2018年西北太平洋臺風活動特征和預報難點分析*

呂心艷 許映龍 董 林 高拴柱

國家氣象中心，北京 100081

提 要： 利用1949—2018年中國氣象局臺風最佳路徑、2018年中央氣象臺的臺風路徑強度實時預報、ECMWF數值預報以及NCEP逐日高分辨率海溫RTG_SST(0.083°×0.083°)等資料，對2018年西北太平洋臺風活動的主要特征和預報難點進行了分析。結果表明：2018年臺風生成頻數偏多,生成源地偏東，南海臺風活躍；生成時間集中，盛夏臺風異常偏多，臺風群發性強，雙臺風或多臺風共存活動頻次偏多；臺風生命史長,累積氣旋能量偏高,超強臺風偏多，但整體強度偏弱，較弱臺風異常偏多；臺風登陸頻數和頻次偏多,登陸地段偏北，且登陸臺風強度明顯偏弱。中央氣象臺24～120 h臺風路徑預報誤差分別為72、124、179、262和388 km，各時效誤差較2017年均有減少，特別是長時效路徑預報誤差明顯減少；24～120 h臺風強度預報誤差分別為3.7、5.1、5.5、6.6和7.1 m·s-1。由于雙臺風或多臺風之間的相互作用、“鞍型場”等造成路徑預報難度大以及多臺風之間復雜水汽輸送、近海臺風強度變化不確定性大等原因,造成強度預報難度大。若采用更多觀測資料、進行更深入的臺風機理研究以及研發更有效的臺風客觀預報技術將是突破這些難點的有效途徑。

引 言

我國是世界上登陸臺風或熱帶氣旋最多的國家之一，平均每年約有7個臺風登陸我國沿海。登陸臺風常帶來強風、暴雨、風暴潮等重大災害(陳聯壽等，2012)，尤其是給我國沿海地區造成重大經濟損失和人員傷亡。隨著臺風綜合觀測體系的不斷完善和數值模式預報能力的提高(楊國杰等，2018；麻素紅等，2018)，我國臺風預報，特別是近二十年來臺風路徑預報水平有了明顯的進步(董林等，2019；陳國民等，2019；端義宏等，2020)，24 h路徑預報誤差由1991年的200 km減少到72 km (2016—2018年平均)，減少了60%。但是，異常和長時效臺風路徑預報仍面臨著巨大挑戰，特別是多臺風復雜相互作用下常常會出現異常臺風路徑(羅哲賢和馬鏡嫻，2001；吳丹等，2017等)，路徑預報不確定大，預報難度明顯增加。如業務中前期沒有預報出臺風菲特(1323)在臺灣以東洋面突然西折并登陸我國，分析發現其東側臺風丹娜絲(1324)的存在有利于臺風菲特突然西折(許映龍等，2015)，但是，前期數值模式和主觀預報對雙臺風相互作用下路徑預報能力都非常有限，如臺風納沙(1709)與海棠(1710)、臺風梅花(1109)與洛坦(1108)和苗柏(1110)雙臺風或多臺風相互作用期間臺風路徑預報誤差也明顯偏大(董林等，2020；許映龍等，2011)。另外，“鞍型場”是一種非常特殊的大尺度環流場，一旦臺風進入“鞍型場”后，其引導氣流不明顯，臺風移動方向難以被確定，常會出現停滯或緩慢移動、打轉、突然轉向等異常路徑(鄭浩陽等，2014)，造成路徑預報難度大。

相對于臺風路徑預報，臺風強度預報提高精度一直進展十分緩慢(DeMaria et al,2014； Emanuel and Zhang,2016;Tallapragada et al,2016)，強度預報誤差逐年波動(Emanuel，2018)，沒有明顯的提高，特別是近海臺風強度預報難度大，常常會導致臺風預報預警不及時、陷入被動局面。海洋上觀測資料的缺乏造成對臺風強度變化機理認識不足以及數值模式對臺風強度預報水平不高 (Rotunno et al,2009；DeMaria et al，2014；Magnusson et al,2019)。有效客觀預報方法的缺乏是導致臺風強度預報技巧提高緩慢、預報水平停滯不前的主要原因。特別是雙臺風或多臺風相互作用不但使得臺風路徑預報難度大，也常造成臺風強度突變、預報誤差增大，主要原因是臺風之間存在高低層復雜的水汽交換(Xu and Lu,2014；吳丹等，2017)和渦度的互相輸送(于玉斌，2007；李英等，2009；鄭峰和張靈杰，2013；張曉慧等，2019)，臺風強度變化不確定性大。

