（气象学专业论文）影响广西台风的气候特征、强度变化与暴雨增幅的研究.pdf

摘要 本文利用1 9 5 0 - - 1 9 9 9 年台风年鉴资料对登陆影响华南西部和广西的热带气旋 的若干气候特征做了分析，选取9 6 1 5 号和0 1 0 3 号两个典型台风进行大尺度环境场特 征的对比研究，并对其中一个登陆后持续时间长，并引发严重洪涝的0 1 0 3 号台风做 进一步的诊断和数值模拟，在此基础上展开动力场。热力场和能量收支的诊断分析， 得到些有益的结果。 气候统计分析表明：登陆进入华南西部的台风占整个登陆华南台风的7 5 以上， 而中心进入广西、强度达热带风暴以上( i 8 级) 热带气旋年均约1 9 个。其中达强 热带风暴以上( 1 0 级) 达8 4 以上它们都具有显著的年际变化特征。影响广西的 台风陆上持续时间以8 月份最长，其次为9 月，但在广西境内的持续时间最长为9 月。登陆后陆上的持续时间对于不同的台风差异极大，持续时间的长短与登陆后1 2 小时台风强度的衰减程度密切相关。通过对比分析两个登陆点和陆上路径基本相同， 但其强度变化及产生的暴雨相去甚远的台风大尺度环流系统特征发现：地面低压、高 温的形势场有利于登陆台风的维持。源于南海南部和孟加拉湾的热带急流共同形成台 风南侧的西南急流是台风登陆后得以维持和引发暴雨增幅的重要系统。这支偏西南急 流为台风提供了充足的水汽，也是导致两个台风涡度场结构差异的重要原因。中高纬 环境系统在时空上的合理配置，使华南西部的低层处于气旋环流而高层为弱的辐散， 并具有弱的垂直风场切变的大尺度环境场中，既减缓了登陆台风的移动速度，又提供 了有利于台风环流得以维持的大尺度环流系统条件。 进一步的诊断分析表明：登陆台风暴雨具有明显的中尺度特征，是热带对流中尺 度云团的移入和发展产生的。台风环流的维持及暴雨增幅与位于台风环流南北两侧的 急流中心的汇合和加强，以及副高与台风间形成的次级纬向环流密切相关。台风登陆 后，台风中心附近的涡度场、散度场等动力场与台风环流有很好的配置，暴雨区的温 度场具有准对称的特征。这些特征与登陆北上引发华北暴雨的斜压结构有很多不同。 能量的分析指出：登陆后的台风能量的维持是由于中低层旋转风和辐散风均产生 动能，而且交替出现相互转化。在暴雨增幅时，辐散风动能向旋转风动能转化两种 动能都明显增加，达到同一量级。说明两种动能都对总动能增加有同等的重要性，这 也与登陆北上引起暴雨的台风能量演变特征不同。另外，在这一期间。低层动能水平 通量的辐合，也有利于动能的增加和台风环流的维持和加强。 关键词：登陆台风，广西，气候特征，强度变化，暴雨增幅 t h e s t u d y o f g u a n g x ia f f e c t i n gt r o p i c a lc y c l o n e s ：t h e i r c l i m a t i cf e a t u r e s ，i n t e n s i t yv a r i a t i o n sa n dh e a v y r a i n f a l l e n h a n c e m e n t s m a j o r ：m e t e o r o l o g y n a m e ：y a o c a i s u p e r i o r ：p r o f e s s o r h e h a i y a n a bs t r a c t t h et h e m eo f t h i ss t u d yi st od o c u m e n tt h ec l i m a t i cf e a t u r e so f t r o p i c a lc y c l o n e s ( t c ) m a d el a n d f a l la r o u n dw e s t e r n p a r to f s o u t h - c h i n aa n dg u a n g x i p r o v i n c e ，t oi n v e s t i g a t et h e e n v i r o n m e n t a l f e a t u r e s ，t h ed y n a m i ca n dt h e r m o d y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c s o ft w oq u i t e d i f f e r e n tk i n d so f l a n d f a l l i n gt c s e s p e c i a l l y , t y p h o o n9 6 1 5a n dt y p h o o n 0 1 0 3a r es e l e c t e d t oc a r r yo u tac o m p a r a t i v es t u d y m o r ed e t a i ld i a g n o s t i ca n a l y s i sa n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o n s t u d ya r ef o c u s e do nt y p h o o