2316號臺風“三巴”影響過程分析

摘 要：2023年10月18—20日受第16號臺風“三巴”影響，華南多地出現了暴雨至特大暴雨，利用多種資料對此次臺風過程進行分析，得到以下幾個結論：（1）“三巴”受東環副高偏南氣流影響由南海沿海南島西側向北部灣移動，然后副高減弱東撤，冷空氣從臺風西北側入侵，推動臺風向東移動之后向南回落，路徑預報出現較大的偏差。（2）較高的平均海溫和弱的垂直風切變都有利于臺風增強，然后隨著冷空氣的南下和垂直風切變增強，臺風暖心結構遭到破壞后逐漸消失。（3）“三巴”期間湛江地區出現兩次強降水過程，第一階段主要受臺風外圍的螺旋云系影響，中低層冷暖平流觸發大氣不穩定能量；第二階段臺風本體云系和南下冷空氣交綏形成鋒面，從而引發強降水。

關鍵詞：南海臺風；“三巴”；臺風路徑；暴雨

中圖分類號：P426.616 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）10–0-04

我國是世界上遭受熱帶氣旋危害最嚴重的國家之一。影響我國的臺風主要包括兩種：一種是西太平洋的臺風，另一種是南海“土生土長”形成的熱帶氣旋。臺風變化多端、發展迅速，生成后很快就可能登陸，增加了我國防治臺風工作的難度，給我國造成了嚴重的經濟損失和人員傷亡[1-3]。一直以來，臺風的發生發展條件、影響過程和造成的危害都是氣象研究的重點。研究發現，臺風過境前后，海面溫度和海溫垂直剖面都會發生顯著變化，海溫的變化會影響臺風的路徑和強度，西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱副高）的強度和范圍，都會影響到臺風的路徑[4-6]。韋美鬧等[7]在研究南海臺風“韋帕”中指出，臺風移動路徑與引導氣流密切相關，不同階段的引導氣流可能不同，副高、南亞高壓及東風波都可能影響臺風的路徑，同時低層臺風中心附近風速變化會影響臺風環流結構內力的方向，也會造成臺風路徑移向的變化，高層輻散區對臺風中心的移動具有引導作用。林輝等[8]指出，在臺風預報預警業務中，路徑預報是基礎，尤其是臺風進入48 h警戒線之后的路徑預報，往往微小的偏差就可能得出不同的預報結論。當前，臺風路徑與強度預報仍然是一個難題，需要對更多臺風個例進行深入研究。

2023年10月17—20日，臺風“三巴”在南海生成后沿著海南島東側進入北部灣，然后又沿著雷州半島西側向南折回，影響期間華南多地出現了強降水過程，造成了嚴重的城市內澇，對社會生產、居民生活等產生了危害。對此次臺風“三巴”的影響過程進行分析，從多個方面分析臺風“三巴”的發展變化及其造成的天氣過程發生機制，為今后南海上生成的“臺風”的預報預警工作提供一定的參考依據。

1 資料和方法

研究使用的資料包括中國氣象局熱帶氣旋資料中心提供的最佳路徑數據集，國家氣象科學數據中心提供的逐3小時地面基本氣象觀測數據，以及歐洲中期天氣預報中心提供的逐小時ERA5再分析資料，其空間分辨率為0.25°×0.25°。同時，還使用日本葵花衛星云圖和中國氣象局雷達氣候中心提供的組合反射率拼圖對臺風過程中的云和對流活動進行分析。

在分析臺風影響因素時，選取臺風中心5個經緯距的矩形進行區域平均，利用200 hPa、500 hPa和850 hPa區域平均的緯向和經向平均風速，計算深層（200～850 hPa）、高層（200～500 hPa）和低層（500～850 hPa）

3個層次的環境垂直切變，分析臺風“三巴”的強度變化[9]。

2 臺風“三巴”過程分析

2.1 臺風概述

臺風“三巴”于2023年10月17日14：00在南海西北部以熱帶低壓的形式生成，之后向西北方向移動，于18日14：00增強為熱帶風暴級，被正式命名為“三巴”（圖1a）。隨后臺風“三巴”繼續向西北方向移動，19日09：00左右在海南省東方市沿海登陸，之后繼續北上。19日21：00，“三巴”增強至強熱帶風暴級，中心最低氣壓降至988 hPa，中心風速增至25 m/s（圖1b），隨后向東北方向移動。20日05：00，臺風“三巴”強度降至熱帶風暴級，并開始南落，形成一條“折返”路徑。臺風“三巴”在廣東省湛江市遂溪縣、海南省臨高縣沿海二三次登陸，登陸后其強度進一步減弱，最終于20日23：00被停止編號。

