打开文本图片集

摘要：本文利用2018年9月16日台风“山竹”登陆点及附近的水平分辨率0.25°x0.25°的再分析资料和中国气象局热带气旋资料中心的台风“山竹”实况资料，从“山竹”的天气背景，环境引导气流，动力条件和水汽条件等入手分析了台风山竹的移动路径以及强度变化的特征，并深入探讨了此类台风登陆后所造成的巨大影响，尤其在造成华南地区造成的极端强降水情况。台风“山竹”在登录广东台山后，最大风速呈下降趋势，移动速度下降后维持。对比登陆前，水汽范围增大，比湿增大，这为对流活动及降水提供了充足的水汽供应。此外，水汽大多集中在台风“山竹”眼墙的大风区，且水汽大多输送自南海。因此，台风“山竹”在登陆后，高空有强烈辐散、范围扩大的低空强辐合，并伴随有强烈的上升运动，以及充足的水汽供应，这也是造成了华南地区的强降水情况的原因之一。

关键词：台风“山竹”；路径；水汽条件；动力条件

1引言

1.1研究背景及意义

台风作为生成于热带洋面的强烈大尺度气旋性涡旋，也是引发暴雨的主要天气系统。其带来的强风暴雨，常造成大范围洪涝灾害，短时间内的强降雨可能引发城市内涝，导致塌方、泥石流和山体滑坡等严重自然灾害，造成人员伤亡与经济损失。

台风作为我国沿海地区经常发生的自然灾害之一，它的到来虽然给广大的地区带来了充足的雨水，但是也经常造成了巨大的损失。西北太平洋（包括南海）是生成台风最多的海域，平均每年约有28个台风生成。中国是受台风影响最多的国家之一，平均一年有7个左右的台风登陆。在我国沿海地区受到比较大台风的影响，尤其是我国的华南沿海地区，每年夏季都遭受到台风的袭击，严重破坏了正常的生活秩序，造成很大的经济损失，以及危害了人民的生命安危。近几年来，受全球气候变化等因素的影响，台风逐渐频繁，威力也随之愈大，波及的范围也扩大。所以我们有必要对台风有深入的了解，并做好防灾减灾等预防工作。台风的移动路径以及台风强度的变化过程的准确预报，对防灾减灾有着非常重要的指导作用，所以一直受到气象研究学者们的关注。

1.2国内外研究发展状况

随着数值模拟技术的快速发展，研究学者们对台风的发生发展机制和对其引发的强降水展开了研究。1990年以来，研究学者们对台风雨带发生发展机制和台风路径展开了研究，而且对影响台风强度的因素也有不少的研究发现。孟智勇等学者[2]研究发现台风在地形作用下会产生诱生低压。而对于影响台风路径的原因中，许爱华等学者研究发现副热带高压对台风路径的影响最明显，当副热带高压强度较强，副热带高压呈东西向且带状分布，台风的路径为西移路径[3]。西风槽，青藏高压，阻塞高压等也是引起台风路径产生变化的影响因素之一[4]。对于热带气旋强度的研究，张建海等学者研究发现在大气环流的背景下，垂直风切变以及地形的下垫面等因素也会影响热带气旋强度的变化。同时台风在登陆时会受到下垫面水汽减少和地面摩擦等因素影响，台风强度会随之减弱，但在对台风的利条件下，会使得台风长久维持或者加强，例如强盛的西南季风，低空急流的加强，台风环流和水汽通道密切相连等因素[5]。台风登陆时往往受到地形摩擦等而迅速消耗能量，要使其环流维持必须要有新的能量补充[7]。对于台风引发强降水的研究中，李甘琳等学者对台风“山竹”引起的华南地区降水过程进行了研究，从大尺度环流背景，热力条件，动力条件，水汽条件分析了造成其引发的潮位为史上最高的降水成因[11]。