n0 10 3 ，w h i c hi so n eo ft h et y p i c a lc a s e st h a te x p e r i e n c e da l o n gd u r m i o n a f t e ri t sl a n d f a l l ，a n db r o u g h ts e v e r ef l o o dh a z a r d o u st ot h el o c a la r e a ， b a s e do nd a t ao ft y p h o o nc h r o n o l o g yf r o m1 9 5 0 1 9 9 9 ，s t a t i s t i c a la n a l y s i ss h o w st h a t t c sm a d el a n d f a l lt ot h ew e s t e r np a r to fs o u t h c h i n am a ya c c o u n tf o r7 5 o ft h et o t a l n u m b e r so ft h o s em a d el a n d f a l la r o u n ds o u t h c h i n aa r e a s a v e r a g e l y , t h en u m b e r so ft c s i n v a d e dg u a n g x i ( w i t ht h e i rc e n t e rp o s i t i o nl o c a t e dw i t h i ng u a n g x ip r o v i n c ea n dw i t ht h e m a x i m u ms u s t a i n e ds u r f a c ew i n d so f g r e a t e rt h a n1 7 m s t r o p i c a ls t o r m s ) a r ea b o u t1 9 c a s e sp e ry e a r a m o n gt h i sn u m b e r s t h o s ew i t hm a x i m u ms u s t a i n e ds u r f h c ew i n d so f ，i i g r e a t e rt h a n2 4 m s ( s e v e r et r o p i c a ls t o r m s ) m a y a c c o u n tf o r8 4 b u ta l lo ft h e s ep r e s e n t d i s t i n c ta n n u a lv a r i a t i o nf e a t m e s a n a l y s i sa l s of o u n dt h a t ，i nt h o s et c so fh a v i n gg r e a t i m p a c t s o ng u a n g x ip r o v i n c e ，t h el o n g e s t d u r a t i o no n e sa f t e rt h e i rl a n d f a l l i n ga r ei n a u g u s t ，t h es e c o n dl o n g e s td u r a t i o ni ns e p t e m b e r ，b u ti ng u a n g x ip r o v i n c e ，t h el o n g e s t o n ei sa p p e a r e di ns e p t e m b e r t h ed u r a t i o no f l a n d f a l l i n gt c si sq u i t ed i f f e r e n tf r o mc a s e s t oc a s e ，d e p e n d i n go nt h e i ri n t e n s i t y , t h e i rw e a k e n i n gp r o c e s sw i t h i nt h e1 2h o u r sa f t e r t h e i ri n n f a l l i n g c o m p a r a t i v es t u d i e s o ft y p h o o n9 6 15a n dt y p h o o n0 1 0 3 ( b o t hw i t hq u i t es i m i l a r l a n d f a l l i n gp o s i t i o na n dm o v i n gt r a c k s ，b u tl e dt oq u i t ed i f f e r e n ti m p a c t sa f t e rt h e i rl a n d f a l l ) h a v es h o wt h a tt h el a r g es c a l ee n v i r o n m e n t a lc i r c u l a t i o n