台风“达维”对“苏拉”的影响分析

范爱芬，娄小芬，彭霞云，陈列

（浙江省气象台，浙江杭州 310017）

1 引言

2012年双台风活动频繁,台风“苏拉”和“达维”就是其中的一对。关于双台风的相互作用已有大量研究[1-6]，最著名的是“藤原效应”，即双台风彼此接近到一定距离，就会发生气旋性互旋，并相互吸引。包澄澜等[1]对13对台风的藤原效应和环境流场引导作用进行了对比，得出结论：双台风中心间距在7个纬距以内时,藤原效应起主要作用；7—15纬距时，环境流场引导气流起主要作用；间距15纬距以上时,不适用藤原效应。董克勤[5]对近距离双台风作顺时针方向旋转的罕见现象进行了分析，认为双台风所处环境流场的反气旋性旋度超过了它们的相互作用，是这一罕见现象发生的原因。上述研究主要针对双台风之间的路径影响，而对台风强度、结构和降水等影响很少涉足。本文利用卫星云图、新一代天气雷达资料、NCEP1°×1°再分析资料和常规气象资料,分析“达维”与“苏拉”的路径相互作用外，还将分析“达维”对“苏拉”的强度、结构、水汽输送和降水影响，并与无双台风影响的相似路径台风“海棠”和“碧利斯”的降雨特征进行对比分析，以利于提高该类路径台风的降雨预报能力。

2 “苏拉”和“达维”概况

2012年7月28日至8月3日，西太平洋副热带高压主体偏北、偏东，588脊线位于33°N以北，高压中心位于140°E附近海域，副高南侧宽广的低值区中热带气旋活动频繁。7月28日08时、20时（北京时,下同）1209号热带风暴“苏拉”和1210号热带风暴“达维”相继生成，8月3日在“苏拉”和“达维”登陆后，又有1211号热带风暴“海葵”生成。“苏拉”生成后向北偏西方向移动，强度逐渐加强为强台风，8月2日03时15分在台湾省花莲市沿海登陆，登陆时中心附近最大风力42 m/s，中心最低气压950 hPa，登陆后很快减弱为台风；之后“苏拉”在台湾东部近海打了个转，再继续向偏北方向移动，2日傍晚起转向西北，3日00时减弱为强热带风暴，06时50分在福建省福鼎市秦屿镇沿海再次登陆，登陆时中心附近最大风力25 m/s，中心最低气压985 hPa。“苏拉”二次登陆后向西北偏西方向移动，紧靠浙江，穿过福建北部，进入江西省境内，强度很快减弱（见图1a）。受“苏拉”影响，台湾降雨量巨大，宜兰县最大过程降雨量达1786 mm；路径南侧的福建省也普降暴雨到大暴雨，而路径北侧的浙江降雨相对不明显，只有东部地区出现了部分暴雨到大暴雨（见图1b），其降雨强度和分布与相似路径台风“海棠”和“碧利斯”有巨大差异。1210号热带风暴“达维”7月28日20时在西北太平洋生成后，稳定向西北方向移动，强度逐渐加强，2日21时30分登陆江苏省响水县陈家港镇，登陆时为台风强度（见图1a）。

图1 “苏拉”和“达维”移动路径(a)及浙江省8月1日20时—4日08时累计雨量（b）

3 “苏拉”移动缓慢，路径总体北偏西，但移动过程复杂，预报不确定性大

“苏拉”生成后，长时间未能脱离西太平洋热带幅合带和西南季风槽，季风槽和幅合带中的对流云团分别从西南、南和偏东方向不断卷入“苏拉”，使其范围偏大,强度偏强，移动缓慢（见图2a,b）。除最开始的12 h和最后的24 h移速略快（分别为每小时15—18 km和20 km）外，7月29日—8月2日白天连续118 h均以每小时10 km左右的速度缓慢移动；维持台风和强台风级别的时间达58 h（见图1a）。“苏拉”移动缓慢，除了受西南季风槽和西太平洋热带幅合带的牵制外，还与其北方强大稳定的副高和其东北方向1210号台风“达维”的活动有关，强大稳定的副高和“达维”的稳定西北行阻挡了“苏拉”北上的速度。

