引言

对于热带气旋(TC)路径预报，一直是TC研究和业务预报技术的重要内容。随着数值预报模式和技术以及综合探测体系的不断进步和完善，自20世纪90年代以来我国TC业务预报取得了长足的进步，TC路径业务预报水平进展显著，目前基本达到国际先进水平(许映龙等，2010)。尽管国内台风数值预报模式对于TC在海上时的路径预报有一定的稳定性(马雷鸣等，2008)，但是对于进入近海之后，登陆或者转向过程的预报表现出较大误差，特别是进入东海之后，出现了许多疑难路径的台风个例(钱燕珍等，2004；刘爱鸣等，2008)。就气旋本身来说，北半球的TC有向西北方向移动的惯性。然而TC的移动方向主要是受环境的影响，包括引导气流、双台风互相作用、与中纬度天气系统的相互作用、地形的影响等(朱乾根等，2003)。通常来说，主要影响因素还是引导气流。但是TC进入东海后，碰到引导气流不强的情况下，再加上岛屿、陆地和海岸线等地形作用显现，与中纬度天气系统的距离也更加近了，所以TC路径预报变得困难起来(陈联寿等，1979)。通常TC路径能比较准确预报的时效在3~5 d(高拴柱等，2009)，进入东海、登陆前后情况复杂，准确预报的时效将变短。进入东海后TC是转向，还是登陆，对于我国特别是东部地区影响有很大差别，采取的防台措施也明显不同，因此，对东海TC转向或登陆的预报值得格外关注。

东海TC本文所指是进入25°~35°N、115°~125°E的TC(不包括减弱成热带低压后进入的TC)，从1949—2010年，共有196个，差不多平均每年有3.2个。其中转向的有76个，占38.8%；登陆的共有120个，登陆后转向东北重新入海和非转向的差不多各占一半。这些TC对我国福建、浙江等东部地区普遍造成了较大影响，特别是登陆的TC有时会带来毁灭性灾害。从浙江省分路径TC灾害评估系统分析看(钱燕珍等，2001)，登陆闽北和浙江的TC是致灾最大的TC，其次是紧擦沿海北上的TC，不过这两类TC致灾的重度还是有一定的差距。如何在TC进入东海后预报其路径是转向，还是登陆，这对于TC防御有着极为重要的意义，本文从这196个台风中找出较为典型的3个近海转向的TC，和3个登陆的TC运用合成分析的方法(袁金南等，2006)，对TC转向和登陆前72 h，每12 h为间隔，做天气形势和相关物理量的合成分析，以找出东海TC转向或登陆的预报着眼点。

1 资料和方法

本文使用的形势场资料为ECMWF ERA-40(2.5°×2.5°)和ECMWF Interim(1.5°×1.5°)再分析资料。台风路径、强度资料来自中国气象局上海台风研究所整编的台风年鉴最佳路径资料。

用7910号超强台风Judy、8114号强台风Agnes和8310号超强台风Forrest这3个台风作为转向台风的典型；用0414号强台风云娜、0608号超强台风桑美和1211号强台风海葵这3个台风作为登陆台风的典型(图 1)，把它们的形势场和相关物理量做合成分析。具体方法是：以转向点和登陆点为0时刻，对TC转向或登陆前72 h到转向或登陆后12 h，每12 h为间隔，以台风中心为中心，80(78) 个经纬距范围的正方形区域内，分别做3个转向和3个登陆台风的形势场和物理量场的合成分析以及925~300 hPa整层物理量场合成分析，其中转向类台风使用的形势场资料为ECMWF ERA-40(2.5°×2.5°)再分析资料，合成分析范围为80个经纬距的正方形区域(格点数为32×32)，登陆类台风使用的形势场资料为ECMWF Interim(1.5°×1.5°)再分析资料，合成分析范围为78个经纬距的正方形区域(格点数为52×52)。

