黑龍江省臺風特征及影響分析

付雯,王楠,孫含笑

（黑龍江省氣象服務(wù)中心，黑龍江哈爾濱150001）

黑龍江省臺風特征及影響分析

付雯,王楠,孫含笑

（黑龍江省氣象服務(wù)中心，黑龍江哈爾濱150001）

使用2001-2016年黑龍江省83個站歷史日值資料，應(yīng)用MESIS歷史查詢系統(tǒng)和天氣業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)平臺，按照臺風越過38.92°N（遼寧最南端）、黑龍江日降雨量≥25 mm的站點數(shù)不少于5個的標準，統(tǒng)計出近16 a給黑龍江帶來較大風雨的臺風個例，對其進行分類研究，結(jié)果表明：2001-2010年越過38.92°N（遼寧省最南端）的臺風路徑整體位于日本及日本海附近，2011-2016年路徑整體向西移動，導(dǎo)致黑龍江受臺風影響增多，災(zāi)害嚴重；臺風所致的暴雨頻發(fā)區(qū)域并不出現(xiàn)在離海最近的地方，而是黑龍江中部的兩個小區(qū)域；從單次臺風過程看，風大的地方并不意味著雨也大，大風和暴雨站點的重合率極低；臺風沿副高西側(cè)的偏南氣流一路向北推進，與西風帶的冷空氣相遇，形成“東暖西冷”的半暖溫壓場結(jié)構(gòu)，極易觸發(fā)暴雨和大風。此外，從臺風強度、數(shù)量和路徑多個角度的印證表明，黑龍江正處于臺風北上活動的活躍期，尤其是近兩年臺風路徑在高緯地區(qū)發(fā)生了罕見西折，更需深入研究。

黑龍江;臺風活躍期;路徑西折

1 引言

黑龍江省是我國最北端的內(nèi)陸省份，受臺風直接影響的情況較少，多為臺風登陸后變性為溫帶氣旋致使黑龍江產(chǎn)生暴雨或大雨。例如2012年8月28-29日臺風“布拉萬”從海上攜帶充足水汽北上，配合高空槽誘發(fā)暴雨，全省27個站點的日降雨量達到暴雨以上量級，27萬人受災(zāi)，轉(zhuǎn)移安置614人，耕地受災(zāi)面積10.7萬公頃［1］。

研究發(fā)現(xiàn)，與2001-2010年相比，影響黑龍江省的臺風在近6 a的時間里明顯增多增強，并且臺風路徑整體向西移動，尤其是近2 a的臺風路徑還發(fā)生了罕見西折，因此，總結(jié)臺風規(guī)律并把臺風所致的風雨影響進行數(shù)據(jù)量化、解構(gòu)、分類，能為降雨和大風預(yù)報提供參考依據(jù)。

2 資料和個例的選擇

本文日降水量運用MESIS軟件查詢，采用2001-2016年黑龍江省83站的日降水資料（日降水量是指前一天20時-當日20時），最大風速運用天氣業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)平臺查詢，由于2015和2016年資料缺失，改用黑龍江氣候軟件查詢。臺風路徑資料來源于中央氣象臺臺風網(wǎng)，臺風的選取標準為：2001-2016年越過38.92°N（遼寧省最南端），且黑龍江日降雨量≥25 mm的站點數(shù)不少于5個。暴雨標準為日降雨量≥50 mm，大雨標準為日降雨量≥25 mm，大風標準為日最大風速≥6級（10.8 m/s）；暴雨、大雨及大風的頻次統(tǒng)計，如單次臺風個例中連續(xù)兩天同一站點出現(xiàn)同一量級數(shù)據(jù)，按一個頻次計算。

3 黑龍江省的臺風特征

依年際劃分，2001-2016年16 a間對黑龍江造成影響的臺風共17次，平均每年1.06個，受影響的年份有11 a，年內(nèi)發(fā)生次數(shù)最多為3個。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，一年中有2或3個臺風的年份往往相鄰，如2002年和2004年、2011年和2012年，且5 a以上才有一個周期；依月際劃分，臺風出現(xiàn)在7月份共計6次，8月份9次，9月份2次，其中8月份最多，占53%；依臺風強度劃分，越過38.92°N時臺風減弱為熱帶低壓的有8個，減弱為熱帶風暴的4個、減弱為強熱帶風暴5個。3.1臺風路徑整體向西移動

