臺風(fēng)“利奇馬”快速增強(qiáng)過程中的海洋響應(yīng)

陳 鵬，萬凌峰，常舒捷

（1.廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院，廣東 湛江 524088；2.中國氣象科學(xué)研究院，北京 100081；3.中國海洋大學(xué)海洋高等研究院,山東 青島 266100）

少數(shù)臺風(fēng)登陸前快速增強(qiáng)，嚴(yán)重威脅登陸范圍內(nèi)的人們生命和財(cái)產(chǎn)安全。在西北太平洋和北大西洋地區(qū)中，熱帶氣旋在24 h 內(nèi)強(qiáng)度（風(fēng)速）增加15 m/s，即熱帶氣旋快速增強(qiáng)[1-2]。近幾年，在預(yù)報(bào)模擬熱帶氣旋移動(dòng)路徑方面研究已取得較大進(jìn)展，但在強(qiáng)度變化尤其是強(qiáng)度快速增強(qiáng)方面的研究相當(dāng)有限[3-8]。由于熱帶氣旋快速增強(qiáng)過程是復(fù)雜的非線性過程，存在多個(gè)因素互相競爭和協(xié)同影響，對于快速增強(qiáng)過程的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)仍較為困難。

研究認(rèn)為，熱帶氣旋快速增強(qiáng)的影響因子主要有熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)因子兩方面，熱力學(xué)因子包括海表面溫度（SST）、大氣穩(wěn)定度、中對流層濕度等，動(dòng)力學(xué)因子包括底部渦度變化、高層輻散、垂直風(fēng)切變等[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均每年有0.8 個(gè)有快速增強(qiáng)現(xiàn)象的臺風(fēng)在華南地區(qū)近海登陸，且常發(fā)生在東高西低型環(huán)流場中[4]。如2019 年的臺風(fēng)“利奇馬”，其登陸浙江后一直往北移動(dòng)，影響范圍包括華東、華中、華北和東北地區(qū)，有影響范圍廣、災(zāi)害影響大和登陸強(qiáng)度強(qiáng)等特點(diǎn)。

Holliday 等[5]認(rèn)為，海表溫度高于28 ℃是西北太平洋熱帶氣旋快速增強(qiáng)前提之一。中低對流層中的高相對濕度（Relative humidity，RHUM）、弱垂直風(fēng)切變、溫暖的海表面溫度和高層槽的微弱作用力均為熱帶氣旋在快速增強(qiáng)過程中的有利環(huán)境條件[1-2,6-8]。在中尺度渦流、環(huán)流和鋒流等作用下，熱帶氣旋獲得來自溫暖海洋深層混合層的熱能[9-15]，熱帶氣旋強(qiáng)度快速增強(qiáng)。熱帶氣旋強(qiáng)度也受環(huán)境風(fēng)垂直切變的影響，環(huán)境風(fēng)垂直切變較弱有利于熱帶氣旋增強(qiáng)[16]。在熱帶氣旋快速增強(qiáng)的預(yù)報(bào)方面，SST并非關(guān)鍵參數(shù)[17-18]，常用參數(shù)為熱帶氣旋熱勢（Tropical cyclone heat potential，TCHP），其定義為從海平面到海水26 ℃等溫線深度的熱含量總和[19]，主要用于估計(jì)由熱帶氣旋轉(zhuǎn)化的潛熱熱量，在統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度預(yù)測方案中比SST 預(yù)測效果更佳[18]。迄今，由于缺乏可靠的數(shù)據(jù)資料，國內(nèi)在熱帶氣旋通過時(shí)的多尺度海氣相互作用研究相當(dāng)有限，對熱帶氣旋移動(dòng)中快速增強(qiáng)過程的低估或預(yù)報(bào)不足將導(dǎo)致防災(zāi)減災(zāi)工作受阻。本研究以臺風(fēng)“利奇馬”為例，運(yùn)用中尺度WRF（The Weather Research and Forecasting）模式模擬臺風(fēng)快速增強(qiáng)過程，結(jié)合再分析資料分析快速增強(qiáng)過程中的海洋響應(yīng)。