已有研究表明，双台风间距小于10个纬距时，极易发生气旋性互旋，并相互吸引[2]；特别是当东台风位于西台风的东北象限时，更有利于气旋性互旋[3]；包澄澜等[1]的研究则表明双台风相距7—15纬距时，环境流场引导气流起主要作用。而“苏拉”与其东北象限的“达维”间距小于10个纬距达2 d，其中1日20时—2日08时期间，持续小于1000 km（见图2c,d）。因此，业务预报中，我们就会考虑“达维”与“苏拉”是否会发生气旋性互旋？互旋程度如何？如不发生互旋，则预报“苏拉”未来登陆福建北部；如互旋明显，则“苏拉”可能不登陆，如果登陆，其登陆时间也要大大推迟，登陆地点也将发生变化。当时各数值模式预报意见分歧，有预报互旋，也有预报不互旋，这给业务预报带来较大不确定性。

4 “苏拉”与“达维”互旋不明显

实况“苏拉”与“达维”之间的互旋作用非常不明显，持续时间很短：表现为1日夜里到2日早晨，“达维”移速加快，达35—40 km/h，移向略左折；“苏拉”则出现短时间回旋，2日早晨在台湾东部海域打了个逆时针小转。其原因可能有二点：一是两个台风虽中心强度接近，但体积相差悬殊，“达维”偏小，相比较“苏拉”显得过大，这样的双台风往往不利于互旋，或互旋时大台风“苏拉”将缓慢少动；二是环境场对它们的作用（副高对“达维”的强大引导作用和西南季风槽及热带东风幅合带对“苏拉”的牵制作用）较之两个台风之间的相互作用要大得多。

图2 FY2卫星云图

图3 500 hPa高度，850 hPa风场和温度平流（阴影，℃/s）及700 hPa散度（绿线，10-5s-1）

一般而言，当两个涡旋相距较近时,大尺度背景流场的“引导”差异比较小,此时应以相互间的作用力为主[4]。但“苏拉”和“达维”间距小于10个纬距时，它们的大尺度背景流场的“引导”差异依然较大,相互间的作用力相对偏弱。“达维”位于强大副高的西南侧，离副高脊线近，只有5—7个纬距，同时个体又小，直径只有100 km，极易受副高西南侧强大的东南气流引导，向西北方向移动，因此受“苏拉”的影响较小。而“苏拉”离副高脊线较远，且未能脱离其西南侧季风槽和东侧热带幅合带的牵制，同样不易受到“达维”的影响。只有当“苏拉”脱离了热带幅合区的制约后，才与“达维”发生轻微互旋。由图2b可知，1日白天“达维”和“苏拉”虽间距≤10个纬距，但没有发生互旋，主要跟“苏拉”还未脱离热带幅合带有关；1日夜里“苏拉”完全脱离了其东侧幅合带后（见图2c），开始与“达维”发生相互作用，由于“苏拉”虽脱离了东侧幅合带，但还未脱离其西南侧季风槽的牵制，同时“达维”也受到其东北侧副高的强烈引导，因此互旋作用非常轻微，“苏拉”受其影响，只是在台湾东部沿海短时间回旋，打了个逆时针小转，即回到原来的偏北行路径，继续缓慢移动。直至2日傍晚起，受925 hPa—500 hPa深厚的东南气流引导，才转向西北，移速加快。

5 “苏拉”的后期路径和强度受到“达维”的重大影响

“达维”与“苏拉”虽没有发生明显互旋，但“达维”的近距离存在对“苏拉”的后期路径和强度产生了巨大影响：“达维”与“苏拉”在华东沿海构成的925 hPa—500 hPa深厚倒槽，改变了环境场的引导气流，受倒槽与副高之间的强大东南气流引导（见图3），“苏拉”后期路径转向西北，移速加快。

