臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度及移動(dòng)路徑分析—以“芭瑪”為例一、選題依據(jù)（一）研究背景我國(guó)是受熱帶氣旋影響較大的國(guó)家之一。熱帶氣旋災(zāi)害主要是指由其帶來(lái)的大風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮及其次生災(zāi)害如洪水、內(nèi)澇、泥石流、滑坡和巨浪等。熱帶氣旋是全球十大自然災(zāi)害之首，因此熱帶氣旋的移動(dòng)成為熱帶氣旋預(yù)報(bào)的關(guān)鍵之一。在熱帶氣旋移動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)受到各種因子的影響，如副熱帶高壓、中高緯度系統(tǒng)（阻塞高壓與切斷低渦）、西風(fēng)帶長(zhǎng)波調(diào)整、熱帶天氣系統(tǒng)（輻合帶、東風(fēng)波、雙臺(tái)風(fēng)、熱帶季風(fēng)）等。上述系統(tǒng)的突然變化都會(huì)使得熱帶氣旋路徑發(fā)生突變。如果大型基本流場(chǎng)微弱，熱帶氣旋處于大型均壓場(chǎng)中，就可能導(dǎo)致熱帶氣旋停滯、打轉(zhuǎn)；如果大型基本氣流發(fā)生突然變化，可能使熱帶氣旋突然折向；當(dāng)有多個(gè)熱帶氣旋同時(shí)存在且相距較近時(shí)，其中的某些（個(gè)）熱帶氣旋可能打轉(zhuǎn)、擺動(dòng)；另外，熱帶氣旋與其他尺度相近的系統(tǒng)相互作用也可能會(huì)使其發(fā)生折向、擺動(dòng)、打轉(zhuǎn)等。由于熱帶氣旋的移動(dòng)路徑具有自身特點(diǎn)，熱帶氣旋的移動(dòng)也具有內(nèi)在規(guī)律，這就使得熱帶氣旋的路徑預(yù)報(bào)具有不確定性，也給熱帶氣旋預(yù)報(bào)帶來(lái)了難度。（二）研究目的在西太平洋和南海幾乎每年都有雙熱帶氣旋出現(xiàn)，有時(shí)其路徑會(huì)變得非常詭異。如2000年登陸的熱帶氣旋中就有2次發(fā)生相互作用。0004號(hào)臺(tái)風(fēng)“啟德”在0003號(hào)臺(tái)風(fēng)影響下，在南?；匦鄙系顷懪_(tái)灣；0013號(hào)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“瑪莉亞”在其東側(cè)0012號(hào)臺(tái)風(fēng)的影響下，路徑就發(fā)生了打轉(zhuǎn)，其后登陸廣東。2009年第7號(hào)熱帶氣旋“天鵝”（Uoni）在第8號(hào)熱帶氣旋“莫拉克”（Morakot）的影響下，繞海南西部沿海盤旋幾乎將近一圈。2009年第17號(hào)熱帶氣旋“芭瑪”（Parma）在第18號(hào)熱帶氣旋“茉莉”（Melor）的影響下，出現(xiàn)了與正常西北行相反的路徑。在往西北行的中途“芭瑪”的路徑出人意料地轉(zhuǎn)向，從西北向東南移動(dòng)，且在移動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)2次逗留。對(duì)于這種異常路徑，很難做出準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。本文利用NCEP再分析資料，對(duì)導(dǎo)致“芭瑪”多項(xiàng)異常特征的原因進(jìn)行分析。（三）研究意義臺(tái)風(fēng)的路徑和強(qiáng)度是臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)中的兩個(gè)重要方面，其中臺(tái)風(fēng)的路徑預(yù)報(bào)也是臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)難點(diǎn)所在。西北太平洋臺(tái)風(fēng)生成后，以西行、西北行、轉(zhuǎn)向等路徑移動(dòng)，有時(shí)也可出現(xiàn)異常路徑，如打轉(zhuǎn)、突然轉(zhuǎn)向、蛇形路徑等。一些經(jīng)典理論研究指出熱帶氣旋（下文用TC表示）路徑突變經(jīng)常是由大尺度環(huán)流的調(diào)整所引起的，如副熱帶高壓的進(jìn)退、1TCZ的斷裂、赤道緩沖帶的形成和消退、行星波的傳播以及信風(fēng)和季風(fēng)的交替等。另外，雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)等因子也是引發(fā)臺(tái)風(fēng)路徑突變的原因之一。兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的臺(tái)風(fēng)一般從路徑上沒(méi)有明顯的反映，但當(dāng)兩個(gè)臺(tái)風(fēng)中心之間的距離達(dá)到15個(gè)經(jīng)距以后就會(huì)明顯的互相影響。影響方式一般可分為單向影響型、相互影響型和合并型3種。雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)引起的臺(tái)風(fēng)路徑變化非常復(fù)雜，2000年以來(lái)西北太平洋曾多次出現(xiàn)過(guò)雙旋共舞的現(xiàn)象，如2004年的“艾利”和“逞芭”臺(tái)風(fēng)有比較明顯的雙臺(tái)風(fēng)作用，使兩個(gè)臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，也是“艾利”移動(dòng)路徑異常發(fā)生兩次左折的主要原因。相比移動(dòng)路徑而言，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)TC強(qiáng)度預(yù)報(bào)的研究相對(duì)較少。影響TC強(qiáng)度變化的因子大致可分為外部因子和內(nèi)部因子。內(nèi)部因子主要指熱帶氣旋自身結(jié)構(gòu)及相關(guān)動(dòng)力過(guò)程，而外部因子主要包括下墊面、環(huán)境場(chǎng)風(fēng)垂直切變、上層槽等。因與0918號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“茉莉”產(chǎn)生的雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)而使移動(dòng)路徑發(fā)生突變是0917號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“芭瑪”的一個(gè)重要特征。另外它也是2009年登陸次數(shù)最多、強(qiáng)度多次發(fā)生變化的TC?；凇鞍努敗钡奶厥庑?，利用多種資料對(duì)其進(jìn)行分析，對(duì)今后西北太平洋路徑及強(qiáng)度異常的TC預(yù)報(bào)具有重要意義。二、課題研究現(xiàn)狀（一）研究文獻(xiàn)梳理國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)臺(tái)風(fēng)的生成、發(fā)展和移動(dòng)路徑作了不少研究，于玉斌等人（2015）利用全型垂直渦度傾向方程，研究中國(guó)近海熱帶氣旋強(qiáng)度突變的熱力特征。黃榮成（2009）采用動(dòng)態(tài)合成分析法，分析了環(huán)境場(chǎng)對(duì)近海熱帶氣旋突然增強(qiáng)與突然減弱的影響。余暉等（2017）研究了隨機(jī)分布的小尺度渦旋場(chǎng)對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑的影響，引進(jìn)隨機(jī)渦度場(chǎng)以后，副熱帶高壓脊、臺(tái)風(fēng)和小尺度渦旋三者的共同作用使得絕對(duì)渦度梯度與臺(tái)風(fēng)傳播之間的關(guān)系復(fù)雜化，除了會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則散布點(diǎn)的特征外，還可顯示出兩者之間的高相關(guān)特征。近年來(lái)李英等、徐亞梅、伍榮生和Chan等也做了系統(tǒng)的研究。同樣，在國(guó)際上關(guān)于TC也有大量研究，Elsberry、王斌等對(duì)20世紀(jì)80至90年代國(guó)際上有關(guān)臺(tái)風(fēng)的觀測(cè)事實(shí)、動(dòng)力理論及其數(shù)值模擬和臺(tái)風(fēng)路徑的預(yù)報(bào)等研究進(jìn)展作了系統(tǒng)的回顧；并且王斌等對(duì)于國(guó)際上熱帶氣旋動(dòng)力學(xué)的研究進(jìn)展也做了深入的綜述。此外，幾乎每個(gè)臺(tái)風(fēng)的結(jié)構(gòu)都存在非對(duì)稱性，這種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)可能是熱力因素造成的（如海表面溫度、濕度的分布不均勻），也可能是動(dòng)力因素造成的（如氣流的水平或垂直切變，或是非對(duì)稱的復(fù)合場(chǎng)）。