导语:环境流场对台风降雨的影响是什么呢?环境流场对台风降雨的影响是一个复杂而多变的过程。首先,我们需要理解环境流场的基本特性,即大气中气流的方向、速度和结构,这些因素会直接影响台风的形成、发展和移动路径,当台风在海洋上形成时,其周围的大气环流为其提供了必要的能量和动力,随着台风的移动,它逐渐与周围的大气环境相互作用,这种相互作用导致了台风内部的气流结构发生变化。这种变化进一步影响了台风的降雨分布和强度,下面就一起去看看环境流场对台风有影响吗?
环境流场对台风降雨的影响
台风
这五个因子的产生、维持和势力强弱又与以下三个条件有关:即台风本身的动力条件和结构、地形作用以及台风四周的环境流场。对第一个条件目前还不很清楚,但根据卫星云图、雷达回波和飞机穿眼报告可以推断台风暴雨在台风范围内的强度和分布。
对第二个条件作过不少的研究,这是一个比较固定的因素。最值得注意的一个因素就是第三个条件——环境流场。个例分析表明¹,台风登陆后遇到不同流场环境,显著地影响着台风暴雨的强度、范围、持续时间和雨区分布的不对称性。经验表明,台风登陆后,中低空的流场环境及其对暴雨的影响可以概括为下面6个模式。
(1)中纬度槽:当台风北侧存在中纬度槽,并与台风环流相互结合时,则台风降雨将产生不对称分布。即台风中心以北有大范围降雨区发展,中心以南雨区范围很小,仅局限在台风的南半圆。台风暴雨一般有两个中心,一个中心在台风环流内部,台风中心的附近地区,另一个中心在中纬冷槽的槽前和槽区上,它在台风中心的北方,并与台风中心相距较远。值得注意的是北方暴雨中心,它的成因主要是台风东部或北部的环流与副热带高压之间一支东南气流将低纬海洋潮湿空气输入到中纬度低槽的动力辐合区所致。台风是使中纬度槽区获得充沛水汽的输送机构,另外偏东风与西风槽带来的偏北风之间形成较强的辐合,这也有利于暴雨加强,因而台风与中纬度冷槽的相互结合和相互作用,是产生北方(槽前)暴雨中心的基本条件。台风移到槽线南端,台风与槽之间的东风消失。
鞍形区表现成气旋性打通区,这是相互结合的标志。如果台风北侧存在一条环境东风带(并非是台风本身的东风),鞍形区表现成反气旋性打通区,这表明台风与中纬槽并未结合。台风与西风槽相互结合在云图上常有明显标志,从图14.4的云图特征可以看出,台风云团与槽线云带是相互联结的。而云团与云带断开表明没有结合。当台风与冷槽结合时,引导气流微弱。此时“北槽南台”的鞍形场可维持较长时间(一天以上),同时当台风与冷槽相结合时,台风会沿槽线向偏北运动,这两方面都将加强北方这个暴雨中心的强度和持续时间。如果在台风外围东南或偏南气流较强,水汽输送条件有利,并且在槽区或槽前动力减压较强,同时还具备与冷槽相联系的锋区斜压能量释放的条件,这时北方暴雨中心的强度可以远远超过台风中心附近的暴雨中心。甚至可以出现冰雹、龙卷和跑线等强烈的破坏性较大的天气。在台风暴雨预报中,对北方这个暴雨中心常被忽视,这一点必须注意。
上述情况以东海类台风最多见,例如在闽中、闽北登陆的台风,特大暴雨常出现在浙江、上海、江苏、山东、安徽等省。当台风在登陆后向偏北移动,其北方暴雨中心甚至可以出现在东北南部地区,使这一带造成特大洪涝。但是,华南登陆台风其北方暴雨中心一般不明显,雨量一般不超过台风中心附近的雨量。在秋季,当南支槽较深和台风较强时,有时降水可以影响北方。
(2)对流层中、低空急流:台风登陆后如果移到对流层中、低层一支西南急流的南方,这时台风暴雨区常局限于台风环流范围内,不致有大范围发展。雨区内雨量也偏小,一般40—100毫米/日,并且衰减较快。中低空急流的南侧,风的水平切变使这一带是反气旋涡度(负涡度)区,因此,台风环流移到这个地区将受到环境涡度场的抑制,台风降雨区不致向四周发展,仅局限于台风内部的对流区域。随着台风衰减,降雨逐渐减弱消失。降雨维持时间也较短。这类台风降雨常出现在华南登陆台风中,并以初夏和秋冬季节多见。这是低空急流能够南移并维持一定强度的气候条件。这类台风降雨的云图特征是,极锋云带呈东西走向,位于低层急流轴及其向极侧的附近地区;台风云团呈孤立状,范围较小。
