2021年西北太平洋臺風活動特征和預報難點分析*

向純怡 許映龍 高拴柱 王 皘 王海平國家氣象中心，北京 100081

提 要： 利用中央氣象臺臺風實時業務數據和其他觀測資料對2021年西北太平洋臺風活動的主要特征和影響我國的臺風的路徑、強度及風雨影響進行了分析和回顧。結果表明：2021年臺風生成源地整體偏西，其中5個臺風在我國南海近海生成；平均極值強度偏弱，有6個臺風出現了快速增強，其中“燦都” 24 h內增幅達40 m·s-1；先后有6個臺風登陸我國，另外2個影響我國沿海。預報誤差分析表明，主要的強度預報誤差來源于快速增強，而路徑預報誤差在短時效內主要由轉向臺風造成。在弱引導氣流下，“煙花”在移速減慢后出現的偏北向移動與對流層高層高空冷渦的影響有關。由海陸熱力差異和局地輻合抬升造成的近岸對流增幅可能是“查帕卡”近?？焖偌訌姷闹饕?。在副熱帶高壓明顯調整的背景下，“燦都”在東海北部長達3天的回旋給華東地區帶來了明顯的風雨影響。

引 言

臺風(也稱熱帶氣旋)是影響我國的極端天氣之一，我國也是世界上受臺風影響最嚴重的國家之一，平均每年約有7個臺風登陸我國沿海，登陸臺風會帶來強風、暴雨、風暴潮等災害(端義宏等，2012)。臺風登陸常給我國沿海和內陸地區造成巨額經濟損失和人員傷亡，尤其是在經濟發達和人口密度高的東南沿海地區(許映龍等，2010；端義宏等，2014)。

盡管2021年臺風災害給我國造成的經濟損失及人員傷亡相對較輕，但在實際業務預報中仍面臨了許多困難及挑戰。如2106號臺風煙花在移動過程中出現了3個時段的移速減慢過程，既包括了移速減慢后伴隨的移動方向調整，使得預報登陸地點從浙閩交界調整到浙江中部沿海，也包括首次登陸后在杭州灣停滯少動長達18 h，給二次登陸預報帶來諸多困難。又如2107號臺風查帕卡屬于典型的南?！巴僚_風”，其在近?？焖偌訌姴⒃谳^短時間內登陸，給災害防御提出了較大挑戰。再如2114號臺風燦都生成后即出現24 h內40 m·s-1的極端快速增強，該情況仍是目前臺風預報領域很難解決的瓶頸問題之一；而在一度預報其會在浙江北部沿海登陸的情況下，最終“燦都”近距離擦過舟山群島，并在東海北部徘徊長達3 d，說明臺風的登陸或擦過仍是實際預報中不可回避的現實問題。因此，本文對2021年西北太平洋和南海臺風活動情況及登陸臺風的特征進行回顧，對預報難點進行初步分析和討論，發現預報中的預報難點和值得討論的問題，為改進臺風預報業務水平提供有利參考。

采用中央氣象臺臺風實時業務定位定強數據作為臺風特征分析及預報檢驗數據來源，使用的實況觀測資料包括：全國地面氣象自動站觀測資料、風云氣象衛星資料、沿海雷達資料等。文中提到歷史同期均采用的是1949—2020年平均。并且利用民政部門提供的臺風災害數據等分析了登陸臺風的災害損失。另外，在對臺風預報難點分析時使用了歐洲中心的再分析資料ERA5。

1 2021年西北太平洋臺風活動特征

1.1 臺風生成特征

1.1.1 生成源地特征

2021年西北太平洋和南海生成的22個臺風，其平均生成位置(16.6°N、132.0°E)較歷史平均生成位置(16.1°N、136.5°E)偏西約4.5°、偏北約 0.5°，源地整體偏西(圖1)。5個臺風在我國南海近海生成(2104號“小熊”、2107號“查帕卡”、2109號“盧碧”、2115號“電母”和2117號“獅子山”)，其中“小熊”“查帕卡”“盧碧”生成時距離海岸線在200 km 以內，且都在華南沿海登陸，屬于典型的南海“土臺風”。

