臺風“米克拉”在臺灣海峽南部快速增強的原因分析*

呂心艷 董 林 高拴柱

1.國家氣象中心，北京，100081

2.中國氣象局上海臺風研究所，上海，200030

1 引 言

近20 年臺風強度預報誤差逐年波動（端義宏等，2020），強度預報進展十分緩慢（Emanuel，et al，2016；李澤椿等，2020），特別是在全球變暖背景下，近海臺風快速增強呈現增多趨勢，臺風達到生命期最大強度的位置距離海岸線越來越近（Wang，et al，2021）。但是，近?？焖僭鰪婎A報一直是臺風業務的難點，數值模式對快速增強預報能力非常有限（DeMaria，et al，2014；Magnusson，et al，2019），如果預報不出近海臺風快速增強過程，往往會導致預報、預警不及時，并可能造成嚴重的災害損失，如2014 年“威馬遜”、2015 年“彩虹”、2017 年“天鴿”等登陸前在中國南海近海出現了急劇快速增強，但是預報強度增強速率比實際明顯偏低，登陸強度預報偏弱較多。

中國南海中部和北部海域是臺風快速增強的主要發生區域（Lyu，et al，2019），但是，由于中國南海地區大氣環流背景場十分復雜，不僅受到季風水汽輸送的影響，而且還受到副熱帶高壓邊緣的偏東氣流水汽輸送的影響，并且高層受到南亞高壓以及其南側東風急流控制，導致中國南海臺風強度變化的環境因子更加復雜。因此，中國南?？焖僭鰪娕_風個例的深入研究為今后中國南海臺風強度預報提供參考，有利于防臺減災。

環境風垂直切變（Environmental Vertical Wind Shear，簡稱 VWS）是影響臺風強度變化的最重要因 子 之 一（Kaplan，et al，2010； Hendricks，et al，2019）。統計發現臺風強度變化與環境風垂直切變存在一定的負相關（Wang，et al，2015），即較小環境風垂直切變是臺風增強的有利條件，而較強環境風垂直切變則抑制臺風增強（胡皓等，2016；Lyu，et al，2019）。因此，較強環境風垂直切變常被認為是臺風增強的“最不利條件”（Tao，et al，2015）。業務中也將環境風垂直切變作為臺風強度預報的首要影響因子，如果環境風垂直切變較強，一般預報臺風將不易增強。然而，事實上卻有大量臺風增強甚至快速增強發生在較強環境風垂直切變下（胡皓等，2016；呂心艷等，2021a，2021b）。那么，何種情況下較強環境風垂直切變下臺風可以增強？目前仍然是懸而未決的問題，并一直困擾著臺風業務強度預報。

研究海洋熱狀況對臺風強度變化影響的歷史已經很久了（Kaplan，et al，2010），研究結果表明，高于28℃的海表溫度（SST）是西北太平洋臺風突然增強的必要條件（Holliday，et al，1979）。李凡等（2010）對中國南海臺風“巨爵”（0915）近海強度突增進行了診斷分析，指出中國南海北部高海溫（28℃以上）有利于其強度突然增強。環境濕度也被認為是臺風增強的一個重要促進因素。理論和模擬研究均表明，高環境濕度場有利于臺風增強（Emanuel，et al，2004），而干燥空氣侵入可導致臺風減弱衰亡（Tao，et al，2015）?？焖僭鰪娕_風的對流層中、下部環境相對濕度明顯高于非快速增強臺風（Kaplan，et al，2010）。另外，由于臺風上層的非對稱結構和低理查森數（Duran，et al，2016）以及較弱的慣性不穩定（Barrett，et al，2016；Komaromi，et al，2017），臺風高層出流很容易與周圍環境和臺風內核相互作用，從而在環境場和臺風內核之間起到中介作用（Rappin，et al，2011）。因此，高層出流通過影響臺風次級環流進而導致臺風強度變化（Frank，et al，1999；Rappin，et al，2011；Komaromi，et al，2017）。相對于緩慢增強或強度變化不大的熱帶氣旋，快速增強熱帶氣旋上層徑向出流更強（Kaplan，et al，2010；Komaromi，et al，2017）。