sp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei nt h e i r l a n d f a l l i n gp r o c e s s e s t h es u r f a c el o w , t h ew a r n le n v i r o n m e n t a ls i t u a t i o ni sf a v o r a b l et ot h e i n t e n s i t ym a i n t e n a n c eo fl a n d f a l l i n gt c t h es o u t h w e s t e r l yj e t sf r o ms o u t h e r ns o u t h c h i n a s e aa n db e n g a lg u l fa r et h em a i ns y s t e m sk e e p i n gt h e i n t e n s i t yo fl a n d f a l l i n gt c s ，a n d c a u s i n gt h ee n h a n c e m e n t so fh e a v yr a i n f a l l t h i ss o u t h w e s t e r l yj e ti sf o u n dt op r o v i d e s u f f i c i e n tw a t e rv a p o ri n t ot c ，w h i c ha r ea l s ot h em a i nr e a s o n sw h yt h ev o r t i c i t ys t r u c t u r e s o ft h e s et w o l a n d f a l l i n gt cp r e s e n ts oq u i t ed i f f e r e n tf e a t u r e s t h em i d d l ea n dh i g hl a t i t u d e a t m o s p h e r i cc i r c u l a t i o n sa r ea l s oi m p o r t a n tt ot h ei n t e n s i t ym a i n t e n a n c eo fl a n d f a l l i n gt c t h ef a v o r a b l ec o n d i t i o n so fl o w l e v e lc o n v e r g e n c ea n du p p e rl e v e lw e a kd i v e r g e n c e ，t h e w e a kv e r t i c a lw i n d s h e a r , a l lt h e s en o to n l ys l o wd o w nt h em o v e m e n to fl a n d f a l l i n gt c ，b u t a l s op r o v i d ef a v o r i t el a r g e - s c a l eb a c k g r o u n d sf o rt h em a i n t e n a n c eo f t cc i r c u l a t i o n s f u r t h e rd i a g n o s t i cs t u d i e ss h o wt h a th e a v yr a i n f a l la c c o m p a n i e dw i t ht h el a n d f a l l i n g t c si sc h a r a c t e r i z e dw i t hm e s o s c a l ef e a t u r e t h eh e a v yr a i n f a l li st h ed e v e l o p m e n tr e s u l t s o ft r o p i c a lc o n v e c t i v ec l o u dc l u s t e r s ，w h i c ho f t e no b s e r v e ds h i f t i n gi n t ot cc i r c u l a t i o n s m a i n t e n a n c eo ft h el a n f a l l i n gt cc i r c u l a t i o n sa n dt h ee n h a n c e m e n to ft c p r e c i p i t a t i o na r e f o u n dt ob e m a i n l ya s s o c i a t e d w i t ht h e f o l l o w i n g f a c t o r s ：t h ec o n f l u e n c eo ft h et w o m a x i m u mw i n dc e n t e ro rj e t s r e s p e c t i v e l y