热带气旋大灾都是在其登陆前后造成的，目前的大多数研究都是关于台风的内部结构[8]或登陆后引发强降水[9]的观测研究[10]，而针对登陆前后台风的特征变化的研究较的少，其中研究的特征也较少。俞燎霓等研究学者对浙江热带气旋登陆前移动速度变化进行了分析，利用1949～2004年登陆浙江的35个热带气旋的资料，计算了热带气旋登陆前24h和6h的速度和移速变率。得出热带气旋登陆前的移动速度与强度有一定相关关系，强度弱的热带气旋移速相对较快但移速的变化与强度变化相关不好[6]。翁之梅等研究了台风利奇马登陆前后雨带强度与结构变化特征分析。得出登陆前环境垂直风切变强度中等，对雨带非对称分布起主导作用[12]。而赵娴婷等研究的是台风“尤特”登陆前后移动路径和强度变化特征分析，分析了“尤特”登陆后准静止维持的成因，得出结论在登陆阶段，强环境垂直风切变使台风强度减弱[13]。许多研究表明[14]，强垂直风切变对热带气旋具有抑制作用，弱的垂直风切变利于热带气旋的维持和发展。

长期以来许多学者对台风的发生、发展已经进行了不少研究，但是由于台风往往比较复杂且多变，许多问题都需要更进一步研究。目前前人的研究多集中在台风内部结构以及登陆后其引发的强降水的观测研究上，以及对登陆热带气旋的路径方面研究稍多，而针对登陆前后台风的特征变化的研究较少，而热带气旋登陆前后特征变化是对台风预报中的重要的点，特别是登陆前热带气旋登陆前后强度的变化等，不仅影响到了路径的预报，而且热带气旋的登陆时间地点以及登陆后的暴雨落区及强度预报也会受其影响。热带气旋登陆过程的研究是最近对于热带气旋研究的新领域。涉及到海陆气之间的相互作用以及不同尺度的环流系统中的相互作用，还有不同纬度的环流系统中的相互作用。登陆热带气旋的研究还有很多未知的领域有待于进一步实验和研究。

热带气旋是夏季影响华南的主要天气系统之一。前人的研究多集中在台风的内部结构以及登陆前后引发强降水研究观测中，和登陆热带气旋的路径方面研究比较多，而针对登陆前后台风的特征变化较少[12]。而关于台风山竹的研究，大多都是对其引发强降水的观测和研究，较少有关于台风山竹登陆前后其的特征变化。而1822号台风“山竹”是我国历史上对华南地区影响最严重的台风，为了了解此类台风登陆后造成巨大影响的登陆特征。本文主要研究台风山竹在华南登陆前后的移动路径和强度变化特征分析，从“山竹”的天气背景，环境引导气流，从动力条件和水汽条件，水汽通量散度和整层可降水量随时间的变化分析台风山竹移动路径以及强度变化的特征。

2 资料与台风概况

2.1数据资料

本文台风移动及移动速度数据来自中国气象局热带气旋资料中心，下载的数据为9月7日到9月17日台风“山竹”登陆过程中的位置数据，中心气压，移动速度以及台风等级。下载网址为：

https：//tcdata.typhoon.org.cn/zjljsjj_zlhq.html（中国气象局热带气旋资料中心）

本文所用资料为2018年9月16日（台风“山竹”登陆广东沿海日），100°E-140°E，赤道到40°N各个变量的再分析资料（使用物理定律将模型数据与来自世界各地的观测结果相结合），分辨率为0.25° x 0.25°，垂直17层，纬向风、经向风以及垂直风速三个变量，以及850hpa和500hpa的相对比湿，位势高度，纬向风、经向风等变量。下载网址为：

https：//cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#！/search？type=dataset（ec数据库）

2.2台风“山竹”概况

1822号台风“山竹”（超强台风级）是2018年9月在西太平洋生成发展的强台风，具有“风雨范围大，大风降水持续时间长，对华南地区影响程度重”的特点，是我国历史上对华南地区影响最严重的台风，2018年9月16日下午17时，“山竹”在广东台山附近登陆，根据资料的统计显示，在“山竹”台风的影响下，我国华南地区及其附近出现极端降水现象。尤其是台风“山竹”在广东沿海引起的强烈的风暴潮，导致了水位上涨，海水的倒灌，且根据相关的数据资料显示，此次台风“山竹”引发了史上最高的潮位。[11]

