始响应,高海温对“天鸽”的加热作用通过“天鸽”的近海突变得以体现。

所谓“古苗疆走廊”,指的是元明清时期以后新开辟的横跨贵州省中部,连接湖广与云南的一条古驿道。历史上,这条驿道不仅是元明时期以后中原王朝控扼西南边疆的重要国家走廊,同时也直接促成了贵州建省,并深刻地影响了西南地区各民族社会历史发展进程[1]。在“古苗疆走廊”沿线民族文化遗产的旅游开发中,本文通过对其沿线的民族文化遗产资源进行各个方面的概括与综合,并在此基础上科学的审视其旅游开发中所面临的发展机遇与挑战。

[7]于玉斌,姚秀萍.西北太平洋热带气旋强度变化的统计特征[J].热带气象学报,2006,22(6):521-526.

4.2 水汽条件

暖海洋为台风的发生发展提供了能量,所以台风发生发展的根本条件之一就是要有足够大的洋面,且海温要在26℃以上。图2给出“天鸽”开始编报到登陆广东前(即20日14时—23日12时)的中心气压和中心海表温度随时间的变化趋势,可见“天鸽”在登陆广东前,一直在29℃海温以上的海域活动。郑峰等[16]分析了1981—2013年南海18例近海突然增强台风,指出南海台风突然增强时中心平均SST(Sea Surface Temperature)为28.3 ℃,其中8817号台风SST最高为29.9℃,而“天鸽”第一次突然增强时(即22日15时,下同)中心SST为29.33℃,第二次突然增强时(即23日09时,下同)中心SST高达30.01℃,远远高于气候平均值。同时,我们发现在“天鸽”的两次突然增强前,台风“天鸽”中心海温都呈现下降的趋势。这说明“天鸽”从高海温海域移入海温相对低海域后,出现突变加强的现象,分析其的主要原因是大气对暖海洋的潜热、感热响应需要一段时间,即大气对海洋存在滞后响应。

4.3 风垂直切变

弱的环境风垂直切变是热带气旋发展的重要因子之一,它使得积云对流所产生的凝结潜热始终加热一个有限范围内的气柱,从而让气柱内的焓和湿度有所积累,有利于暖心结构的维持和发展[17]。参照李华实等[17]的研究方法,本文取“天鸽”中心5°×5°经纬度区域,然后以该区域200 hPa和850 hPa高度场环境风的矢量差,代表对流层深层环境风垂直切(Vertical Wind Shear,VWS)。从20日14时—24日14时“天鸽”VWS的变化趋势看(见图4),21日08时—22日08时,VWS由10.51 m/s减小至6.06 m/s;22日14时—23日02时,VWS由8.8 m/s减小至5.26 m/s,这两个时间段均为VWS迅速减小的时间段,恰好对应“天鸽”两次强度突变前的时间段,而“天鸽”两次突变时(22日15时和23日09时),VWS都有所增加,但仍小于10 m/s,位于较低的水平,这说明VWS突然变化和“天鸽”强度变化有时间先后关系。进一步分析“天鸽”两次突变前后的高层200 hPa散度场和风场(见图5),发现第一次突变后(见图5b),“天鸽”周围散度场有所增强,全风速中心由10 m/s增强至15 m/s;而第二次突变后(见图5d),“天鸽”周围散度场变化不明显,但全风速中心显著增强,从15~20 m/s突然增强到25~30 m/s。结合图4、5,可以得出,“天鸽”突变时,VWS有所增加,其主要原因是因为高层出流突然增大。

  

图3 “天鸽”两次强度突变前后850 hPa水汽通量场(阴影,单位:s·hPa·cm)与风场(矢量,单位:m/s)对比

  

图4 “天鸽”编报起止期间200 hPa和850 hPa风垂直切变

4.4 涡度收支分析

对不考虑摩擦作用的涡度方程取区域平均,略去平均符号的涡度方程可表示为

 
  

图5 “天鸽”两次强度突变过程前后850 hPa散度场(阴影,单位:10-6/s)与风场(矢量,单位:m/s)对比

式中:为涡度随时间的变化,若≥0,有利于台风发展和维持;≤0,则台风将填塞减弱。η=ζ+f,Z作为涡度收支的余项,用来反映积云尺度的涡度垂直输送对大尺度的调整作用,本文暂不讨论。故式(1)右端依次为绝对涡度水平平流项(-⋁·∇η)、散度制造项(-η∇·⋁)、涡度垂直输送项和积云对流尺度的垂直输送项(Z)。

