探讨近海台风突然增强与大气热源的关系

谭雅丽，钟瑜珊，潘剑波

（新丰县气象局，广东 新丰 511100）

我国是一个台风发生频率较高的国家。台风近海加强带来的影响是十分严重的，由于强度大，对整个沿海及影响地区造成严重的经济损失及人员伤亡。例如，2016年的超强台风“莫兰蒂”由于近海加强，造成福建省有179.58×104人受灾，紧急转移65.55×104人，各地发生人员因灾死亡18人、失踪11人，可见近海增强台风的影响严重。郑峰等[1]对1949年—2003年中国近海突然增强的台风进行分析，发现近海突然增强台风占台风总数的10.19%，是一个小概率事件。现在对台风的路径预报有了很大提升，但是对于台风的强度预报较欠缺。大气热源对于副高位置的变动及季风槽等都有很大的影响，这些季风槽与热带气旋的生成及发展有一定的相关性[2]。研究近海台风突然增强与大气热源的关系，对以后的近海突然增强台风的原理及机制有所帮助。

1 对我国近海范围的确定及对近海突然增强的台风进行分析

1.1 年际变化

采用上海台风研究所编制的CMA-STI热带气旋的资料，包括台风的生成发展时间、最大风速、中心最低气压、经纬度等资料[3]。根据1949年—2016年的台风数据资料显示，在1949年—2016年生成的热带气旋有2 247个，平均每年有33个热带气旋在西北太平洋生成，其中热带气旋发展过程中会有加强、减弱和转向的情况出现。1967年和1971年的热带气旋数最多达50个以上。根据热带气旋加强的标准：热带气旋发展的中心气压与上一时次气压降低小于-7.87 hPa的数量一共是896个，平均每年有13个热带气旋在生成发展期间加强。由图2发现热带气旋个数与热带气旋发展过程中增强的热带气旋个数没有明显的相关关系。当年的热带气旋个数出现的情况较多的时候，增强的热带气旋数量还会相应地减少，例如1978年台风数达到了41个，增强的台风却只有8个。对于1977年总台风数28个却有14个增强热带气旋。根据Emanuel（1987）提出的台风最大可能强度（MPI）理论模型，Holland（1997）、Henderson-Seller等（1998）推断，高SST会导致台风的MPI增大，即台风可能更强或强台风会增多。由图1可见20世纪60年代—70年代的热带气旋个数较多，后面的年份热带气旋个数趋于稳定。到2000年左右热带气旋的数量有所减少。其中在强厄尔尼诺年的台风数量少于30个。强拉尼娜年的台风数量会增多，大于30个，但是台风增强的个数比强厄尔尼诺的少。在1999年强拉尼娜年出现的突然增强热带气旋达最少，只有3个，没有近海增强的台风。在1949年—2016年的2 247个热带气旋资料数据来看，在我国近海突然加强的热带气旋共有67个，可见在我国近海加强的热带气旋数量相对来说较少，占总的台风数的2.98%。根据我国的《热带气旋等级标准》（GB/T 19201—2006）可按近中心最大风速划分，定义风速达32.7～41.4 m/s的热带气旋称为台风，筛选得出我国近海增强的台风数量为50个，我国近海突然加强的台风数量占总台风数的2.22%。

图1 热带气旋数量统计Fig.1 Thestatistics of tropical cyclones

1.2 月际变化

近海加强台风主要发生在6月—10月，在7月—9月较频繁，其中9月的近海突然增强的台风数最多，达21个。在统计分析的过程中发现，在7月生成、8月发展并消亡的台风当中突然增强的时次都会存在于7月—8月。但是台风在9月生成在10月消亡的，突然增强的时次只出现在9月，与7月和8月的情况不一致。这与当时的海温有关联，7月和8月处于夏季，海温和大气相对来说温度较其他月份偏高。在7月和8月之间台风受海温影响在移动过程中会突然增强。在9月末生成的是属于秋台风，在9月—10月生成发展的过程中，会在9月增强是因为其海温相对于10月来说偏高，有利于台风的突然增强。

