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高层环境场对台风“黑格比”(2020)迅速增强的影响分析

金茹 董美莹 李颖 王宁

金茹, 董美莹, 李颖, 王宁. 高层环境场对台风“黑格比”(2020)迅速增强的影响分析[J]. 热带气象学报, 2024, 40(5): 776-788. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.073
引用本文: 金茹, 董美莹, 李颖, 王宁. 高层环境场对台风“黑格比”(2020)迅速增强的影响分析[J]. 热带气象学报, 2024, 40(5): 776-788. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.073
JIN Ru, DONG Meiying, LI Ying, WANG Ning. Impact of Upper-tropospheric Environmental Field on Rapid Intensification of Typhoon Hagupit (2020)[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2024, 40(5): 776-788. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.073
Citation: JIN Ru, DONG Meiying, LI Ying, WANG Ning. Impact of Upper-tropospheric Environmental Field on Rapid Intensification of Typhoon Hagupit (2020)[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2024, 40(5): 776-788. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.073

高层环境场对台风“黑格比”(2020)迅速增强的影响分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.073
基金项目: 

浙江省科技计划项目 2024C03256

浙江省自然科学基金项目 LY21D050001

国家自然科学基金项目 42205006

浙江省公益技术研究计划项目 LGF21D010001

浙江省气象局科技计划项目 2023YB09

详细信息
    通讯作者:

    董美莹,女,浙江省人,博士,研究员级高级工程师,主要从事台风、暴雨等灾害性天气研究。E-mail: dongmy_zj@163.com

  • 中图分类号: P444

Impact of Upper-tropospheric Environmental Field on Rapid Intensification of Typhoon Hagupit (2020)

  • 摘要: 近海迅速增强(RI)是当前台风强度预报中的难点。为加深台风强度变化机理认识和提高台风强度预报水平,利用中国气象局最佳路径数据和ERA5大气再分析资料,分析了历史罕见的东海近海台风“黑格比”(2020)在RI阶段的高层环境场特征,着重探讨了高层环境场影响台风强度的可能过程。结果显示:(1)“黑格比”的RI过程中,南亚高压与热带对流层上部槽之间的强风速带增强了台风东南侧高空外流,中纬度高空槽增强了台风北侧高空外流。(2) 高层环境场与台风高空外流的相互作用有利于台风增强。一方面,有利的高空形势向台风中心传播涡动角动量通量辐合来增强台风高空外流,进而加强高空外流与上升运动形成的次级环流,促进台风中心气压降低和强度增强;另一方面,增强的台风高空外流限制了垂直风切变的发展,从而减弱环境场的通风效应,有助于台风加强。(3) 360 K等熵面上环境场高位涡向台风中心输送,同时平流层“高位涡库”向下打通,可以促进台风高层暖心形成,有利于台风加强。针对高层环境场的综合分析可以为台风强度预报提供一定的参考。

     

  • 图  1  台风“黑格比”(2020) 的路径与强度变化

    a. 移动路径(黑色虚线为24小时警戒线);b. 最低海平面气压(蓝色,单位:hPa)与最大地面风速(红色,单位:m·s-1)的时间序列。两条垂直参考线分别代表RI开始时刻和RI结束时刻,蓝色阴影区域为RI时段。

    图  2  “黑格比”(2020) RI开始时刻(8月2日18时)周围的大尺度环流形势

    a. 200 hPa位势高度场(等值线,单位:dagpm)、全风速(填色,单位:m·s-1)、风场;b. 500 hPa位势高度场(等值线,单位:dagpm)、全风速(填色,单位:m·s-1)、风场;c. 850 hPa位势高度场(等值线,单位:dagpm)、水汽通量散度(填色,单位:10-8 g·cm-2·hPa-1·s-1)、水汽通量(箭头);d. 平均海平面气压(等值线,单位:hPa)、海平面温度(填色,单位:℃)、风场。

    图  3  以台风“黑格比”(2020)为中心20 °×20 °范围内的200 hPa风场(箭头)和水平散度场(阴影,单位:10-5 s-1

    a. 8月2日12时;b. 8月2日18时;c. 8月3日00时;d. 8月3日06时;e. 8月3日12时;f. 8月3日18时。蓝色箭头示意台风的高空外流。坐标轴为距离台风中心的经纬度。

    图  4  “黑格比”(2020)方位角平均的切向风(等值线,单位:m·s-1)、径向风(阴影,单位:m·s-1)与垂直环流(箭头,径向风-垂直速度×(-10),单位:m·s-1

    a. 8月2日12时;b. 8月2日18时;c. 8月3日00时;d. 8月3日06时;e. 8月3日12时;f. 8月3日18时。

    图  5  以“黑格比”(2020)为中心四个象限内方位角平均的150 hPa径向风(单位:m·s-1)的时间-半径变化

    a. 东北象限(NE);b. 东南象限(SE);c. 西南象限(SW);d. 西北象限(NW)。参考线含义同图 1

    图  6  距离台风“黑格比”(2020)中心200~800 km环状范围内平均的环境风垂直分布与各层垂直风切变的时间序列

    a. 环境风;b. 垂直风切变,实线:200~850 hPa,虚线:200~500 hPa,点划线:500~850 hPa,单位:m·s-1。参考线含义同图 1

    图  7  台风“黑格比”涡动角动量通量辐合(EFC)的垂直分布与时间演变

    a. RI开始时刻(8月2日18时)EFC的半径- 气压分布; b. 100~300 hPa平均的EFC的时间-半径变化。单位:m·s-1·day-1,参考线含义同图 1

    图  8  以台风“黑格比”(2020)为中心20 °×20 °范围内的360 K等熵面上的风场(箭头,单位:m·s-1)和位涡(填色,单位:PVU,等值线为0.5 PVU)

    a. 8月2日12时;b. 8月2日18时;c. 8月3日00时;d. 8月3日06时;e. 8月3日12时;f. 8月3日18时。

    图  9  台风“黑格比”中心附近的位涡、位温和扰动温度分布

    a. 2 °×2 °范围内平均位涡的时间-等熵面分布,单位:PVU;b. 2 °×2 °范围内平均位温的时间-等压面分布,单位:K;c. 2 °×2 °范围内的平均温度减去16 °×16 °范围内的平均温度得到的扰动温度的时间-等压面分布,单位:℃。参考线含义同图 1

    表  1  台风“黑格比”(2020) 强度变化

    时间/UTC 风速/(m·s-1) 6 h ΔV/(m·s-1) 12 h ΔV/(m·s-1) 24 h ΔV/(m·s-1) 说明
    0118 18 2 5 7
    0200 20 3 3 10
    0206 23 0 2 10
    0212 23 2 7 19
    0218 25 5 8 17 RI开始
    0300 30 3 12 -2
    0306 33 9 9 -5
    0312 42 0 -14 -17
    0318 42 -14 -14 -19 RI结束
    0400 28 0 -3 -5
    0403 28 -3 -5 -8
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-23
  • 修回日期:  2023-08-11
  • 网络出版日期:  2025-01-08
  • 刊出日期:  2024-10-20

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