除了環境因子外，臺風內部過程也是影響臺風強度變化的重要因素。Wadler 等（2018）和 Stevenson等 （2018）分別利用機載雷達和全球閃電定位系統數據發現順切變一側對流或閃電活動的爆發多出現在增強熱帶氣旋中。但有些個例研究指出切變左側對流的爆發更易激發熱帶氣旋的快速增強，如Chen 等（2015） 研究颶風Earl（2010）在較強環境風垂直切變下快速增強時，指出當深對流主要集中在環境風垂直切變左側時，颶風開始快速增強；Rios-Berrios 等 （2016） 和Leighton 等（2018）研究發現順切變及左側對流爆發（Convective Burst，簡稱CB）有利于颶風快速增強；但如果對流僅集中在順切變一側，尤其是順切變右側時，颶風不易增強?？梢?，非對稱對流爆發與強環境風垂直切變下臺風增強密切相關（Qin，et al，2023）。

2020 年臺風“米克拉”是在較強環境風切變下于中國南海近岸海域快速增強的典型個例，雖然業務中預報其將在近海略有增強，但是，仍然沒有預報出其登陸前在臺灣海峽南部的快速增強過程，因此，臺風“米克拉”近?？焖僭鰪姷脑蚍浅Ｖ档蒙钊胙芯?。文中利用歐洲中期天氣預報中心ERAInterim 逐6 h 再分析資料（0.5°×0.5°）、中國氣象局臺風最佳路徑資料、NCEP 逐日最優海表溫度（OISST）（0.25°×0.25°）、Himawari-8 衛星觀測資料、中國地面自動氣象站觀測資料等，深入分析了臺風“米克拉”在臺灣海峽南部海域快速增強的預報難點以及影響強度變化的環境因子，并討論較強環境風垂直切變下臺風“米克拉”增強過程中對流非對稱分布特征。

2 臺風“米克拉”概況

中國南海熱帶擾動于2020 年8 月9 日08 時（北京時，下同）發展為熱帶低壓，熱帶低壓生成后向偏北方向移動（圖1a），強度逐漸增強，8 月10 日08 時熱帶低壓在中國南海北部海面上加強為熱帶風暴級臺風“米克拉”。臺風生成后在副熱帶高壓西側的偏南風引導下向偏北方向繼續移動，8 月10 日20 時進一步加強為強熱帶風暴（圖1b），11 日05 時加強為臺風，11 日07 時30 分前后以其極值強度（38 m/s，975 hPa）在福建省漳浦縣沿海登陸，登陸后“米克拉”轉為向北偏西方向移動，強度逐漸減弱，11 日17 時中央氣象臺對其停止編號。

圖1 2020 年8 月臺風“米克拉”路徑 （a） 和強度 （b） 變化Fig.1 The best track （a） and intensity （b） change of typhoon Mekkhala in August 2020

臺風“米克拉”中心附近最大風速由10 日08 時起編時的18 m/s 快速增強到11 日08 時的38 m/s，24 h 強度增大達20 m/s，中心最低氣壓由1000 hPa降低至975 hPa，24 h 中心氣壓降幅達25 hPa，其中10 日20 時至11 日08 時的12 h（登陸前12 h）中心附近最大風速增大13 m/s，11 日02 時至08 時的6 h（登陸前6 h）強度增強10 m/s?！懊卓死睆姸茸兓螸yu 等（2019）快速增強標準（12 h 強度變化不小于10 m/s，6 h 不小于3 m/s），同時也完全符合中國氣象局“八五” 攻關專家組提出的有關近海臺風強度突變（迅速加強：12 h 強度增強不小于10 m/s）的標準以及美國關于颶風強度迅速增強（Rapid Intensification，24 h 強度增強不小于30 kt（1 kt=0.514 m/s））的定義（Kaplan，et al，2010）。另外，統計結果發現熱帶氣旋一般在初始強度為強熱帶風暴級或臺風級強度時最容易快速增強（Lyu，et al，2019），臺風太弱或太強均不易快速增強?？梢?，臺風“米克拉”在中國南海北部生成后在臺灣海峽南部發生了明顯的快速增強過程，快速增強的初始強度明顯偏弱，比較少見。