另外，大多數臺風登陸后再次入海強度會持續減弱，僅有少數(約24%)登陸后再次入海加強(郭麗霞等，2010)，業務中常對在陸地且已經減弱的臺風停止編號。一般來說登陸臺風再次入海進入黃渤海或東海時，由于海表溫度相對于熱帶地區明顯偏低，水汽輸送條件變差，環境風垂直切變也易加大，臺風再次入海往往不會增強。但是，當其與西風槽、高空急流相互作用，如臺風進入西風急流入口區右側的高輻散區或臺風中心附近冷暖空氣交匯促進斜壓位能釋放，臺風再次入海后仍有可能增強(吳云帆等，2016)，而業務中容易忽視這類臺風，它們常給黃渤海或東海帶來狂風巨浪，造成巨大的損失。

本文利用1949—2018年中國氣象局臺風最佳路徑資料、2018年中央氣象臺的臺風路徑和強度實時預報資料、ECMWF數值預報資料以及NCEP實時全球高分辨率海溫資料 RTG_SST(分辨率：0.083°×0.083°)，首先對2018年西北太平洋和南海臺風活動的主要特征進行歸納，然后對主要預報技術難點進行了討論，以期為未來臺風業務預報和研究提供參考。

1 2018年臺風活動特征

1.1 臺風生成

2018年西北太平洋和南海海域共有29個臺風生成(圖1a)，其中登陸我國的共有10個(圖1b)。從臺風生成數量來看，2018年比1949—2017年的平均值(26.9個)偏多2.1個(圖2a)，比1981—2010年平均值(25.5個)偏多3.5個。從生成源地來看，150°E以東海域生成臺風多達8個(圖2b)，占全年生成總數的27.6%，高于多年平均值(21.1%)；南海海域有7個臺風生成，占全年總數的24.1%，比多年平均值(4.6個和16.9%)偏多。年平均臺風生成位置為(15.9°N、139.5°E)，比多年平均值(1949—2017年，16.1°N、136.9°E)偏東，特別是夏季(6—8月)平均臺風生成位置為(19.0°N、141.4°E)，比多年平均(1949—2017年，18.4°N、135.3°E)偏東6.1°。

圖1 2018年西北太平洋和南海海域臺風路徑圖(a)所有生成臺風，(b)登陸中國的臺風Fig.1 Tracks of TCs over Northwestern Pacific and South China Sea in 2018(a) all generated TCs, (b) landing TCs in China

2018夏季6—8月共有18個臺風生成(圖2c)，占全年總數的62.1%，較多年平均(11.6個和43.1%)偏多，為1949年以來最多年。特別是8月共有9個臺風生成，較多年平均值(5.6個)偏多，僅次于1960年(11個)和1966年(10個)，為1949年以來排名第三。但是，秋季(9—11月)僅有8個臺風生成，占全年27.6%，較多年同期平均(11.3個和42.0%)明顯偏少，特別是 10月僅有1個臺風生成，與多年平均(3.81個)相比異常偏少，這種情況1949年以來僅出現過三次(1956，1976、2011年)；冬、春季(1—5月和12月)共有3個臺風生成，占全年生成總數的10.3%，較多年同期平均(4.03個和15%)略有偏少。可見，2018年臺風生成時間主要集中在夏季，且夏季臺風異常偏多，但秋季則明顯偏少。

圖2 西北太平洋和南海海域(a)1949—2018 年逐年生成臺風頻數變化曲線，(b)2018 年臺風生成位置(紅色臺風符號)分布與1949—2017 年臺風生成源地密度分布(等值線)，(c)2018 年與1949—2017年多年平均逐月生成臺風頻數Fig.2 (a) Annual TC genesis frequency over Northwestern Pacific and South China Sea from 1949 to 2018， (b) TCs’ generating location in 2018 (red typhoon symbol) and origin distribution density in 1949-2017 (isoline)， (c) monthly TC genesis frequency in the year 2018 and the 1949-2017 average