如圖1所示，2001-2010年越過38.92°N的臺風路徑主要集中在日本及日本海附近，位置大多偏東，既使在西側(cè)登陸，臺風路徑也很短，在遼寧省內(nèi)減弱消失；2011-2016年臺風路徑整體向西移動，如圖2所示，主要集中在東北三省，直接深入內(nèi)陸，這也是近年來黑龍江臺風增多增強的原因。

圖12001 -2010年臺風分布圖

圖22011 -2016年臺風分布圖

3.2 黑龍江省受臺風的影響

2001-2016年，西太平洋海域生成的臺風平均每年27個，其中2004年和2013年屬于偏多年份，分別為34個和35個，但總體數(shù)量偏多并不意味著黑龍江受其影響也多，二者并無明顯的正相關(guān)關(guān)系，黑龍江省在西太平洋海域總體生成臺風數(shù)量越多的年份里，受其影響反而越小，甚至沒有影響。與此相反，在西太平洋生成臺風數(shù)量偏少的年份中，如2010年18個，黑龍江也未受臺風影響。由此可見，無論西太平洋海域生成的臺風數(shù)量偏多或偏少，黑龍江受臺風的影響均較小。

3.3 藤原效應(yīng)可能加重黑龍江的臺風災(zāi)害

早在二十世紀20年代初，日本氣象學(xué)家Fujiwhara[2-3]發(fā)現(xiàn)了雙渦旋相互作用的一些現(xiàn)象，這些現(xiàn)象后來被稱作“藤原效應(yīng)”，也稱“雙臺風效應(yīng)”。Brand[4]發(fā)現(xiàn)當兩個TC的中心位置小于750海里（1389 km）時，就會產(chǎn)生相互影響。本文研究了對黑龍江產(chǎn)生影響的17個臺風個例，其中2次發(fā)生了“藤原效應(yīng)”，分別為2009年的“莫拉克”和“天鵝”、2012年的“布拉萬”和“天秤”。

徐洪雄[5]采用耦合模式模擬“質(zhì)點群”軌跡，結(jié)果顯示，2009年處于消亡階段的臺風“天鵝”其水汽、能量均向臺風“莫拉克”輸送，臺風“莫拉克”在吃掉“天鵝”之后吸取到更多能量，先后經(jīng)歷四次登陸：首先在臺灣登陸給當?shù)貛碇貏?chuàng)，后又歷經(jīng)三次登陸能量不斷衰減，最后登陸日本時已減弱為熱帶低壓，且距離黑龍江省較遠，所以并未對黑龍江產(chǎn)生較大影響；與此形成鮮明對比的是，2012年臺風“布拉萬”給黑龍江省造成重創(chuàng)，朱智慧[6]對臺風進行受力分析表明，雖然“布拉萬”與“天秤”相比，強度更強、個頭更大，但總壓力對“布拉萬”的移動路徑影響顯著。此外，“布拉萬”從海上長驅(qū)直入朝鮮，沒有多次登陸的經(jīng)歷，能量衰減緩慢，致使到達黑龍江時依然產(chǎn)生較大降水。由此可見，“藤原效應(yīng)”下的雙臺風往往能量更強，破壞力更大，但如果在登陸東北地區(qū)之前已有登陸經(jīng)歷，能量勢必衰減。

4 臺風影響下的黑龍江省風雨特征

4.1 暴雨及大雨落區(qū)分布特征

調(diào)取全省83站日降水資料發(fā)現(xiàn)，臺風所致的暴雨和大雨集中分布區(qū)域不盡相同。暴雨主要集中在松嫩平原中部和三江平原西部，大雨主要集中在黑龍江省東部和南部形成的狹長地帶。其中，七臺河的勃利是降雨最頻繁的地方，2001年以來臺風所致的大雨及以上量級降雨共計9次。研究還發(fā)現(xiàn)，強臺風（暴雨不少于15個站或大雨不少于25個站）到來時佳木斯必有暴雨。

4.2 大風分布特征

圖3 大風分布圖

如圖3所示，臺風所致的大風主要集中在三江平原和牡丹江地區(qū)，其中撫遠和同江最容易出現(xiàn)大風，風最大的地方出現(xiàn)在雞西，2006年的臺風“艾云尼”曾在當?shù)亓粝铝?9.3 m/s（相當于8級風）的記錄，其次是撫遠和同江，均出現(xiàn)過16.7 m/s（相當于7級風）的記錄。此外，研究還發(fā)現(xiàn)強臺風（大風不少于9個站）到來時同江必有大風。