台风山竹过境后对我国造成非常严重的灾害，广东，贵州，海南，广西，湖南的5省有近300万人受灾，有数人死亡失踪，将近160万人紧急避险安置和转移，还造成了5省的1000多间的房屋倒塌，数千多间的房屋损坏严重，农作物的受灾面积达到了174千公顷，导致了直接经济损失了52亿元。

图1为2018年9月16日17时台风山竹登陆时的华南雷达拼图，根据华南雷达回波拼图，可以看出在台风登陆广东台山时（2018年9月16日17：00时），台风中心一圈30dBz以上的强回波范围大，强度强，在中心点附近和东北偏东方向回波甚至达到了50dBz，雷达回波强度从中心点向外逐渐减小。由图一可见，台风“山竹”的雷达范围较大，波及区域较广，覆盖了广东整个区域以及广西，湖南，江西，福建部分区域。在台风登陆中心，雷达图中达到50dBz，颜色达到了红色，降雨强度大，华南地区及其周围基本都为30dBz以上，台风影响的降水范围大，从图1可知，在台风山竹登陆时，有强烈的对流活动。

3 台风“山竹”登陆前后移动路径的变化

3.1台风“山竹”的移动路径

图2为1822号台风“山竹”移动路径，1822号台风“山竹”于2018年9月7日20时在西北太平洋洋面上生成，一路向西并发展壮大，2018年9月10日，台风山竹在西太平洋海面上继续向西偏南移动，在关岛附近的海域掠过，11日中国国家气象中心将其升为超强台风，15日凌晨台风山竹从菲律宾北部登陆，离开陆地后台风山竹以强台风级别进入南海，16时山竹中心位于广东省阳江市东偏南方向约850公里的南海东北部海面上，并向西偏北方向移动，继续向广东沿海靠近，2018年9月16日17时前后22号台风山竹强台风级别在广东台山海宴镇登陆，登陆时中心附近最大风力14级，中心最低气压955百帕，9月17日20时，中央气象台对其停止编号。本文主要研究台风“山竹”2018年9月16日17时登陆广东台山海宴镇前后的移动特征和强度特征的变化。

3.2台风“山竹”的移动速度和最大风速的变化

图3为山竹台风登陆前后最大风速和移动速度的变化，显示了9月16日0：00时到23：00时台风最大风速和速度的变化（台风登陆广东台山为17时），由图3可以看出，山竹在17时登陆后，最大风速有明显的下降趋势，由登陆前的50米/秒下降到33米/秒，移动速度由一开始的30公里/时，在07时小幅度上升到35公里/时，在17时登陆前后下降到30公里/时后维持。由此得知，山竹台风在登陆广东台山后，最大风速呈下降趋势，移动速度下降后维持。

4台风“山竹”的环流背景

在台风山竹生成发展过程中（2018年9月7日-16日），西太平洋副热带高压产生波动，东亚西风槽向东移动并加强，台风“山竹”在暖湿的西太平洋洋面上吸收能量，发展壮大，且受引导气流影响，山竹台风向西北偏西方移动，并在16日17时前后登陆广东台山地区。[11]

图4为2018年9月16日500hPa（a，b）和850hPa（c，d）的08：00（a，c）时和20：00（b，d）时台风山竹的环流形势场，在08：00时，500hPa（图4a）中，台风的反气旋环流中心风速大，且其受副热带高压引导气流的影响，向西北方向移动，从图4a到图4b可以看出，在500hpa环流形势上，台风登陆前到登陆后，中纬度槽略向东移，西太平洋副热带高压的波动减弱，588线东移减弱。台风在广东沿海登陆后，台风“山竹”的反气旋环流中心距离副热带高压的主体较远，导致其引导气流减弱，台风“山竹”的移动速度减弱，使其在广东地区缓慢移动停留，这可能是造成了广东华南沿海地区的极端降水现象的原因之一。