受臺風“米克拉”影響，福建東南部沿海出現了9—11 級、局部12—13 級平均風（圖2a），最大平均風速為40.4 m/s（13 級）（觀測站高度為98 m）；陣風10—12 級、局部陣風可達13—15 級（圖2b），最大為龍海海角燈塔（觀測站高度98 m）的平均風速39.4 m/s（13 級）、陣風50.4 m/s （15 級）。雖然“米克拉”影響大、強度較強，但是大風分布范圍比較集中、區域不大，說明“米克拉”個頭比較小。沿海站點最大風速平均出現在11 日07 時前后，如登陸點附近站點（59330）的平均風由06 時約20 m/s（8 級）迅速增大到07 時的45 m/s（14 級）（圖2c），登陸后半小時陣風達49 m/s（15 級），但是登陸后3 h 陣風減弱為18 m/s（8 級），也說明“米克拉”個頭比較小?？梢?，站點觀測進一步驗證了“米克拉”在登陸前出現了明顯的快速增強過程。

圖2 2020 年8 月11 日08 時自動氣象站觀測的 （a） 平均風和 （b） 1 h 極大風 （單位：m/s，6 級及其以上） 的分布，（c） 登陸點附近站點59330 （位置為圖2a 十字） 觀測1 h 陣風和氣壓的變化，（d） 臺風“米克拉”過程降水量分布 （8 月10 日08 時到11 日08 時，單位：mm）Fig.2 Distribution of average wind （a） and 1 h gust wind （b） （unit：m/s，above 6 grade） at 08:00 BT 11 August 2020；（c） changes in the 1 h gust wind and pressure of the station 59330，which is near the landing point （location is denoted by cross in Fig.2a）；（d） distribution of precipitation during the impact process of typhoon Mekkhala （unit：mm）

受臺風“米克拉”影響，10 日08 時至11 日14 時，福建東南部沿海、廣東東部沿海、臺灣等地的部分地區出現大到暴雨，福建漳州局地大暴雨（100—217 mm）（圖2d）；其中12 h 極值降水為漳浦盤陀鎮的179.7 mm，6 和3 h 極值降水為平和文峰鎮的143.5和131 mm， 1 h 極值降水為平和山格鎮（80.3 mm）。因此，由觀測可以看到臺風“米克拉”給福建東南部和廣東東部沿海帶來了較強的降水過程。

臺風“米克拉”為中國南海北部近海生成個頭小的“土臺風”，在臺灣海峽南部以初始較弱強度出現了近海突然快速增強，給福建東南部和廣東東部沿海帶來了較強的風雨影響。

3 臺風“米克拉”強度預報難點分析

3.1 歷史罕見

統計發現，1949—2021 年由中國南海北上進入臺灣海峽臺風共有40 個（圖3），其中減弱的臺風有28 個，占比70.0%；強度維持的有8 個，占比20.0%，加強的臺風有4 個，除了“米克拉”外，只有臺風“莫蘭蒂”（1010）、臺風“NAT”（9119）和“WILDA”（7301）在近海增強，占比僅有10.0%，其中只有“米克拉”和“莫蘭蒂”達到了快速增強的標準，但“莫蘭蒂”在臺灣以東洋面生成，僅有“米克拉”為中國南?！巴僚_風”?？梢娺M入臺灣海峽的臺風大部分強度減弱或維持，很少有臺風快速增強，而臺風“米克拉”在臺灣海峽南部出現快速增強，實屬罕見。這樣極端、小概率的事件，對預報員來說具有很大的挑戰性。此外，多數臺風快速增強發生在強熱帶風暴級或臺風級強度（Lyu，et al，2019），臺風在熱帶風暴級階段快速增強比較少，特別是像“米克拉”生成后就快速增強的臺風更是少見。另外，約有60%快速增強發生在臺風向西北或西偏北方向移動過程中，僅有10%臺風快速增強發生在向偏北方向移動過程中。多年統計結果顯示，臺風“米克拉”生成后在向北移動過程中在臺灣海峽南部海域快速增強非常少見。