1.1.2 生成數量特征

圖1 2021年臺風生成位置(標號代表臺風編號)與1949—2020年歷史平均生成源地密度(等值線，單位：個·π-1·R-2，R=250 km)分布Fig.1 Density distribution (contour, unit: each· π-1·R-2， R=250 km) of TC formation over Western North Pacific and the South China Sea from 1949 to 2020 with 2021 TC genesis locations (TC number in black circle)

另一方面，西北太平洋和南海海域臺風活動具有明顯的季節性，夏秋季節活躍的臺風數量約占全年臺風總數的80% (陳聯壽等，2012)。由2021年逐月臺風生成個數與歷史同期對比來看(圖2a)，臺風活躍季前期(1—6月)共有5.0個臺風生成，較歷史同期平均值偏多0.6個;臺風活躍期(7—10月)共有15.0個臺風生成，較歷史同期平均值偏少3.5個;臺風季后期(11—12月)西北太平洋和南海共有2.0個臺風生成，較歷史同期平均偏少1.8個。全年來看，除了2月、4月、6月、10月臺風生成個數達到歷史平均值外，其余月份均少于歷史平均，而活躍期(7—10月)內臺風生成個數明顯偏少。

圖2 2021年(a)逐月和(b)不同強度臺風生成個數與歷史同期(1949—2020年)對比(上、下邊緣分別為最大、最小值，箱體上、中、下分別表示第75%、50%、25%分位值)Fig.2 TC number in (a) each month and (b) different strengths in 2021 compared to climatology(The top/bottom lines represent the max/min values, the top/middle/bottom lines in box equal to 75th/50th/25th percentiles)

1.1.3 極值強度特征

22個臺風的平均極值強度(生命史最大強度)為34.5 m·s-1(12級)，較歷史平均值(40.1 m·s-1，13級)偏低5.6 m·s-1。從不同等級的極值強度分布上看(圖2b)，除熱帶風暴級(TS)較歷史平均值偏多6.6個外，強熱帶風暴級(STS)偏少5.2個，熱帶低壓(TD)偏少2.9個，臺風級(TY)偏少2.7個，強臺風級(STY)偏少2.6個，超強臺風級(super TY)與歷史同期的統計中位數相當，但較歷史均值偏少0.9個。臺風級及以上的占比(44%)較歷史平均(66%)明顯偏低，但有5個臺風達到超強臺風級。說明2021年臺風強度整體偏弱，極值強度呈兩極化分布特征，熱帶風暴級占比明顯高于其他等級。

1.2 臺風活動特征

1.2.1 群發期特征

西北太平洋的臺風多形成于西南季風氣流與副熱帶高壓(以下簡稱副高)南側偏東氣流產生的輻合帶中，75%的臺風發生在季風槽內(高建蕓等，2011)，因此南海夏季風及東亞夏季風活動與臺風活躍密切相關(王慧等，2006)。因而分析當年季風的活動情況與臺風活動之間對應關系具有一定的參考意義。由于2021年臺風生成源地整體偏西，由2021年6—10月南海夏季風強度指數與臺風生成頻數的逐日演變分布(圖3)可以看出，南海夏季風偏強階段(圖3中紅色時段)有11個臺風活動，較季風活動偏弱階段(圖3中藍色時段)多5個。而在南海夏季風最強的峰值時段內(7月第4候至8月第1候)的20天內有6個臺風活動，其中“盧碧”“銀河”

圖3 2021年6—10月南海夏季風強度指數(數據源自國家氣候中心)與臺風活動Fig.3 The South China Sea summer monsoon index from June to October 2021 (data from National Climate Centre) and the genesis time of TCs

“妮妲”在8月5—8日同時活動且均是東北行路徑，這可能與季風活躍帶來強盛的西南氣流有關。另外一個臺風的群發期(10月8—13日)，“獅子山”“圓規”“南川”也與南海季風的階段性增強有關。在南海夏季風偏弱的8月下旬至10月上旬，也有從“奧麥斯”到“蒲公英”共5個臺風生成，但他們生成源地除“電母”外均在菲律賓以東，受到南海季風氣流的影響較小?？梢?，南海季風的強弱與該海域夏季臺風的群發及間斷有明顯的對應關系。