1 數(shù)據(jù)與方法

熱帶氣旋路徑資料使用中國氣象局熱帶氣旋資料中心（China Meteorological Administration,CMA）提供的CMA 熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集[20-21]（https://tcdata.typhoon.org.cn/zjljsjj_zlhq.html），范圍囊括西北太平洋（含南海，赤道以北，東經(jīng)180°以西）海域，對于登陸我國的臺風(fēng)，在其登陸前24 h 及在我國陸地活動(dòng)期間，最佳路徑時(shí)間頻次加密為逐3 h 一次。為研究超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”快速增強(qiáng)期間的中尺度海洋過程變化，所需海洋數(shù)據(jù)為歐洲哥白尼海事服務(wù)局提供的全球海洋物理再分析資料，使用的數(shù)據(jù)包括SST、逐小時(shí)海平面高度異常（SSA）、海表鹽度（SSS），空間分辨率為0.083°×0.083°，產(chǎn)品數(shù)據(jù)主要基于全球預(yù)測系統(tǒng)（Copernicus Marine Environment Monitoring Service，CMEMS）提供的接近實(shí)時(shí)、可官網(wǎng)下載（https://resources.marine.copernicus.eu/product-detail/GLOBAL_MULTIYEAR_PHY_001_030/INFORMATION）的數(shù)據(jù)。

為更直觀地體現(xiàn)TCHP在熱帶氣旋快速增強(qiáng)過程中的作用，借鑒LIN 等[11]的方法得到TCHP，TCHP的定義：

式（1）中，cp為恒定壓力下的比熱[3.9 kJ/(kg·K)]，D26為海水26 ℃的等溫線深度，ρ(z)為海水密度，T(z)為海水溫度，通過利用哥白尼海洋數(shù)據(jù)提供的中國沿海和鄰近海域溫度和鹽度再分析資料，計(jì)算超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”快速增強(qiáng)期間的TCHP。

由于中尺度WRF 模式精度高、方案新，并包含多種地球系統(tǒng)過程，在臺風(fēng)研究等需要高精度資料方面已得到廣泛應(yīng)用，利用WRF模式可得到時(shí)空分辨率更高的資料，因此，本研究采用WRF 模式模擬超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”快速增強(qiáng)過程中的基本特征。

2 臺風(fēng)“利奇馬”快速增強(qiáng)階段與海洋響應(yīng)

2.1 臺風(fēng)概況及數(shù)值模擬

為得到臺風(fēng)“利奇馬”的細(xì)節(jié)特征，利用中尺度WRF 模式模擬臺風(fēng)快速增強(qiáng)到登陸的過程。選擇的模擬區(qū)域范圍是110°?130° E，10°?30° N，采用Mercator投影，水平分辨率設(shè)置為6 km，垂直方向上設(shè)置40 層，模式頂部設(shè)在50 hPa（約20 km）。初始場使用ECMWF 的ERA5 逐小時(shí)數(shù)據(jù)生成。選擇WRF 模式自帶的多種參數(shù)化方案，微物理采用Lin方案、Kain-Fritsch 積云對流方案[22]，YSU 行星邊界層和輻射強(qiáng)迫方案[23]，RRTM 長波輻射[24]和Dudhia短波輻射強(qiáng)迫方案[25]。

模式的啟動(dòng)時(shí)刻設(shè)置為2019 年8 月6 日00:00時(shí)，時(shí)間步長為30 s，間隔10 min 輸出一次模擬結(jié)果，模擬時(shí)長為2019 年8 月6 日00:00 時(shí)―8 月10 日00:00時(shí)，共4 d。

圖1 顯示“利奇馬”中心軌跡（圖1(b)）和強(qiáng)度（圖1(a)）演變特征。“利奇馬”于7 月29 日3 時(shí)[協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC），下同]以熱帶云團(tuán)形式出現(xiàn)在菲律賓呂宋島以東的洋面上。該熱帶低壓繼續(xù)往西北方向移動(dòng)，于8 月4 日15 時(shí)被日本氣象廳升格為熱帶風(fēng)暴，于8 月7 日5 時(shí)演變?yōu)榕_風(fēng)，臨近中心最大風(fēng)力12 級（33 m/s），中心最低氣壓975 hPa，七級風(fēng)圈半徑200～350 km，十級風(fēng)圈半徑50 km，8 月10 日01:45 時(shí)在浙江省溫嶺市城南鎮(zhèn)沿海地區(qū)登陸。