圖3 1949—2021 年由中國南海北上進入臺灣海峽的臺風路徑 （4 個增強臺風路徑 （彩色） 和其他36 個臺風路徑（灰色））Fig.3 Tracks of typhoons that moved northward from the South China Sea into Taiwan Strait during 1949—2021，including tracks of four intensified typhoon （colored） and the other 36 tracks （gray）

3.2 較強環境風垂直切變下快速增強

環境風垂直切變是業務預報中臺風強度預報首要參考的環境因子，大量研究結果表明較強環境風垂直切變不利于臺風增強（Wang，et al，2015），普遍認為西北太平洋海域阻礙臺風增強的 200 和850 hPa 之間環境風垂直切變（簡稱VWS_（200-850））閾值為8—10 m/s （Paterson，et al，2005），臺風快速增強的VWS_（200-850）閾值為5 m/s（于玉斌等，2007）。預報業務中也主要關注200 和850 hPa 之間的環境風（文中環境風定義為以距臺風中心200—800 km 圓環中風的區域平均值）垂直切變，且?；诃h境風垂直切變與臺風強度變化的一般統計負相關關系，定性認為較強環境風垂直切變下臺風不易增強。圖4 給出了臺風“米克拉”活動期間環境風垂直切變的變化，可以看到VWS_（200-850）基本都在12 m/s 以上，200 和850 hPa 之間環境風垂直切變較大（圖4a），超過臺風增強的閾值，更是遠強于臺風快速增強的閾值，且登陸前VWS_（200-850）沒有典型臺風增強前的減小趨勢（Lyu，et al，2019），而是逐漸增大，根據以往預報經驗，很容易誤判“米克拉”登陸前不會出現快速增強，同時，VWS_（200-850）造成臺風強度預報不確定性大（Tao，et al，2015），強度預報難度進一步增大。

圖4 2020 年8 月臺風“米克拉”強度變化過程中環境風 （a） 垂直切變和 （b） 垂直分布 （風速：色階）Fig.4 Changes in the environmental vertical wind shear （a） and environmental wind at vertical levels （b，shaded） during the intensity change period of typhoon Mekkhala in August 2020

3.3 數值模式對臺風近海增強預報能力有限

數值模式是臺風預報的重要參考，但是CMA集合系統大部分成員預報強度變化不大（圖略），NCEP 集合系統多數成員預報強度在登陸前減弱，ECMWF 集合系統大部分成員預報強度略有增強，雖然臺風區域模式CMA-TYM、全球確定模式NCPE和EC 預報登陸前有增強的趨勢，但是增強速度遠低于快速增強速率?？梢?，臺風區域模式和全球模式及集合系統均沒有預報出臺風“米克拉”近?？焖僭鰪?，且各模式以及集合系統各成員之間強度預報分歧大，造成“米克拉”強度預報難度進一步增大。在各種資料不能給預報員“米克拉”強度增強的信心下，業務中正確預報出了“米克拉”登陸前強度增強，已難能可貴，但還是未能預報出其登陸前快速增強。