图4c，图4d是850hpa的环流形势场，西太平洋副热带高压脊线呈西北向，副热带高压和台风“山竹”相结合，副高南侧，台风东侧，有较强的西北风。台风“山竹”登陆广东阳江前后（图4c到图4d）对比，台风风速略微降低。台风下垫面由海洋变成陆地，其下垫面的摩擦会使台风的移速减小，强度降低。同时台风“山竹”的外围，其风圈带动海洋的水汽进入登陆的陆地上，可能是造成华南地区极端降水情况的重要的原因之一。

从图4a，图4b，图4c，图4d的环流形势来看，风主要从西太平洋副热带高压的西南侧和南海汇入台风“山竹”，台风的移动主要受副热带高压的引导气流影响。在台风登陆后，由于西太平洋副高的引导气流的减弱，台风“山竹”的西行被抑制，台风登陆后的移动减慢，为广东沿海地区的持续强降水提供了相对稳定的背景场。

5台风“山竹”登陆前后强度的变化

台风“山竹”的登陆给广东沿海地区和华南西北部造成了持续的强降水，且持续时间长，下文将从水汽条件和动力条件两个方面来分析台风“山竹”登陆前后的相关特征变化。

5.1台风“山竹”水汽条件特征变化

水汽的供应对对流活动的发生及发展有重要的作用，图5和图6分别是山竹台风登陆前中后的水汽场，水汽通量和水汽通量散度场。

5.1.1水汽变化

图5为9月16日台风“山竹”登陆前中后的水汽场（图5a，图5b为登陆前，图5c为登陆时，图5d为登陆后），利用ERA5的比湿等变量得到850hPa的水汽场，在台风登陆前，登陆时和登陆后，华南沿海地区及其周围大部分区域比湿都达到了10g/kg以上，其中台风中心点和台风中心的东北部比湿相对较大，都达到了15g/kg。

在台风登陆前阶段（图5a，图5b），台风中心点比湿较大，水汽含量多，达到了17.5g/kg以上，图5a的比湿最大值区大致在22°N，115°E处，图5b的比湿最大值区大致在22.5°N，114°E处，由此可见，比湿最大值区随着台风的环流运动而移动，最大值区和台风环流运动密切相关。

在台风登陆阶段（图5c），对比登陆前（图5a，图5b）整个华南地区及其周围的比湿程度加大，范围变广，大部分区域比湿均大于10g/kg，在台风登陆点附近的比湿达到了15g/kg以上，在台风中心点的东北部，比湿也达到了15g/kg，登陆阶段对比登陆前，达到15g/kg比湿的范围增大，台风登陆地水汽含量增加。

台风登陆后（图5d）对比台风登陆前（图5a，图5b）和台风登陆时（图5c），在台风中心区和广东沿海区域，比湿大于15g/kg的范围有明显增大，水汽含量增多。在台风登陆后比湿大于10g/kg的范围也有增大，为对流活动及降水条件提供了充足的水汽供应。

5.1.2水汽通量及水汽通量散度变化

台风“山竹”在登陆地点周围形成了极端暴雨，而形成暴雨的必要条件之一，就是水汽源源不断的输入暴雨区，水汽通量与水汽通量散度图将描述这个水汽输送的过程。

图6显示了850hPa台风“山竹”移动过程中水汽通量和水汽通量散度的变化，09：00时（图6a）和13：00时（图6b）为台风登陆前，17：00时（图6c）为台风登陆时，21：00时（图6d）为台风登陆后，从图6的水汽通量分布可以看出，水汽大多集中在台风“山竹”的眼墙的大风区，水汽输送大多来自南海海域。由四张图对比可得，水汽输送中心向西北方向移动，在13：00时（图6b）水汽输送中心趋近于广东沿海地区，登陆时（图6c）水汽输送中心移动到广东沿海台山地区，由此看出台风的环流以及水汽输送紧密相连。而台风的环流以及水汽输送紧密相连，有利于台风的长久维持和台风强度加强。