對比風和雨的落區(qū)發(fā)現(xiàn)，風大的地方和雨大的地方往往不重合，就單次臺風而言，風最大的地方?jīng)]有一次和雨最大的地方重合，大風很少出現(xiàn)在暴雨區(qū)域，甚至和大雨區(qū)域重合率也很低，但在臺風強（如2012年“布拉萬”和2016年“獅子山”）的時候因為出現(xiàn)大風大雨的站點數(shù)量特別多，重合率也高，而且重合的區(qū)域主要集中在三江平原西部。

5 黑龍江正處于臺風北上活動的活躍期

從越過38.92°N的臺風強度來看，2001-2016年間依次經(jīng)歷了強熱帶風暴-熱帶風暴-熱帶低壓-熱帶風暴-強熱帶風暴演變，這個由強到弱，又由弱到強的過程表明，黑龍江正處于臺風北上活動的活躍期。

從臺風的數(shù)量和路徑上看，2001-2010年10 a間黑龍江省共受到9個臺風影響，但沒有一個直擊東北地區(qū)，都是受臺風外圍云系影響；而2011-2016年僅6 a時間就已經(jīng)有8個臺風，而且4次直擊黑龍江省或吉林省，近6 a臺風越過38.92°N后路徑整體向西移動，導(dǎo)致黑龍江省遭受臺風侵襲的概率大大提高，破壞力增強：2012年臺風“布拉萬”暴雨站點27個、大風站點10個，緊隨其后的臺風“三巴”暴雨站點17個，2016年的臺風“獅子山”大雨站點29個、大風站點9個，如此大面積的暴雨、大雨和大風，在2001-2010年10 a間從未有過。

放眼全國，2016年臺風活躍還受另外一個重要因素影響——拉尼娜。2017年5-6月，在超強厄爾尼諾事件結(jié)束后，赤道中東太平洋海溫由偏暖轉(zhuǎn)向偏冷，從而進入了拉尼娜狀態(tài)，使得臺風出現(xiàn)“前少后多、登陸偏多、偏強”的特點。

錢傳海[7]分析指出，2016上半年，由于厄爾尼諾不斷衰減，西北太平洋和南海盛行下沉氣流，抑制該地區(qū)臺風生成，導(dǎo)致整個上半年都沒有臺風生成。到了下半年，隨著厄爾尼諾向拉尼娜轉(zhuǎn)換，西太平洋地區(qū)和南海地區(qū)海溫偏暖，臺風生成和發(fā)展的條件逐漸有利。如果拉尼娜事件維持較長時間，2017年的臺風可能會偏多。根據(jù)拉尼娜的特點，臺風生成地將偏西偏北，對我國的影響會更大一些，因此，黑龍江省受臺風的影響也或?qū)⒃龆嘣鰪姡绻麖闹胺治龀龅摹芭_風偏多或偏少年份黑龍江受臺風影響均較小”規(guī)律來看，黑龍江省受臺風影響也可能較小，臺風的強度、路徑、登陸次數(shù)和能量衰減情況將直接決定黑龍江的風雨大小。2016年為厄爾尼諾向拉尼娜過渡、轉(zhuǎn)化階段，所以2017年黑龍江暫無歷史數(shù)據(jù)可供參考推測，但待2017年的實況出來之后就可供2018甚至更遠年份做參考依據(jù)。

6 臺風變性為溫帶氣旋觸發(fā)暴雨和大風

給黑龍江省帶來影響的臺風大都具有這樣的特征：臺風沿副熱帶高壓西側(cè)的偏南氣流向北方推進，進入到東北地區(qū)后，和西風帶系統(tǒng)共同作用，減弱變性為溫帶氣旋。

臺風本身是暖濕空氣，臺風中心比周圍溫度要高，這在臺風的中高層更加明顯。但如果此時低空有冷空氣入侵，中低層的暖心結(jié)構(gòu)會首先遭到破壞，導(dǎo)致其逐步“變性”[8]。冷空氣入侵初期，臺風的能量會得到最大規(guī)模釋放，導(dǎo)致風雨最強。即便是熱帶風暴的強度遇上冷空氣，有時制造的風雨不亞于超強臺風。

