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user: 5. “布拉万”发展演变过程 对于台风“布拉万”的发展演变，徐杰等人 [ 16 ] 曾简要分析了其经过东海(尤其是近上海)区域时的结构变化及对上海的影响，主要是26日和27日的台风变化。基于前人并没有较全面地分析整个台风过程，本文拟从卫星云图、海温、水平风垂直切变、高低空配置及冷空气入侵等方面更加全面地分析整个台风演变过程。 5.1. 卫星云图特征 纵观整个时期的卫星云图(图5)，20日06UTC热带风暴“布拉万”强度较弱，其西侧伴随着台风“天枰”，螺旋云带结构不明显。云带的南部延伸较长，赤道辐合带的能量向风暴中心输送；其北部延伸不 图5. 8月20日至29日NASA卫星云图 明显，因为台风以北是副高的南沿，东风气流较强(图4)。台风生成时长轴近于南北向，随着台风的加强南北向的形势逐渐解体，东西向、南北向发展趋于均匀。 21日03UTC时，开始出现气旋性结构，18UTC时形成一个完整的气旋性结构，东北侧已经有卷入的悬臂，台风结构正在发展中。21日到24日，台风“布拉万”结构不断增大，四周悬臂也逐渐清晰，并且拥有稳定的CDO (即热带气旋中心稠密云区)，至24日06UTC时“布拉万”云团中心出现了较模糊的风眼且越来越清晰。到25日09UTC时，台风达到最大强度，中心眼非常明显，且周围云墙很密很白，表明云墙中的积云发展到了最强阶段，环绕密闭云区的是台风的外围螺旋雨带，云区的四周出现向外辐散的卷云羽。随后，南部的螺旋云带逐渐与赤道辐合带断开，切断了水汽来源，强度不能再增加。26日18UTC时，台风眼消失，台风结构也开始松散。 27日夜间，副高脊线西侧与西风槽东侧之间形成了较强的偏北气流，台风在偏北气流的引导下加速向北移动，登陆趋势已很明显(图4)。由于副高西部边缘和低槽东部边缘有较强的南风气流，台风云系将又一次变成南北伸展形势，但此时云带向北的伸展要远远大于向南的伸展。台风眼和云墙模糊，台风外围云系也很松散，存在无云或少云区，台风强度明显减弱。15时，“布拉万”在朝鲜西南沿海登陆且继续向北移动，台风强度不断减弱，北部云带更加向北伸展，台风中心及南部仅剩下一些松散的中低云。 5.2. 海温情况 为了考察“布拉万”与海表温度SST的关系，绘制了“布拉万”生命周期内平均海温(图6)。结合“布拉万”移动路径可以看到，台风在大于28.5℃的洋面上生成，高海温加强了热量和水汽的向上输送，促进了积云发展，积云对流释放出的凝结潜热促进了台风的生成和发展。另外，“布拉万”大致沿温度槽线向低海温区域运动，27日之前均在海温大于27.5℃的洋面上活动，热带低压逐渐加强为超强台风；之后，其活动区域的海温从27.5℃逐渐降低到24℃，台风也逐渐减弱。 5.3. 水平风垂直切变 此处，取200 hPa与850 hPa两层高度的风速差作为水平风垂直切变(图7)。20日20时，“布拉万”周围垂直风切变小于6 m/s，热带风暴迅速增强。26日之前，台风“布拉万”始终处于垂直风切变小于8 m/s的弱切变区，对流层的弱垂直切变使上下层空气相对运动变小，这样由凝结释放的潜热能够始终加热同一空气柱，台风暖心结构加强并维持。此阶段“布拉万”由热带风暴加强为超台风，并在25日20时达到生命史最大强度。26日凌晨“布拉万”和“天秤”的弱切变区域被切断，台风处于很小区域的弱切变中将减弱。台风处于10 m/s垂直切变边缘，并逐渐进入强切变区，通风明显，导致积云释放的凝结潜热迅速的离开扰动区上空向四周平流出去，热量不能在对流层中上层集中，不利于热带气旋的发展，强 图6. 台风“布拉万”生命周期内的平均海表温度(黑线，单位: ℃)和路径(彩线)。每段彩线代表一天 图7. 水平风垂直切变(阴影部分为小于10 m/s的弱切变区)，部分图略。此处，以200 hPa与850 hPa等压面的风速差作为水平风垂直切变 度减弱。从500 hPa流场(图4)中我们也可以看到，26日之后西风槽逐渐东移南压，台风向西北运动不断接近西风槽，而槽区有较强的水平风垂直切变。 5.4. 