另外，按照臺風群發的定義(呂心艷和端義宏，2011)，本年度4次臺風群發過程，3次發生于季風槽中，特別是8月8—18日臺風生成十分活躍，僅11 d內有6個臺風相繼生成，平均1.8 d天生成一個。此外，11月17—20日在東風波中出現了一次臺風群發，11月中旬出現臺風群發且數量為3個，比較少見。此外，2018年共出現了13次臺風共存現象，較多年平均值(9.2次)偏多，其中有9次2個臺風共存、4次3個臺風共存，3個臺風共存現象比多年平均偏高10.8%。

臺風生成與海洋熱狀況密切相關(Gray,1968)，夏季南海北部海域和菲律賓以東的熱帶西北太平洋海域海溫均較氣候平均明顯偏高(圖3a)，特別是150°E以東海域海溫明顯偏高0.5℃以上，導致夏季南海臺風活躍、生成源地偏東、生成頻數偏多。另外，60°～100°E越赤道氣流偏強(圖3b),導致100°E以東赤道西風明顯偏強，南海北部至菲律賓以東季風槽明顯偏強，有利于臺風的生成(呂心艷和端義宏，2011)，因此，2018年季風槽偏強和海溫偏高是夏季臺風生成個數異常偏多的重要原因。

圖3 2018年6—8月(a)海溫距平(填色)， (b)850 hPa流場(流線)距平和風速(填色)分布Fig.3 (a) Sea surface temperature anomaly (colored) and (b) 850 hPa flow field anomaly (streamline) and wind speed (colored) from June to August 2018

總之，2018年臺風特征為：生成頻數偏多,生成源地偏東，但南海臺風偏多；生成時間集中在夏季,夏季臺風異常偏多；臺風群發和多臺風共存現象明顯偏多。臺風生成異常與季風槽偏強和海溫偏高關系密切。

1.2 臺風登陸

2018年共有10個編號臺風、13次以熱帶風暴級及以上強度登陸我國沿海地區(圖1b，表1)，登陸頻數和頻次均較多年平均值(6.97個和8.9次)明顯偏多(圖4a)，其中，5次登陸廣東，較多年平均(2.7次)偏多近一倍(圖4b)，3個臺風直接在上海或上海與浙江交界登陸，是1949年以來首次，為歷史上絕無僅有的異常事件，縱觀1949—2017年的69年中僅有6個臺風登陸上海，也僅有2個在上海直接登陸。另外，2018年沒有熱帶風暴級及其以上強度的臺風登陸臺灣，與多年平均比(1.8 個)明顯偏少；僅有1個臺風登陸福建，較歷史平均也偏少。另外，登陸臺風陸地維持時間偏長，如強熱帶風暴安比(1810)登陸上海后一路北上并深入到內蒙古東南部，其在陸地上維持的時間長達62 h；臺風摩羯(1814)登陸浙江沿海后由山東進入渤海，共在陸地維持時間約66 h；臺風溫比亞(1818)從上海登陸后由山東北部進入渤海，在陸地上維持時間長達73 h,歷史少見。臺風登陸位置與大尺度環流密切相關，7—8月極渦偏向西半球(圖略)，冷空氣活動偏弱，而副熱帶高壓明顯偏強、西脊點偏西、脊線位置偏北(圖略)，有利于臺風西北行登陸我國，并且登陸地段偏北、陸上持續時間偏長。

表1 2018年登陸臺風一覽表Table 1 List of the typhoons making landfall in China in 2018

2018年第一次臺風登陸強度平均為27.3 m·s-1，較多年(1949—2017年)平均值(32.7 m·s-1)偏弱5.4 m·s-1；平均臺風登陸強度(含多次登陸)為25.5 m·s-1，較多年平均值(31.7 m·s-1)偏弱6.2 m·s-1，可見，2018年登陸臺風強度偏弱。另外，8月12—17日臺風摩羯、貝碧嘉和溫比亞6 d內先后在我國沿海登陸，登陸時間非常集中(圖4c)。

圖4 (a)1949—2018 年西北太平洋和南海逐年登陸中國臺風(熱帶風暴級以上)頻數變化,(b)2018年與1949—2017年平均登陸臺風個數在中國各省(區、市)的分布；(c)2018年和1949—2017年平均逐月登陸臺風個數分布Fig.4 (a) Annual frequency of TC landing in China over Northwestern Pacific and South China Sea from 1949 to 2018, (b) provincial frequency distribution of TCs landing in China in 2018 and the 1949-2017 average， (c) monthly landing TC frequency in the year 2018 and the 1949-2017 average