s i t u a t e dt ot h en o r t ha n ds o u t ho ft c ；t h e s e c o n d a r yl a t i t u d i n a lc i r c u l a t i o nf o r m e db e t w e e nt h et ca n ds u b t r o p i c a lh i g h f i n d i n g sa l s o p r e s e n tt h a tc o m p a r i n g t ot h en o r t h c h i n a ，t h es t r u c t u r e so f l a n d f a l l i n gt c s i ns o u t h - c h i n a a r ec h a r a c t e r i z e db ym a n yd i f f e r e n tf e a t u r e s i n s o u t h - c h i n a ，t h ev o r t i c i t ya n dd i v e r g e n t f i e l d sn e a rt h ec e n t e ro f l a n d f a l l i n gt c r e v e a la v e r yg o o dr e l a t i o n s h i pt ot h et cc i r c u l a t i o n ； i i t t h es 讥l c t u r e so f t e m p e r a t u r ef i e l d sn e a rt h eh e a v yr a i n f a l la r e as h o w m o r e s y m m e t r y e n e r g yb u d g e ta n a l y s i ss h o w s t h a tt h ee n e r g yb a l a n c eo f l a n d f a l l i n gt c i sm a i n t a i n e d b y t h ek i n e t i ce n e r g y p r o d u c t i o na n d t h ea l t e r n a t i v ec o n v e r s i o n sa s s o c i a t e dw i t hl o w l e v e l a n dm i d l e v e lr o t a t i o n a la n dd i v e r g e n tw i n d d u r i n gt h ee n h a n c e m e n tp e r i o do fh e a v y r a i n f a l l ，d i v e r g e n tk i n e t i ce n e r g y c o n v e r t st or o t a t i o n a lk i n e t i c e n e r g y ；b o t h i n c r e a s e e v i d e n t l yt ot h es a m e o r d e r s oi tc a r lb ec o n c l u d e dt h a ti nt h i ss i t u a t i o n ，t w ok i n d so f k i n e t i c e n e r g yp l a yt h es a m ei m p o r t a n tr o l e i nt h ei n c r e a s eo ft o t a lk i n e t i c e n e r g y t h i s a l s o i n d i c a t e st h ed i f f e r e n te n e r g yb a l a n c ew h e nc o m p a r i n gt ot h o s et c so fn o r t h w a r d m o v i n g a n d a c c o m p a n y i n g w i t hh e a v yr a i n f a l l sa f t e rt h e i rl a n d f a l l s a d d i t i o n a l l y , d u r i n gt h i sp e r i o d ， t h el o w - l e v e lk i n e t i ce n e r g yh o r i z o n t a lf l u xc o n v e r g e n c ei sa l s of a v o r a b l et ot h ei n c r e a s eo f t ck i n e t i ce n e r g y , h e l p f u lt ot h ei n t e n s i t ym a i n t e n a n c eo f t cc i r c u l a t i o n k e y w o r d s ：t cl a n d f a l l ，g u a n g x ip r o v i n c e ，c l i m a t i cf e a t u r e s ，i n t e n s i t yv a r i a t i o n ，h e a v y r a i n f a l 】e n h a n c e m e n t j v 第1 章引言 i 1 本研究的目的、意义 我国是世界上受热带气旋影响最为严重的国家之一。