上海沿岸水域近海北上热带气旋大风成因的动量诊断分析

管靓; 岳彩军; 陈曦; 姚瑶; 曾智华; 邓立平

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2025.046

上海沿岸水域近海北上热带气旋大风成因的动量诊断分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.046

管靓¹,
岳彩军^1, ,,
陈曦¹,
姚瑶¹,
曾智华²,
邓立平³

1.
上海海洋中心气象台，上海 200030
2.
中国气象局，上海台风研究所，上海 200030
3.
广东海洋大学海洋与气象学院，广东湛江 524088

基金项目:

国家自然科学基金项目 41875059

国家自然科学基金项目 41875071

国家自然科学基金项目 41975067

上海市自然科学基金项目 21ZR1457700

上海市自然科学基金项目 22ZR1456100

中国气象局预报员专项 CMAYBY2020-042

中国气象局复盘专项 FPZJ2025-044

详细信息

通讯作者:
岳彩军，男，安徽省人，研究员，主要从事中尺度天气动力学、城市气象学研究。E-mail: yuecaijun2000@163.com

中图分类号: P444
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出版历程
- 收稿日期: 2024-02-15
- 修回日期: 2024-08-29
- 网络出版日期: 2025-09-04
- 刊出日期: 2025-08-20

Momentum Diagnostic Cause Analysis of Offshore North-ward Tropical Cyclone Gales in Shanghai Coastal Areas

1.
Shanghai Marine Meteorological Center, Shanghai 200030, China
2.
Shanghai Typhoon Institute, CMA, Shanghai 200030, China
3.
College of Ocean and Meteorology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang, Guangdong 524088, China

摘要

摘要: 基于ERA5再分析资料和中国气象局（CMA）热带气旋（TC）最佳路径资料，统计分析1981—2022年中国近海北上TC造成上海沿岸水域大风特征，并进一步利用动量收支诊断方程对其进行定量化成因分析，结果表明：（1）不同TC最大影响风力存在较大差异，且TC到上海沿岸水域距离对其具有显著影响；（2）气压梯度力项（PGA）和垂直平流项（VA）是造成上海沿岸水域TC大风的主要动力机制，其中PGA项贡献最大，VA项次之，且风力越大，PGA和VA项的强度越强；（3）气压梯度增强引起PGA项增强，同时，边界层急流内高动量通过动量下传作用引起边界层上方VA项的增强，最终导致上海沿岸水域产生TC大风。本研究结果对TC大风的预报有重要指导意义，并具有重要实际业务应用价值，从而为防灾减灾提供科学依据。
- 动量收支诊断 /
- 近海北上 /
- 热带气旋大风 /
- 动力成因
Abstract: Based on the ERA5 reanalysis data and China Meteorological Administration (CMA) tropical cyclone best track data from 1981 to 2022, this study analyzes the gale characteristics induced by offshore and northward-moving tropical cyclones (TCs) in Shanghai coastal areas. A quantitative momentum budget diagnostic equation is then utilized to investigate their dynamic mechanisms. The results show that: (1) Substantial discrepancy exists in the maximum impact wind intensities among different TCs, and the intensities are strongly affected by the distance of the TCs from Shanghai coastal waters. (2) The pressure gradient acceleration (PGA) and the vertical advection (VA) terms are the primary dynamical mechanisms for TC gales in Shanghai coastal areas. The PGA term accounts for the major contribution, followed by the VA term, with the intensity of both terms strengthen with wind intensities. (3) Enhanced pressure gradient directly strengthens the PGA term, while the downward transport of high momentum from the boundary layer jet amplifies the VA term above the boundary layer, ultimately driving the TC gales in the Shanghai coastal areas. These results establish important guidance for TC gale forecasting and have practical value for operational applications, thereby offering a scientific basis for disaster prevention and mitigation.
- momentum budget diagnosis /
- northward offshore /
- tropical cyclone gales /
- dynamic analysis

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图 1 上海沿岸水域范围示意图（灰色框线区域）

a中黑色虚线为24 h警戒线，b中黑色实心点代表水域范围内ERA5资料对应格点。

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图 2 近海北上影响上海沿岸水域并造成大风的所有TC样本路径

