黑龍江省臺(tái)風(fēng)特征及影響分析

付雯,王楠,孫含笑

（黑龍江省氣象服務(wù)中心，黑龍江哈爾濱150001）

黑龍江省臺(tái)風(fēng)特征及影響分析

付雯,王楠,孫含笑

（黑龍江省氣象服務(wù)中心，黑龍江哈爾濱150001）

使用2001-2016年黑龍江省83個(gè)站歷史日值資料，應(yīng)用MESIS歷史查詢系統(tǒng)和天氣業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)平臺(tái)，按照臺(tái)風(fēng)越過(guò)38.92°N（遼寧最南端）、黑龍江日降雨量≥25 mm的站點(diǎn)數(shù)不少于5個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)出近16 a給黑龍江帶來(lái)較大風(fēng)雨的臺(tái)風(fēng)個(gè)例，對(duì)其進(jìn)行分類研究，結(jié)果表明：2001-2010年越過(guò)38.92°N（遼寧省最南端）的臺(tái)風(fēng)路徑整體位于日本及日本海附近，2011-2016年路徑整體向西移動(dòng)，導(dǎo)致黑龍江受臺(tái)風(fēng)影響增多，災(zāi)害嚴(yán)重；臺(tái)風(fēng)所致的暴雨頻發(fā)區(qū)域并不出現(xiàn)在離海最近的地方，而是黑龍江中部的兩個(gè)小區(qū)域；從單次臺(tái)風(fēng)過(guò)程看，風(fēng)大的地方并不意味著雨也大，大風(fēng)和暴雨站點(diǎn)的重合率極低；臺(tái)風(fēng)沿副高西側(cè)的偏南氣流一路向北推進(jìn)，與西風(fēng)帶的冷空氣相遇，形成“東暖西冷”的半暖溫壓場(chǎng)結(jié)構(gòu)，極易觸發(fā)暴雨和大風(fēng)。此外，從臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度、數(shù)量和路徑多個(gè)角度的印證表明，黑龍江正處于臺(tái)風(fēng)北上活動(dòng)的活躍期，尤其是近兩年臺(tái)風(fēng)路徑在高緯地區(qū)發(fā)生了罕見(jiàn)西折，更需深入研究。

黑龍江;臺(tái)風(fēng)活躍期;路徑西折

1 引言

黑龍江省是我國(guó)最北端的內(nèi)陸省份，受臺(tái)風(fēng)直接影響的情況較少，多為臺(tái)風(fēng)登陸后變性為溫帶氣旋致使黑龍江產(chǎn)生暴雨或大雨。例如2012年8月28-29日臺(tái)風(fēng)“布拉萬(wàn)”從海上攜帶充足水汽北上，配合高空槽誘發(fā)暴雨，全省27個(gè)站點(diǎn)的日降雨量達(dá)到暴雨以上量級(jí)，27萬(wàn)人受災(zāi)，轉(zhuǎn)移安置614人，耕地受災(zāi)面積10.7萬(wàn)公頃［1］。

研究發(fā)現(xiàn)，與2001-2010年相比，影響黑龍江省的臺(tái)風(fēng)在近6 a的時(shí)間里明顯增多增強(qiáng)，并且臺(tái)風(fēng)路徑整體向西移動(dòng)，尤其是近2 a的臺(tái)風(fēng)路徑還發(fā)生了罕見(jiàn)西折，因此，總結(jié)臺(tái)風(fēng)規(guī)律并把臺(tái)風(fēng)所致的風(fēng)雨影響進(jìn)行數(shù)據(jù)量化、解構(gòu)、分類，能為降雨和大風(fēng)預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。

2 資料和個(gè)例的選擇

本文日降水量運(yùn)用MESIS軟件查詢，采用2001-2016年黑龍江省83站的日降水資料（日降水量是指前一天20時(shí)-當(dāng)日20時(shí)），最大風(fēng)速運(yùn)用天氣業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)平臺(tái)查詢，由于2015和2016年資料缺失，改用黑龍江氣候軟件查詢。臺(tái)風(fēng)路徑資料來(lái)源于中央氣象臺(tái)臺(tái)風(fēng)網(wǎng)，臺(tái)風(fēng)的選取標(biāo)準(zhǔn)為：2001-2016年越過(guò)38.92°N（遼寧省最南端），且黑龍江日降雨量≥25 mm的站點(diǎn)數(shù)不少于5個(gè)。暴雨標(biāo)準(zhǔn)為日降雨量≥50 mm，大雨標(biāo)準(zhǔn)為日降雨量≥25 mm，大風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)為日最大風(fēng)速≥6級(jí)（10.8 m/s）；暴雨、大雨及大風(fēng)的頻次統(tǒng)計(jì)，如單次臺(tái)風(fēng)個(gè)例中連續(xù)兩天同一站點(diǎn)出現(xiàn)同一量級(jí)數(shù)據(jù)，按一個(gè)頻次計(jì)算。