水汽通量散度为单位时间内单位体积的空气块内水汽的水平流入或净流出量。散度大于0为幅散，小于0为辐合，图中蓝色色块为幅合，水汽流失，红色色块为辐散，水汽积聚，颜色越深，强度越大，由相应的水汽通量散度看出，在登陆前阶段（图6a，16日09：00，图6b，13：00）强盛的水汽通量幅合区位于台风“山竹”的西侧，呈环状分布，16日09：00时（图6a）台风中心区存在轻微辐散区，周围为强幅合区，幅合辐散中心大概在21°N，115°E，16日13：00时（图6b）中心幅合对比09：00时明显增大，在广东沿海珠三角区域及南海北部存在强幅合，在南海北部的东侧则存在强辐散。辐散幅合中心大概在22°N，114°E，幅合中心随着台风的移动而移动。

在登陆阶段（图6c，16日17：00）强幅合区位于台风“山竹”的西部和西北部，对比登陆前两个时刻（图6a，图6b）幅合增大，尤其是在华南地区，其峰值甚至达到-2g/cm2.hpa.s，在台风“山竹”南部，存在小范围的强辐散区。幅合辐散大值区在台风登陆点广东台山及其周围，有利于该区域强降水的形成。

在登陆后的阶段（9月16日21：00），强幅合区在台风“山竹”的西北方，广东北部，且幅合范围对比登陆前（图6a，图6b）和登陆中（图6c），范围变大，这有利于幅合运动及水汽聚集，为该地区产生暴雨区提供了有利的背景场。台风“山竹”登陆时和登陆后的幅合运动和水汽输送强度均大于登陆前，这有利于在登陆地及其附近产生暴雨区。

5.2台风“山竹”动力条件特征变化

图7为台风“山竹”登陆点（22°N，112°E）东经112度的纬度高度剖面图，在台风“山竹”登陆前阶段（图7a，16日09：00）大致17°N-25°N的位置上，850hPa-200hPa存在明显的上升运动，且在700hPa-400hPa层中，垂直速度达到40cm/s以上，有着强烈的上升运动，存在强幅合区，风向偏北。在16日13：00时（图7b），幅合区大致在1000hPa-300hPa，20°N处，在幅合中心区，垂直速度达到了50cm/s。

在台风“山竹”登陆阶段（图7c，9月16日17：00），除了20°N-25°N，地面到400hPa，大部分都是下沉运动。在20°N-25°N，地面到400hPa，有着强烈的上升运动，且在22°N，700hPa附近，达到幅合最强区域，垂直上升速度达到60cm/s。对比登陆前两个时刻，上升运动呈加强趋势，上升气流从低层到高层减小，强幅合区在22°N中低层区域。大气低层扰动中可以看出有较强的辐合流场，高空层有辐散流场，均有利于台风“山竹”的发展和维持。

在登陆后的阶段（图7d，9月16日21：00），16.5°N-27°N，地面低层到200hpa有着大范围上升运动，中心区垂直上升速度为24cm/s，但对比登陆时幅合区的强度有明显降低（登陆时上升速度达到60cm/s），下沉运动的垂直速度明显减小。

6结论与展望

6.1主要结论

台风“山竹”在2018年9月16日17时登陆广东台山后，最大风速呈下降趋势，移动速度下降后保持。

台风“山竹”登陆后，对比登陆前，水汽范围增大，水汽含量增多，为对流活动及降水提供了充足的水汽供应。水汽大多集中在台风“山竹”眼墙的大风区，且大多是来自南海的水汽输送。在登陆后的阶段，强幅合区在台风“山竹”的西北方，幅合较强，范围较大。这些是利于华南地区极端降水现象出现的重要原因。

台风“山竹”登陆后，对比登陆前，高空有强烈辐散、低空存在范围扩大的强辐合。并有强烈的上升运动，以及充足的水汽供应，因此台风“山竹”在登陆华南地区时造成极端强降水。