2 大尺度天气系统对TC路径的影响

TC的移动通常受引导气流影响，其移动速度为各层大型地转流场速率的平均值。引起TC速度变化的有地转偏向力、大型流场的气压梯度力和台风本身的内力等因子，然而实践证明台风内力的作用是很小的，只有当台风较强，引导气流较弱的情况下才明显。因此TC主要是受大型流场的引导而移动，但与它有一定的偏差。TC在西风带移动时，常偏向低压一侧；在东风带，则偏向高压一侧。直接形成TC引导气流的大尺度天气系统主要有副高和西风带系统(陈联寿等，1979)。

2.1 副高的引导作用

通常情况下，副高势力强盛，长轴呈东西向，脊线稳定，位于副高南侧的台风受偏东气流的影响，将往偏西方向移动。当副高减弱东退，或在台风所在的位置断裂，这时台风易从副高的西南缘绕过副高脊线进入西风带，或从副高断裂处北上进入西风带，受西风带引导转向东北方向移动。

图 2和图 3分别是东海转向和西北行登陆类各有代表性的3个台风的500 hPa高度场演变的合成分析。

由图 2和图 3可见，转向类台风的副高脊线位置偏南，转向前72 h只比台风偏北约5个纬距左右，至转向前36 h(图略)，基本与台风位置在一个纬度上；副高形状由东西向带状，宽度在10~15个纬距，逐渐向块状转变，在台风东侧副高有呈块状分布的特点，这样的形势有利于台风受副高西侧偏南气流的影响，向北越过副高，进入西风带，转向东北方向。

西北行登陆类，副高宽度大，南北达15~18个纬距；副高整体形状基本呈宽带状，局部有减弱。台风北侧的副高呈宽带状分布，致使台风受副高南侧偏东气流影响，往偏西方向移动，以致登陆。这些不仅印证了副高对台风移动普遍规律，而且更加细致地给出了台风转向点或登陆点预报的着眼点。

2.2 西风带对TC路径的影响

通常情况下，西风槽在东移过程中，位置偏南，有利于台风中心在槽前转向北上；位置偏北，不利于台风中心北上(刘爱鸣等，2010)。

由图 2和图 3可见，转向类台风北侧的西风带高度场梯度密集区宽度大，最宽可达20个纬距左右，且位置偏南；西风带多小槽小脊，比较活跃；西风带距离台风越来越近，由转向前72 h的15个纬距左右，到转向后，它们逐渐结合。而登陆类台风北侧的西风带高度场梯度密集区位置偏北，离台风约有18个纬距，登陆前后也有12个纬距左右；另外，西风带强度相对较弱，槽脊活动不是很活跃。说明西风带强，且离台风近时，容易引导台风，转向东北；而相反西风带弱，且离台风远，则不容易对台风的移动产生影响。

从500 hPa流场的合成分析(图 4和图 5)可见，转向类台风具有以下4个特点：西风带出现较大范围20 m·s^-1以上的大值区，最大值可以达到32~36 m·s^-1，而且这个大值区始终维持；大值区逐渐自西向东移动，在转向前48 h，基本在台风的北侧，与台风相距15~20个纬距；大值区从转向前48 h之后，不仅东移还南掉，有与台风引起的大值区合并的趋势；台风本身流场比较强，较大范围出现20 m·s^-1以上的大值区，最强时段在转向前48 h到转向前36 h (图略)，之后减弱。登陆类台风具有的特点：西风带比较弱，较小的范围有大于20 m·s^-1的高值区，而且很少有超过24 m·s^-1的高值区；台风和西风带大值区距离比较远，大多时段在20个纬距以上，登陆前后有点接近；台风附近流场比较弱，只有小范围登陆前24 h到登陆的时候出现大于20 m·s^-1的大值区。从流场的合成分析结果再次印证了西风带强且离台风近有利于引导台风转向；而西风带较弱，且离台风远时，台风更多的是受副高或者其他副热带系统的影响，有利于偏西方向移动，以致登陆。