中尺度WRF 模式模擬臺風(fēng)路徑較佳，陳丹等[26]通過數(shù)值模擬研究臺風(fēng)“麥莎”誘發(fā)的平流層重力波時(shí)，中尺度WRF 模式在最大風(fēng)速和氣壓方面模擬效果較佳。本研究亦采用此方法。在風(fēng)速折線圖上（圖1(a)），比較臺風(fēng)“利奇馬”的中心風(fēng)速和最低氣壓的模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)較好地重現(xiàn)“利奇馬”從熱帶風(fēng)暴演變?yōu)榕_風(fēng)這一典型階段在快速增強(qiáng)過程中的強(qiáng)度變化。在從熱帶風(fēng)暴形成到臺風(fēng)登陸時(shí)間段內(nèi)，對比數(shù)值模擬的臺風(fēng)路徑與實(shí)際臺風(fēng)路徑（圖1(b)），模擬結(jié)果與實(shí)際數(shù)值幾乎完全一致。

圖1 臺風(fēng)“利奇馬”模擬和實(shí)況的風(fēng)速(a)、海平面氣壓(a)、路徑(b)演變特征Fig.1 Change characteristics of typhoon Lichma’s simulated and lives’wind speed(a),sea level pressure(a),and path(b)

為更好地體現(xiàn)“利奇馬”的增強(qiáng)過程，氣旋級別根據(jù)世界氣象組織規(guī)定的最大風(fēng)力級別標(biāo)準(zhǔn)[27]劃定，即中心最大風(fēng)速Vmax<18 m/s 為熱帶低壓階段，18 m/s≤Vmax<33 m/s 為熱帶風(fēng)暴階段，33 m/s≤Vmax<67 m/s 為臺風(fēng)階段。隨風(fēng)速和強(qiáng)度的變化，“利奇馬”向臺風(fēng)階段轉(zhuǎn)變的時(shí)間點(diǎn)為模擬臺風(fēng)生命史第19 小時(shí)，達(dá)到最強(qiáng)的時(shí)間點(diǎn)為第60 小時(shí)，隨后強(qiáng)度逐漸減弱，模擬結(jié)果較好地體現(xiàn)了變化趨勢，但在最強(qiáng)時(shí)的模擬結(jié)果比實(shí)際提前約9 h，在強(qiáng)度上也稍弱。在海平面最低氣壓圖（圖1(a)）上可見，模擬的變化趨勢與實(shí)際基本一致，達(dá)到氣壓最低的時(shí)刻與最大風(fēng)速圖（圖1(a)）所反映的情況相對應(yīng)。

2.2 臺風(fēng)快速增強(qiáng)過程的海洋響應(yīng)

為揭示超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”在快速增強(qiáng)過程中的海洋內(nèi)部響應(yīng)，除比較超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”的模擬特征與實(shí)況數(shù)據(jù)外，還以歐洲哥白尼海洋數(shù)據(jù)中的海溫、海平面高度異常、海表鹽度為基礎(chǔ)，對比分析臺風(fēng)增強(qiáng)過程中這些因子的變化。根據(jù)熱帶氣旋快速增強(qiáng)的定義，將此臺風(fēng)快速增強(qiáng)時(shí)間定在2019年8 月6－7 日，具體為模擬第12～36 小時(shí)之間，為期24 h。

比較圖2(a)和(b)可見，“利奇馬”快速增強(qiáng)前SST 有所升高，前期下墊面SST 正異常有利于熱帶氣旋快速增強(qiáng)過程的發(fā)生，較高的SST 通過促進(jìn)海表與大氣的熱通量交換進(jìn)而促使快速增強(qiáng)過程發(fā)生。在快速增強(qiáng)過程中（圖2(c)），海表面溫度呈下降趨勢，降溫范圍向周圍擴(kuò)大，海表面溫度差值最低可達(dá)－1.3 ℃/d。這是由于臺風(fēng)快速增強(qiáng)產(chǎn)生?？寺槲饔?，形成風(fēng)海流，增加了海水蒸發(fā)，促進(jìn)了海氣之間的熱力循環(huán)，所以海表面溫度下降對熱帶氣旋的強(qiáng)化造成抑制作用，與Emanuel[28]研究結(jié)果一致。圖2(d)可見，快速增強(qiáng)階段之后，海表溫度下降區(qū)域沿著臺風(fēng)路徑范圍擴(kuò)大，因此氣旋快速增強(qiáng)的影響是持續(xù)性的。