3 黑龍江省的臺(tái)風(fēng)特征

依年際劃分，2001-2016年16 a間對(duì)黑龍江造成影響的臺(tái)風(fēng)共17次，平均每年1.06個(gè)，受影響的年份有11 a，年內(nèi)發(fā)生次數(shù)最多為3個(gè)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，一年中有2或3個(gè)臺(tái)風(fēng)的年份往往相鄰，如2002年和2004年、2011年和2012年，且5 a以上才有一個(gè)周期；依月際劃分，臺(tái)風(fēng)出現(xiàn)在7月份共計(jì)6次，8月份9次，9月份2次，其中8月份最多，占53%；依臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度劃分，越過(guò)38.92°N時(shí)臺(tái)風(fēng)減弱為熱帶低壓的有8個(gè)，減弱為熱帶風(fēng)暴的4個(gè)、減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴5個(gè)。3.1臺(tái)風(fēng)路徑整體向西移動(dòng)

如圖1所示，2001-2010年越過(guò)38.92°N的臺(tái)風(fēng)路徑主要集中在日本及日本海附近，位置大多偏東，既使在西側(cè)登陸，臺(tái)風(fēng)路徑也很短，在遼寧省內(nèi)減弱消失；2011-2016年臺(tái)風(fēng)路徑整體向西移動(dòng)，如圖2所示，主要集中在東北三省，直接深入內(nèi)陸，這也是近年來(lái)黑龍江臺(tái)風(fēng)增多增強(qiáng)的原因。

圖12001 -2010年臺(tái)風(fēng)分布圖

圖22011 -2016年臺(tái)風(fēng)分布圖

3.2 黑龍江省受臺(tái)風(fēng)的影響

2001-2016年，西太平洋海域生成的臺(tái)風(fēng)平均每年27個(gè)，其中2004年和2013年屬于偏多年份，分別為34個(gè)和35個(gè)，但總體數(shù)量偏多并不意味著黑龍江受其影響也多，二者并無(wú)明顯的正相關(guān)關(guān)系，黑龍江省在西太平洋海域總體生成臺(tái)風(fēng)數(shù)量越多的年份里，受其影響反而越小，甚至沒(méi)有影響。與此相反，在西太平洋生成臺(tái)風(fēng)數(shù)量偏少的年份中，如2010年18個(gè)，黑龍江也未受臺(tái)風(fēng)影響。由此可見(jiàn)，無(wú)論西太平洋海域生成的臺(tái)風(fēng)數(shù)量偏多或偏少，黑龍江受臺(tái)風(fēng)的影響均較小。

3.3 藤原效應(yīng)可能加重黑龍江的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害

早在二十世紀(jì)20年代初，日本氣象學(xué)家Fujiwhara[2-3]發(fā)現(xiàn)了雙渦旋相互作用的一些現(xiàn)象，這些現(xiàn)象后來(lái)被稱作“藤原效應(yīng)”，也稱“雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)”。Brand[4]發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩個(gè)TC的中心位置小于750海里（1389 km）時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生相互影響。本文研究了對(duì)黑龍江產(chǎn)生影響的17個(gè)臺(tái)風(fēng)個(gè)例，其中2次發(fā)生了“藤原效應(yīng)”，分別為2009年的“莫拉克”和“天鵝”、2012年的“布拉萬(wàn)”和“天秤”。

徐洪雄[5]采用耦合模式模擬“質(zhì)點(diǎn)群”軌跡，結(jié)果顯示，2009年處于消亡階段的臺(tái)風(fēng)“天鵝”其水汽、能量均向臺(tái)風(fēng)“莫拉克”輸送，臺(tái)風(fēng)“莫拉克”在吃掉“天鵝”之后吸取到更多能量，先后經(jīng)歷四次登陸：首先在臺(tái)灣登陸給當(dāng)?shù)貛?lái)重創(chuàng)，后又歷經(jīng)三次登陸能量不斷衰減，最后登陸日本時(shí)已減弱為熱帶低壓，且距離黑龍江省較遠(yuǎn)，所以并未對(duì)黑龍江產(chǎn)生較大影響；與此形成鮮明對(duì)比的是，2012年臺(tái)風(fēng)“布拉萬(wàn)”給黑龍江省造成重創(chuàng)，朱智慧[6]對(duì)臺(tái)風(fēng)進(jìn)行受力分析表明，雖然“布拉萬(wàn)”與“天秤”相比，強(qiáng)度更強(qiáng)、個(gè)頭更大，但總壓力對(duì)“布拉萬(wàn)”的移動(dòng)路徑影響顯著。此外，“布拉萬(wàn)”從海上長(zhǎng)驅(qū)直入朝鮮，沒(méi)有多次登陸的經(jīng)歷，能量衰減緩慢，致使到達(dá)黑龍江時(shí)依然產(chǎn)生較大降水。由此可見(jiàn)，“藤原效應(yīng)”下的雙臺(tái)風(fēng)往往能量更強(qiáng)，破壞力更大，但如果在登陸東北地區(qū)之前已有登陸經(jīng)歷，能量勢(shì)必衰減。