可見，2018年臺風登陸頻數和頻次異常偏多，登陸地段偏北，登陸時間集中于夏季，陸地上維持時間長。但是，登陸臺灣、福建頻次明顯偏少，登陸強度明顯偏弱。

1.3 臺風年度生命史和強度

臺風年度生命史定義為所有臺風維持熱帶風暴級及以上強度(風速≥17.2 m·s-1)的累積時間。使用間隔6 h的臺風最佳路徑資料，得到2018年臺風生命史為3 708 h，較多年平均值3 234 h偏多14.7%，但是，平均單個臺風生命史為128 h，比多年平均值120 h略偏高8 h。另外，2018年累積熱帶氣旋能量(accumulated cyclone energy,ACE)，采用Bell et al(2000)的定義指數為297，較多年平均值273偏強9%，其中7個超強臺風貢獻了全年ACE的61.2%。

2018年度臺風極值強度為70 m·s-1(16級)，比多年平均極值強度72 m·s-1(17級以上)略低。年平均極值強度(所有臺風極值強度平均值)為38.8 m·s-1，略低于多年平均值(40.1 m·s-1)。由表2可見，極值強度較弱的熱帶風暴級和強熱帶風暴級(17.2～32.6 m·s-1，8～11級)的臺風共有15個，較多年平均值10.6個明顯偏多，出現百分比為51.8%，明顯高于多年平均值(39.3%)；極值強度臺風級及臺風級以上的臺風(≥32.7 m·s-1，12級以上)出現百分比為48.2%，明顯低于多年平均值(60.7%)；但臺風極值強度≥51.0 m·s-1(16級及以上)的超強臺風有7個，較多年平均值(6個)偏多1個，出現百分比為24.1%，略高于多年平均值(22.1%)。

表2 2018年臺風極值強度分布與歷史多年(1949—2017年)平均情況對比Table 2 TCs’ extreme intensity distribution in 2018 and the average during 1949-2017

綜上所述，2018年西北太平洋和南海海域共有29個臺風生成，與多年平均值相比，生成頻數偏多，生成源地偏東，生成時間集中在夏季，臺風群發性強；有10個臺風登陸我國沿海，登陸臺風個數和頻數明顯偏多；臺風生命史明顯偏長、累積熱帶氣旋能量偏強，超強臺風偏多，因此，2018年度臺風活動相對比較活躍。但是，臺風整體強度偏弱，較弱的臺風數量明顯偏多，登陸臺風強度偏弱。

2 主要預報難點和問題分析

2018年24～120 h各時效臺風路徑預報誤差分別為72、124、179、262和388 km，較2017年均有所減少，特別是長時效路徑(72～120 h)預報誤差明顯減少。但是，仍有一些臺風路徑預報誤差比較大，分析發現，當出現雙臺風或多臺風共存、 “鞍型場”中臺風以及轉向臺風時，容易出現較大路徑預報誤差。

2018年臺風強度預報各時效誤差分別為3.7、5.1、5.5、6.6和7.1 m·s-1；基本與2017年強度預報水平持平。2018年臺風整體強度偏弱，較弱和超強臺風偏多，較弱臺風往往預報偏強，而偏強臺風又易預報偏弱(圖略)，造成2018年整體臺風強度預報進展不明顯。另外，對于近海(包括再次入海)臺風強度準確預報還存在一定困難，常造成預報預警不及時，預報服務工作出現被動局面。

下文將對2018年臺風艾云尼、摩羯和山竹典型個例的預報難點進行分析。

2.1 “艾云尼”路徑回旋

臺風艾云尼(1804)于2018年6月5日上午在南海中部海面生成，然后緩慢向偏北方向移動(圖5a)，6—7日在廣東雷州半島東部、瓊州海峽、海南島東北部附近打轉、回旋(圖5a)，導致兩天內先后在廣東徐聞、海南海口、廣東陽江三次登陸，之后強度逐漸減弱。業務中一直預報“艾云尼”將在雷州半島附近回旋打轉，之后轉向北偏東移動，與實際路徑存在很大的偏差(圖略),沒有預報出其打轉后登陸海南，造成了預報預警服務的被動局面。