綜上，臺風“米克拉”生成后北上進入臺灣海峽南部海域并出現快速增強是一個小概率事件，無論是全球模式、區域臺風模式或是集合預報系統，均無法正確預報出“米克拉”近?？焖僭鰪?，且強度首要影響因子環境風垂直切變較大，進一步增大了強度預報的不確定性，甚至非常不支持“米克拉”近海增強。因此，“米克拉”近?？焖僭鰪娛欠堑湫团_風增強，預報相當困難，而且“米克拉”自生成到登陸僅有23.5 h，較中國南?！巴僚_風”平均時間48.6 h短50%以上，有效預警時間短，預報難度進一步加大。

4 臺風“米克拉”近?？焖僭鰪姷沫h境因子分析

4.1 海洋熱狀況

熱帶或副熱帶海洋作為臺風的外強迫，是臺風發生和發展的主要能量來源，因此，臺風強度變化與下墊面海洋熱狀況密切相關。Lyu 等（2019）研究指出，95%的臺風快速增強發生在29℃以上的暖洋面上，且快速增強過程中的海表溫度（SST）顯著高于一般性增強和緩慢增強過程。分析“米克拉”快速增強前一天（9 日）的海表溫度分布狀況（圖5），發現“米克拉”中心附近的海表溫度均在29.5℃以上（圖5a），高于統計臺風快速增強過程海表溫度的75%分位值，即處于25%分位高海溫范圍，當海表溫度超過28.5℃時臺風快速增強出現的概率明顯高于緩慢增強和一般增強（Lyu，et al，2019），并且與常年同期相比，海表溫度偏高0.5—2℃（圖5b，其中海表溫度距平（SSTA）的計算是用海溫減去30 a（1971—2000 年）氣候平均值得到的），且中心附近海溫超過30℃，異常偏暖海洋為臺風的快速增強提供了充足的能量。另外，有研究（Chen，et al，2021）指出高海溫在邊界層提供更高能量的“復原（recover）”，也就是說內核對流由于切變的存在把低熵空氣帶入臺風邊界層而影響臺風眼墻對流的發展，但如果海洋熱狀況條件好，邊界層可提供臺風發展的能量足夠大，則可以有效抵消由切變帶入的低熵空氣對臺風增強的負面影響，從而使得臺風持續增強?？梢?，“米克拉”中心經過的附近洋面異常偏暖，一方面可以抵消環境風垂直切變大帶來的負面影響，另一方面為“米克拉”登陸前出現快速增強提供了充足的熱強迫。

圖5 2020 年8 月9 日海表溫度 （a） 和海表溫度距平 （b） 分布 （單位：℃）Fig.5 Distribution of sea surface temperature （a） and sea surface temperature anomalies （b） on 9 August 2020 （unit：℃）

4.2 高層出流

臺風高層出流在環境場和臺風內核之間起中介作用，從而影響臺風次級環流，導致臺風強度變化（Rappin，et al，2011；Komaromi，et al，2017）?？梢?，高層出流對臺風強度變化具有重要作用，高層出流對臺風增強的作用受到越來越多的學者和業務人員的關注。臺風“米克拉”在中國南海北部海域生成時，南亞高壓東界位于100°E 附近（圖6a），其南側的偏東急流與臺風“米克拉”西南側出流通道打通，有利于臺風“米克拉”高層出流通道的建立和加強。隨著“米克拉”向偏北方向移動，南亞高壓開始向東伸（圖6b），其南側的偏東急流也明顯加強，有利于“米克拉”南側高層出流通道進一步加強。同時，“米克拉”北側出流與其北側高層弱槽相接，特別是槽前西南氣流與中緯度西風帶急流軸相連，有利于“米克拉”北側出流通道打通，形成南、北雙通道高層出流的有利環境場。