台风在强度迅速增强的过程中,通常伴随其风场、涡度等结构的快速变化和调整,针对这一问题,本文采用涡度方程(如式(1),下同)对“天鸽”的两次强度突变关键时段进行诊断分析。考虑到资料分辨率与台风自身涡度场分布特征,本文分析了台风“天鸽”中心3°×3°经纬度区域的各层涡度以及涡度方程各项的区域平均值随时间演变特征(见图6)。由图6可见,从20时14时—24日17时,台风“天鸽”涡度在900~400 hPa之间为显著正值区(见图6阴影区域),表明“天鸽”呈现中低层涡度增强的特征,尤其是突变的关键时间段(即22日15时—23日13时)内,850~700 hPa之间出现了8×10-5/s的涡度正值中心,这表明涡度场演变特征与“天鸽”强度突变有着较好的对应关系。

“那以后有机会再讲,我还是将那个男人的故事说完吧。S的前妻好像不止一个,但小说家没交待清楚,也许小说家也没有搞清楚。那个男人又不是小说家塑造的人物。这可能是那个男人的隐私,超出了小说家的掌控。当然,跟S有染的异性之多就难以尽数了。”

  

图6 2017年8月20日18时—24日06时距离台风中心3个经纬距范围内区域的平均涡度(阴影,单位:10-5/s)、绝对涡度平流项(黑色点线,单位:10-10/s2)与辐散项(红色实线,单位:10-10/s2)随时间演变

本文虽然从海表温度、水汽输送、风垂直切变和涡度收支等方面分析1713号台风“天鸽”突变的原因,但没有说明这4个因素对于突变的贡献率,我们将通过数值敏感试验进行探讨。

5 结论

本文对2017年13号台风“天鸽”的路径和强度进行分析,发现“天鸽”在近海突变,从海表温度、水汽输送、风垂直切变和涡度收支等方面对其突变的原因进行了探讨,得出以下一些结论:

(1)22日15时—23日13时为“天鸽”突变的关键时间段,在这段时间内,“天鸽”由热带风暴增强至强热带风暴,又再次增强至强台风。“天鸽”的突变分为两段,第一段为22日15时—23日00时,第二段则为23日09—13时;

心肌肌钙蛋白的分析问题:心肌损伤后cTn释放入血液循环需要一定时间,cTn水平到达峰值后逐渐下落。在症状发作初期,cTn检查结果与样本采集时间密切相关。因此,不能因cTn变化较小而判定为心肌梗死。同时,许多并发症也可导致患者基线cTn数值(特别是hs-cTn数值)上升,需引起注意。此外,围术期不同时间cTn的变化情况可用于鉴别急、慢性事件。

8月7日,中国向阿富汗提供旱灾紧急粮食援助换文签署仪式在喀布尔举行,中国驻阿富汗大使刘劲松、阿富汗国家灾难管理与人道主义事务部长纳吉布·阿卡·法希姆等出席。刘劲松在致辞中说,这次向阿富汗提供的粮食包括大米和面粉,是对阿富汗人民战胜困难的坚定支持,体现出两国政府和人民之间的深情厚谊。他表示,中方下一阶段将考虑为阿富汗援建灾害预警系统、提供救灾物资等,希望阿富汗早日实现和平、稳定与繁荣。法希姆在仪式上高度评价中方的支持和帮助。

(2)20日14时—22日00时,“天鸽”一直在海温相对高的西太平洋暖海域活动,经过两天左右的滞后响应,高海温对“天鸽”的加热作用通过“天鸽”的近海突变得以体现;

《乡愁》共88个字,全诗以“乡愁”为题,应用了“乡愁是X”这一固定句式并分成字数相等的4个小节对乡愁进行了阐释,如原文所示:

[1]钱燕珍,张程明,孙军波,等.用数值预报释用方法做近海及登陆热带气旋强度预报[J].气象,2013,39(6):710-718.

通过计算涡度收支方程各项的贡献(见图6)后发现,发现绝对涡度水平平流项和散度制造项的数值远大于涡度垂直输送项和扭转项(图略),表明涡度的局地变化主要由绝对涡度水平平流项和散度制造项这两项决定。由图6可见,“天鸽”突变的关键时间段内,绝对涡度水平平流项(黑线)在中低层为显著的负值中心,说明“天鸽”突变过程中,绝对涡度水平平流项有负贡献,主要是由于“天鸽”西北向移动过程中,与西南暖湿气流(见图3)相耦合,偏南风的加强导致地转涡度平流增强所致。同时,辐散项(红线)在中低层表现为密集的辐合区域,高层则为辐散区域,对应有气流的强辐合运动,有利于台风气旋性涡度的维持,这说明辐散项对“天鸽”的突变有正贡献。通过对比发现,在“天鸽”突变的关键时间段内,从低层到高层,辐散项的绝对数值均大于绝对涡度水平平流项,说明对于“天鸽”突变,辐散项的促进作用比绝对涡度水平平流项的抑制作用显著。同时还发现,辐散项的变化比绝对涡度水平平流项的变化略有提前,说明辐散项引起的低层辐合增强,导致气旋性涡度向上发展,从而有利于中高层正的水平涡度平流项出现,即有高层辐散气流的发展。根据质量补偿原理,高层辐散的增强同时又有利于中低层辐合的进一步发展,正是这种正反馈机制促进了低层正涡度和高层负涡度的积累,从而引起了台风“天鸽”的强度突变。