(3)副热带高压:台风登陆后,其北侧常存在强的带状副热带高压,高压南侧与台风环流之间存在一支对流层中层东风急流(500毫巴上风速≥12米/秒)。这支急流将使急流南侧的台风环流内正涡度增加,从而使台风暴雨加强。阴影区,是东风急流南侧正涡度与台风低空环流正涡度的叠加区,也是东风的水汽输送区。暴雨中心常出现于此。一般雨量强度可达150—300毫米/日。但这类台风暴雨的雨时不长。登陆台风由于陆地切断了海面热源,将使台风暖中心破坏、台风衰减。登陆台风的另一种能源是斜压能量,这种能量与冷空气或极锋锋区的作用有关。但台风北侧强的带状副热带高压是极锋锋区与台风环流之间的一堵屏障。除少数特例外,在强带状副热带高压阻挡下,台风将不能从极锋锋区获得斜压能量,台风衰减较快。这是台风暴雨不易维持的主要原因。这类台风降雨多见于盛夏副热带高压强盛偏北时期,并出现在华南或华东登陆的西行台风中。
云图特征是台风云团较强,存在着积雨云亮点,表现为无云区包围下孤立的台风云团。由于东风急流的存在,雨区被限制在急流轴线之南,而不致向北发展。当副热带高压呈南北条状时,则东风急流不存在,台风位于条状副热带高压的西部。在副热带高压与台风环流之间存在一支强南风带。这支强南风带将使台风环流的东部正涡度增加,形成台风中心东部范围大、西部范围小的不对称雨区分布。另外,这支强南风一般来自低纬海洋,是台风获得水汽的主要通道。从而加强了台风中心东部的雨量。阴影区,是南风产生的涡度和台风环流涡度的叠加区,也是水汽输入区,强降雨中心就出现在这里。由于南风气流对水汽输送的条件有利,这块暴雨常较东风急流南侧暴雨强。这类台风降雨多见于盛夏或秋冬季节副热带高压东退南落时期,并出现在向偏北方向移动登陆华南或华东的台风中。
(4)低气压系统:台风周围的低气压系统,对台风降雨的影响有两方面,一是影响台风降雨的范围和分布,它使台风雨区向低压系统所在一侧扩展;另一点是影响降雨强度,低压系统环流与台风环流的辐合区将使降雨加强。台风周围常见的低压系统有四类,中纬度切断冷涡、热带气旋(台风或低压)、云团(正涡度区)和台风的诱生低压。冷涡对台风降雨的影响常见有两种情况,当冷涡位于台风东北方位时,台风雨区呈东北-西南向分布,降雨中心有三个,一个在台风环流内部’第二个在冷涡偏北气流与台风偏南气流的辐合区上,第三个在冷涡中心附近。当冷涡在台风西北方位时,整个雨区呈西北-东南向分布,三个降雨中心也对应于上述三个环流辐合区。在这两种情况中,冷涡与台风辐合区中降雨较强。
在台风中偏南气流水汽输送量充沛,降雨更强。当冷涡位于台风西侧或西南侧时,辐合和水汽输送都减弱,这块雨区也相应减弱。另外,第三个降雨中心(冷涡降雨中心)比第一和第二个降雨中心相对偏弱。当台风周围出现另一个热带气旋时,降雨范围和分布与上述模式类似,但第三个降雨中心(热带气旋降雨中心)一般比冷涡降雨中心强。两个热带气旋共同造成的降雨分布,7506号台风位于粤西,7504号台风位于其东北方向的赣北,两个台风之间的切变线位于湘赣中南部,这三个辐合区分别对应三块降雨中心,对应于7504号台风的降雨中心为229毫米,对应于7506号台风的是128毫米,辐合线上降雨中心47毫米。山东半岛降雨中心231毫米与7504号台风倒槽对应,整个雨区呈东北-西南向分布,这与上述模式符合。
低压系统有时环流不明显,表现为一块云团(由正涡度区产生)。登陆台风后部如有尾随云团登陆,则台风偏云团一侧的降雨将明显加强。尤其当台风云团与尾随云团接通时,台风将从这块云团获取水汽和涡度,使台风暴雨得到显著加强。例如7209号台风登陆后,在它后部西南气流里有一块尾随云团与台风云团连通(8月18日)。第二天这块云团登陆并与台风云团合并,使台风后部的福建中南部降雨加强,造成了这一带的特大暴雨。台风附近的低压系统有时由台风环流本身产生。例如台风越过高大山脉和海湾所产生的诱生低压中心,这类诱生低压中心将加强低空辐合,产生新的暴雨中心。这种低压中心有扩大雨区、加强雨量的作用。
台风
(5)低纬或近赤道系统:与台风相结合或有重要作用的其他低纬系统,有赤道缓冲带、热带辐合区或季风槽等。这些系统与台风环流结合,其共同特点是向台风提供充分的水汽和能量。这类台风登陆后一般维持不消,雨时长、暴雨强。低纬系统经常造成暴雨成不对称分布。雨区分布的不对称正好与中纬槽、副热带高压东风和南风造成的不对称相反。在台风路经左侧雨区范围大、雨量强,而后者造成的暴雨区偏于路经右侧。这与近赤道系统将水汽从路经左侧输入有关,近赤道系统与台风环流的辐合区也经常出现在路经的左侧。低纬系统与台风的结合,以赤道缓冲带较常见。