在臺風“三巴”主要影響期間，廣東省中西部、中東部以及海南島發生大到暴雨天氣，其中廣東省中西部地區降水量最大（圖1c），尤其是湛江市和茂名市，一些站點日降水量達到大暴雨甚至特大暴雨級別，3 d累計降水最大達500 mm以上。此次降水過程持續時間較長，過程累計降水量大，在10月較為少見，具有一定的極端性。

圖1" 臺風“三巴”移動路徑及等級變化（a）、臺風底層中心氣壓（單位：hPa）與風速（單位：m/s）變化（b）、10月18—20日華南地區總降水量（單位：mm）（c）

2.2 路徑分析

前期中央氣象臺對臺風“三巴”的路徑預報較為準確，但20日04：00左右路徑預報出現了較大偏差，各個數值機構給出的路徑預報是南落西移，而臺風的實際路線是北上東移，預報未能很好地抓住臺風移動特征。此次路徑預報偏差可能主要源于對西太平洋副熱帶高壓和冷空氣強度預報的誤差。

從19日08：00的500 hPa環流形勢場（圖2a）可以看出，臺風“三巴”同時受東西兩環副高的影響，但主要在東環副高（590線）西側偏南氣流引導下向西北偏北方向緩慢移動。隨后可以看到東環副高明顯減弱東退（圖2b），臺風“三巴”在東環副高的引導下再向東北方向移動。而從925 hPa的假相當位溫和風場變化（圖略）可以發現，在此期間有冷空氣南下，逐漸從臺風“三巴”的西北側卷入，推動臺風“三巴”向東部移動，隨著冷空氣逐漸南下以及東環副高的逐漸減弱，偏北氣流推動“三巴”往南折返。由此可見，此次過程中副高的變動和冷空氣入侵對臺風“三巴”的移動路徑起了主要作用。

圖2" 10月19日08：00（a）、10月20日02：00 （b）500 hPa位勢高度場（單位：dagpm）和風場（單位：m/s）分布

2.3 強度分析

從10月18日14：00—19日21：00，臺風“三巴”從熱帶風暴級加強至強熱帶風暴級，但僅維持了5 h，又減弱至熱帶風暴級。從海溫圖（圖3a）可以看出，從17日14：00熱帶低壓生成到19日21：00臺風最強時段，臺風中心附近海域平均海溫一直大于28 ℃，為臺風的加強提供了有利的海溫條件 。同時，18日14：00—19日21：00，環境垂直風切變都小于7 m/s（圖3b），為臺風“三巴”維持正渦結構和加強提供了有利的環境風場條件 [10]。20日02：00以后，深層和低層環境垂直風切變增強至10 m/s以上，環境風場不利于臺風發展，而臺風在此時卻達到最強，可見深層和低層環境垂直風切變對臺風的增強具有一定的滯后效應。此外，適當的冷空氣卷入也有利于臺風強度的增強[11]。19日夜間，冷空氣南下從臺風西北側卷入（圖略），增強臺風西北側東北氣流，形成指向臺風中心的推力，增強輻合，加強埃克曼抽吸，使得CISK機制更強，同時導致溫度梯度增加，有利于臺風的增強發展。

3 臺風降水過程機制分析

研究進一步以湛江站為例，分析此次“三巴”引起華南地區強降水過程的物理機制。根據湛江站（21.15°N、110.3°E）的降水量時間序列（圖略），此次過程湛江出現了兩個降水峰值，分別是18日21：00—19日00：00、20日09：00～12：00，3 h降水量分別達到92、103 mm，進一步從對流發展、水汽條件和動力條件分析這兩個階段降水的形成機制。

圖3" 臺風中心5個經緯距區域平均的海溫（a，℃）和環境垂直風切變（b，m/s）變化

3.1 對流活動分析

衛星探測反演得到的云頂亮溫在對流發展高度和臺風對流云系發展和演變中具有重要的指示意義[12]。

19日00：00左右（圖略），臺風中心位于海南島西南側沿岸海域，其云系主要集中在臺風中心的北側和東北側，臺風云系結構呈現出明顯的不對稱性。湛江市受臺風外圍的螺旋云系影響，云頂亮溫在-50 ℃以下，具有深對流的特征。同時，湛江市上空雷達反射率最大可達到45 dBz，有利于短時強降水的發生。20日12：00（圖略），臺風已經登陸湛江市，原本分布于廣西壯族自治區與廣東省上空的云系集中到“三巴”的東北側，受冷空氣影響形成一個鋒面云系。云頂亮溫達到-30 ℃以上，對流發展高度下降；湛江市上空的雷達回波最強能達到35 dBz以上，對流活動有所減弱。