臺風移動主要由大尺度環流的引導決定,臺風艾云尼在南海生成后,受其東側副熱帶高壓(以下簡稱副高)西側偏南風的引導緩慢向偏北移動(圖5b和圖6a，引導氣流定義為距離臺風中心200～800 km環形區域的平均風)，其西北側為西風帶高空槽， 6日隨著西風槽不斷東移，副高減弱東移，而槽后高壓脊與緬甸附近大陸高壓打通，而南側赤道高壓向北移動，“艾云尼”進入了典型“鞍型場”中，引導氣流相對于5日明顯減弱(圖5b)，并且隨著副高小幅度減弱東移(圖6b)，西側大陸高壓開始引導它向偏南方向移動，導致了“艾云尼”在雷州半島南部至海南島北部移速進一步減慢，并出現了逆時針打轉異常路徑。7日后，隨著西風槽北縮、東移(圖略)，副高向西伸展，“艾云尼”再次在副高西側偏北氣流引導下轉向偏北方向移動。

圖5 2018年(a)臺風艾云尼移動路徑及其(b)各層引導氣流的分布Fig.5 (a) The track and (b) distribution of steering flow of Typhoon Ewiniar in 2018

一般來說“鞍型場”中由于引導氣流不明顯，臺風路徑預報存在很大不確定性，這也是臺風艾云尼起編時ECMWF、NCEP和CMC等集合模式對其后期的路徑預報發散度非常大的主要原因。雖然，有些模式也預報出了“艾云尼”會出現打轉現象，但是，與實際移動路徑還是存在較大的偏差。另外，“艾云尼”打轉期間，臺風馬力斯(1805)生成前的熱帶低壓已經出現在其東側(圖6b ),兩者之間距離大大約為1 600 km左右，符合雙臺風發生相互作用的間距閾值(吳限等，2011)，并同處于一個尺度較大季風渦旋中，雙臺風或渦旋的相互作用進一步增加了“艾云尼”路徑預報的不確定性。

圖6 2018年6月(a)5日08時和(b)6日08時ECMWF模式500 hPa流線和等風速線(填色，≥4 m·s-1)分析場Fig.6 Analysis of ECMWF 500 hPa streamline and wind speed (colored, ≥4 m·s-1) at (a) 08:00 BT 5 and (b) 08:00 BT 6 June 2018

2.2 “摩羯”長時效路徑預報

臺風摩羯(1814)于8月8日14時在西北太平洋洋面上生成，11日夜間進入東海(圖7a)，12日23時在浙江溫嶺沿海登陸，13日17時前后進入安徽中部，14日05時進入山東西南部，15日由山東東營進入渤海，并再次加強為熱帶風暴。業務中，前期預報“摩羯”將在我國近海北上而不登陸我國，與實際路徑偏差較大，120 h平均路徑預報誤差為551 km，其中9日02時120 h路徑預報誤差高達745 km，96 h 平均路徑預報誤差為362 km，其路徑誤差是2018年所有臺風預報中最高的。可見，雖然近20年臺風路徑預報已經取得了明顯的進步，但是一些臺風的長時效路徑預報仍是業務預報難點，本節以臺風摩羯早期長時效路徑預報偏差大、預報難度大為例進行分析，以期對今后臺風預報有所借鑒。

圖7 2018年(a)臺風摩羯移動路徑，(b)8月7日20時起報的ECWMF臺風摩羯集合預報路徑圖Fig.7 (a) The track of Typhoon Yagi， (b) ECWMF ensemble track forecast of Typhoon Yagi at the initial time of 20:00 BT 7 August 2018