圖2 氣旋快速增強(qiáng)前后海表面溫度差值分布Fig.2 Distribution of sea surface temperature difference before and after typhoon rapid intensification

圖3(a)可見，8 月5 日即快速增強(qiáng)前，生成“利奇馬”的海域海平面基本無高度異常。8 月6 日到8 月7 日，在“利奇馬”快速增強(qiáng)過程中（圖3(b)和3(c)），熱帶氣旋路徑經(jīng)過海域的海平面高度發(fā)生負(fù)異常。負(fù)SSA 表明洋面下溫度相對平均氣候態(tài)的寒冷異常[13,29]，異常值在－0.1 m～－0.2 m 之間，這種異常減弱了熱帶氣旋的快速增強(qiáng)，在快速增強(qiáng)過程之后負(fù)異常仍出現(xiàn)在臺風(fēng)路徑范圍。

圖3 臺風(fēng)快速增強(qiáng)前后海平面高度異常分布Fig.3 Distribution of sea surface height anomaly before and after typhoon rapid intensification

圖4可見，沿著臺風(fēng)“利奇馬”移動(dòng)路徑上，海域上TCHP 基本是低值區(qū)（藍(lán)色區(qū)域），為20～70 KJ/cm2。在臺風(fēng)“利奇馬”經(jīng)過時(shí)（圖4(b)和4(c)），所經(jīng)過海域的TCHP 發(fā)生明顯下降，約降20 KJ/cm2。這主要是由于?？寺槲鼘?dǎo)致的洋面下洋流變化，抬高了溫躍層的高度，使海洋上層厚度變薄，進(jìn)而降低了熱含量，而大氣-海洋通量只占TCHP 下降的10%～20%[29-33]。另外，TCHP 在臺風(fēng)外圍增加，這由暖水匯聚所致?？傊?，在無其他外界因素影響時(shí)，TCHP 較高可為熱帶氣旋強(qiáng)化提供更多能量，TCHP 超過80 kJ·cm-2可被認(rèn)為是有利熱帶氣旋的快速增強(qiáng)過程，這一結(jié)論也得到國外學(xué)者研究的佐證[18,34]。

圖4 臺風(fēng)快速增強(qiáng)前后TCHP分布Fig.4 Distribution of TCHP before and after rapid intensification of typhoon Lichma’s

將臺風(fēng)“利奇馬”區(qū)域劃分為以50、50～100、100～200 km 為半徑的3 個(gè)區(qū)域（圖5(b)），圖5(a)反映臺風(fēng)快速增強(qiáng)過程中TCHP 隨時(shí)間變化特征，圖5(c)則說明在臺風(fēng)快速增強(qiáng)中的TCHP 變化率。從熱帶低壓生成到氣旋快速增強(qiáng)結(jié)束，TCHP 一直處于快速下降趨勢，在氣旋快速增強(qiáng)過程中，相較于50～100 km 和100～200 km 的范圍，以50 km 為半徑的區(qū)域TCHP 下降速率最快，下降16 K/cm2（圖5(a)）。此外，在快速增強(qiáng)前（8 月5 日），臺風(fēng)外圍100 km 的TCHP 下降比 內(nèi)核50 km 快。TCHP 是表征海洋淺層能量的重要指標(biāo)，其變化主要通過兩種方式：一是海洋能量通過感熱、潛熱或輻射等方式傳輸?shù)酱髿?，二是海水上下層交換或洋流流動(dòng)。因此，TCHP 可通過以上兩種方式下降。由圖5(c)可知，TCHP 在臺風(fēng)內(nèi)外圍的下降速率隨時(shí)間變化，在臺風(fēng)快速增強(qiáng)前，外圍（100～200 km）的下降速率大于內(nèi)核（<50 km），之后隨著臺風(fēng)快速增強(qiáng)，臺風(fēng)內(nèi)核的TCHP 下降速率最大，之后隨著臺風(fēng)離開附近海域，附近海域TCHP 開始回升，且內(nèi)核的回升速率大于外圍?？焖僭鰪?qiáng)階段的TCHP 變化較大，50 km 區(qū)域內(nèi)下降-14.544 8 K/cm2，50～100 km 區(qū)域內(nèi)下降-13.486 8 K/cm2，TCHP 短時(shí)間內(nèi)變化較大且異常負(fù)值會(huì)影響熱帶氣旋本身強(qiáng)度進(jìn)一步發(fā)展。