1.2.2 多臺風事件

22個臺風中只有9個以單個臺風出現，與歷史平均單獨活動臺風數(9.8個)相當，其他以多臺風活動同時出現。根據Ren et al(2020)最新提出的雙臺風定義標準，當西北太平洋兩個同時存在的臺風距離在1800 km以內，且共同存在時間在12 h以上則定義為雙臺風事件。據此標準，2021年共出現了3次雙臺風事件(表1)，較多年平均(7.9次)明顯偏少，且雙臺風之間最近距離均在1100 km以上，沒有出現逆時針旋轉，均屬于非典型雙臺風事件。

表1 2021年西北太平洋及南海出現的雙臺風事件Table 1 Double typhoon events over Western North Pacific and South China Sea in 2021

1.2.3 快速增強事件

快速增強(即24 h最大風速增加大于15 m·s-1)事件是臺風預報中的難點問題之一。2021年的22個臺風中,有6個臺風經歷了快速增強，分別為“舒力基”“查帕卡”“燦都”“蒲公英”“妮婭圖”“雷伊”(表2)，其中“蒲公英”出現快速增強的時段最長，累計長達31 h。從快速增強發生的位置可見，僅有“查帕卡”是登陸前在華南沿海出現了快速增強。

表2 2021年西北太平洋及南海出現的臺風快速增強事件Table 2 Rapid strengthening of TCs over Western North Pacific and South China Sea in 2021

24 h強度增幅最大的為“燦都”，在生成后立即出現了顯著的快速增強，9月7日08時至8日08時最大風速由18 m·s-1增強到58 m·s-1，增幅達40 m·s-1，統計表明這樣的強度增幅具有極端性(圖略)，為過去30 年中增強幅度最大的一次臺風快速增強事件。

1.3 臺風登陸特征

2021年有6個臺風(“小熊”“煙花”“查帕卡”“盧碧”“獅子山”“圓規”)共9次登陸我國沿海地區，其中“煙花”“盧碧”分別出現2次和3次登陸(圖4)。另有2個臺風(“燦都”“雷伊”)雖未直接登陸我國(圖略)，仍對我國近海海域及沿海地區帶來了明顯的風雨影響。

1.3.1 登陸臺風偏少偏弱

2021年共有6個臺風登陸我國，較1991—2020年平均偏少1.6個(圖5a)，為近30 年(1991—2020年)來第三次出現連續2年登陸個數偏少(第一次為1997年和1998年，第二次為2014年和2015年)。6個臺風的平均登陸強度(27.3 m·s-1)較近30年平均(32.6 m·s-1)明顯偏弱(圖5b)。

6個登陸臺風中，登陸廣東有2個(“查帕卡”“盧碧”)，登陸海南3個(“小熊”“獅子山”“圓規”)，登陸浙江1個(“煙花”)，登陸福建和臺灣1個(“盧碧”)。其中，登陸廣東、海南和臺灣的平均登陸強度均小于歷史平均值，說明2021年登陸華南臺風的平均登陸強度偏弱。登陸浙江的“煙花”，其平均登陸強度遠高于歷史同期平均值(32.7 m·s-1)。

圖4 2021年登陸我國臺風路徑(顏色代表臺風強度等級，下同)Fig.4 Tracks of Landfall TCs in China in 2021 (Colors represent scales of typhoon strength, the same below)

1.3.2 登陸后維持時間長

6個登陸臺風的平均生命史為5.9 d，較歷史平均(7.6 d)偏少超過1 d(圖略)，說明2021年登陸臺風的生命史偏短。6個臺風登陸后平均維持時間為69.8 h，遠高于歷史平均登陸后維持時間(47.3 h)，說明登陸后維持時間較長。這主要是由于“煙花”登陸后維持熱帶低壓及以上強度達128 h，二次登陸后維持時間為79 h，為歷史上登陸華東后陸上維持時間最長的臺風。

1.3.3 風雨影響及災害

圖5 1991—2021年登陸我國(a)臺風個數和(b)平均登陸強度Fig.5 (a) Numbers and (b) averaged strength of landing TCs in 1991-2021

2021年的6個登陸臺風均對我國造成了一定程度的風雨影響(表3)，臺風災害造成14個省份共計644.1萬人受災，5人死亡，161.4萬人緊急避險轉移，198.2萬人緊急轉移安置；800余間房屋倒塌，9 400余間不同程度損壞；農作物受災面積達44.12萬hm2，其中絕收面積為4.45萬hm2?？傮w來看，2021年臺風災害造成的損失為近20年最低。登陸臺風給華東、華南以及華北一帶造成不同程度的風雨及災害影響，其中“煙花”影響我國大陸地區時間最長(10 d)，影響范圍多達14個省份，均打破紀錄，但由于氣象預警發布及時、災害防御得力，并未造成人員死亡。