研究這些因素如何對(duì)TC強(qiáng)度變化產(chǎn)生作用是非常重要的。特別是這種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)在何種情況下導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)增強(qiáng)、維持或減弱。越來(lái)越多的理論的提出都著眼于臺(tái)風(fēng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化和其對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的影響。從影響TC強(qiáng)度變化的外部因素看，一個(gè)重要的外部機(jī)制就是角動(dòng)量的輸送理論。自Pfeffer(1958）的工作后，Molinari和Bosart（1995）發(fā)現(xiàn)低層的角動(dòng)量輸入和上層角動(dòng)量的向外輸出是TC增強(qiáng)的不可缺少的條件之一。Titley等（2000）發(fā)現(xiàn)中層的角動(dòng)量輸入與超級(jí)臺(tái)風(fēng)的迅速減弱有密切的關(guān)系。Wu和Liu(1997）根據(jù)位渦守恒和濕位渦守恒原理，提出了傾斜渦度發(fā)展理論，指出垂直渦度的變化受靜力穩(wěn)定度、垂直切變以及濕斜壓影響。因此靜力對(duì)流穩(wěn)定度的減少、垂直切變的增加或濕斜壓的增加均可導(dǎo)致垂直渦度的發(fā)展。它不同于一般的渦度發(fā)展理論，這時(shí)的垂直渦度發(fā)展可以伴隨水平渦度或濕斜壓性共同發(fā)展。因此，傾斜渦度發(fā)展理論兼顧了渦旋的動(dòng)力和熱力過(guò)程。非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要表現(xiàn)是螺旋雨帶。余志豪（2002）對(duì)螺旋雨帶的形成及渦旋Rossby波理論進(jìn)行了比較全面的總結(jié)。螺旋雨帶的形成對(duì)TC發(fā)展的作用至今還有爭(zhēng)論。一般認(rèn)為由于雨帶從眼墻附近帶走潛能，阻礙TC的發(fā)展。但更多的研究表明雨帶通過(guò)供應(yīng)水汽促進(jìn)TC的發(fā)展，眼墻區(qū)的高位渦證明了這一點(diǎn)。MacDanald(1968）根據(jù)觀測(cè)到的螺旋雨帶，首先提出了類Rossby(Rossby-like）概念。隨著TC強(qiáng)度變化研究不斷深入，人們?cè)噲D從理論上理解TC結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度的變化關(guān)系。之后，Montgomery再次指出了渦旋Rossby波概念，指出濕對(duì)流強(qiáng)迫的渦旋Rossby波漸漸向外傳播使得非對(duì)稱的渦旋軸對(duì)稱化，引起TC的加強(qiáng)。然而，這些研究大多數(shù)強(qiáng)調(diào)TC的天氣學(xué)方面，如臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、移動(dòng)路徑和登陸后的天氣以及臺(tái)風(fēng)生成和發(fā)展的機(jī)理等。相對(duì)而言，TC的氣候?qū)W研究起步較晚，并且，在TC的氣候?qū)W研究中較多的研究集中討論TC的季節(jié)內(nèi)變化，如Liebmann等，祝從文等指出西太平洋臺(tái)風(fēng)活躍與30—60d振蕩（MJO）西風(fēng)位相有密切關(guān)系，Harr和Elsberry，王慧等指出西太平洋季風(fēng)活躍對(duì)TC的活躍有很大影響。最近，圍繞著全球變暖背景下臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度和生成個(gè)數(shù)是否增加這個(gè)問(wèn)題，國(guó)際上興起了臺(tái)風(fēng)氣候?qū)W的研究熱潮，特別是關(guān)于西北太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的年際變化和年代際變化正在吸引著許多學(xué)者的關(guān)注。以往關(guān)于西北太平洋TC年際變化的研究主要集中于考察TC活動(dòng)與赤道中東太平洋海表溫度所引起的ENSO事件以及熱帶西太平洋暖池?zé)釥顩r的聯(lián)系。