参考文献:

(4)涡度场演变特征与“天鸽”强度突变有着较好的对应关系,其中辐散项引起的低层辐合增强,有利于高层辐散气流的发展,而高层辐散的增强同时又有利于中低层辐合的进一步发展。这种正反馈机制促进了低层正涡度和高层负涡度的积累,引起了台风“天鸽”的强度突变。

[2]娄小芬,楼茂园,罗玲,等.“菲特”台风路径和强度预报难点分析[J].海洋预报,2015,32(1):10-19.

[3]胡春梅,余晖,陈佩燕.西北太平洋热带气旋强度统计释用预报方法研究[J].气象,2006,32(8):64-69.

[4]黄勇,王业桂,蔡其发.超强台风“梅花”急剧变化的环境特征和能量变化分析[J].海洋预报,2016,33(6):22-31.

[5]Brand S.Rapid intensification and low-latitude weakening of tropical cyclones of the western North Pacific Ocean[J].Journal of Applied Meteorology,1973,12(l):94-103.

(3)“天鸽”的两次突变增强后,都伴随有更充沛的水汽输送,这有利于“天鸽”的潜热释放作用增强,进而引起“天鸽”强度突然增大。“天鸽”两次强度突变前,伴随着风垂直切变迅速减小,而突变后,高层出流的突然增大带来风垂直切变的增大;

[6]Holliday C R,Thompson A H.Climatological characteristics of rapidly intensifying typhoons[J].Monthly Weather Review,1979,107(8):1022-1034.

Ten boys competed against each other.Two of them came from our school.

[8]刘凯,宋晓姜,王彰贵,等.1522号强台风“彩虹”近海急剧增强特征及机理分析[J].海洋预报,2017,34(4):32-41.

[9]闫敬华,丁伟钰,陈子通,等.热带气旋“黄蜂”动热力特征演变的模拟分析[J].热带气象学报,2003,19(S1):12-24.

[10]Schade L R.Tropical cyclone intensity and sea surface temperature[J].Journal of the Atmospheric Sciences,2000,57(8):3122-3130.

[11]刘春霞,容广埙.近海突然加强台风能量场的诊断分析[J].热带气象学报,1996,12(2):174-180.

一个月后的一天,省城和当地的各家报纸同时刊登了一则内容相同的《寻人启事》,在张小波下车的林业俱乐部门口、广场和林业局一带的树上、电线杆上,也贴了许多这样的《寻人启事》:

[12]陈联寿.全球热带气旋活动特征综述[C]//第十五届全国热带气旋科学讨论会论文集.杭州:中国气象学会,2009:1-5.

[13]阎俊岳,张秀芝,陈乾金,等.热带气旋迅速加强标准的研究[J].气象,1995,21(5):9-13.

我打算说点什么,想向他保证,我可以撑下去,也许吧——,但话到嘴边又咽了回去,不知为什么。可能因为我不想再看到艾瑞克那张脸,也不喜欢他盯着我,甚至永远不想让他再看我。

(1)“一综”即建设现代农产品物流贸易综合体。依托现有的农产品批发市场,打造集农产品研发、生产、转让、检验、展览销售、供需信息发布等多功能于一体的现代化农产品物流贸易综合体。

[14]阎俊岳.近海热带气旋迅速加强的气候特征[J].应用气象学报,1996,7(1):28-35.

[15]85-906-07课题组.台风科学、业务试验和天气动力学理论的研究(第三分册)[M].北京:气象出版社,1995.

[16]郑峰,曾智华,雷小途,等.中国近海突然增强台风统计分析[J].高原气象,2016,35(1):198-210.

[17]李华实,廖胜石,李露芳,等.1409超强台风“威马逊”近海急剧加强特征及成因分析[J].气象研究与应用,2016,37(1):47-51.

 
张静,史达伟,李超
《海洋预报》 2018年第02期
《海洋预报》2018年第02期文献

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