首先，当8月1日“达维”与“苏拉”距离接近10个纬距，并构成东北-西南向倒槽时，“苏拉”的云型由东西向转为东北-西南向（见图2a、b）；“达维”开始与“苏拉”东部的热带幅合带连接，而“苏拉”则逐渐脱离其东部幅合带的牵制。1日夜里，“苏拉”的云型由东北-西南向转为南北向(见图2c)，并完全从其东部幅合带中脱离出来；而东部幅合带开始向“达维”输送水汽和能量，达维强度加强（2日达最强）。2日下午起“达维”与“苏拉”位于同一经度上，在925 hPa—500 hPa构成深厚倒槽，倒槽与副高之间建立起了深厚宽广的东南气流（见图3a），随着达维的快速西北行，倒槽转成西北-东南向，东南气流的风速加大到20 m/s以上（见图3b）。在强大深厚的东南气流引导下，“苏拉”2日傍晚起转向西北，移速由10 m/s增加到20 m/s，并于3日6:50分登陆福建北部。其次，随着“苏拉”逐渐远离西南季风槽后，季风槽向东伸展，通过东南气流与“达维”相连接（见图2d）；同时，在西太平洋140°E附近海域有新的热带低压（3日编报为1211号热带风暴“海葵”）生成，“海葵”和“达维”共同切断了苏拉的水汽输送，使其强度迅速减弱(见图2e,f)，“苏拉”于3日00时减弱为强热带风暴，06时50分二次登陆时，强度仅达到热带风暴级别。

图4 地面风场、925 hPa水汽通量幅合（阴影，10-6g/（cm2·hPa·s））及700 hPa涡度(黑线，10-5s-1)和垂直速度（红线，Pa/s）

图5 “苏拉”登陆前（a）、登陆后（b）沿台风中心所在经度的水汽通量幅合（10-6g/（cm2·hPa·s））和垂直速度（Pa/s）剖面

6 “达维”对“苏拉”的降水影响分析

“苏拉”为登陆闽北后偏西行路径台风，该类路径台风往往给浙江带来严重的降雨影响，如2005年的“海棠”台风和2006年的强热带风暴“碧利斯”（图略）。但“苏拉”影响期间，降雨分布异常，特别是浙江的降雨明显偏弱，只在登陆前出现了持续几个小时的强降水，登陆后除舟山、宁波外，无明显降雨；全省最大日雨量超过100 mm的基准站只有3站，与“海棠”和“碧利斯”有巨大差异。这与“达维”对“苏拉”的强度、结构和水汽输送影响有关。

“苏拉”的充沛水汽输送主要来自西南季风(图略)，强大的西南季风向“苏拉”源源不断地输送水汽和能量（见图4a），使其一度加强发展为强台风，给台湾造成了巨大降雨，台湾省宜兰县最大过程降雨量达1786 mm。登陆福建前夕，“苏拉”与“达维”构成的南北向倒槽，使西南季风槽东伸，通过倒槽东部的东南气流向“达维”输送水汽，加上1211号热带气旋“海葵”又切断了部分水汽输送，“苏拉”的水汽输送迅速减弱（见图4b），降雨随之明显减小，浙江和福建的最大过程降雨量仅为150—180 mm和200—300 mm（基准站）。此外，由图5也可以进一步看到，“苏拉”登陆福建前后水汽通量和垂直速度的剧减。致使“苏拉”登陆后降雨迅速减弱，浙江省除舟山、宁波外，无明显降水。

7 “苏拉”与相似路径台风“海棠”的雷达回波特征对比分析

CHEN Liansho等[7]认为，通过更好地理解登陆热带气旋的降雨率机制和分布特征可以改进登陆热带气旋的降水预报能力，并将登陆热带气旋的降雨分布归纳为核区降水和外围螺旋雨带降水等六类。“苏拉”登陆前，由于与“达维”构成了南北向倒槽，其强降雨由倒槽西侧东北气流中发展的东北-西南向带状螺旋雨带造成（见图6a）；登陆后，强降雨位于福建，主要是台风本体环流造成的核区降水，而浙江的降雨由“苏拉”外围偏东气流中的狭窄线状回波雨带造成(（图略）；与相似路径台风“海棠”和“碧利斯”的降雨分布不同。“海棠”和“碧利斯”登陆前的降雨均由台风外围东南气流中发展的大范围西北-东南向螺旋雨带造成，降雨范围大，强度强，持续时间长；登陆以后，“海棠”降水由核区降水和台风倒槽东部的强大东南风急流造成；继续维持大范围的西北-东南向螺旋雨带（见图7a,c），强降雨持续；“碧利斯”登陆后与西南季风槽相连，强大的西南季风输送水汽，并有冷空气渗透，使得其螺旋雨带强度更强（图略）[8]。而“苏拉”影响浙江期间，无冷空气结合（见图3）。

图6 回波基本反射率叠加风暴跟踪信息（白色线条）和冰雹指数（黑三角）（a,c）,风廓线产品（b）和反射率因子垂直剖面图（d）

图7 回波基本反射率因子叠加风暴跟踪信息（白色线条）和冰雹指数（黑三角）（a,c）；风廓线产品（b）；0.5°仰角径向速度（d）；反射率因子垂直剖面（沿图7c中黑线）(e)；径向速度剖面 (f)