3.2 水汽條件

充沛的水汽是形成暴雨的必要條件之一，18—21日臺風一直將充沛的水汽輸送到湛江市上空。19日00：00（圖4a），由于受到臺風外圍的螺旋云系影響，湛江市上空出現了較強的東南水汽輸送，同時湛江地區為水汽輻合區，為降水提供了有利的水汽條件。20日12：00（圖4b），水汽輻合大值區移至廣東西部、廣西東南部一帶，湛江市上空水汽仍然充沛。因此，無論是19日00：00還是20日12：00，湛江市上空都是水汽輻合區，大氣可降水量均為200～400 g/m2（圖略），給湛江市的持續性降水和兩次降水峰值提供了良好的水汽條件，且20日12：00水汽輻合量達150×10-5 kg/（m2/s）以上，使得該階段盡管對流活動減弱，但出現的降水更強。

圖4" 2023年10月19日00：00（a）、20日12：00（b）整層水汽通量（箭頭，kg·m-2·s-1）及其散度（填色，10-5 kg·m-2·s-1）

3.3 動力條件分析

大氣不穩定層結引發的垂直上升運動也是形成強降水過程的重要條件。19日00：00，湛江市上空700 hPa

出現了冷平流，而850 hPa則為暖平流（圖略），即湛江市上空的中低層出現下暖上冷的結構，存在對流不穩定的現象，容易觸發不穩定能量。同時，低層的暖平流也給湛江市降水過程提供了能量，使降水持續發展。此時，湛江市上空存在較弱的上升運動（圖5a），配合充沛的水汽條件，仍然產生了較強的降水。20日12：00，22°N以北地區形成了等假相當位溫線密集區（圖5b），從低層到高層由南向北傾斜。密集帶北側700 hPa以下假相當位溫數值相較于19日00：00明顯下降，表明此時已有冷空氣南下，與南側的暖濕氣流對峙形成傾斜的鋒面系統，湛江市及湛江市以北地區上空出現強烈的上升運動，最高在500 hPa以上。強烈的上升運動給湛江市帶來了強降水，3 h累計降水超過100 mm。

圖5" 2023年10月19日00：00（a）、20日12：00（b）沿110°E假相當位溫（實線，單位：K）與垂直速度（填色，正值為上升運動，單位：Pa/s）的垂直分布

4 結論

利用最佳路徑數據集、國家氣象科學數據中心臺站觀測數據和歐洲中期天氣預報中心ERA5再分析資料等對2023年10月南海臺風“三巴”的發展變化及其降水機制進行了診斷分析，得到以下幾點結論。

（1）臺風“三巴”在南海生成后受東環副高影響北上，到達北部灣東北區域以后，由于東環副高東移減弱和冷空氣的卷入往東移動后南落，形成“折返”的移動路徑，各個數值預報機構對其路徑發展均產生較大的誤差。

（2）在臺風發展期間，較高的海溫和弱的環境垂直風切變有利于臺風“三巴”的增強，而之后冷空氣的卷入和垂直風切變的增強使得臺風逐漸消失。

（3）臺風“三巴”在湛江地區引起了兩個階段的強降水過程，第一階段的強降水主要受臺風外圍螺旋云系的影響，中低層冷暖平流形成的對流不穩定觸發了大氣中的不穩定能量；第二階段的降水由于南下冷空氣與臺風外圍暖濕氣流交綏形成鋒面引發強烈的上升運動，為降水提供了有利的動力條件。兩個階段均有臺風外圍水汽輸送，并且在湛江地區形成水汽輻合，為湛江持續降水提供了充沛的水汽條件。

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收稿日期：2024-08-25

基金項目：廣東海洋大學科研啟動經費資助項目（060302032105）。

作者簡介：黎詩晴（2002—），女，廣東廣州人，研究方向為天氣診斷分析。#通信作者：朱陵晶（1989—），講師，研究方向為天氣學診斷分析教學，E-mail：ljzhu@gdou.edu.cn。