6.2展望与不足

对热带气旋登陆过程的研究是对热带气旋进行研究的新领域，涉及到了海陆气之间的相互作用以及不同尺度的环流系统的相互作用，还有不同纬度的环流系统的相互作用。登陆热带气旋的研究还有很多未知的领域有待于进一步实验和研究。

影响台风“山竹”对华南地区造成强降水的原因还有很多，本文的不足之处是对于影响降水强度的条件只单一的分析了部分水汽条件和动力条件，且研究还不够深入，在以后的研究中，将结合影响降水强度的因子进行更深入的研究，例如结合天气形势，环境垂直风切变，地形因素等完善研究。

为解决本文研究的不足之处，提出未来的研究方向：一是扩大研究范围，对于影响台风降水的因子结合进行更深入的研究，二为细化关于热带气旋登陆过程中的研究方向，例如主要研究关于地形因素对台风移动路径及对降水的影响等。虽然从1990年后，关于热带气旋涌现出丰富的研究，但对于热带气旋的登陆发展的研究仍处于研究成长阶段，还有很多未知领域有待进一步完善研究。

参考文献：

[1]陈联寿，孟智勇，丛春华.台风暴雨落区研究综述[J].海洋气象学报，2017，37（04）：1-7.DOI：10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2017.04.001.

[2]孟智勇，永田雅，陈联寿.A NUMERICAL STUDY ON THE FORMATION AND DEVELOPMENT OF ISLAND-INDUCED CYCLONE AND ITS IMPACT ON TYPHOON STRUCTURE CHANGE AND MOTION[J].Acta Meteorologica Sinica，1996（04）：430-443.

[3]许爱华，叶成志，欧阳里程，程锐.“云娜”台风登陆后的路径和降水的诊断分析[J].热带气象学报，2006（03）：229-236.

[4]徐晶，陈联寿，徐祥德.青藏高原高空流型对西太平洋台风路径影响的诊断分析[J].应用气象学报，1999（04）：410-420.

[5]张建海，庞盛荣.“莫兰蒂”台风（1010）暴雨成因分析[J].暴雨灾害，2011，30（04）：305-312.

[6]俞燎霓，董美莹.浙江热带气旋登陆前移动速度变化分析[J].气象科技，2007（01）：40-44.DOI：10.19517/j.1671-6345.2007.01.009.

[7]胡姝，李英，魏娜.台风Nari（0116）登陆台湾过程中结构强度变化的诊断分析[J].大气科学，2013，37（01）：81-90.

[8]刘赛赛，张立凤，张晓慧.台风“彩虹”（1522）近海急剧加强的特征分析[J].气象科学，2017，37（04）：487-496.

[9]王晓，余晖，鲍旭炜，白莉娜.“菲特”（1323）台风降水的极端性分析[J].气象科学，2017，37（04）：514-521.

[10]陈联寿，罗哲贤，李英.登陆热带气旋研究的进展[J].气象学报，2004（05）：541-549.

[11]甘琳，甘偲凤，潘江萍，王玥琪.台风“山竹”引起的华南地区降水过程分析[J].广东气象，2020，42（06）：15-19.

[12]翁之梅，贲海荣，高丽，王凯.台风“利奇马”登陆前后雨带强度与结构变化特征分析[J].气象科学，2020，40（03）：325-332.

[13]赵娴婷，赵玉春，崔春光，汪小康，柯丹.强台风“尤特”登陆前后移动路径和强度变化特征分析[J].暴雨灾害，2015，34（03）：197-205.

[14]G. M. Heymsfield，Joanne Simpson，J. Halverson，L. Tian，E. Ritchie，J. Molinari. Structure of highly sheared Tropical Storm Chantal during CAMEX-4[J]. American Meteorological Society，2006，63（1）.

[15]吴德辉，沈桐立，吴启树，黄永玉，连东英.0519号台风“龙王”登陆福建沿海前后结构特征分析[J].台湾海峡，2008（02）：243-249.

作者简介：欧阳思、2001.07、女、汉族、籍贯：江西、本科、助理工程师、理学：气象类。