高低空配置 对流层低层的辐合有利于气流向台风中心流入，高层辐散有利于气流从台风中心流出，能够增强台风抽吸作用，促使台风内部的上升运动，降低台风中心气压，从而促进台风强度的增加。如图8所示，20日14时，热带风暴“布拉万”位于(141.4˚E，17.4˚N)区域，该区域低层辐合，空气气旋式旋转流入台风中，产生上升运动。上升运动在水平方向上自台风中心向外逐渐减小，上升气流的水平分布不完全对称，在靠近副高一侧，强度较强。同时，其高空区域辐散，空气从台风顶部向外流出，在远离中心一定距离后出现下沉运动。另一方面，从各个层次涡度高低值中心的位置来看，“布拉万”在垂直结构上倾斜较小，这种垂直的结构配合高层辐散低层辐合有利于台风的发展。结合高海温和弱水平风垂直切变等有利因素的影响，台风开始加强。 低层流场：台风自身的气旋性环流结构是造成其低层流场呈现正涡度的主导因子，台风中心正涡度与台风自身的发展是正反馈机制。20日~25日，台风加强促使其低层气旋性环流增强，中心正涡度增大，周围气流向中心辐合越多，进而造成低层水汽强烈辐合上升，积云对流释放凝结潜热，促进台风强度的加强。如此周而复始，台风逐渐加强至最大。25日之后，从卫星云图(图5)上可以看到，南部的螺旋云带逐渐与赤道辐合带断开，切断了水汽来源，强度不能再增加。台风周围海表温度降低、水平风垂直切变增大等不利因素迫使台风减弱。随着台风强度的减弱，低层流场气旋性环流减弱，其中心正涡度值减小，周围气体辐合进入中心的总量减少，中心气体的抬升作用也会减弱，台风强度也随之减弱。如此周而复始，台风逐渐减弱。 高层流场：21日20时~25日20时，200 hPa散度场和流场分布显示(图9)，20日08时台风中心位于辐散区，台风的西北侧有一个高压，高压逐渐东移北伸。随着高压的加强和台风的西北移动，台风被合并入高压的辐散气流中，从而使台风辐散场强度不断加强。同时由于台风自身的加强，台风内部的抽 图8. 8月20日14时，沿台风中心经向散度场(等值线，单位：10 s −1 )和涡度场(填图，单位：10 s −1 )的垂直分布。纵坐标表示等压面(单位：hPa) 图9. 8月20日至29日，200 hPa高度场(单位：gpm)和风场(单位：m/s)分布。部分图略 吸作用较强，导致高层有强的辐散特征。高空西风槽控制我国华北地区，槽前有一直明显的西南气流，但由于此时高压位于槽的南部，槽距离台风较远，槽前的正涡度平流通过对高压的控制间接影响台风。随着西风槽加深南压，26日08时台风接近西风槽，位于槽前，槽前的正涡度平流及西南气流均有利于台风辐散的维持，同时台风东侧的气旋性环流促进了其向南流出的气流。随着台风西北移动，西风槽对台风气流流出的作用明显。从此可以看来，在台风衰亡的过程中，高层的辐散并没有大幅减弱，但考虑到槽区的垂直风切变很大，此时台风应还是减弱的。 综合对流层高低空流场的情况来看：20日20时，台风中心低层为较强的辐合上升区，而高层副高的存在有利于台风中心气流向外流出，高层辐合低层辐散的配置促使台风强度的加强；21日~25日，台风中心低层辐合和高层辐散的维持与增加，有利于台风强度的维持与发展；随后，台风中心低层正涡度减小，辐合减弱，结合槽区的强垂直风切变和台风周围的低海温，台风减弱。 5.5. 冷空气入侵 弱冷空气的入侵有利于台风强度增强，一方面中层冷空气侵入与低层暖空气结合有利于对流的发展，另一方面冷空气入侵能激发台风内部暖湿空气能量的释放，加剧内部斜压不稳定，导致台风云系发展。从500 hPa流场(图4)上来看，我国华北地区始终受西风带控制，西风带东移南压。随着系统的东移，西风带上始终有小槽存在，扰动不断带来冷空气控制华北地区。在“布拉万”发展加强阶段，距离西风槽较远，西风扰动带来的弱冷空气对台风的影响较小。相反地，西太副高的扰动会在台风的东北侧产生弱冷平流，促使台风副高侧的对流运动加强。从地面图上也可以看到台风东北侧气压梯度力增大，“布拉万”的气旋性环流加强。 但如果进入台风的冷空气太强，或是冷空气入侵己经减弱的台风中心，则会破坏台风的暖心结构，削弱台风强度。从26日08时开始，华北地区的小槽迅速加深，“布拉万”北移位于低槽东侧、副高西南侧。27日20时，台风从副热带高压的西南边缘绕过高压脊线进入槽内，冷空气大量进入台风内部，台风暖心结构遭到破坏，促使台风减弱。