另外，“燦都”在東海北部近海海域長時間回旋，使得華東沿海及臺灣島東部都出現了大到暴雨。

表3 2021年登陸我國臺風一覽表Table 3 List of typhoons landing in China in 2021

“雷伊”進入南海后再次加強為超強臺風級，使得南沙群島、中沙群島、海南島東部近海出現8～10級風，部分島礁陣風達12級以上，三沙市共有5個島礁出現大到暴雨。

2 2021年臺風業務預報誤差分析

2.1 臺風路徑預報分析

2021年中央氣象臺對西北太平洋及南海生成的22個臺風的24、48、60、70、120 h各預報時效主觀路徑預報誤差分別為76、131、189、235和278 km(圖6a)，較2016—2020年各時效的平均誤差(71、129、201、271和359 km)在72、96、120 h相對分別提高6.5%、13.4%和22.6%，該誤差數據由中央氣象臺業務定位及定強數據計算而得。

從各個臺風的路徑誤差貢獻率可以看出(圖7a)，就24 h路徑預報而言，誤差貢獻率(誤差貢獻率定義為某個臺風預報誤差之和占總誤差的比率)最大的“燦都”，其次是“煙花”。進一步分析單個臺風預報誤差大樣本值發現，8月5日在西北太平洋上同時存在的“盧碧”“銀河”“妮妲”3個臺風均出現了200 km以上的24 h路徑預報誤差，說明多臺風活動期內新生成臺風(“銀河”“妮妲”均為8月5日14時生成)初期存在較大的路徑不確定性，并且給“盧碧”的路徑預報帶來更多的不確定性。

圖6 中央氣象臺逐年臺風平均(a)路徑和(b)強度預報誤差Fig.6 Annual mean errors of CMA (a) tracks and (b) strength of typhoon forecasts

2.2 臺風強度預報分析

2021年中央氣象臺24～120 h各時效主觀強度預報平均誤差分別為3.6、4.5、4.1、4.7和5.1 m·s-1(圖6b)，較2016—2020年各時效平均誤差的相對提高比例分別為10.7%、20.0%、34.1%、33.4% 和28.9%，2021年的各時次強度誤差明顯小于過去5年平均。

從單個臺風的強度誤差貢獻率可以看出(圖7b)，對24 h強度誤差貢獻最大的也是“燦都”，其次為“舒力基”。進一步分析單個臺風的預報誤差大值樣本發現，強度的誤差值與臺風的快速增強過程密切相關，表2中所列的6個發生快速增強的過程，均為出現了較大的強度誤差樣本。統計表明，約60%～70%的強度預報誤差來源于快速增強臺風，這說明快速增強仍然是臺風預報中的難點問題之一。

3 2021年臺風預報難點分析

3.1 弱引導氣流下的路徑預報

研究指出，臺風的移動不僅受到大尺度環境背景流場的影響(Tao et al, 2017)，也與beta效應(Wang and Holland，1996)、海陸差異(Fiorino and Elsberry，1989)、地形影響(Wu and Wang,2000;George and Gray,1976)，以及其他天氣系統(沈新勇等，2012；畢鑫鑫等，2018)等因素有關。一般而言，西北太平洋的臺風路徑主要受其周圍環境氣流的引導(Velden and Leslie,1991)，在弱引導氣流下臺風的移動速度減慢，甚至出現回旋少動，而后發生的路徑轉折往往是臺風路徑預報中較大誤差的來源之一。

“煙花”生命史期間(2021年7月18—30日)，其平均移速為10.6 km·h-1，而在生成之初的19日和21—23日，以及登陸后的26—27日出現了3個 時段的移速減慢(圖略)。其中，21—23日的移速減慢伴隨著移動路徑由西偏南方向移動轉為北偏西方向移動。如圖8所示，在移速減慢的階段(21日08時至23日20時)中央氣象臺所有的路徑預報都偏向于實際路徑的左側，并且預報的登陸位置在浙江中部沿海，較實際登陸地點偏南。為了分析在此路徑轉折過程中不同預報時效的誤差分布情況，將該時段內的路徑誤差分解為順著路徑方向誤差(along track，AT)和垂直路徑方向誤差(cross track，CT)，發現從24～72 h路徑預報均明顯偏向于實際路徑的左側(CT<0)，主要的路徑預報誤差是垂直路徑的由移動方向偏差造成(CT誤差為主)，即在移動減慢過程中對之后移動方向預報的偏差較大，說明弱引導氣流下臺風移動路徑預報存在較大的不確定性。