4 臺(tái)風(fēng)影響下的黑龍江省風(fēng)雨特征

4.1 暴雨及大雨落區(qū)分布特征

調(diào)取全省83站日降水資料發(fā)現(xiàn)，臺(tái)風(fēng)所致的暴雨和大雨集中分布區(qū)域不盡相同。暴雨主要集中在松嫩平原中部和三江平原西部，大雨主要集中在黑龍江省東部和南部形成的狹長(zhǎng)地帶。其中，七臺(tái)河的勃利是降雨最頻繁的地方，2001年以來(lái)臺(tái)風(fēng)所致的大雨及以上量級(jí)降雨共計(jì)9次。研究還發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（暴雨不少于15個(gè)站或大雨不少于25個(gè)站）到來(lái)時(shí)佳木斯必有暴雨。

4.2 大風(fēng)分布特征

圖3 大風(fēng)分布圖

如圖3所示，臺(tái)風(fēng)所致的大風(fēng)主要集中在三江平原和牡丹江地區(qū)，其中撫遠(yuǎn)和同江最容易出現(xiàn)大風(fēng)，風(fēng)最大的地方出現(xiàn)在雞西，2006年的臺(tái)風(fēng)“艾云尼”曾在當(dāng)?shù)亓粝铝?9.3 m/s（相當(dāng)于8級(jí)風(fēng)）的記錄，其次是撫遠(yuǎn)和同江，均出現(xiàn)過(guò)16.7 m/s（相當(dāng)于7級(jí)風(fēng)）的記錄。此外，研究還發(fā)現(xiàn)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（大風(fēng)不少于9個(gè)站）到來(lái)時(shí)同江必有大風(fēng)。

對(duì)比風(fēng)和雨的落區(qū)發(fā)現(xiàn)，風(fēng)大的地方和雨大的地方往往不重合，就單次臺(tái)風(fēng)而言，風(fēng)最大的地方?jīng)]有一次和雨最大的地方重合，大風(fēng)很少出現(xiàn)在暴雨區(qū)域，甚至和大雨區(qū)域重合率也很低，但在臺(tái)風(fēng)強(qiáng)（如2012年“布拉萬(wàn)”和2016年“獅子山”）的時(shí)候因?yàn)槌霈F(xiàn)大風(fēng)大雨的站點(diǎn)數(shù)量特別多，重合率也高，而且重合的區(qū)域主要集中在三江平原西部。

5 黑龍江正處于臺(tái)風(fēng)北上活動(dòng)的活躍期

從越過(guò)38.92°N的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度來(lái)看，2001-2016年間依次經(jīng)歷了強(qiáng)熱帶風(fēng)暴-熱帶風(fēng)暴-熱帶低壓-熱帶風(fēng)暴-強(qiáng)熱帶風(fēng)暴演變，這個(gè)由強(qiáng)到弱，又由弱到強(qiáng)的過(guò)程表明，黑龍江正處于臺(tái)風(fēng)北上活動(dòng)的活躍期。

從臺(tái)風(fēng)的數(shù)量和路徑上看，2001-2010年10 a間黑龍江省共受到9個(gè)臺(tái)風(fēng)影響，但沒(méi)有一個(gè)直擊東北地區(qū)，都是受臺(tái)風(fēng)外圍云系影響；而2011-2016年僅6 a時(shí)間就已經(jīng)有8個(gè)臺(tái)風(fēng)，而且4次直擊黑龍江省或吉林省，近6 a臺(tái)風(fēng)越過(guò)38.92°N后路徑整體向西移動(dòng)，導(dǎo)致黑龍江省遭受臺(tái)風(fēng)侵襲的概率大大提高，破壞力增強(qiáng)：2012年臺(tái)風(fēng)“布拉萬(wàn)”暴雨站點(diǎn)27個(gè)、大風(fēng)站點(diǎn)10個(gè)，緊隨其后的臺(tái)風(fēng)“三巴”暴雨站點(diǎn)17個(gè)，2016年的臺(tái)風(fēng)“獅子山”大雨站點(diǎn)29個(gè)、大風(fēng)站點(diǎn)9個(gè)，如此大面積的暴雨、大雨和大風(fēng)，在2001-2010年10 a間從未有過(guò)。