从200 hPa流场和等风速线的合成分析(图 6和图 7)可见，转向类台风具有以下特点：台风北侧相距15~20个纬距的地方，有东西向宽度在10个纬距左右的最大值在50 m·s^-1以上的大值区；大值区首先出现在台风的西北侧，在转向前36 h开始(图略)，大值区逐渐移到了台风的东北侧；台风东北侧的大值区在影响前12 h(图略)有明显发展加强，较大范围出现了大于60 m·s^-1的大值区；大值区在逐渐靠近台风，先是离台风15~20个纬距，接着10个纬距，转向前，离台风只有3~5个纬距。登陆类台风的特点是：登陆前48 h之前，大值区在台风西北侧，呈块状，大值区范围小，强度不强，之后逐渐发展成带状，大于50 m·s^-1的范围不大；大值区离台风比较远，南北相差15个纬距以上，登陆前24 h之后，大值区南压，登陆前后南北相差8~9个纬距；大值区自西向东缓慢移动，直到台风登陆，大值区还是在台风的西北侧。这些再次印证了西风带系统对台风路径的影响，同时这些指标，以后都可以作为台风转向或者登陆判断的根据，为转向或登陆的判断提供更多的细节。

3 物理量场的演变对TC路径预报的指示作用

TC本身的结构，在垂直方向上可以分为三层，流入层，是指从地面大约到3 km以下的对流层下层，特别是在1 km以下的行星边界层内，有显著向中心辐合的气流。中层是指从3 km到7~8 km的层，这里气流主要是切向的，而径向分量很小。流出层，是指从中层以上到台风顶部的对流层高层，这层内气流主要是向外辐散的(陈联寿等，1979)。成熟台风的最大流出层常在12 km附近(陈联寿，2006)。下面对TC所处环境场200 hPa散度场和整层散度及整层涡度做合成分析，试图找到引起TC转向或者登陆物理量场的预报着眼点。

3.1 转向类TC的散度场配置比登陆类有利于TC的发展

把转向类3个台风和登陆类3个台风，200 hPa散度分别做合成分析(图 8和图 9)，转向类台风特点是：散度大值区先是位于台风的南侧，然后逐渐位于台风的东南侧，转向前36 h位于台风的东侧，转向前24 h开始移到了台风的东北侧；台风上空是一个比较明显的大值区，有一定范围的大于2.4 s^-1的大值区，最大值普遍在3.2 s^-1以上，转向前48 h开始，高值区范围有明显扩大；台风附近散度有正值中心，没有负值中心，转向前36 h(图略)，TC西侧是负值区。而登陆类台风的散度比较凌乱，规律不是很明显：台风中心西侧有一个小范围的相对大值区，大于0.8 s^-1，登陆前24 h，大于2.4 s^-1的大值区在台风的东北侧，登陆前12 h，尽管东北侧还有大值区，但西侧也有大值区；在距离台风所在纬度，南北相差12纬距以上的地方，分别有两个强辐散带，表明那里天气系统活跃，特别是台风的东南面。这说明登陆类所处的环境场对流系统不活跃，台风在接近陆地时，受到摩擦作用，环流受到破坏。由于TC有向环境场配置有利于其强度维持或发展的方向移动的趋势(许映龙，2011)，所以东北方向明显出现强辐散区的台风将转向东北。

3.2 涡度平流中心的分布预示着TC转向或登陆

p坐标下的涡度方程中如式(1) 所示(朱乾根等，2003)，涡度随时间的变化分别由涡度平流项、β项、散度项和扭曲项所构成，而一般认为台风运动主要由大尺度环境引导气流所驱动，因此我们仅考虑涡度方程中的一级近似部分，即涡度平流项的作用，台风有向正涡度平流大值区移动的趋势。为此我们针对转向和登陆两类台风的整层(925~300 hPa)涡度平流的变化，计算结果如图 10和图 11所示。