圖5 TCHP的變化（a、c）以及臺風(fēng)“利奇馬”實(shí)況的路徑及區(qū)域劃分（b）Fig.5 Change of TCHP(a,c)and typhoon Lekima’s live track and regional classification(b)

利用哥白尼全球海洋物理再分析資料的海表鹽度數(shù)據(jù)，將臺風(fēng)“利奇馬”區(qū)域劃分為以50、50～100、100～200 km 為半徑的三個(gè)區(qū)域，分別求各區(qū)域的平均海表面鹽度及溫度。圖6 可見，8 月6 日到8 月7 日熱帶氣旋快速增強(qiáng)階段，洋面上鹽度呈直線下降趨勢，在增強(qiáng)結(jié)束時(shí)達(dá)到最低值。50 km和50～100 km 區(qū)域內(nèi)鹽度分別變化-0.0114、-0.0459。埃克曼抽吸和垂直湍流混合與風(fēng)的作用力密切相關(guān)[30]，洋面上的強(qiáng)風(fēng)引起洋面下湍流混合，進(jìn)而破壞了海洋上部的穩(wěn)定狀態(tài)，而較深層冷水和鹽水被吸入混合層中，導(dǎo)致洋面海水溫度下降和鹽化。但伴隨臺風(fēng)的強(qiáng)降水會(huì)引起洋面水通量激增，減弱了垂直混合，并反過來削弱深層寒冷海水對混合層的夾帶作用，這一定程度上驗(yàn)證了Chu等[35-36]的研究結(jié)論。呂巧誼等[37]通過時(shí)間分辨率30 min 和空間分辨率0.1°×0.1°的降水資料IMERGL，研究超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”在快速增強(qiáng)過程中的降水演變，發(fā)現(xiàn)在快速增強(qiáng)啟動(dòng)前降水高頻區(qū)從臺風(fēng)內(nèi)核延伸至外圍，臨近啟動(dòng)時(shí)高值幾乎覆蓋了外圍區(qū)域，這一發(fā)現(xiàn)較好地對應(yīng)了圖6(b)中的海表鹽度變化情況。

圖6 海表鹽度的變化Fig.6 Change of sea surface salinity

圖7可見，熱帶氣旋快速增強(qiáng)時(shí)間段（圖中灰色區(qū)域）的海表面溫度下降速率最快，50 km 區(qū)域下降0.689 2 K，50～100 km 區(qū)域下降0.675 0 K，100～200 km 區(qū)域下降0.661 9 K，下墊面溫度負(fù)異常會(huì)抑制熱帶氣旋的快速增強(qiáng)過程。

圖7 海表面溫度的變化Fig.7 Change of sea surface temperature

2.3 臺風(fēng)快速增強(qiáng)階段模擬結(jié)果

在氣旋快速增強(qiáng)過程中海平面水平風(fēng)速分布如圖8 所示，選用的時(shí)刻分別為6 日12 時(shí)、6 日18時(shí)、7 日0 時(shí)、7 日06 時(shí)、7 日12 時(shí)和7 日18 時(shí)。中尺度WRF 模式可較好地模擬海平面水平風(fēng)速，尤其在氣旋快速增強(qiáng)的時(shí)間段。臺風(fēng)中心附近先出現(xiàn)一條28 m/s 以上的風(fēng)速帶，再發(fā)展成為繞臺風(fēng)眼的內(nèi)核風(fēng)墻，最后變成延伸至臺風(fēng)外圍一道32 m/s 以上的風(fēng)墻。在熱帶氣旋快速增強(qiáng)過程中，風(fēng)速在臺風(fēng)中心由遠(yuǎn)及近逐漸增大，下面探究氣旋快速增強(qiáng)階段海洋響應(yīng)與海平面水平風(fēng)速變化的關(guān)系。