從模式大尺度環流預報看， 8月08日08時起報，500 hPa上96 h預報的588 dagpm等高線(圖8a)比分析場(圖8b)明顯偏東，表明預報場副高西脊點比實際偏東，未西伸到陸地，“摩羯”在副高外圍環流的引導下近海北上，導致臺風長時效路徑預報為轉向型。而高層200 hPa環流預報場(圖9a)與分析場(圖9b)相對比較一致，副高向西伸入到了陸地，有利于“摩羯”登陸我國，可見，高、低層環流形勢出現了明顯的不匹配。如何準確分析模式高、低層預報的合理性以及判斷“摩羯”未來的移動方向是預報的難點之一。另外，“摩羯”起編時，雖然ECMWF(圖7b)和NCEP(圖略)集合模式路徑預報有一定的發散度，但是，對“摩羯”路徑預報比較一致，即大部分成員和集合平均都預報“摩羯”后期將近海北上，僅有少部分成員預報“摩羯”后期將向西北方向移動并登陸我國，與實際移動路徑更為接近。在集合模式成員預報發散度大且大部分成員預報不登陸情況下，如何判斷其余少部分成員的預報更為合理，并較準確預報出長時效臺風移動方向也是業務預報難點之一。

圖8 ECWMF模式500 hPa流場和等風速線(填色，≥6 m·s-1)(a)2018年8月8日20時起報96 h預報場，(b)2018年8月12日20時分析場Fig.8 ECMWF 500 hPa streamline and wind speed (colored, ≥6 m·s-1)(a) the 96 h forecast at initial time of 20:00 BT 8 August 2018, (b) analysis at 20:00 BT 12 August 2018

圖9 同圖8，但為200 hPa流線和等風速線(填色，≥12 m·s-1)Fig.9 Same as Fig.8, but for ECMWF 200 hPa streamline and wind speed (colored, ≥12 m·s-1)

另外，在 “摩羯”以東塞班島附近一直存在一個熱帶低壓，該低壓于8月8日加強為臺風麗琵(1815)。目前，模式對臺風生成預報能力非常有限，臺風麗琵的初始渦旋在前期模式中基本沒被體現或非常弱(圖8a)，因此，數值預報對沒有編號臺風預報能力有限，更不能準確地預報其對已存在臺風的影響。隨著該熱帶低壓的逐漸加強，后期模式中也漸漸能刻畫出“麗琵”對副高和“摩羯”的影響，表現在“麗琵”的增強有利于副高進一步西伸，“摩羯”路徑也隨之逐漸向西調整，基于以往預報經驗，業務人員較早將預報路徑向西訂正。但是，模式和主觀預報對后期是否有臺風生成以及生成后雙臺風或多臺風相互作用對當前臺風影響的把握能力非常有限，這也是“摩羯”早期路徑預報偏差大的一個重要原因。雖然，業務人員對雙臺風相互作用常導致臺風路徑復雜突變這個難題一直非常關注，并對一些典型個例做了分析，得到有一些結論(許映龍等，2015)。但是，目前業務中對雙臺風或多臺風相互作用的理解還不夠深入，僅僅是積累了一些經驗，今后需要針對更多個例做進一步深入研究，建立預報概念模型，進一步提高臺風預報。

2.3 臺風摩羯再次入海加強

臺風摩羯于8月15日從山東移入渤海后由熱帶低壓再次加強為熱帶風暴。但是，實際業務中，由于13日23時“摩羯”減弱為熱帶低壓，14日08時強度進一步減弱，并考慮到“摩羯”雖然再次入海，但所處位置緯度比較高，環境風垂直切變將逐漸增大且都在12 m·s-1以上，不利于“摩羯”再次增強，中央氣象臺對其停止編號，造成“摩羯”后期預報服務出現非常被動局面。

“摩羯”入海再次加強的原因主要有以下三個方面：渤海海域海表溫度均在27℃以上(圖10a)，較常年平均異常偏暖，海溫距平高達2～4℃(圖10b)，特別是“摩羯”中心經過的海表溫度達28℃以上，臺風發展的能量主要來源于海洋，因此，海洋熱狀況異常偏暖有利于“摩羯”入海再次增強。另外，“摩羯”進入渤海后，對流層高層200 hPa上從中國東北到日本海一帶一直維持一個西南—東北向的高空急流區(圖11a)，急流核強度最大風速達65 m·s-1，而“摩羯”中心恰好位于高空急流入口右側的強輻散區，促進“摩羯”高層出流明顯增強(圖12a，高層出流強度用距臺風中心500 km圓形區域中200 hPa散度的平均值表示)，有利于“摩羯”增強。此外，“摩羯”東側臺風麗琵(1815)以及東南側臺風溫比亞(1818)初始渦旋的存在，有利于低層偏東或東南氣流向“摩羯”源源不斷輸送暖濕氣流(圖11b)并且“摩羯”、“貝碧嘉”和“溫比亞”初始渦旋同處于一個大季風槽中，也有利于將西南季風向“摩羯”輸送暖濕氣流，使得“摩羯”水汽不斷得到補充(圖12b，凈水汽流入定義為通過以臺風為中心500 km圓形區域中的850 hPa水汽凈流入量)，有利于“摩羯”增強。綜上所述，渤海海溫異常偏暖、高層出流強、水汽輸送充沛是“摩羯”入海再次增強的重要原因。