圖7 2021年單個臺風的(a)路徑和(b)強度預報誤差貢獻率Fig.7 Contribution rate of (a) track forecast and (b) strength forecast errors from each TC in 2021

圖8 2021年7月21日08時至23日20時(a)臺風煙花的路徑預報(灰線)和該時段內的(b)24 h、(b)48 h和(c)72 h的AT和CT誤差散點分布(彩色線為實況路徑)Fig.8 (a) Track forecasts of Typhoon In-Fa (gray line) from 08:00 BT 21 to 20:00 BT 23 July 2021 and the 24 h (b), 48 h (c), 72 h (d) along track and cross track errors(Color line represents the observation of Typhoon In-Fa)

根據Velden and Leslie(1991)的計算方案，選取距臺風中心 3°～7°經緯距圓環，計算1000～200 hPa各高度層引導氣流，再對850～200 hPa進行各層平均得到整層引導氣流。得到“煙花”7月20—24日的對流層各層及整層的引導氣流(圖9)。分析發現，在發生移動減慢的階段(21日20時至22日20時)對流層整體的環境引導氣流都較弱，各層的引導氣流都在3 m·s-1以下，這也是導致“煙花”移動減慢的重要原因。23日白天開始對流中下層和對流層高層均出現了自南向北的引導氣流，且對流層高層的引導氣流具有更為深厚的垂直分布和風速矢量。整層引導氣流矢量的時間分布(圖9上方方框內)也清晰地反映了引導氣流大小及方向的變化過程，尤其是23日后，整層引導氣流的偏北分量逐漸加大，造成了“煙花”移速開始加快，并由之前的西偏南路徑轉為北偏西方向移動。在弱引導氣流下，“煙花”的移動變化與整層引導氣流的變化密切相關。

進一步分析造成對流層高層(200 hPa)引導氣流發生改變的主要原因，發現7月21日“煙花”高層是各向均勻的流出氣流(圖10a)；22日開始，中心位于朝鮮半島以西的高空冷渦系統(圖10中“C”表示)開始逐漸從“煙花”中心(圖10中紅色“十”表示)的西側逐漸移動到北側，且冷渦下游的反氣旋性環流加深了冷渦中心與臺風之間的高層偏南氣流，有利于“煙花”在23日之后的轉向和移速加快(圖10d)。另外，此時“煙花”東側正有熱帶擾動發展(后期發展為“尼伯特”)，也會對其移動趨勢造成影響。 溫典等(2019)研究也發現，對流層上部槽的切斷高空冷渦是臺風路徑變化的一個重要影響系統。

圖9 2021年7月20—24日臺風煙花引導氣流(風矢，填色)及整層平均(上方框內風矢)的時間演變Fig.9 The steering flow temporal evolution of Typhoon In-Fa during 20-24 July 2021 (vector, colored) and the vertically integrated average (vector in top box)

