原创 螟蛉君 果壳 收录于话题#科学X计划13个
台风——强大、深厚、复杂多变的热带天气系统,在我国沿海海域活动时会带来狂风暴雨,甚至引发风暴潮。因此,在台风频发的夏秋季,它们的强度和移动方向时常牵动着大家的心。
或许你有过这样的经历:在做好一切预防措施等待台风到来时,它却原地不动了,过了半天,它又突然转向,走“回头”路,甚至反复登陆。时而像玩“捉迷藏”,若即若离;时而像喝醉了酒,飘忽不定,晃晃悠悠。
除了韦恩,还有一些比较典型的“怪台风”,如1990年22号Nat(耐特/纳德)、2001年18号百合和2012年15号天秤。由于打转,它们的方向发生了多次改变,又在环境气流的影响下被“牵着鼻子走”,进而造就了奇葩的“蛇皮走位”。
据统计,1949-2011年间,在西北太平洋上发生打转现象的台风占台风总数的13%[2]。且台风大多数是逆时针打转。
什么决定着台风的走向?
在讨论台风打转之前,我们先来熟悉一下台风的移动规律。
在台风“成长”的路上,有一位对它影响深刻的“老大哥”——西北太平洋副热带高压(以下简称副热带高压),它位于副热带高压带,是断裂出来的暖性高压系统。在北半球的夏季,它盘踞在西北太平洋上空,强大的“身躯”控制着周围的流场——在它的外围,高空风场通常是顺时针方向。
副热带高压影响台风移动,靠的是其提供的环境流场——足够强大而处于引导地位。从作用力的方面看,副热带高压提供了大型气压场的水平气压梯度力。
台风在广阔海面上,主体主要受到三个力的作用:两个外力,即地转偏向力和大型气压场的水平气压梯度力,以及一个内力,也就是台风内力。其中外力远大于内力。台风的移动主要受环境中引导气流的引导,如副热带高压边缘的气流、西风槽前气流等。
根据三力平衡,可以得出图4d对应的情况:在副热带高压西侧的顺时针流场中,台风在东风带将向西北方向移动,移速小于环境流场的速度;在西风带将向东北方向移动,移速大于环境流场的速度。
台风是如何被“带偏”的?
台风沿着常规路径好好行走时,在什么时候容易被“带偏”呢?
一方面,取决于台风自身的强度。一般来说,台风偏弱、结构不对称时,则更容易受周围流场的影响。例如,环境引导气流(如副高)较弱时,台风靠内力缓慢前进,如果出现与之相当甚至更强的天气系统(高空冷涡、其他热带气旋等),这个台风则处于弱势地位,被强大的对手“牵着鼻子走”。
对于徘徊不定的台风,无论哪一个作用力稍占上风,其路径都可能出现变化。
影响台风打转的其他因素
既然台风的移动主要受环境中引导气流的引导,我们也可以试着做一次预报员:看看台风周围副热带高压的变化趋势,“探探老大哥的口风”,预测一下台风的走向。
但实际上,台风的打转还受其他因素影响,错综复杂的因素交织,造就了它们的奇葩路径。
1.台风之间的相互作用
除了引导气流的影响以外,位于附近的其他台风也对本台风的路径变化有相当大影响。在“四大怪台”诡异的路径中,均有来自同时期其他台风的“贡献”。
台风之间直接影响的效应被称为“藤原”效应,也叫双台风效应。
除了直接影响,台风还会受到其他台风的间接影响,主要是阻挡副热带高压。
台风不仅能“受控”于副热带高压,当台风足够强大时,还能阻挡副热带高压的西伸,甚至把副高分成两块。
2.地形因素
台湾岛的中央山脉横亘南北,对台风气流有阻挡、绕流、摩擦等作用。在台风的底层,靠近地形侧的气流减速,或受到挤压作用而紧缩加速。当台风靠近中央山脉时,由于台风外围减速,最大风速区往中心靠拢,台风的空间尺度变小,有利于它的转向[9]。
以2005年5号台风海棠为例,图12中的①、②阶段体现出地形摩擦影响台风的外围风速,进而促使其路径的变化。
地形不仅能够直接影响台风的路径,还可以通过导致台风不同侧的风速差异,形成非对称结构来间接改变台风的移动。
3.西风带振荡
图13展示了台风Yancy和台风云雀的打转路径对比。路径虽然相似,成因却不同。Yancy的打转是西风带的高频振荡导致的。
Yancy打转时正处于鞍形场中,环境流场很弱。在40°N以北有弱冷空气活动,引起上游西风带的高频振荡,该振荡传至Yancy的西北方,体现为南北方向上风的变动:当台风附近吹北风时,台风折向南移;当吹南风时,台风则转向北上。[4]
4.高空冷涡的影响
云雀发生的两次打转和高空冷涡有关。
据统计,大部分冷涡生成于150°E以东,生成后一般向偏西方向移动,可移至我国沿海地区。[10]
云雀进入东海之后,日本附近的高空冷涡也跟着西进,云雀和这个冷涡像双星一样连在一起,并且围着连线的中心旋转,直到冷涡被云雀吃掉[5](高低层环流发生叠置)。
导致台风打转的因素有很多,其中最主要的是引导气流的变化和台风自身的强度。当其缺乏引导气流或者受多个系统制约时,在台风相互作用、地形摩擦作用、西风带高频振荡、高空冷涡等的影响下,台风就有可能打转,其背后原因错综复杂。
台风打转虽看起来“炫酷”,但也会影响着它的寿命和强度。一般情况下,如果台风长时间打转或移动缓慢,海洋表面下层的冷水上翻,提供给台风的能量就会减少,不利于台风增强。虽然打转可能导致台风“自损”,它带来的局地影响却不小。倘若打转导致台风长时间在某一近岸地区徘徊,带来的风雨也不容小觑。
因此,分析清楚台风打转的原因,找出主要的引导气流,才能降低路径预报的不确定性,提高对台风灾害的预判能力。
参考文献
[2]芮建勋,何梦梦.西北太平洋打转台风的时空规律[J].上海师范大学学报(自然科学版),2013,42(03):320-325.
[3]钮学新.台风打转及打转以后的路径[J].海洋通报,1982(02):7-10.
[4]胡坚,陈雪峰.西风带高频振荡对台风Yancy打转运动的影响[J].应用气象学报,1994(02):230-234.
[6]王作述,傅秀琴.双台风相互作用及对它们移动的影响[J].大气科学,1983(03):269-276.
[7]罗霞,费建芳,黄小刚,程小平,刘磊.应用位涡分析1214号台风“天秤”异常路径[J].气象科学,2014,34(02):119-127.
[8]陈春忠,罗艳艳,蒋荣复,曾华福.“海棠”台风近海打转成因分析[J].海洋预报,2008(02):18-24.
[9]罗哲贤,陈联寿.台湾岛地形对台风移动路径的作用[J].大气科学,1995(06):701-706.
[10]温典. 西北太平洋TUTT高空冷涡活动特征及其对台风路径突变的影响[D].中国气象科学研究院,2018.
作者:螟蛉君
原标题:《台风为什么会打转,难道是因为迷了路?》
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.