由于受到台风“达维”的影响，“苏拉”登陆前后给浙江造成的降雨均不大，强降水回波主要集中在登陆前的2日20—23时。由图6a,c可知，回波呈东北-西南向弧状分布，南端位于福建霞浦地区,北端位于台州三门地区，整体向西北偏西方向移动，最大回波反射率因子达到55 dBZ，并伴有数量较多的冰雹指数（见图6a），回波中伴有大量的对流单体，发展旺盛，普遍回波高度在10 km以上，最高回波顶高达16.8 km。但是范围较窄，海上也少有后续回波补充，回波边缘梯度较大，强度分布很不均匀。超过15 kg/m2的垂直液态水含量主要位于温州的苍南到台州临海地区，最高值达28 kg/m2。1 h累计降水与之对应，超过20 mm/h的降水区主要位于温州沿海，最大降水区位于温州的文成和平阳地区，最高达到53.3 mm/h。回波由海上进入陆地后，回波中的对流单体，减弱较快，到21时32分，回波中心强度减弱，结构变得松散(见图6c)。由雷达风廓线产品（VWP）（见图6b）可以看到，环境风场为东北偏东风，台风中心位于回波东南偏南方向约300 km的海面上，风暴追踪信息（见图6a，c中白色线条和箭头所示）显示风暴单体基本向西南偏西方向移动，与环境风场基本一致，风暴移向和环境风场与回波本身的轴向夹角较大，所以对于回波经过的地面站点，降水持续时间不长，不容易产生大暴雨。另外，由图6d可看到，回波单体发展很旺盛，顶高（一般取15 bBZ达到的高度）达到14 km，个别发展旺盛的单体30 dBZ以上回波可以达到9 km高度，回波顶高度起伏不定，表明该回波由很多个小对流单体聚合而成；同时在速度场上没有明显逆风区等辐合特征存在，对强回波的维持不利，这也是“苏拉”降雨不明显的主要原因之一。

0505号台风“海棠”于05年7月12日08时在关岛东北洋面上生成，生成后，强度由热带风暴逐渐加强为超强台风。并于18日14时50分在台湾宜兰登陆，穿过台湾海峡后于19日17时10分在福建连江黄岐二次登陆，登陆后向西北偏西方向移动，经过福建省中北部，于20日15时进入江西省境内。路径与“苏拉”极为相似。受“海棠”影响，7月18—20日浙江省的温州地区、台州地区、丽水地区东部、宁波地区南部出现了暴雨到大暴雨，局部特大暴雨；其它地区也有中到大雨，部分暴雨。17日20时—21日20时累计雨量在50 mm以上的有223站（含自动站），其中300 mm以上的有50站，500 mm以上的有8站，700 mm以上的有2站，最大乐清的砩头754.9 mm。相似路径台风“海棠”影响期间，无双台风影响，浙江上空盛行持续强大的东南气流，大范围的西北-东南向螺旋雨带持续发展（见图7a,c）。“海棠”登陆前6 h（19日中午）起，即不断有大片强度达到45－55 dBZ的回波从海上进入温州、台州和丽水东部地区。回波强度强，范围大，中心强度在45－55 dBZ，发展旺盛时达到60 dBZ。45 dBZ以上回波区域呈西北-东南向带状分布（见图7a），从风廓线产品（VWP）可看到环境风场一直为东南风（见图7b），风暴移动方向(见图7a)、环境风向和强回波的轴向近乎一致，因而产生“列车效应”，导致大范围强回波持续不断地影响浙江，暴雨到大暴雨持续出现。从径向速度图（略）中可以看到从19日23时—20日02时有多个小逆风区出现，并沿着环境风移入乐清湾，这种风场的辐合可以产生更强的上升运动，带动水汽上升凝结，产生强降水，并延长降水云团的生命史。20日02时06分，回波中心强度达到60 dBZ,回波强度分布相对比较均匀，梯度不大，有两个风暴单体经过（见图7c）。从反射率因子的垂直剖面图（见图7e）上可以看到，中心强度达到55—60 dBZ,高度达到1.5 km，说明此时降水非常剧烈。回波顶高不是很高（15 dBZ回波高度仅达到10—11 km)，顶高的起伏不大，30 dBZ强回波都集中在6 km以下，40 dBZ以上的强回波都在零度层（当天零度层高度大约在5 km）以下，表明回波体中液态水滴和云滴占多数,有利于降水量的加大,从20日01时12分的雷达1 h累积降水量看，降水强度超过25 mm/h的区域成一个宽约20—30 km，长度达150 km的带状，最强中心达到69.85 mm/h。从0.5度仰角的径向速度图上看到（见图7d）,在乐清地区速度零线成s型，存在明显的风速辐合，该速度辐合在20日01时40分左右出现，到20日02时00分左右发展到最强，20日02时37分左右消失，与降水最强的时段相吻合（温州乐清的淡溪20日02－03时1 h降水达到83.3 mm）。从速度的垂直剖面图上（见图7f）看，在20日02时06分强回波呈现有组织的对流风暴的特征，低层辐合明显，高层8 km以上为辐散区，在4－6 km高度为中层入流区，这样的垂直结构，有利水汽抬升凝结，进而产生强降水。