$ \frac{{\partial \zeta }}{{\partial t}} = - V \cdot \nabla \zeta - w\frac{{\partial \zeta }}{{\partial p}} - \beta v - \left({\zeta + f} \right)\delta - k \cdot \nabla w \times \frac{{\partial V}}{{\partial p}} $

(1)

由图 10和图 11可见，两类台风整层涡度平流值大多在-2~2 s^-2之间，转向类台风：该类台风的东侧始终有一个南北向的正涡度平流输入带，台风中心附近有小范围的涡度平流正负中心，呈南北排列，正涡度平流中心在北面，负涡度平流中心在南面，转向后呈东北—西南走向；正涡度平流值最大在4~6 s^-2之间，负涡度平流值在-6~-4 s^-2，在转向前36~24 h，平流值加强超过了6 s^-2，转向前12 h又开始减弱(图略)；台风中心始终在强涡度平流区的西侧。登陆类台风：登陆前60 h开始(图略)，正负涡度平流中心基本呈东西排列，正值在西面，负值在东面，登陆前36 h开始(图略)，正负中心距离更近，甚至叠加在一起；正涡度平流大值在2~4 s^-2之间，在登陆前24~12 h，很小范围出现大于6 s^-2的大值区，之后强度减弱；由于正负涡度平流大值位置非常接近，台风中心始终在涡度平流梯度最大区域的上空。从涡度平流的分布可以看到，TC有向正涡度平流中心移动的趋势，由于陆地的作用，会使涡度的分布出现偏差，主要是正负涡度平流中心更加接近，因此，从涡度平流中心的分布也能对TC是否登陆有很好的指示作用。

4 小结与讨论

本文选用比较典型的东海3个登陆台风和3个转向台风，做天气形势和物理量场的合成分析，以及做物理量场从925~300 hPa的整层合成分析。得到以下结论：

(1) 东海转向类TC转向前后，副高脊线位置偏南，转向前72 h只比TC偏北约5个纬距左右，副高形状由东西向带状，逐渐向块状转变，在TC东侧副高有呈块状分布的趋势。西北行登陆类TC登陆前后，副高南北宽度大，达15—18个纬距；副高整体形状基本呈宽带状，局部有减弱。

(2) 东海转向类TC转向前后，西风带高度场梯度密集区宽度大，且位置偏南；西风带多小槽小脊，比较活跃；西风带距离TC越来越近，由转向前72 h的15个纬距左右，到转向后，它们逐渐结合。而西北行登陆类TC登陆前后, 它们的西风带高度场梯度密集区位置偏北，离台风约有18个纬距，登陆前后也有12个纬距左右；另外西风带梯度相对较弱，槽脊活动不是很活跃。流场的分布也体现了以上特点，转向类台风转向前后，中高层西风急流明显，急流在向东传播过程中有增强趋势，而登陆类台风登陆前后，西风急流不明显，没有增强的趋势，高层急流中心一般位于TC的西北方和北方。

(3) 东海转向类TC转向前后，200 hPa散度大值区从TC的南侧，逐渐逆时针移到了台风的东北侧；TC上空是一个比较明显的大值区。而登陆类TC登陆前后的散度比较凌乱，规律不明显；200 hPa TC中心西侧有一个小范围的相对大值区，TC的东南面有其他热带系统活动。

(4) 东海转向类TC转向前后，整层涡度平流值在TC中心附近有小范围的涡度平流正负中心，呈南北向排列；台风中心始终在强涡度平流区的西侧。而登陆类台风登陆前60 h开始，正负涡度平流中心基本呈东西排列，登陆前36 h开始，正负中心距离接近，甚至叠加在一起；TC中心始终在涡度平流梯度最大区域的上空。

另外，由于是合成分析，登陆台风和转向台风的特点凸现，区别更加明显，但是在具体到特定的TC路径预报中，有些特点可能不是那么明显，所以要做更加细致的分析。