臺風“菲特”影響期間浙江大風成因分析

王忠東 曹 楚 杜友強 李懷川

(1.蘭州大學大氣科學學院，甘蕭 蘭州 733000；2.溫州市氣象局，浙江 溫州325027)

臺風“菲特”影響期間浙江大風成因分析

王忠東1，2曹 楚2杜友強2李懷川2

(1.蘭州大學大氣科學學院，甘蕭 蘭州 733000；2.溫州市氣象局，浙江 溫州325027)

利用常規觀測資料、自動站加密資料、多普勒雷達資料以及NCEP/NCAR1°×1°每日4次再分析資料對2013年第23號臺風“菲特”影響期間浙江大風成因進行了分析。發現：副高以及地面高壓加強是導致浙南沿海大風提早出現的主要原因；臺風“菲特”北側東西向高壓區的維持,使浙江始終維持大的氣壓梯度,導致臺風大風向內陸擴展和影響時間增長；臺風“丹娜絲”與臺風“菲特”的相互影響使得 “菲特”移速減慢，導致臺風大風影響時間增長，同時臺風“丹娜絲”與冷空氣以及臺風“菲特”減弱后環流的共同影響，使得浙北大風維持，進一步延長了臺風大風對浙江的影響時間。臺風“菲特”影響期間臺風環流中的中尺度系統導致臺風影響區域內風速的進一步增大。多普勒雷達徑向速度產品結合組合反射率產品可以有效監控臺風大風分布范圍。地形的影響導致臺風大風進一步增大。

臺風，大風，副高，多普勒雷達，中尺度系統，地形

0 引 言

臺風是熱帶洋面上生成的氣旋性環流，當其靠近并影響大陸時，常伴隨大風、巨浪、暴雨、風暴潮等災害，對人類生產生活具較強破壞力。近年來，隨著社會經濟的快速發展，臺風所造成損失愈發嚴重，特別是臺風大風導致船只翻沉、房屋倒塌等建筑物損壞以及由臺風大風引起的狂浪、風暴潮等災害尤其嚴重。隨著觀測技術的不斷發展，觀測資料日趨豐富，觀測資料也愈加精細，國內很多研究和業務人員利用這些資料運用不同的方法和角度對臺風大風進行了研究。陳聯壽等認為：登陸臺風大風與臺風結構中小尺度對流系統的生成有關[1]。登陸臺風在地形和環流作用下生成的颮線、雷暴、龍卷和中尺度小渦、地形次生中心等都將在相應的局部地區產生強烈大風。陳瑞閃統計福建多年大風資料得出福建臺風大風天氣成因主要的原因氣壓梯度、地形、冷空氣和變壓梯度的作用，并從實例得出預報參考指標[2]。楊玉華等對我國登陸臺風引起的大風分布特征作了初步的分析[3]，田輝等從氣候學的角度對華南、華東沿海登陸臺風造成的暴雨和大風做了分析[4]，鈕學新、陳潤珍、李巖等對臺風大風的數值預報方法進行了積極探討[5-7]，楊祖芳等通過統計分析熱帶氣旋云頂亮溫的特征來確定海面的大風區[8]。陳剛、俞燎霓等對影響浙江的熱帶氣旋大風進行統計分析[9-10]。還有很多業務人員對臺風大風個例進行了總結分析，探尋臺風大風的成因及預報方法，例如：王忠東等對2007年超強臺風“羅莎”和“韋帕”大風過程做了對比分析[11]，曹楚等分析了“莫拉克”臺風影響期間浙江大風成因[12]，吳業強等對臺風“科羅旺”的持續大風特征作業分析[13]，董美瑩等對“麥莎”臺風影響期間浙江的大風分布特征和成因作了分析[14]，凌士兵等對臺風“杜鵑”影響期間福建大風天氣的特點和成因做了分析[15]。由于臺風大風與臺風強度、結構、周圍天氣系統以及地形等因素有密切的關系，所以每個臺風大風的成因及分布均有不同，因此對典型臺風大風個例進行分析，探討臺風大風的成因和預報方法仍然十分必要。2013年臺風“菲特”影響期間，浙江沿海海面大風持續87 h，沿海地區持續近62 h，期間瞬時大風達17級，破浙江省瞬時大風紀錄。本文通過分析臺風“菲特”影響期間浙江大風特點以及造成大風的原因，為臺風大風的預報尋找一些預報依據，為日常業務工作和決策服務提供參考依據。

1 “菲特”影響期間浙江大風情況

2013年第23號臺風“菲特”于9月30日20時在菲律賓以東洋面生成，生成后向西北方向移動，強度逐漸加強，4日17時加強為強臺風，以后強度維持。5日開始向西北偏西方向移動，于7日01：15在福建省福鼎市沙埕鎮登陸，登陸時近中心最大風力14級(42 m/s)，中心最低氣壓955 hPa。登陸后向西南方向移動，強度迅速減弱，于7日9時在福建省建甌市境內減弱為熱帶低壓(圖1)。