热带气旋登陆十分频繁， 平均每年登陆台风的数目有7 8 个，是世界上台风登陆最多、灾害最重的国家。 近四年来我国大陆平均每年单纯因台风造成灾害的经济损失达2 4 6 亿元，平均每年 死亡数达5 7 0 人。热带气旋的灾害常常是登陆热带气旋在大陆上维持长时间不消， 并与中纬度天气系统共同作用引发的暴雨洪涝造成的。发生于1 9 7 5 年的7 5 0 3 号台 风( n i n a ) 就是在福建登陆后北上在陆地上维持不消，移到河南驻马店与环境场共 同作用产生了破历史记录的特大暴雨( 1 0 6 2 m m d a y ) ，造成两座水库崩溃、洪水泛 滥，数万人丧生。因此，登陆我国热带气旋的维持及其引发的暴雨洪涝一直是人们 关注的焦点。 台风登陆过程的研究涉及气象和海洋两个领域。台风在登陆过程中，因地形的 作用，环境场的改变，其结构将发生变化。而结构的变化会使台风强度发生相应的 变化，也会使台风的风雨和强度出现相应的变化，因此，登陆台风结构的变化是研 究登陆台风的重要内容。 台风登陆后最引人关注的问题是在陆地上维持的时间。陆地磨擦和隔断海洋水 汽源使登陆台风最终必将消亡( 除少数登陆入海台风外) ，但在陆上维持时间长短 不一，有的台风触及陆地几小时就消亡、有的台风在陆上可维持3 5 天、“。甚至登 陆点及登陆后陆上路经极为相似的台风，其陆上维持的时间也相差甚远。这除了与 台风本身的结构有关外，大尺度环境场是个十分重要的因素。因此，登陆台风陆上 维持的环境条件和机制关系到台风灾害，是登陆台风研究中的另一个重点。 华南西部是受到登陆台风灾害严重影响的地区之一。广西是华南西部的重要省 区，平均每年有2 2 个热带气旋进入该地区”1 。因台风大风及台风引发的暴雨洪涝 给这一地区的经济发展和人民生活带来了重大影响。发生于近年的9 6 1 5 号和0 1 0 3 号就以其登陆后罕见的大风及引发的洪涝造成了巨大的经济损失。由于华南西部其 特殊的地理位置，即东亚季风和南亚季风交替活动区，中低纬系统相互作用频繁， 地形影响和天气系统复杂多样，这就决定了进入这一地区的热带气旋维持并引发暴 雨洪涝的机制可能更为复杂0 1 。因此，深入探讨影响华南西部登陆台风的结构变化， 陆上维持条件及引发暴雨机制，是提高这一地区防灾减灾能力十分紧迫的需要。同 时也是认识登陆我国台风活动及其规律的重要组成部分，同样具有重要的学术价 值。 1 2 与本研究工作相关的国内外研究动态 热带气旋的主要灾害往往是在登陆( l a n d f a l l i n g ) 前后造成的，要减轻台风 灾害，首先要研究其登陆问题。自河南“7 5 8 ”灾害发生后，气象工作者对登陆台 风，特别是台风登陆后在陆上长时间维持不消，从而引发暴雨洪涝的天气气候背景， 结构特征、能量分析等方面进行了广泛的探索，取得了一系列的成果： 陶诗言( 1 9 8 0 ) 研究指出“1 ，我国强度最强的特大暴雨大都是由台风引起的， 热带气旋暴雨的突然增幅与中纬度环境相互作用、台风内部的中尺度强对流源、大 尺度水汽通道、地形作用以及台风残余环流的维持和停滞等密切相关。陈联寿进一 步指出( 1 9 9 9 ) ”1 ，台风在陆上维持不消与下列因素有关：( 1 ) 台风环流保持着一 定的水汽供给；( 2 ) 台风环流中存在着活跃的中尺度强对流活动；( 3 ) 弱冷空气侵 入台风环流引起变性，( 4 ) 移入高空强辐散区之下。另外，登陆后维持时间氏短还 和登陆的季节、登陆地区的地形、登陆前台风的强度等有关。 登陆台风的结构与强度的衰减及暴雨的增幅密切相关。谢义炳等( 1 9 7 9 ) 采用 比较完全的u 方程对“7 5 8 ”河南特大暴雨的动力过程进行诊断分析”1 ，指出了导 致这种天气过程与垂直运动大小的关系以及水汽凝结潜热的突出影响，得到了登陆 台风和暴雨区的三维运动图象。李崇银( 1 9 8 3 ) ”1 利用一个简单的数学模型，基于 c i s k 理论，从动力学角度讨论了环境场对台风发生发展的影响，指出对流层低层的 气旋性切变基本气流可以使台风增长率明显增大，从而解释了赤道两风或西南季风 的加强以及适中强度的冷空气影响有利于台风生成和发展的天气事实，对流层上层 反气旋性切变基本气流有利于台风发展，而对流层上层气旋性切变基本气流使台风 削弱。蒋尚城等( 1 9 8 1 ) 分析了登陆北上减弱的7 8 0 5 号风在华北所产生的暴雨过 程指出”：在中低纬系统相互作用下导致暴雨系统具有半热带性质。陶祖钰等。1 ( 1 9 9 4 ) 分析了1 9 9 2 年9 2 1 6 台风( p o c l y ) 登陆后的结构和暴雨，指出由于9 2 1 6 号台风具有不对称的结构并在登陆后始终位于2 0 0 h p a 高空副热带急流入口区右侧 的强辐散区的下方，因而在登陆后能长期维持，并在台风东北侧存在强上升运动造 成大范围的暴雨和大风天气。 