文中為了定量分析臺風高層輻散強度，計算300—100 hPa 每層以臺風中心為中心、400 km 為半徑圓形區域散度的平均值（圖7a），根據高斯定理，對流層高層輻散可以表征臺風高層出流強度。由圖7a 可以看出“米克拉”生成后高層（150—100 hPa）為散度大值區，10 日20 時臺風中心區域高層輻散的強度和厚度較前期有所增大，高層抽吸作用增強，且高層強烈輻散也進一步促進高層環境場和臺風次級環流相互作用，有利于“米克拉”的快速增強?？梢?，隨著臺風“米克拉”向北移動到臺灣海峽南部，南亞高壓南側東風急流增強、東伸以及與北側中緯度環流的相互作用下， “米克拉”高層形成了雙出流通道，較強高層出流是臺風“米克拉”快速增強的重要動力因子。

圖7 2020 年8 月臺風中心附近 （ ＜400 km） 平均散度 （a，單位：10-5 s-1） 和水汽通量散度 （b，單位：10-5 g/（cm·hPa·s）） 垂直分布Fig.7 Vertical distribution of average divergence （a，unit：10-5 s-1） and water vapor flux divergence （b，unit：10-5 g/（cm·hPa·s） ）near the typhoon center （＜400 km） in August 2020

4.3 水汽輸送

臺風內水汽凝結釋放潛熱是臺風暖心結構形成和增強以及強度維持的重要能量來源，因此，充足的環境場水汽輸送條件有利于臺風出現更高的增強速率（Lyu，et al，2019）?！懊卓死被顒悠陂g，穩定、強勁的索馬里越赤道氣流不斷向“米克拉”中心輸送高濕熱的水汽（圖6c、d），并且110°—120°E附近越赤道氣流也有增強趨勢（圖6d），有利于“米克拉”中心附近水汽穩定且充沛。同樣為了定量分析臺風中心水汽條件，計算了以臺風中心為中心、400 km 為半徑的圓形區域平均水汽通量散度（圖7b），可以看到低層有兩個明顯的水汽輻合大值中心，分別在“米克拉”生成階段和快速加強階段。另外，對流層中層的環境相對濕度對臺風增強也有重要影響，一般對于快速增強臺風而言，中層的環境相對濕度明顯高于非快速增強臺風（Kaplan，et al，2010）。8 月10—11 日中層（700—500 hPa）臺風“米克拉”中心附近相對濕度均在75%以上（圖略），說明中層水汽條件比較好，為臺風“米克拉”深對流發展和維持提供了很好的能量來源。

可見，有利的大尺度環境場給“米克拉”提供穩定且充沛的水汽輸送和較高的中層相對濕度，且低層存在水汽強輻合，非常有利于“米克拉”快速增強。

4.4 環境風垂直切變

較強環境風垂直切變長期以來被認為是抑制臺風增強的重要原因之一（Paterson，et al，2005），研究認為，環境風垂直切變的“通風效應”是導致臺風強度減弱的直接原因之一（Tang，et al，2012），“通風效應”直接破壞高層臺風的暖心結構或導致干冷（低熵）空氣侵入到臺風內核，非常不利于臺風的增強。臺風“米克拉”快速增強階段200 和850 hPa之間的環境風垂直切變超過12 m/s（圖4a）， 并且“米克拉”增強過程中環境風垂直切變不但沒有降低而且還呈現增強的趨勢，這與多數臺風快速增強過程顯然不同，按照環境風垂直切變與臺風強度變化的統計關系，這樣大的環境風垂直切變一般不利于臺風增強。同時，中、高層（500 和200 hPa 之間）環境風垂直切變與深層環境風垂直切變（200 和850 hPa 之間）的變化非常一致（基本在10 m/s 以上），增強過程中也呈現增強趨勢。但是，中、低層（500 和850 hPa 之間）的環境風垂直切變比較?。ㄐ∮? m/s），且臺風“米克拉”快速增強過程期間略有減弱趨勢。