8 小结

台风“苏拉”和“达维”虽间距接近10个纬距达1.5天，但由于它们的大尺度背景流场的“引导”差异依然较大，以及俩台风体积相差悬殊，因此互旋作用不明显。但俩台风在华东沿海构成的南北向倒槽，改变了环境场的引导气流，使“苏拉”后期路径发生重大转折，移速倍增。“达维”的近距离存在还改变了“苏拉”的水汽输送、强度变化和结构特征，使其登陆福建前后快速减弱，并出现非对称结构，降雨强度和分布特征与无双台风影响的相似路径台风出现明显差异。业务预报中，除关注双台风的路径相互作用外，还需特别重视双台风之间的强度、水汽输送和结构方面的相互影响，以利于台风降水的准确预报。

登陆闽北后西行路径台风往往给浙江带来严重降水，其主要原因是该类路径台风登陆前后浙江上空盛行东到东南风，持续强大的水汽输送和强烈的上升运动(包括地形强迫抬升作用)，有利于强降水回波的持续发展，导致浙江出现连续暴雨和大暴雨[9]。如“海棠”影响期间，大范围强回波从2005年7月19日中午一直持续到21日上午。而“苏拉”影响期间，由于另一台风“达维”的近距离存在，使这些因子遭到破坏，导致降雨明显减小。“苏拉”虽未给浙江带来严重的过程降水，但其倒槽云系强烈发展时，其前进方向，东北-西南向的狭窄强回波带仍给浙江东南沿海地区带来了强降雨，回波特征与无双台风影响的相似路径台风“海棠”有巨大不同。业务预报中，可利用新一代天气雷达的基本反射率、叠加风暴跟踪信息和冰雹指数，结合垂直积分液态含水量，来跟踪台风强降雨的发生发展。台风降雨的强度和持续时间除与回波强度和范围紧密相关外，还与环境风场和风暴移向与回波轴向的夹角大、回波顶高的起伏程度、速度场上是否有明显逆风区及是否具有典型的对流风暴结构特征等有关。

[1]包澄润,阮均石,朱跃建.双台风互旋与引导气流关系的研究[J].海洋学报,1985,7(6):696-705.

[2]王作述,傅秀琴.双台风相互作用及对它们移动的影响[J].大气科学,1983,7(3):269-274.

[3]包澄润,阮均石,朱跃建.藤原效应与环境流场对双台风互旋的影响[J].科学通报,1985:766-768.

[4]吴中海.双台风相互作用的一种分析[J].大气科学1981,5(1):36.

[5]董克勤.双台风近距离顺时针方向互旋的现象和原因[J].气象,1980:618-619.

[6]王玉清,朱永提.双涡藤原效应的数值模拟研究[J].气象科学研究院院刊,1989,4(1):13-19.

[7]Chen L S,Li Y,Cheng Z Q.An Overview of Research and Forecasting on Rainfall Associated with Landfalling Tropical Cyclones[J].Advances in Atmospheric Sciences,2010,27(5):967-976.

[8]余贞寿,陈敏,叶子祥,等.相似路径热带气旋“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)暴雨对比分析[J].热带气象学报,2009,25(1):38-46.

[9]范爱芬,陈列,娄小芬,等.乐清四中型水库库区的大暴雨成因分析[J].热带气象学报,25(S):133-136.