黑色虚线表示24 h警戒线。

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图 3 不同影响风力和强度的TC样本在最强影响时刻的海平面气压（蓝色实线，单位：hPa）和10 m风场分布（阴影表示10 m风速，单位：m·s^-1；矢量表示风矢量）

从上到下分别为最大影响风力达6~10级风的样本，红色实线区域为上海沿岸水域。

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图 4 动量收支诊断方程各项（阴影，单位：10^-3 m·s^-2）和经向风速（等值线，单位：m·s^-1）气压剖面

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图 5 大风增强（上行）和大风减弱（下行）阶段动量收支诊断方程各项（阴影，单位：10^-3 m·s^-2）和经向风（等值线，单位：Pa·s^-1）气压剖面

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图 6 大风增强阶段各风级区域合成的气压梯度（黑色实线，单位：Pa·m^-1）和变压梯度（灰色实线，单位：10^-4 Pa·m^-1）

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图 7 上海沿岸水域在1215号TC“Bolaven”最大影响风力前12 h（a）和最大影响风力时刻（b）的10 m风速（阴影，单位：m·s^-1）和海平面气压（黑色等值线，单位：hPa）分布

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图 8 上海沿岸水域在1215号TC“Bolaven”最大影响风力前24 h至最大影响时刻期间垂直速度ω（Pa·s^-1）气压剖面

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表 1 影响上海沿岸水域并产生大风的近海北上TC信息

序号	台风编号	影响开始时间/UTC	影响结束时间/UTC	影响最强时刻/UTC	最强时刻TC强度	最大影响风力/级
1	198118	1981083018	1981090319	1981083116	STY	9
2	198211	1982081004	1982081318	1982081209	STS	9
3	198310	1983092514	1983092804	1983092622	SuperTY	10
4	198410	1984081815	1984082102	1984082000	TY	8
5	198520	1985100323	1985100515	1985100416	TY	8
6	198613	1986082522	1986082810	1986082707	TY	10
7	198616	1986091819	1986092022	1986092010	STS	7
8	198705	1987071418	1987071510	1987071423	STY	6
9	198712	1987083003	1987083014	1987083008	TY	6
10	199413	1994080805	1994081107	1994080821	TY	7
11	199429	1994101003	1994101121	1994101107	STS	8
12	199809	1998092908	1998093015	1998092916	TY	7
13	199917	1999091612	1999091900	1999091702	STS	7
14	200012	2000082902	2000083106	2000083013	TY	9
15	200014	2000091109	2000091522	2000091318	STY	8
16	200205	2002070319	2002070520	2002070412	TY	9
17	200314	2003091022	2003091211	2003091202	STY	6
18	200415	2004081720	2004081821	2004081807	TY	7
19	200712	2007091502	2007091602	2007091518	TY	6
20	201010	2010090501	2010090522	2010090517	STS	6
21	201105	2011062423	2011062605	2011062520	STS	7
22	201109	2011080518	2011080714	2011080621	TY	10
23	201215	2012082616	2012082804	2012082713	TY	9
24	201315	2013083010	2013083019	2013083013	TS	6
25	201408	2014070812	2014070912	2014070818	STY	8
26	201412	2014073103	2014080221	2014080112	STS	7
27	201509	2015070919	2015071209	2015071104	STY	9
28	201819	2018082209	2018082310	2018082217	TY	6
29	201825	2018100405	2018100606	2018100507	STS	9
30	201905	2019071900	2019072222	2019071906	TS	6
31	201913	2019090603	2019090623	2019090612	STY	8
32	201917	2019092011	2019092218	2019092115	TY	8
33	201918	2019100101	2019100212	2019100112	TY	8
34	202008	2020082508	2020082610	2020082519	STY	7
35	202009	2020090102	2020090217	2020090120	STY	6
36	202114	2021091211	2021091620	2021091312	STY	9
37	202211	2022090402	2022090521	2022090504	SuperTY	8

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