能量分析是研究登陆台风演变机理的重要手段。丁一汇等( 1 9 8 5 ) 在研究太平 洋台风动能收支时指出“，随着台风的发展，中低层辐散风与无辐散风动能之间的 转换函数明显增加，而上层减小，但对整个层次则为显著增加。贺海晏等1 ( 1 9 9 2 ) 利用动能平衡方程，分析了1 9 8 3 年3 月1 日影响珠江三角洲的一次强对流天气过 程指出：尽管辐散风动能在总动能中所占比重很小，但它的变化与强对流天气过程 的发展有着更为密切的关系。梁必骐等( 1 9 9 5 ) 0 2 1 在研究南海热带气旋的发生发展 时发现在强热带风暴的总动能收支中，辐散风作功是主要的动能产生项、旋转风作 功主要是消耗项。谢安等( 1 9 9 2 ) 对一个登陆我国的台风以及它和西风带相互作用 的过程进行能量学分析指出“：在台风附近有大量的有效位能释放，台风系统韵边 界有大量位能流入环境大气，从而使台风环流迅速减弱，在台风槽里生成的气旋则 从环境大气中得到位能而得到发展。于玉斌( 1 9 9 9 ) 。”等对华北台风低压暴雨的能 量进行了分析，得出了北上台风能量演变与暴雨增幅之间的关系。台风发生发展的 诊断研究也取得了一系列的成果“”。”3 。 随着计算机的发展，数值模式也得到迅速发展。数值研究表明，中尺度天气系 统的某些特征能够在以常规观测资料为初值的中尺度模式中形成，利用中尺度模式 连续输出的高分辨率数值模拟结果，研究具有中尺度特征的台风登陆过程的演变， 是在目前中尺度观测网尚未完善的情况下揭示天气过程演变机理的有效方法，近年 来日益得到人们的重视。徐祥德等( 1 9 9 8 ) 采用n c a r p s u 的m m 4 中尺度模式模拟 了8 4 0 7 号台风北上变性发展的过程“。模拟结果进一步证实中高纬环境场大尺度 锋面系统对北上台风低纬系统的影响作用，某种程度上揭示了中低纬度系统相互作 用的现象及其机理。孙建华。2 1 对1 9 9 4 年6 月1 2 1 3 日过程进行了数值模拟。利用 模式的输出资料对在此期间的b 中尺度对流系统的结构和演变进行了分析研究，说 明了一个较为完善的高分辨率模式能揭示一些中尺度系统的发展规律和结构特征。 从以上一些针对登陆台风强度变化及暴雨增幅的研究成果看，己有大量的工作 研究了这一过程的结构和发展演变特征，包括观测资料的分析和数值模拟研究。这 些成果极大地丰富了关于登陆台风的认识和促进了台风预报业务的发展。然而，我 国台风研究还存在不少薄弱环节，特别是针对异常台风，如强度突变( 包括突然加 强，减弱，或登陆后持续不消) 、暴雨增幅等的机理需要深入研究：登陆后台风强 度和台风暴雨的预报技术尚有待发展；而且在已有的成果中，大多是针对于在海上， 或登陆后北上影响华东，华北的情形，针对影响华南西部尤其是广西的热带气旋的 研究还较少。”“。我国海岸线漫长，环流天气系统的差异极大。因此，针对于不同 的区域，以更多的台风个例做为样本研究，特别是要研究其登陆前后的环流系统特 征的变化规律，其结构的差异及其与台风强度变化，暴雨增幅的关系，是当前推进 台风理论研究，改进台风预报技术的重要环节之一。 1 3 本研究的主要内容 ( 1 ) 揭示华南西部登陆台风的年际和月际分布特征、陆上强度变化是本研究 首先要做的基础工作。 ( 2 ) 进一步研究大尺度环流场、环流系统特征与影响华南西部登陆台风陆上 强度变化及暴雨增幅的关系。已有的研究表明，对于登陆北上影响华北的台风，其 在陆上长时间维持并引起暴雨增幅的大尺度环境场为：位于高空急流入口区右侧的 强辐散流场的下方，而中低层受弱冷气的影响。形成温压场的不对称结构，由斜压 不稳定能量的释放而使台风强度得以维持并造成大范围暴雨。而影响华南台风多发 季节的7 8 月，低层冷空气难以侵入华南南部，高层盛行偏东气流。因此，本研 究试图探讨影响华南西部的登陆台风陆上强度变化及能否引起暴雨增幅的大尺度 环境场的主要因子和差异。 ( 3 ) 寻求影响华南西部的热带气旋的陆上强度变化及暴雨增幅等与台风登陆 前后结构特征变化的关系。登陆台风登陆前后的结构特征与强度变化关系密切。已 有的研究着重于海上台风及登陆之后的结构特征，而对比登陆前后的结构变化特征 的研究不多。针对登陆北上影响华北的台风研究中，比较一致的看法认为其具有半 冷半暖的斜压结构。而影响华南和华北的环流系统及其配置差异甚远，在这样不同 的背景下，其环流、动力场及热力场的结构是否也存在较大的差异，这是本研究所关 心和想弄清楚的问题。 ( 4 ) 探讨台风登陆过程的能量转化方式。分析台风登陆过程的能量转换方式 是揭示台风强度变化及引起暴雨增幅机理的重要手段。关于能量的分析已有大量的 研究，然而针对于华南西部的登陆台风较少，而且对整个登陆过程的能量分析也不 多见。因此，通过分析台风登陆前后的各种能量分布特征及其转换，将有助于揭示 登陆台风强度变化及引起暴雨增幅的原因，是本研究的个重要内容。 第2 章研究方法及资料处理方法 2 1 研究对象与方法 本文首先运用气候统计与分析的方法，揭示华南西部登陆台风的年际和月际分 布特征、陆上强度变化及暴雨分布特征。继而选取两个典型个例，运用天气学和动 力诊断分析的手段进行大尺度环境场、环流系统及其配置的对比分析。