而冷空氣繼續(xù)侵入，其所占比重會逐漸加大，冷暖纏斗中，冷空氣優(yōu)勢越來越明顯，這時，臺風原先的暖濕空氣基本都被轉(zhuǎn)化為降水，最終會變成冷心結(jié)構(gòu)，成為溫帶氣旋。暖濕空氣消耗殆盡后，風雨天氣也會明顯減弱。如2012年的“布拉萬”、2015年“天鵝”和2016年的“獅子山”都是如此。

7 臺風路徑西折

從臺風的移動路徑來看，臺風在高緯度地區(qū)發(fā)生西折極為少見，而2015年的臺風“天鵝”和2016年的臺風“獅子山”連續(xù)兩年西折，對它們進行細致的剖析發(fā)現(xiàn)了共性特征，它們都先受到過強冷空氣的南下打壓，后又受到強副熱帶高壓的北抬東阻。

“天鵝”生成于西北太平洋洋面，原本朝西偏北方向移動，而此時我國北部地區(qū)有高空低渦活動，并伴隨冷空氣東移南下，這種作用使得“天鵝”北側(cè)的副熱帶高壓減弱東退南落，如圖4所示，同時在“天鵝”和臺風“艾莎尼”的南側(cè)向西伸展，與赤道附近北上的赤道緩沖帶相連通，這樣就在“天鵝”和“艾莎尼”的南側(cè)形成了一個強大的高壓帶，從而使得引導(dǎo)“天鵝”的環(huán)境氣流由東南氣流轉(zhuǎn)變?yōu)槲髂蠚饬?，?dǎo)致“天鵝”在臺灣東南部洋面發(fā)生近90°的直角轉(zhuǎn)向[9]?！疤禊Z”一路北上到達日本海，遇到東北側(cè)強大的副熱帶高壓，維持不崩潰，但此時“天鵝”已變性為溫帶氣旋，帶給東北三省的只是雨。

圖4 臺風“天鵝”和“艾莎尼”

圖5 臺風“獅子山”和“圓規(guī)”

“獅子山”和另一臺風“圓規(guī)”產(chǎn)生了藤原效應(yīng)，“圓規(guī)”個頭比獅子山大，在相互作用中占主導(dǎo)，將“獅子山”推向西南方（圖5），而此時高緯度的西風帶有強冷空氣南下，造成我國中東部大面積降溫，“獅子山”受冷空氣影響改為向東北方向移動，之后遇到東邊強大的副熱帶高壓，迫使其又一次轉(zhuǎn)向，走出了一條罕見的高緯西折之路。

綜觀兩次臺風，北部都是先有冷空氣大舉南下，促使路徑發(fā)生改變，開始曲折北上，后又遭遇東部副高的強力東阻，臺風只能再度轉(zhuǎn)向發(fā)生西折。從500 hPa數(shù)據(jù)來看，往年此時日本以南附近存在一個副高單體，但2016年日本海附近被一個異常槽位代替，這個異常深的槽配合鄂海異常脊位，異常脊位疊加副高，導(dǎo)致副高偏東偏北，迫使臺風無法東移或直行，繼而發(fā)生西折。

[1]隋紅艷.黑龍江曾遭受臺風打擊最嚴重事件回顧——2012年第15號臺風“布拉萬”[J/OL],2015-08-27.

[2]FUJIWHARA S.The tendency symmetry of motion and its application as a principle in meteorology[J]. Quart J Roy Met Soc,1921，47:287-293.464.

[3]FUJIWHARA S.On the growth and decay of vorti cal systems[J].Quart J Roy Met Soc,1923，49:75-104.

[4]BRAND S.Interaction of binary tropical cyclones of the western North Pacific Ocean[J].J Appl Meteor, 1970，9:433-441.

[5]徐洪雄,徐祥德，等雙臺風生消過程渦旋能量、水汽輸送相互影響的三維物理圖像[J].氣象學(xué)報,71（5）: 825-838.

[6]朱智慧.雙臺風“天秤”和“布拉萬”相互作用診斷分析[J].氣象科技,2015,43,(3):506-511.

[7]錢傳海.拉尼娜快速接棒厄爾尼諾“二人轉(zhuǎn)”輪流上演[J/OL].2016-11-04.

[8]孫倩倩.信欣.數(shù)據(jù)帝：臺風跑到大東北變性后果很嚴重[J/OL].2016-08-30.

[9]許映龍.專家解析臺風“天鵝”為何變換路徑北上[J/ OL].2015-08-25.

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A

1002－252X（2017）02－0012－03

2017－3－1

付雯（1985-），女，黑龍江省哈爾濱市人，黑龍江大學(xué)，本科生，工程師.