圖8 WRF模式模擬臺風(fēng)“利奇馬”海平面水平風(fēng)速分布Fig.8 Sea level horizontal wind speed distribution of Typhoon Lichma simulated by WRF model

圖9 可見，WRF 模式模擬的臺風(fēng)內(nèi)外圍海平面水平風(fēng)速在快速增強(qiáng)前和增強(qiáng)過程中變化速率各不相同，變化幅度較大，增強(qiáng)結(jié)束后變化趨于一致?？焖僭鰪?qiáng)前臺風(fēng)內(nèi)核的水平風(fēng)速下降幅度較中環(huán)、外圍大，由于海洋?？寺槲饔?，西太平洋表面上的行星風(fēng)系隨緯度而改變風(fēng)向風(fēng)速，風(fēng)應(yīng)力方向和強(qiáng)弱也隨緯度變化，進(jìn)而形成風(fēng)海流，使洋面及洋面下海水存在流動(dòng)，導(dǎo)致臺風(fēng)中環(huán)、外圍的TCHP 下降比內(nèi)核快，這與圖7(a)一致。在快速增強(qiáng)階段，臺風(fēng)內(nèi)核的水平風(fēng)速大于中環(huán)、外圍，這也較好地解釋圖7(c) 中內(nèi)核TCHP 變化率最大的現(xiàn)象。

圖9 WRF模式模擬的臺風(fēng)“利奇馬”海平面水平風(fēng)速的變化Fig.9 Change of sea level horizontal wind speed of typhoon Lekima simulated by WRF mode

圖10 分別給出臺風(fēng)處于快速增強(qiáng)階段850 hPa高度上的垂直速度幅度，時(shí)次分別為6 日12 時(shí)、6 日18時(shí)、7日0時(shí)、7日06時(shí)、7日09時(shí)、7日12時(shí)。在8日6 日12 時(shí)臺風(fēng)“利奇馬”進(jìn)入快速增強(qiáng)階段，850 hPa高度上的垂直速度隨時(shí)間的演變，體現(xiàn)為沿臺風(fēng)中心向外正負(fù)速度中心交替出現(xiàn)。在臺風(fēng)“利奇馬”從熱帶風(fēng)暴進(jìn)入臺風(fēng)階段并達(dá)到最強(qiáng)（7 日12 時(shí)圖），可見大氣發(fā)生明顯擾動(dòng)，隨著臺風(fēng)加強(qiáng)，這種大氣波動(dòng)也隨之增強(qiáng)并向周圍傳播。

圖10顯示從水平方向的大氣擾動(dòng)特征。下面從臺風(fēng)中心出發(fā)，進(jìn)一步得到垂直速度的經(jīng)度高度剖面。圖11顯示，從快速增強(qiáng)開始到結(jié)束（圖11(a-e)），在臺風(fēng)上空存在很強(qiáng)的上升氣流，又被稱為“能量累積區(qū)”，這為后面產(chǎn)生大氣擾動(dòng)提供了動(dòng)力。在臺風(fēng)中心上空周圍出現(xiàn)上升氣流和下沉氣流交替的特征，這也與圖10 相對應(yīng)。在快速增強(qiáng)過程中，臺風(fēng)中心附近有強(qiáng)烈的下沉氣流，所產(chǎn)生的強(qiáng)風(fēng)和強(qiáng)降水是造成圖7(a)中TCHP 變化的原因，正是增強(qiáng)過程中的海洋響應(yīng)導(dǎo)致TCHP 減少，反過來抑制了熱帶氣旋自身的強(qiáng)化。另外，結(jié)合圖10 和圖11可見，強(qiáng)擾動(dòng)區(qū)出現(xiàn)在臺風(fēng)中心周圍，且越靠近中心擾動(dòng)越強(qiáng)烈，垂直風(fēng)呈正負(fù)交錯(cuò)分布，弧形分布的波陣面離開臺風(fēng)中心逐漸向周圍傳播最終消散，這種明顯的弧狀擾動(dòng)揭示了臺風(fēng)快速增強(qiáng)過程中的海洋與大氣存在著緊密聯(lián)系。