赤道缓冲带的位置比较偏南,从缓冲带的西侧有支气流从甚低纬度伸入台风环流,赤道洋面潮湿空气就由这支气流输入台风环流。这支气流与台风西侧北风在台风南侧形成辐合。大范围雨区出现在这条辐合线的右侧,如以台风中心为对称点,则雨区形成南大北小的不对称分布。当副热带高压南落到台风南部时,副热带高压西北侧的气流也有类似作用。有时台风随整个赤道辐合区北抬而向偏北方向运动,台风与赤道辐合区同时登陆(即登陆台风并未离开赤道辐合区环境)。这样,登陆台风仍在一个非常有利的环境中。这样的流场环境使台风维持时间长,台风暴雨范围大,暴雨持续时间长、雨量强。降雨分布在台风环流范围内和赤道辐合线的附近。暴雨中心经常出现在台风中心南侧赤道辐合区西南气流的辐合输入区。
这类雨型多见于盛夏。有少数个例表明,登陆台风与其南部季风槽相结合。这个槽是西南季风与东北信风的辐合区。它也和赤道缓冲带气流与台风结合的雨型类似,造成台风中心南侧雨区大、雨量强,北侧范围小、雨量相对较弱的不对称分布。中心南侧的暴雨主要集中在季风槽及其附近地区。季风槽与台风相结合的情况,一般出现在季风爆发的季节,此时信风也有一次加强。这一类过程只与南海的登陆台风有关,因为南海是受季风影响的海区,东海台风未见此例。并且多见于南海台风北翘或向偏北方向移动的时期。
(6)台风的中间尺度切变线:以上5类是台风与环境流场的结合,第6类是台风内部的切变辐合区,它对台风范围内暴雨中心的分布和强度有重要作用。这类切变线的形成经常与环境流场的特征有关。台风内部中间尺度切变线有两类,即台风倒槽和台风环流内的旋转性切变。存在台风倒槽的台风,暴雨中心有两个。一个在台风中心附近,另一个在台风倒槽辐合线的右侧。整个雨区北侧降雨范围大、雨量强、南侧范围小、雨量弱的不对称分布,个例分析表明,台风倒槽雨区与南(台风东侧)北(台风西侧)风速分量零线所在位置一致。雨量中心出现在倒槽东侧的邻近地区。东海登陆台风与南海登陆台风都可以出现这种雨型,但以东海登陆台风多见。旋转性切变多见于台风西侧,有时也出现在东侧和南侧。
这类切变围绕台风中心作逆时针方向旋转。雨量中心出现在850毫巴与500毫巴两条切变线之间,并随切变线一起旋转。台风西侧切变线经常由偏北风与西南风组成,它造成雨区在台风中心西侧大、雨量强,东侧小、雨量弱的不对称分布。这种雨型经常出现在登陆后西移的台风中,雨量中心偏于台风路经的左侧。以上六个模式基本上概括了台风登陆以后环境流场的特征。一次台风登陆,经常是其中二种或三种流型的组合,降雨分布可按每一雨型的叠加得出。例如一个台风可以同时具备西风槽、倒槽、低纬系统和旋转性切变等条件,此时可以对应5个暴雨中心。分别位于台风中心附近、倒槽后部、中纬槽的前方、西侧切变附近和南侧西南气流的卷入部位。
环境流场对台风有影响吗
环境流场,特别是大气中的环流模式,对台风的形成、发展和移动路径具有显著的影响。台风的移动主要受环境场的主导因子制约,这些因子包括温度、湿度、风速和风向等,它们共同作用决定了台风的运动方向和强度。例如,台风的移动受到副热带高压的影响,副热带高压的位置和强度变化会导致台风路径的改变。此外,地形作用也是影响台风路径的一个重要因素,特别是当台风靠近岛屿或山脉时,地形对台风路径的影响尤为明显。例如,台湾岛的地形对过岛台风产生了独特的影响,导致台风在靠近台湾岛时路径易发生南掉。
此外,全球气候变暖也对台风的活动产生了影响。研究表明,由于全球二氧化碳含量的增加,21世纪台风的移动范围有可能成为过去300万年来最为广阔的。这表明气候变暖不仅影响了台风的生成位置,还影响了台风达到生命周期中最大强度的位置,导致台风灾害的风险增大。
综上所述,环境流场,包括大气环流模式、地形因素以及全球气候变暖等因素都对台风的形成、发展和移动路径产生了显著影响。
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