圖10 2018年8月15日海洋熱狀況分布(a)海表溫度，(b)海表溫度距平Fig.10 (a) Sea surface temperature and (b) its anomaly on 15 August 2018

圖11 2018年8月15日08時ECMWF模式流線和等風速線分析場(a)200 hPa (填色，≥12 m·s-1),(b)850 hPa(填色，≥6 m·s-1)Fig.11 Analysis of ECMWF streamline and wind speed at 08:00 BT 15 August 2018 (a) 200 hPa (colored， ≥12 m·s-1), (b) 850hPa (colored， ≥6 m·s-1)

圖12 2018年8月臺風摩羯(a)200 hPa出流強度和臺風強度的變化，(b)850 hPa凈水汽流入和臺風強度的變化Fig.12 (a) Variation of upper-level outflow strength and intensity， (b) net moisture inflow at 850 hPa and intensity of Typhoon Yagi in August 2018

臺風在副熱帶或較高緯度地區強度變化與熱帶地區有一定的差別，如當海洋熱狀況和其他動力條件(如高層出流、水汽)都比較有利于臺風增強時，環境風垂直切變對臺風強度削弱作用并不太明顯，這與以往統計結果也是一致的(郭麗霞等，2010)。另外，雙臺風相互作用下，某些情況下東側臺風存在有利于西側臺風的水汽輸送，如臺風菲特(1323)和丹娜絲(1324)(許映龍等，2015)，但是，有些情況則相反，如臺風燦鴻(1509)與蓮花(1510)(吳丹等，2017)。因此，對雙臺風或多臺風相互作用下臺風水汽輸送的變化規律尚不清楚，今后應加強多臺風相互作用下臺風強度變化機理的研究及相關物理概念模型的建立。

2.4 “山竹”近海臺風強度預報偏差

近海臺風強度變化預報準確性直接影響到臺風預報預警的效果，因此，目前近海臺風強度預報精度還需進一步提高，本節以臺風山竹(1822)在南海強度預報偏差為例進行分析，以期為今后近海臺風強度預報提供參考。“山竹”于9月7日20時在西北太平洋洋面生成，隨后一路西行并不斷加強，15日凌晨以超強臺風級強度在菲律賓呂宋島東北部沿海登陸，之后強度迅速減弱，進入南海后強度變化不大，16日17時前后以強臺風級強度在廣東省江門市臺山沿海登陸，17日20時在廣西境內減弱消失。但是，業務人員根據以往經驗，預計“山竹”將在南海北部海面再次明顯加強，并可能以超強臺風強度登陸廣東。

業務中，從預報場來看，隨著臺風山竹逐漸向南海北部海域靠近,對流層高層南亞高壓南側的熱帶東風急流將加強、東伸(圖13a和13b),急流核最大強度將由35 m·s-1逐漸增強至45 m·s-1, 有利于“山竹”進入南海北部海域后其西南側高層出流明顯增強(圖14a ,綠線)。同時，低層熱帶西風急流也將顯著增強(圖略)，將有更多低層水汽向“山竹”輸送，有利于臺風凝結潛熱釋放增加。另外，隨著“山竹”移入南海北部海域，環境風垂直切變有逐漸變小趨勢(圖略)，并且環境風垂直切變均小于6 m·s-1。此外，從多年統計數據發現南海北部海域是臺風快速增強比較容易發生的地帶(Lyu et al,2019)，如臺風威馬遜(1409)、彩虹(1522)、天鴿(1713)都在南海北部海域出現了快速增強。因此，從預報場判斷出現了有利于山竹在南海北部海域再次加強的條件。