受其影響，浙江東部沿海5日07時出現8級以上大風，之后隨著“菲特”臺風向大陸靠近，浙江沿海風力逐漸增大，到6日08時9級以上大風主要出現在溫、臺沿海地區；6日“菲特”臺風進入浙江沿海，并于7日凌晨登陸，臺風大風區進一步擴大，溫州、臺州、寧波、舟山等沿海地區以及麗水、金華、紹興等內陸地區陸續出現8級以上大風，12級以上大風主要出現在浙南沿海以及文成、泰順山區；7日大風區向北移動，9級以上大風主要位于寧波沿海、舟山、湖州以及嘉興地區，8日22時大風影響基本結束(圖2a)。在“菲特”臺風影響期間浙江沿海海面大風持續時間達87 h，沿海地區持續近62 h。

在“菲特”影響期間，浙江局部海島和山區觀測站瞬時極大風力達14～17級，其中蒼南石砰山(海拔316 m)(圖2b)、望洲山(海拔468 m)瞬時極大風速分別為76.1 m/s和73.1 m/s(>17級)，破浙江省瞬時大風紀錄，為浙江省超百年一遇極端大風速。

圖2 “菲特”臺風影響期間5日08時—8日08時浙江沿海大風分布圖(a)以及溫州蒼南石砰站5日08時—7日17時逐小時極大風速圖(b)

2 環境流場對“菲特”臺風大風的影響

2.1 天氣尺度系統對臺風大風的影響

2.1.1 副熱帶高壓影響

利用NCEP/NCAR 1°×1°每日4次的資料計算出臺風“菲特”影響期間500 hPa和850 hPa形勢場進行分析。4日08時，副熱帶高壓(以下簡稱“副高”)主體位于海上，588線西脊點位于137°E附近，850 hPa上副高呈東西向帶狀分布(圖3a)，臺風“菲特”在副高南側東南氣流的引導下向西北方向移動。5日08時副高加強，500 hPa上588線移動到135°E附近， 850 hPa副高中心氣壓增強到160 hPa，臺風“菲特”在850 hPa帶狀副高的引導下向偏西方向移動，此時浙中北處于高壓區內，隨著臺風的西移導致臺風中心與帶狀高壓在浙南沿海形成比較密集的梯度帶，有利于大風的形成(圖3b)，5日07時前后浙南沿海就出現了8級以上大風。5日20時，500 hPa 上副高主體繼續增強，但588線向西移動不明顯，而在850 hPa上副高仍呈東西向帶狀分布，臺風西進進一步增強了臺風中心與浙南沿海之間的梯度，浙南沿海從5日18時出現9級以上大風。所以從上分析認為副高加強且呈東西向帶狀分布，是導致浙南沿海大風提早出現的原因之一。

圖3 4日08時(a)和5日08時(b)500 hPa形勢場、850 hPa形勢場(單位：dagpm)和風場(單位：m/s)

2.1.2 地面天氣系統對臺風大風的影響

臺風“菲特”生成后向大陸靠近的過程中，在30°N～40°N始終維持一條東西向的高壓帶，高壓中心主要位于黃渤海到日本海之間。4日08時，日本海高壓加強，高壓底部向南擴展，使得臺風中心與浙南沿海之間的氣壓梯度加大，氣壓梯度差為5 Pa·km-1；5日05時，東北高壓與日本海高壓合并，高壓中心進一步加強，且高壓中心位于東北平原，高壓由帶狀分布調整為“」”型，浙江處于高壓底部，到5日08時臺風中心與浙南沿海之間的氣壓梯度差達到了8.4 Pa·km-1(圖4a)，較4日08時增大了3.4 Pa·km-1。浙南沿海從5日07時開始出現8級以上大風，此時溫州距離臺風中心約820 km，距離臺風七級風圈外圍有470 km。這表明地面高壓的加強加大了臺風與浙南沿海之前的氣壓梯度，這是導致臺風大風提早出現的原因之一。另外，從臺風“菲特”向大陸靠近—登陸—減弱消失得過程中(圖4b),在其北側始終維持東西向的高壓區,浙江處于高壓的底部,這就導致臺風登陸前后浙江始終維持大的氣壓梯度,使得臺風大風向內陸擴展,同時也導致大風影響時間的增長。

圖4 5日08時(a)和6日08時(b)地面氣壓場(單位：hPa)

2.2 “丹娜絲”臺風對臺風大風的影響

10月4日14時，當臺風“菲特”移動到達臺灣以東洋面時，臺風“丹娜絲”生成。之后臺風“丹娜絲”快速向西北方向移動。7日01時15分，臺風“丹娜絲”與臺風“菲特”相距約1200km，當臺風“菲特”登陸時移動方向出現南折，這與臺風“丹娜絲”產生了一定程度的互旋作用(圖5a)。同時也由于臺風“丹娜絲”的影響，導致臺風“菲特”后期移速減慢，使得臺風“菲特”對浙江影響時間增長。在臺風“菲特”登陸迅速減弱后，“丹娜絲”外圍帶來的東風氣流與冷空氣及“菲特”減弱后的環流共同影響(圖5b)，使得浙北大風維持，延長了臺風大風的影響時間。