1.3 台风路径的筛选

筛选1949年—2016年的近海热带气旋，根据台风的标准，最大风速＞32.7 m/s的热带气旋成为台风。厄尔尼诺年西太平洋海温比常年偏低，对流减弱，副高位置偏南，南侧的热带辐合带位置偏南，导致西太平洋（包括南海）在我国沿海登陆的热带气旋数量偏低。因此把强厄尔尼诺年里近海突然增强台风当中的突然增强的点筛选出来，对比突然增强的前6 h和后6 h的大气热源、水汽源，做出分析和对比排除厄尔尼诺年西太平洋海温偏低对台风的影响。厄尔尼诺年生成的台风强度偏强。根据Nin～o 3.4 Index资料选择强厄尔尼诺年里的近海突然增强台风，排除异常海温的影响。Nin～o 3.4指数大于1.0的是强厄尔尼诺年,结果显示1982年—1983年、1986年—1987年、1991年、1997年—1998年、2009年、2015年—2016年都是强厄尔尼诺年，在这些年份根据所得的台风资料进行筛选，选出近海突然增强台风。

2 大气热源

2.1 大气热源的计算

利用1980年—2016年的NECP/DOE再分析资料，网格分辨率是2.5°×2.5°，标准气压层为1 000 hPa、925 hPa、850 hPa、700 hPa、600 hPa、500 hPa、400 hPa、300 hPa、250 hPa、200 hPa、150 hPa、100 hPa、70 hPa、50 hPa、30 hPa、20 hPa、10 hPa等17层资料，利用倒算法对突然增强台风的增强时次的前6 h和后6 h的垂直加热率进行区域平均，计算增强前后时次的大气垂直加热率。

式中：Q1——大气热源；V——水平风矢量；T——温度；p——坐标的垂直速度。

计算大气热源时假设对流层顶处=0，地面气压P0=1 000 hPa；K=R/Cp。R和Cp分别是干空气气体常数和定压比。

由公式（1）可知，Q1由等式右边3项组成：第1项，温度局地变化项；第2项是温度平流项；第3项，温度垂直运动项。

将（1）式进行整层积分，得到大气热源的垂直积分值表示为：

式中：＜Q1＞——整个气柱的热源，气柱顶层气压Pt=10 hPa；Ps——地面气压；P1——大气顶气压（设P1=100 hPa）。

2.2 大气热源

计算台风增强前、后6 h在20°S～60°N，0°E～180°E，1 000 hPa的大气热源。2009年第15号台风增强前一个时次大气热源在我国南海地区的大气热源值较高，热源较高值分布在西太平洋一带。由于南海区域的大气热源是一个负值，不属于热源状态，所以增强的后一时次与前一时次的大气热源相比有明显的差异。在突然增强的前一时次，低层的大气热源存在于南海到菲律宾海域一带，台风在靠近我国移动过程中受到南海到菲律宾海域一带的大气热源影响，起到了动力抬升的作用，加上低层海域的热源值较大，在该海域受到低层源源不断的热源输送，涡度扰动相应地也会增强，整个台风的水汽输送有所增加，导致台风突然增强。当台风增强过后，其移动过程中吸收该海面的热量导致增强的后一时次海面大气热源相对应地减少，南海到菲律宾一带海域的大气热源属于负值状态。随着台风在近海移动登陆过程中，会带动热源的移动使沿海的陆地大气热源较高，这也是台风来临前天气闷热的原因。前6 h在靠近我国的沿海区域例如南海和菲律宾等大气热源值相对地较高，出现高值区。后6 h在变压变小之后在南海菲律宾一带的大气热源值相对应地减少，在我国沿海地区或陆地的大气热源值相应地增高。在南海、菲律宾海域一带都是前6 h的大气热源值较大，后6 h的大气热源值相应地降低，西太平洋海域的大气热源也相应地降低。

3 结语

（1）强厄尔尼诺年西太平洋的海温比常年低，强厄尔尼诺年生成的台风数量也相对较少，近海增强的台风数也较少，占台风数的2.22%。近海增强台风在6月—10月发生，但在9月的突然加强的频率较高。

（2）强厄尔尼诺年的台风生成的源地偏南，与厄尔尼诺年海温异常有一定关系。靠近菲律宾海域西侧一带且台风的移动路径大多西移或西北移动，几乎都在华南一带登陆。