圖13 2018年9月14日20時ECMWF模式100 hPa流線和等風速線(填色，≥12 m·s-1)分布(a)20時分析場，(b)20時起報36 h預報場 Fig.13 ECMWF 100 hPa streamline and wind speed (colored， ≥12 m·s-1) 14 September 2018(a) analysis at 20:00 BT, (b) the 36 h forecast at initial time of 20:00 BT

但是，從分析場與預報場對比分析可以看出，水汽條件預報和分析場比較一致(圖略)，即隨著“山竹”進入南海北部海域，凈水汽輸送明顯增加。而預報場中南亞高壓南側東風急流明顯比分析場(圖略)偏強，15日夜間到16日上午實際“山竹”進入南海后高層出流雖有小幅度增強(圖14a ，黑色線)，但仍比預報場明顯偏弱很多。因此，東風急流預報偏強，造成臺風中心附近高層出流預報偏強，是導致“山竹”在南海強度預報偏強一個重要原因。另外，“山竹”前期預報路徑偏南(圖略)，其中心實際經過的海溫明顯低于預報位置(圖14b),且較氣候平均明顯偏低0.5℃以上，通過海溫敏感性試驗結果發現“山竹”強度變化對海溫高低比較敏感(圖略)，隨著海溫升高，強度增強幅度也在增加。但是，即使海溫增大到30℃以上，“山竹”仍未出現明顯增強，這也進一步說明大氣的環境因子不利于其明顯增強，主要表現在高層出流條件不佳。

圖14 2018年(a)臺風山竹100 hPa出流強度的變化，(b)9月13日海表溫度分布(填色)Fig.14 (a) Variation of 100 hPa outflow strength of Typhoon Mangkhut (unit: 10-5 s-1)， (b) distribution of sea surface temperature (colored) on 13 September 2018

綜上所述，臺風山竹沒有像“威馬遜”“彩虹”“天鴿”登陸前在南海北部海域出現快速增強，而是強度變化不大，造成強度預報偏差的主要原因是對流層高層熱帶東風急流預報偏強以及路徑預報偏南引起的。熱帶東風急流的變化和近海海表溫度分布將是未來南海臺風強度預報中需重點關注的影響因素。

3 結論與討論

(1)2018年西北太平洋和南海海域共有29個臺風生成，與多年平均相比，生成頻數偏多，生成源地偏東，但南海臺風活躍；生成時間集中在夏季，臺風群發性強，多臺風共存現象明顯偏多；登陸臺風頻數和頻次異常偏多，登陸地段偏北，登陸時間集中，臺風陸地上維持時間長；年度臺風生命史偏長、累積熱帶氣旋能量偏強，超強臺風偏多。但是，臺風整體強度偏弱，較弱臺風比例明顯偏多，登陸強度也明顯偏弱。季風槽偏強和海溫偏高是夏季臺風生成頻數偏多的重要原因。極渦明顯偏西，東亞冷空氣活動偏弱，副高明顯偏強、西脊點偏西、脊線偏北，有利于臺風西北行登陸我國，且登陸地段偏北、陸地持續時間長。

(2)2018年24～120 h各時效臺風路徑預報誤差分別為72、124、179、262、388 km，較2017年各時效誤差均有減少。臺風路徑誤差較大樣本主要集中在多臺風共存期間的臺風、“鞍型場”中臺風以及轉向臺風。另外，24～120 h各時效臺風強度誤差分別為3.7、5.1、5.5、6.6和7.1 m·s-1，與2017年相比變化不大。2018年較弱和超強臺風均明顯偏多，較弱臺風增強緩慢，但預報易偏強，而偏強臺風又易預報偏弱，導致2018年強度預報進展不明顯。

(3)2018年臺風預報難點主要表現在雙臺風或多臺風之間復雜的相互作用、“鞍型場”中引導氣流弱等造成路徑預報難度大；近海臺風強度變化不確定性大、熱帶高層東風急流預報偏差大等導致強度預報誤差大。這些預報難點包含了許多有待解決的科學問題，如多臺風之間的相互作用對臺風路徑和強度的影響機理、數值模式高低空環流不匹配問題、模式對對流層高層東風急流預報能力不足以及東風急流對南海臺風強度變化的影響機理等。業務中需要進一步研發臺風客觀預報技術，特別是多模式集成預報方法，以及建立天氣物理概念模型、評估模式預報性能等。