2.3 中尺度系統對大風的影響分析

在臺風的云墻或附近區域對流活動旺盛，是臺風風雨最激烈的地方，最大的降水常出現在這里，臺風內最大風力也在云墻內或離云墻不遠的地方[16]。多普勒雷達組合反射率可以很有效的監測到臺風環流中的中尺度系統，而基本速度產品則可以得到徑向風場的分布情況，兩者結合使用對臺風大風的監測預報有一定的指示作用。由于臺風“菲特”影響期間極大風速主要出現在溫州地區，所以這里利用溫州多普勒雷達組合反射率VCP21(CR37, Range=230 km)和基本徑向速度產品VCP21(V26，Elev=1.5,Range=115 km)來分析臺風“菲特”中尺度系統對大風的影響。

10月5日20: 10溫州多普勒天氣雷達徑向速度產品開始監測到臺風“菲特”外圍環流的速度，在組合反射率產品上同樣監測到有臺風外圍零散帶狀回波靠近溫州沿海，但由于此時臺風中心距離溫州約620 km，監測到徑向速度不連續，難以利用徑向速度產品分析臺風大風。6日08:01，臺風中心距離溫州約400 km，此時從組合反射率產品看已經有連續的臺風外圍回波向溫州沿海靠近，但徑向速度產品監測仍不連續。6日14：05，臺風中心距離溫州約320 km，已進入臺風七級風圈，組合反射率產品顯示臺風螺旋雨帶回波已經到達洞頭附近，此時徑向速度產品已監測到徑向速度較為連續，此時雷達最大徑向速度位于溫州到臺州南部沿海，最大徑向速度位27 m/s，而此時浙江省自動站實時觀測資料顯示溫、臺沿海風力已達9級以上，局部達到10級。6日18：26，臺風中心距離溫州約220 km，徑向速度產品上出現速度模糊，海上最大徑向速度出現在玉環附近，陸上則位于蒼南(圖6a)，而從組合反射率產品圖上看到有一條強度為45～55 dBz強回波帶自東北向西南方向移動經過臺州南部及溫州沿海(圖6c)，此時浙江省自動站實時觀測資料顯示以上強回波經過地區風力明顯大于其他地區，其中海上南麂出現了15級大風，陸上望洲山站風力達到了14級(圖6e)。6日22：01，臺風中心距離溫州約135 km，蒼南已處于10級風圈邊緣，徑向速度產品上海上最大徑向速度出現在洞頭東南方向海域，陸上則位于蒼南境內(圖6b)，根據速度退模糊公式Vr=Vfirst±2nVmax可計算出陸上最大徑向風速為53 m/s，海上最大徑向風速為55 m/s，從組合反射率產品上則可以看到此時溫臺沿海正處于臺風云墻回波較強的對流區內，回波強度同樣達到了45～55dBz(圖6d),對比此時浙江省自動站實時觀測資料，陸上在蒼南石砰和望洲山分別出現了76 m/s和73.1 m/s的極大風速(圖6f)。所以從以上分析認為，臺風“菲特”影響期間臺風環流中的中尺度系統導致臺風影響區域內風速的進一步增大。多普勒雷達徑向速度產品結合組合反射率產品對臺風大風的監測預報有一定的指示作用。

2.4 地形影響

地形不僅對臺風降水的分布及增幅有重要影響,對大風同樣有不可忽視的作用。浙江屬于浙閩丘陵地區，地勢呈西南向東北階梯狀傾斜。從地勢情況看，浙江沿海分別為天臺山脈和雁蕩山脈，在山脈的東側為海波較低的平原地區，海波多在100 m以下，這樣的地理條件使得這一帶摩擦減弱作用小，浙江沿海平原是強風形成的有利因子。蒼南石砰站在“菲特”影響期間出現了76.1 m/s的極大風速，強于“菲特”近中心最大風速，這也和石砰站所處的地形有密切的關系。從地形上看，石砰站處于蒼南大漁灣北側的云臺山，海拔316 m，位于“喇叭口”型地形內，當臺風靠近時容易形成“狹管效應”，導致風速進一步增大。

3 結 語

1)副高加強且呈東西向帶狀分布以及地面高壓加強，是導致浙南沿海大風提早出現的原因；臺風“菲特”向大陸靠近—登陸—減弱消失的過程中,在其北側始終維持東西向的高壓區,浙江處于高壓的底部臺風登陸前后浙江始終維持大的氣壓梯度,使得臺風大風向內陸擴展,同時也導致大風影響時間的增長；臺風“丹娜絲”與臺風“菲特”的相互影響使得臺風“菲特”移動減慢，導致臺風大風影響時間增長，同時臺風“丹娜絲”與冷空氣以及臺風“菲特”減弱后環流的共同影響，使得浙北大風維持，進一步延長了臺風大風的影響時間。

2)臺風“菲特”影響期間臺風環流中的中尺度系統導致臺風影響區域內風速的進一步增大。多普勒雷達徑向速度產品結合組合反射率產品可以有效監控臺風大風分布范圍。

3)地形的影響導致臺風大風進一步增大。

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2015-05-28