最后选取一 个登陆后维持时间长，暴雨增幅明显的个例进行中尺度数值模拟，用中尺度的客观 分析及模拟的结果，进一步进行中尺度特征及能量分析，以揭示其登陆前、后的结 构及能量转换特征。最后综合大尺度与中尺度特征以及能量分析的结果，揭示华南 西部台风强度维持及暴雨增幅的主要成因、环流系统配置特征及可能的机理。 2 2 资料与模式说明及处理 统计和分析所用的资料有：1 9 5 0 - - 1 9 9 9 年5 0 a 中央气象局编的热带气旋年签， 美国n c e p n c a r 分析的全球逐日分析场中1 9 9 6 9 月和2 0 0 1 年7 月每6 小时一次高 度场，温度场、风场和温度场资料，该资料的水平分辨率为2 5 2 5 经纬度；2 0 0 1 年7 月2 月0 8 时至3 月2 0 小时的逐小时降水，1 0 x 1 0 ( k m ) 的t 。资料，每日两次 的探空资料等。 文中使用的物理量是在l a m b e r t 投影的正方形网格上计算的，网格距为5 0 k m 。 本文所用数值模式为p s u 和n c a r 发展起来的有限区域中尺度模式删5 ，数值模 拟的方案：计算区域为9 8 一1 1 9 。e ，1 2 5 3 3 6 。n ，双重嵌套网格格距分别为4 5 和1 5 公里，模式的大的背景场采用t 。分辨率为l _ 1 2 5 。x1 1 2 5 。的初始分析场， 另外，为了使初始场包含更多的中尺度信息，再用常规的探空和地面资料在背景场 的基础上再分析，形成模式的最终初始场。垂直方向分2 3 层( 仃坐标) ，1 0 0 ， 0 9 9 ，0 9 6 ，0 9 3 ，0 9 0 _ 。q 8 7 ，0 8 4 ，0 8 0 ，0 7 6 ，0 7 2 ，0 6 4 ，0 5 5 ，0 5 0 ， 0 4 5 ，0 4 0 ，0 3 5 ，0 3 0 ，0 2 4 ，0 1 8 ，0 1 2 ，0 0 6 ，0 0 0 。采用张驰的流入流 出侧边界条件；b l a c k a d a r 行星边界层方案，水汽方案为隐式方案( g r e l l 积云参 数方案) 和显式方案使用。 第3 章影晌华南西部及广西登陆台风的若干统计特征 3 1 影响华南西部的热带气旋的统计特征 华南地区( 这里指1 1 9 。e 以西沿海) 是我国登陆、影响热带气旋最多的区域， 而且中心大部分进入华南西部( 这里指1 1 3 。e 以西的广东和广西陆地) 。从登陆华 南和进入华南西部的热带气旋数目年际变化( 图3 1 ) 中可看出，进入华南茜部的 热带气旋年际变化显著最多达8 个，而最少的年份只有1 个。其年际变化基本与 整个华南的登陆台风一致。其总数、平均数均达整个华南登陆台风的7 5 以上。从 月际分布看( 图3 2 ) ，它们的高发季节都为7 9 月，而以8 月最高，进入华南西 部的登陆台风占该月总数的近8 0 。 在登陆的热带气旋中，强热带风暴、及台风常常带来狂风暴雨，因此，( 图3 3 ) 给出了强热带风暴、台风影响华南的情况，从年际分布看，也具有明显的年际变化， 登陆华南地区最多的年份有1 0 个而最少的年份只有1 个。而进入华南西部地区的 最多的1 9 7 1 年有8 个，而最少也有1 个。 图3 3 进入华南西部与登陆华南的强度达理热参鼹暴以上的热带气旋数年 际变化对比图 从月际分布图( 图3 4 ) 上看，以9 月份最多，但高峰期两者均发生于7 9 月。 上述的事实表明，登陆或进入华南西部的热带气旋，无论从个数上，还是分布特征上 与整个华南登陆的热带气旋有很好的相关性，因此，研究登陆或进入华南西部的登 陆台风对认识整个登陆华南台风具有十分重要的意义。 图3 4 进入华南西部与登陆华南的强度达强热带风暴以上的热带气旋数 月际变化对比图 3 2 中心进入广西境内的热带气旋的若干特征 3 2 1 年、月分布特征 若按首次登陆计，近5 0 年( 1 9 4 9 - - 2 0 0 0 年) ，进入北部湾直接登陆广西的热带 气旋数非常少( 总数为2 个) ”。但中一5 - - 次登陆或经广东省进入广西仍具有8 级 以上强度的热带气旋却比较频繁。因此广西成为受台风影响较为严重的省区之一。 从中心进入广西境内的热带风暴( 8 9 级) 及强热带风风暴以上( 1 0 级) 的年 际分布对比图( 3 5 ) 上可见，年均有1 9 个热带风暴以上强度的热带气旋中心进 入广西，其中强热带风暴以上占8 4 以上。两者都存在显著的年际变化，最多的年 份分别为5 个和4 个，而最少的年份1 个也没有。 图3 5 中心进入广西的热带风暴和强热带风暴的年际分布对比图 从两者的月际分布图上( 图3 6 ) 可见，其分布较为一致，以7 月份为最多、 强热带风暴占总数的8 0 ，高发期仍为7 9 月，但逐月递减，这与华南西部登陆台 风有所不同。 3 2 2 登陆点特征 不同的登陆点，由于地形的差异很大，对登陆台风的强度和风雨分布有较大的 影响。 表3 - 11 9 5 0 - - 1 9 9 9 年中心进入广西的台风逐月登陆地段一览表 月 1234567891ol l12 合计 登陆淤 1000035l l5531o3 3 20000l51 41 292oo 4 3 f 3ooo00191 1700o2 8 l 合计 000041 】3 42 82 15l0 我们将登陆华南台风的登陆地段划分为三个区域，它们分别是：t 段为湛江以西，2 段为湛江到1 1 3 。