圖10 WRF模式模擬的850 hPa垂直速度水平分布Fig.10 horizontal distribution of vertical velocity at 850 hPa simulated by WRF Model

3 結(jié)論

本研究利用中尺度WRF模式對超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”進(jìn)行模擬，并結(jié)合CMA 熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集和歐洲哥白尼全球海洋物理再分析資料，對臺風(fēng)在快速增強(qiáng)過程中的海洋響應(yīng)進(jìn)行分析和討論，得出以下結(jié)論：

1）海表面溫度負(fù)異常不利于熱帶氣旋快速增強(qiáng)發(fā)展。在臺風(fēng)“利奇馬”快速增強(qiáng)過程中，由于臺風(fēng)引起海面上的異常風(fēng)浪，導(dǎo)致洋面溫暖海水往四周流走，使較低層冷水上升，海表面溫度呈下降趨勢，降溫范圍向周圍擴(kuò)大，海表面溫度差值最低可達(dá)-1.3 ℃/d，由于快速增強(qiáng)過程增加了海水蒸發(fā)，促進(jìn)了海氣之間的熱力循環(huán)，所以海表面溫度下降會(huì)對熱帶氣旋的發(fā)展強(qiáng)化造成抑制作用。

2）無其他外界因素影響時(shí)，TCHP 較高可為熱帶氣旋的增強(qiáng)提供更多能量，TCHP 超過一定閾值可被認(rèn)為有利于熱帶氣旋的快速增強(qiáng)，但快速增強(qiáng)過程導(dǎo)致的TCHP 異常負(fù)值會(huì)抑制增強(qiáng)過程的發(fā)展。本研究發(fā)現(xiàn)在臺風(fēng)快速增強(qiáng)期前后，臺風(fēng)內(nèi)外圍的TCHP 變化率并不一致，快速增強(qiáng)前外圍的TCHP 下降率快于內(nèi)核，在快速增強(qiáng)期間內(nèi)核海域的TCHP下降率可達(dá)到最大。

3）在臺風(fēng)“利奇馬”快速增強(qiáng)過程中，由于海洋與大氣的能量交換，發(fā)生強(qiáng)烈的海氣相互作用，大氣發(fā)生擾動(dòng)。隨著臺風(fēng)“利奇馬”的增強(qiáng)，臺風(fēng)中心附近海平面最后變成延伸至臺風(fēng)外圍一道風(fēng)墻。臺風(fēng)中心上空產(chǎn)生大氣波動(dòng)，強(qiáng)擾動(dòng)區(qū)出現(xiàn)在臺風(fēng)中心周圍，越靠近臺風(fēng)眼越強(qiáng)烈，出現(xiàn)正負(fù)速度中心交替的現(xiàn)象，弧形分布的波陣面離開臺風(fēng)中心逐漸向周圍傳播最終消散。

4）快速增強(qiáng)期臺風(fēng)中心附近內(nèi)外圍海域TCHP的下降率與海表溫度、鹽度以及海表面風(fēng)場有較好的對應(yīng)關(guān)系。

本研究中，在臺風(fēng)快速增強(qiáng)期前后臺風(fēng)內(nèi)外圍的TCHP 變化率并不一致，快速增強(qiáng)前外圍的下降率要快于內(nèi)圍，內(nèi)圍海域的TCHP 下降率進(jìn)入快速增強(qiáng)階段才達(dá)到最大，這一發(fā)現(xiàn)對于近海臺風(fēng)快速增強(qiáng)過程預(yù)報(bào)、臺風(fēng)防災(zāi)減災(zāi)方面具有一定參考價(jià)值。本研究討論了超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”在快速增強(qiáng)過程中的海洋響應(yīng)，但對臺風(fēng)快速增強(qiáng)機(jī)理有待進(jìn)一步深入研究，季風(fēng)環(huán)流、南亞高壓和越赤道氣流等大尺度背景場結(jié)合海氣相互作用是日后研究應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)。