3.2 近?？焖偌訌姷谋O測與預報

近海快速加強一直都是臺風業務預報中的難點問題之一,也是熱帶氣旋研究領域重要的科學問題之一(余暉和端義宏，2002)。統計分析表明，約17%的臺風在靠近島嶼或陸地時出現了快速加強現象(馮錦全和陳多，1995)。“查帕卡”于7月18日14時在南海北部海域生成后即開始快速加強，19日白天到夜間迅速發展加強，最大的24 h強度增幅達到23 m·s-1(距離廣東西部沿海在150 km以內)，屬于典型的近海快速增強臺風。在實際預報中考慮到“查帕卡”生成后距離陸地較近發展空間有限,并且受到東側“煙花”的影響，使得“查帕卡”后期的路徑具有一定的不確定性。目前對于海上臺風的強度分析使用的是基于衛星云圖的臺風強度客觀分析方法，該方法根據衛星云圖分析臺風云型特征，得到最終強度指數(CI指數)，并給出對應的臺風最大風速和最低氣壓結果(Velden et al，2006)。在此次“查帕卡”的近海快速加強過程中，由于其低層中心距離陸地較近，廣東陽江雷達捕捉到了其快速加強過程中臺風眼墻的形成過程。如圖11a所示，19日20時雷達反射率上已經可以清晰地看到正在發展增強過程中的眼墻結構，眼壁回波最強在臺風中心的西側和北側(50 dBz以上)，最強回波的伸展高度達到7.5 km，說明此時臺風的眼墻結構已經形成。而在同時刻的FY-4A衛星的BD增強紅外圖像中(圖11b)，“查帕卡”低層環流中心被深厚的冷云蓋所覆蓋，僅從云型結構分析上很難判斷出臺風中心深對流的快速發展。19日20時，客觀Dvorak分析算法得到的CI指數為3.0，對應的最大風速值應為20～25 m·s-1，而中國、日本、美國的主觀強度分析結果分別為30、28、20 m·s-1，存在較大的差異。 19日夜間，距離“查帕卡”中心約90 km的廣東省臺山市川島鎮記錄到了 30.1 m·s-1(11級)的平均風和37.8 m·s-1(13級)陣風(圖略)，說明我國的主觀強度分析結果更為合理。20日白天，隨著可見光云圖上臺風眼結構的逐漸清晰(圖略)，基于衛星云圖的強度分析由強熱帶風暴級加強為臺風級。由此可見，單純用衛星資料分析臺風的強度，由于臺風低層對流的發展加強可能早于對流層高層，另外夜間僅有紅外通道觀測資料而缺少必要的臺風低層環流信息，因而與實際臺風強度的發展存在一定的滯后。在實際的業務監測分析中，為了避免對快速加強過程中臺風強度的低估，需要應用如雷達觀測、海島自動站及其他觀測手段，以獲取更全面的臺風強度變化信息。

圖10 2021年7月(a)21日08時、(b)22日08時、(c)23日08時和(d)24日08時的200 hPa流場(填色和流線表示風速，紅色“十”代表高層臺風中心位置，“C”代表高層冷渦位置)Fig.10 Streamline at 200 hPa at 08:00 BT (a) 21, (b) 22, (c) 23 and (d) 24 July 2021 (Color and strean line represent wind speed， red cross represents the TC center in upper level, C represents the center of upper-air cold vortex)

圖11 2021年7月19日20時(a)陽江雷達反射率和(b)FY-4A的BD增強紅外云圖(紅色“十”為臺風中心位置)Fig.11 (a) Radar reflectivity from YJGD radar observation and (b) BD intensified IR image of FY-4A at 20:00 BT 19 July 2021 (Red cross represents the center of TC)

對于臺風近?？焖僭鰪姷脑?，研究發現除了影響臺風強度發展的大尺度環境動力及熱力條件外,海陸熱力差異的變化也與近海臺風易出現快速增強密切相關(Qiu et al,2020;Chen,2011)。研究發現，近海的臺風尺度和移動速度可能會對臺風周圍的海氣相互作用產生影響，Lok et al(2021)對1713號臺風天鴿和1822號臺風山竹的對比分析發現,臺風尺度偏小且移動快的臺風在臨近登陸前，其外圍的下沉氣流將使其移動方向前方云量減少，太陽輻射增溫明顯，導致沿岸海域的海面溫度升高，最終通過潛熱加熱造成臺風臨近登陸前的加強。

“查帕卡”盡管尺度小但其移速較慢(登陸前平均移速為4.8 km·h-1)，19日白天發生快速增強階段其移動方向前側并也未出現明顯的晴空區。在快速增強過程中，南海西北部海域的海面溫度都維持在29℃以上，較氣候平均偏高1℃以上(圖略)。臺風中心附近的表層海水受到臺風低層環流影響,較其他海域海面溫度略低，但值得注意的是在廣東西部沿岸海域出現了一條狹窄的暖水區(圖12a)；由于該暖水區的存在，海面向大氣釋放感熱(圖12b)，最強的感熱通量區位于臺風中心的北側，即靠近海陸邊界的一側。另一方面，“查帕卡”北側對流則持續發展(圖12a)造成對流性降水在北側的增加(圖12c)，其結果是對流性降水的潛熱釋放進一步加強了臺風中心北側的能量收支。在潛熱加熱和感熱加熱的共同作用下，使得“查帕卡”北側的大氣獲得更大的能量。