e ，3 段为1 1 3 。e 以东。表1 给出了逐月进入广西的台风的登陆 地段分布。平均而言，在2 段登陆数最多，其次是l 和3 段。在l 、2 地段登陆的， 以7 月最多，而1 1 3 。e 以东的登陆的以8 月晟多。 3 2 3 陆上维持与强度变化分布特征 登陆台风产生的灾害与登陆后陆上维持的时间跃短密切相关，髓陆后的维持时 间是台风预报的难点之一。图3 7 是进入广西的热带气旋平均陆上维持时间及境内持 续时间逐月分布图。从图3 7u 丁见，影响厂h 西的台风陆上持续时间的月际差0 很大， 以8 月份最长，达3 0 多小时，其次为9 月，而以5 月最短，不足1 5 小时。相比之 图3 7 进入广西的热带气旋平均陆上维持时问及境内持续时问月分布图 下，在境内的持续时间以9 月最长，但各月相差并不大，除1 1 月小于6 小时外， 其余均在1 0 1 5 小时之间。在5 0 年中，最长的是6 0 0 8 号台风，陆上持续长达8 0 小时，境内达6 小时，而月均最长的8 月。陆上持续时间最长的个例达8 0 小时， 最短的9 5 0 6 号才4 小时，可见，影响广西的热带气旋无论在月均持续时间，还是 在同一季节中不同的台风，其陆上持续时间均存在很大的差异。 为了进一步分析持续时间与台风强度的关系，图3 8 和3 9 分别给出了热带风 暴与强热带风暴以上强度的热带气旋陆上及广西境内的持续时间对比图。从图3 。8 和图3 9 中可见，强热带风暴以上的热带气旋平均要比热带风暴的持续时间更长一 些，但月际差异明显。陆上维持时间差异较大在6 月和8 月，而在广西境内持续时 间差异最显著出现在6 月。 热带气旋登陆后持续的时间长短与登陆后0 一1 2 小时的强度变化特征密切相 关。分别选取快速减弱和缓慢减弱两组( 每组选1 0 个个例) 登陆台风，制作登陆台 风o 1 2 和1 2 2 4 两个时段中心气压和风速的衰减图( 图3 1 0 ) ，分析a 图和b 图 可见，在登陆后的o 1 2 小时，快速减弱的热带气旋中- 1 3 , 气压减弱3 3 h p a ，比缓慢 减弱的另一组热带气旋大2 2h p a ，但在1 2 2 4 小时的时段内，它们的差值仅为4 h p a 。中- 1 3 , 风速衰减的对比也具有同样的特征，两组在0 1 2 小时的时段内，相差 1 6 m s ，而1 2 2 4 小时的时段仅相差2m s 。因此，登陆后o 一1 2 小时内热带气旋 中1 3 , 强度的衰减程度对登陆热带气旋的陆上维持时间起着关键的作用。 图3 8 进入广西的强热带风暴( 1 0 级) 以上与热带风暴( 8 9 级) 在陆地上平均持续时间对比图 图3 9 进入广西的强热带风暴以上( 1 0 级以上) 与热带风暴( 8 - 9 级) 在广西境内平均持续时间对比图 图3 1 0 两组进入广西的强热带风暴以上的热带气旋登陆后0 1 2 小 时( a ) 和1 2 2 4 ( b ) , b 时阶段衰减图 3 3 本章小节 1 、影响华南西部的台风占整个登陆华南登陆台风的7 5 以上，与影响华南台风 一样，具有明显的年际、月际分布特征。 2 、年均有1 9 个达风暴强度以上( 8 级) 的热带气旋中心进入广西，其中达 强热带风暴以上( l o 级) 的占8 4 以上，两者都存在显著的年际变化。平均而言， 以湛江到1 1 3 。e 一段登陆的台风最多。 3 、影响广西的台风陆上持续时间的月际差别很大，以8 月份最长，达3 0 多小 时，其次为9 月。在广西境内持续的时间以9 月最长，但各月相差不大。 4 、登陆时强热带风暴( 1 0 级) 以上的热带气旋平均要比热带风暴的持续时 间更长一些，但月际差异明显。登陆后1 2 小时台风中心的强度的衰减程度对陆上 的维持时间起着关键的作用。 第4 章两个典型台风个例环境场特征的对比分析 从上节的统计分析可见，登陆影响广西的热带气旋陆上维持时间及暴雨的分布 差异很大，造成这种差异的因素是多方面的，地形、台风本身的结构、环境场、环 流系统及其配置是很重要的方面。为了从环流系统、环境场的特征及演变的角度来 探讨登陆台风维持及暴雨分布的因子，我们选取了两个典型台风：其登陆点及登陆 后的路径比较一致，而其登陆后维持的时间及产生的暴雨却相去甚远的9 6 1 5 和0 1 0 3 号台风做对比分析。 4 1 两个台风过程概述 登陆0 1 0 3 号台风榴莲( 图4 1 a ) 于2 0 0 1 年6 月3 0 日下午在南海中部生成， 以后在西北行过程中逐渐在近海加强成台风，并于7 月2 曰3 4 时在广东湛江附 近登陆，登陆时中心风速仍有1 2 级，中心气压9 7 0 h p a ，登陆后继续偏西北行穿过 厂西西南部、缓慢减弱消失于越南北部。在这个过程中，广西大部份地区产生了大 范围的强暴雨，引发了左江、右江及邕江建国以来最大的洪涝灾害。直接经济损失 达1 5 9 亿元。 9 6 1 5 号强风台( 图4 1 b ) ，生成于西北太平洋，进入南海后仍继续加强，于1 9 9 6 1 0 年9 月9 日1 1 时在湛江附近登陆时中心风力1 2 级( 5 0 m s ) ，中心气压达