（二）相關(guān)文獻(xiàn)[1]于玉斌,趙大軍,陳聯(lián)壽,等.干冷空氣活動(dòng)對(duì)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)"桑美"(2006)近海突然增強(qiáng)影響的數(shù)值模擬研究[J].熱帶氣象學(xué)報(bào),2015,31(1):21-31.[2]黃榮成.近海臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度突然減弱的機(jī)理研究.中國(guó)氣象科學(xué)研究院,2009.[3]余暉,羅哲賢,朱雪松,等.熱帶風(fēng)暴形成過(guò)程中的渦旋自組織及其復(fù)雜性:一個(gè)典型個(gè)例的紅外云圖分析[J].海洋氣象學(xué)報(bào),2017,37(2):9.[4]張芳苒,趙建宇,姜洪峰,等.超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)"芭瑪"移動(dòng)路徑及強(qiáng)度異常分析[J].海洋預(yù)報(bào),2011,28(1):7.[5]唐林,姜紹材,蘇芳華.0917號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)"芭瑪"風(fēng)暴潮特征分析與總結(jié)[J].海洋預(yù)報(bào),2011,28(6):4.[6]謝勝浪,張立鳳.0917臺(tái)風(fēng)"芭瑪"的異常路徑分析[C]//S1災(zāi)害天氣研究與預(yù)報(bào).中國(guó)氣象學(xué)會(huì),2012.[7]黃榮成,陳見(jiàn),趙金彪,等.臺(tái)風(fēng)"芭瑪"在北部灣迅速加強(qiáng)的特征分析[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2016,32(8):11.[8]TangL,JiangSC,Fang-HuaSU.CharacteristicsofthestormsurgecausedbyTyphoon"Parma"[J].MarineForecasts,2011.[9]PajuelasBG,SpencerPL,ShawBL.608SENSITIVITYOFTYPHOONPARMATOVARIOUSWRFMODELCONFIGURATIONS.[10]Zhao,Zhang,Wang.TwophytoplanktonbloomsnearLuzonStraitgeneratedbylingeringTyphoonParma.[11]ReliefWeb.TyphoonParma(asof4Oct2009)-LocationMap[J].[12]張中鋒,劉啟漢,拓瑞芳.NUMERICALSTUDYOFTHEABNORMALTRACKOFTYPHOONMAGGIE[J].熱帶氣象學(xué)報(bào):英文版(2期):174-178.[13]KomaguchiT,TsuchiyaY,ShiraishiN.GenerationMechanismofAbnormalWavesAlongtheJapanCoast[J].AmericanSocietyofCivilEngineers,2012.三、研究方案（一）研究?jī)?nèi)容0917號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)是2009年在西北太平洋地區(qū)生成的生命期最長(zhǎng)、登陸次數(shù)最多、移動(dòng)路徑最為怪異的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。本文利用多種資料，分析了“芭瑪”強(qiáng)度及移動(dòng)路徑特點(diǎn)，并對(duì)引起其移動(dòng)路徑及強(qiáng)度異常變化的原因進(jìn)行了初步分析。（二）研究方法（1）文獻(xiàn)研究法，通過(guò)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)、外文數(shù)據(jù)庫(kù)及文獻(xiàn)檢索等多種有效方式全面收集國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)臺(tái)風(fēng)“芭瑪”多項(xiàng)異常特性變化以及變化的動(dòng)因等方面的相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行整合分析。（2）案例