從沿臺風中心的緯度-高度垂直剖面可以看出(圖13)，7月19日20時“查帕卡”中心的北側有明顯的上升氣流，主要云量集中在對流中高層；到了20日02時，臺風中心南北兩側都出現了上升氣流，而對流中低層的云量也隨之增加。由于在夏季海陸下墊面的熱力差異會造成海陸邊界出現海陸風，因此在19日夜間至20日凌晨，近地面從暖的陸地下墊面吹向海面的偏北氣流與臺風外圍氣流在臺風中心北側輻合抬升，進一步增加潛熱能的釋放和臺風中心北側深對流的發展。季亮等(2007)、Lok et al(2021)指出低空急流匯入大量的水汽和邊界層的潛熱輸送可能是近海加強的可能原因。“查帕卡”個例分析表明，在實際預報中，除了分析如海溫、垂直切變等有利的大尺度環境動力和熱帶條件外，還需要考慮海陸熱力差異造成的局地對流增幅以及輻射的日變化差異對臺風強度發展可能造成的影響。

3.3 登陸或擦過預報調整

圖12 2021年7月19日20時南海北部海域(a)海面溫度，(b)感熱通量，(c)對流性降水量，(d)潛熱通量Fig.12 (a) Sea surface temperature, (b) sensible heat flux, (c) convective precipitation and (d) latent heat flux over northern of South China Sea at 20:00 BT 19 July 2021

“燦都”的24～48 h路徑預報誤差貢獻率在全年22個臺風中最大(圖7a)。從9月11日08時至13日08時的路徑預報及對應的AT和CT誤差分布可以看出(圖14)，在移動速度穩定的情況下，主要的24 h路徑預報誤差來源于移向預報偏左(CT<0)，而由于對其在東海北部長達3天的回旋預報不足，48～72 h的預報誤差則多來源于移速偏快(AT>0)。從9月11—14日大尺度環境場的演變可以發現，隨著西風帶短波槽的東移，11日位于“燦都”北側的副熱帶高壓壩在12日迅速崩潰，而13日又再度西伸加強。在此過程中“燦都”始終位于副高主體的西側，在強大的氣壓梯度力作用下臺風中心東側偏南氣流明顯增強(圖15b)，這也對應了12日“燦都”向北移動的加快。盡管數值模式估計到了13日之后副高的西伸加強(圖15c)，但由于此時“燦都”已經移動到了副高主體的北沿，并影響了副高在其北側的西伸加強；另一方面，由于南側“康森”的持續西移加大了兩者之間的距離，并使得副高在“燦都”南側得以加強西伸，“燦都”南側偏西氣流的影響抵消了北側陸地高壓帶來的偏東氣流的影響。隨著副高的持續加強西伸(圖15d)，“燦都”從14日開始持續3天位于副高控制下，從之前的偏北向移動轉為在東海北部海面回旋打轉。

圖13 2021年7月(a)19日20時及(b)20日02時沿臺風中心的云量覆蓋率(填色)、相對渦度(等值線，單位：10-5 s-1)和風場(風矢)的緯度-高度垂直剖面Fig.13 The vertical-latitude cross-section along cloud cover rate of TC center (colored), relative vorticity (contour, unit: 10-5 s-1) and winds (vector) at (a) 20:00 BT 19 and (b) 02:00 BT 20 July 2021

圖14 同圖8，但為2021年9月11日08時至13日08時的臺風燦都Fig.14 Same as Fig.8, but for Typhoon Chanthu from 08:00 BT 11 to 08:00 BT 13 September 2021

圖15 2021年9月(a)11日08時，(b)12日08時，(c)13日08時和(d)14日08時的500 hPa高度場和850 hPa風場(等值線表示500 hPa高度場，單位：dagpm，588線為紅色；“G”/“D”分別代表高/低壓中心位置；紅色“十”代表臺風中心位置；棕色線代表槽線；彩色箭頭表示850 hPa風矢量)Fig.15 Geopotantial height at 500 hPa and wind field at 850 hPa at 08:00 BT of (a) 11, (b) 12, (c) 13 and (d) 14 September 2021(Contours with 588 line specialized in red, unit: dagpm; G/D represents the location of high/low centers; red cross indicates the location of TC; brown line denotes the trough line; color arrow indicates wind speed at 850 hPa)