放眼全國(guó)，2016年臺(tái)風(fēng)活躍還受另外一個(gè)重要因素影響——拉尼娜。2017年5-6月，在超強(qiáng)厄爾尼諾事件結(jié)束后，赤道中東太平洋海溫由偏暖轉(zhuǎn)向偏冷，從而進(jìn)入了拉尼娜狀態(tài)，使得臺(tái)風(fēng)出現(xiàn)“前少后多、登陸偏多、偏強(qiáng)”的特點(diǎn)。

錢傳海[7]分析指出，2016上半年，由于厄爾尼諾不斷衰減，西北太平洋和南海盛行下沉氣流，抑制該地區(qū)臺(tái)風(fēng)生成，導(dǎo)致整個(gè)上半年都沒(méi)有臺(tái)風(fēng)生成。到了下半年，隨著厄爾尼諾向拉尼娜轉(zhuǎn)換，西太平洋地區(qū)和南海地區(qū)海溫偏暖，臺(tái)風(fēng)生成和發(fā)展的條件逐漸有利。如果拉尼娜事件維持較長(zhǎng)時(shí)間，2017年的臺(tái)風(fēng)可能會(huì)偏多。根據(jù)拉尼娜的特點(diǎn)，臺(tái)風(fēng)生成地將偏西偏北，對(duì)我國(guó)的影響會(huì)更大一些，因此，黑龍江省受臺(tái)風(fēng)的影響也或?qū)⒃龆嘣鰪?qiáng)，但如果從之前分析出的“臺(tái)風(fēng)偏多或偏少年份黑龍江受臺(tái)風(fēng)影響均較小”規(guī)律來(lái)看，黑龍江省受臺(tái)風(fēng)影響也可能較小，臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度、路徑、登陸次數(shù)和能量衰減情況將直接決定黑龍江的風(fēng)雨大小。2016年為厄爾尼諾向拉尼娜過(guò)渡、轉(zhuǎn)化階段，所以2017年黑龍江暫無(wú)歷史數(shù)據(jù)可供參考推測(cè)，但待2017年的實(shí)況出來(lái)之后就可供2018甚至更遠(yuǎn)年份做參考依據(jù)。

6 臺(tái)風(fēng)變性為溫帶氣旋觸發(fā)暴雨和大風(fēng)

給黑龍江省帶來(lái)影響的臺(tái)風(fēng)大都具有這樣的特征：臺(tái)風(fēng)沿副熱帶高壓西側(cè)的偏南氣流向北方推進(jìn)，進(jìn)入到東北地區(qū)后，和西風(fēng)帶系統(tǒng)共同作用，減弱變性為溫帶氣旋。

臺(tái)風(fēng)本身是暖濕空氣，臺(tái)風(fēng)中心比周圍溫度要高，這在臺(tái)風(fēng)的中高層更加明顯。但如果此時(shí)低空有冷空氣入侵，中低層的暖心結(jié)構(gòu)會(huì)首先遭到破壞，導(dǎo)致其逐步“變性”[8]。冷空氣入侵初期，臺(tái)風(fēng)的能量會(huì)得到最大規(guī)模釋放，導(dǎo)致風(fēng)雨最強(qiáng)。即便是熱帶風(fēng)暴的強(qiáng)度遇上冷空氣，有時(shí)制造的風(fēng)雨不亞于超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。

而冷空氣繼續(xù)侵入，其所占比重會(huì)逐漸加大，冷暖纏斗中，冷空氣優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯，這時(shí)，臺(tái)風(fēng)原先的暖濕空氣基本都被轉(zhuǎn)化為降水，最終會(huì)變成冷心結(jié)構(gòu)，成為溫帶氣旋。暖濕空氣消耗殆盡后，風(fēng)雨天氣也會(huì)明顯減弱。如2012年的“布拉萬(wàn)”、2015年“天鵝”和2016年的“獅子山”都是如此。

7 臺(tái)風(fēng)路徑西折

從臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)路徑來(lái)看，臺(tái)風(fēng)在高緯度地區(qū)發(fā)生西折極為少見(jiàn)，而2015年的臺(tái)風(fēng)“天鵝”和2016年的臺(tái)風(fēng)“獅子山”連續(xù)兩年西折，對(duì)它們進(jìn)行細(xì)致的剖析發(fā)現(xiàn)了共性特征，它們都先受到過(guò)強(qiáng)冷空氣的南下打壓，后又受到強(qiáng)副熱帶高壓的北抬東阻。

“天鵝”生成于西北太平洋洋面，原本朝西偏北方向移動(dòng)，而此時(shí)我國(guó)北部地區(qū)有高空低渦活動(dòng)，并伴隨冷空氣東移南下，這種作用使得“天鵝”北側(cè)的副熱帶高壓減弱東退南落，如圖4所示，同時(shí)在“天鵝”和臺(tái)風(fēng)“艾莎尼”的南側(cè)向西伸展，與赤道附近北上的赤道緩沖帶相連通，這樣就在“天鵝”和“艾莎尼”的南側(cè)形成了一個(gè)強(qiáng)大的高壓帶，從而使得引導(dǎo)“天鵝”的環(huán)境氣流由東南氣流轉(zhuǎn)變?yōu)槲髂蠚饬鳎瑢?dǎo)致“天鵝”在臺(tái)灣東南部洋面發(fā)生近90°的直角轉(zhuǎn)向[9]。“天鵝”一路北上到達(dá)日本海，遇到東北側(cè)強(qiáng)大的副熱帶高壓，維持不崩潰，但此時(shí)“天鵝”已變性為溫帶氣旋，帶給東北三省的只是雨。

圖4 臺(tái)風(fēng)“天鵝”和“艾莎尼”

圖5 臺(tái)風(fēng)“獅子山”和“圓規(guī)”

“獅子山”和另一臺(tái)風(fēng)“圓規(guī)”產(chǎn)生了藤原效應(yīng)，“圓規(guī)”個(gè)頭比獅子山大，在相互作用中占主導(dǎo)，將“獅子山”推向西南方（圖5），而此時(shí)高緯度的西風(fēng)帶有強(qiáng)冷空氣南下，造成我國(guó)中東部大面積降溫，“獅子山”受冷空氣影響改為向東北方向移動(dòng)，之后遇到東邊強(qiáng)大的副熱帶高壓，迫使其又一次轉(zhuǎn)向，走出了一條罕見(jiàn)的高緯西折之路。

綜觀兩次臺(tái)風(fēng)，北部都是先有冷空氣大舉南下，促使路徑發(fā)生改變，開(kāi)始曲折北上，后又遭遇東部副高的強(qiáng)力東阻，臺(tái)風(fēng)只能再度轉(zhuǎn)向發(fā)生西折。從500 hPa數(shù)據(jù)來(lái)看，往年此時(shí)日本以南附近存在一個(gè)副高單體，但2016年日本海附近被一個(gè)異常槽位代替，這個(gè)異常深的槽配合鄂海異常脊位，異常脊位疊加副高，導(dǎo)致副高偏東偏北，迫使臺(tái)風(fēng)無(wú)法東移或直行，繼而發(fā)生西折。

[1]隋紅艷.黑龍江曾遭受臺(tái)風(fēng)打擊最嚴(yán)重事件回顧——2012年第15號(hào)臺(tái)風(fēng)“布拉萬(wàn)”[J/OL],2015-08-27.

[2]FUJIWHARA S.The tendency symmetry of motion and its application as a principle in meteorology[J]. Quart J Roy Met Soc,1921，47:287-293.464.

[3]FUJIWHARA S.On the growth and decay of vorti cal systems[J].Quart J Roy Met Soc,1923，49:75-104.

[4]BRAND S.Interaction of binary tropical cyclones of the western North Pacific Ocean[J].J Appl Meteor, 1970，9:433-441.

[5]徐洪雄,徐祥德，等雙臺(tái)風(fēng)生消過(guò)程渦旋能量、水汽輸送相互影響的三維物理圖像[J].氣象學(xué)報(bào),71（5）: 825-838.

[6]朱智慧.雙臺(tái)風(fēng)“天秤”和“布拉萬(wàn)”相互作用診斷分析[J].氣象科技,2015,43,(3):506-511.

[7]錢傳海.拉尼娜快速接棒厄爾尼諾“二人轉(zhuǎn)”輪流上演[J/OL].2016-11-04.

[8]孫倩倩.信欣.數(shù)據(jù)帝：臺(tái)風(fēng)跑到大東北變性后果很嚴(yán)重[J/OL].2016-08-30.

[9]許映龍.專家解析臺(tái)風(fēng)“天鵝”為何變換路徑北上[J/ OL].2015-08-25.

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A

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2017－3－1

付雯（1985-），女，黑龍江省哈爾濱市人，黑龍江大學(xué)，本科生，工程師.