對臺風登陸點和登陸時間的預報預警在防臺減災及災害應急管理中具有特殊的意義，而在“寧空勿漏”指導思想下，對部分近海擦過的臺風往往也容易出現過度預警的情況(雷小途，2012)。在對“燦都”的預報中，也由于將防御臺風登陸后的可能災害影響放在首要位置，而出現了過度預警問題。9月10—11日的預警中先是預報“擦過或登陸臺灣島東北部”；12日預警調整為“登陸或擦過浙江東北部沿?！保瑫r也考慮“擦過舟山近海進入杭州灣”的可能；13日的預警中再度調整為“穿過舟山群島，登陸上海浦東到江蘇啟動一帶沿?！?，同時也考慮“在杭州灣到長江口一帶回旋”的可能。在已知臺風后期的路徑存在一定不確定性，即同時存在“登陸”和“擦過”兩種可能性時，為了保持預報和預警的連續性，業務路徑預報調整往往存在一定的滯后性，并且從防災減災的角度考慮，優先將“登陸”的可能性放在首位，從而造成了對一些近?！安吝^”而未登陸臺風的“空報”問題。

值得注意的是，盡管“燦都”最終沒有在浙江東部沿海登陸(其中心距離浙江舟山嵊泗島最近時約為80 km)，但浙江東部、上海大部、江蘇南部、安徽東部及臺灣島等地出現大到暴雨，其中浙江東南部出現了特大暴雨，浙江寧波余姚累計降水量達到426 mm(圖略)；浙江北部沿海也出現了10～12級的陣風，局部地區風力達13～15級，10級以上陣風持續時間超過3 d(圖略)。由此可見，近?！安吝^”和直接“登陸”的臺風相比，其造成風雨影響的強度和范圍并未減弱和縮??；相反，類似“燦都”這樣沒有登陸，但由于在近海長時間回旋，其風雨影響預報則更為困難。

4 結論與討論

對2021年西北太平洋和南海臺風的活動特點及主要影響我國的臺風進行了系統的概況和總結，主要結論如下：

(1) 2021年臺風源地整體偏西，其中5個臺風在我國南海近海生成；臺風生成個數偏少，平均極值強度偏弱，熱帶風暴等級占比偏多；臺風群發特征明顯；全年共有6個臺風經歷了快速增強；登陸強度偏弱，“煙花”登陸后長時間維持，造成年度最大的風雨影響，全年臺風的災害損失相對較小。

(2) 預報誤差分析說明，主要的強度預報誤差來源于快速增強，而全年強度預報好于近5年平均；轉向或移動緩慢臺風是較大的路徑預報誤差的主要來源。

進一步對“煙花”“查帕卡”“燦都”3個難預報的臺風分析發現：①弱引導氣流下臺風移動路徑預報存在較大的不確定性，主觀預報具有明顯移向偏差，“煙花”在移速減慢后出現的偏北向移動與對流層高層高空冷渦的影響有關；②較衛星云圖，“查帕卡”在雷達反射率圖像上先出現明顯的臺風眼墻結構特征，而由海陸熱力差異和局地輻合抬升造成的近岸對流增輻可能是其近?？焖偌訌姷闹饕?；③在副高形態調整的背景下，從防災減災的需求優先考慮預報“燦都”登陸浙江北部，但對其路徑的不確定性應予以充分的考慮。

值得進一步研究和討論的科學問題包括：①2020—2021年連續2年臺風的生成及登陸個數偏少，而同期的北大西洋颶風數量偏多，ENSO是如何協同影響這兩大海域的臺風生成頻數是非常值得研究的科學問題；②在弱引導氣流下路徑調整仍是路徑預報中的難點問題，需要關注多尺度系統的相互作用，及時考慮移速及移向變化與其他天氣系統移動之間的聯系；③近?？焖僭鰪姷念A報依然是臺風強度預報領域中的瓶頸問題，值得在基礎理論及預報方法上有更大的突破及創新性研究，另外局地海陸熱力差異和日變化差異在近海臺風快速加強中的作用也是值得研究的問題；④在實際預報為了避免過度預警的問題，可以通過增加路徑襲擊概率預報，或是登陸地點或重點影響城市的概率預報等來解決，并及時根據登陸概率的變化調整對應的風雨影響預報。