進一步分析不同層次環境風的垂直分布（圖4b），中、低層環境風以西南風為主，風向和風速變化均不大，因此，中、低層環境風垂直切變比較小。而中層（500—300 hPa）環境風的風速變化也不大，但是方向變化比較大，由偏南風轉為東北風，尤其是臺風快速增強階段，從低層向高層環境風的方向呈現逆時針旋轉。高層環境風表現為風速明顯增大。這樣的環境風的垂直分布導致整層（200—850 hPa）和中、高層（500—200 hPa）的環境風垂直切變明顯偏大，而中、低層環境風垂直切變比較小。由此可見，“米克拉”增強期間，中、低層的環境風比較均勻，而中、高層環境風的風速呈現明顯增大、風向逆時針旋轉，造成環境風垂直切變主要表現在中、高層，而中、低層環境風垂直切變偏小。已有研究（Onderlinde，et al，2016）指出，當環境風垂直切變集中在對流層中、下層時，臺風熱力和動力的非對稱結構相對較強，對臺風強度抑制作用更加明顯，但是，“米克拉”增強期間，環境風垂直切變主要集中在對流層中、高層，而中、低層環境風垂直切變比較小。綜上，“米克拉”增強進一步驗證了低層環境風垂直切變與臺風強度變化的相關更為密切（Wang，et al，2015），并且相對于環境風垂直切變集中在對流層下部，環境風垂直切變集中在對流層上部的臺風更容易增強（Onderlinde，et al，2016）。

5 “米克拉”快速增強過程中非對稱對流爆發特征分析

除了大尺度環境條件外，臺風內核過程對臺風強度變化也有重要的影響。相關研究表明臺風內核對流爆發與臺風強度變化存在密切的關系。已有研究（Zhang，et al，2012；Chen，et al，2015）指出，內核對流爆發先于臺風快速增強，認為對流爆發是觸發臺風發生快速增強的原因，也有一些研究將對流爆發作為臺風快速增強的預報因子（Zhuge，et al，2015）。圖8 是利用Himawari-8 衛星觀測資料給出的臺風“米克拉”增強過程中對流活動的演變，為了描述對流相對于環境風垂直切變的非對稱特征，以200 和850 hPa 之間環境風切變方向為標準將臺風中心附近區域分成4 個象限（順切變右側（DR）、順切變左側（DL）、逆切變右側（UR）和逆切變左側（UL））。同時為了更好反映深對流的演變，白天使用可見光高反照率來分析對流的變化?？汕宄吹?0 日11 時高反照率主要位于順切變的左象限（DL）（圖8a），而其他3 個象限的反照率均比較低，特別是逆切變一側，說明逆切變一側的對流非常弱，呈現出明顯的非對稱結構。3 h 后（14 時），反照率明顯變得更高，且在順切變的右側象限（DR）對流有所增強（圖8b），同時高反照率環繞進入逆切變左側象限（UL），可見深對流在順切變一側明顯發展，并且逐步向逆切變左側（UL）傳播，但是，臺風中心附近深對流仍然呈現出明顯的一波非對稱分布。16 時由于下午太陽高度角變低，可見光云圖上的反照率變低（圖8c），但是仍然可以清楚地看到高反照率區域進一步向逆切變左側發展，并且逆時針旋轉到逆切變右側象限（UR）?？梢?，10 日白天，臺風中心附近深對流由順切變一側逐步氣旋式傳播到逆切變一側時，對應了“米克拉”生成后強度由18 m/s 快速增強到23 m/s。

圖8 Himawari-8 可見光通道反照率 （a、b、c） 和紅外通道亮溫 （d、e、f） 的分布 （a.2020 年8 月10 日03:00 UTC，b.2020 年8 月10 日06:00 UTC， c.2020 年8 月10 日08:00 UTC，d.2020 年8 月10 日12:00 UTC，e.2020 年8 月10 日18:00 UTC，f.2020 年8 月10 日21:00 UTC；黑色箭頭線表示200—850 hPa 環境風垂直切變的方向，不帶箭頭線與切變線垂直，將臺風中心附近區域分為4 個象限 （順切變右側 （DR）、順切變左側 （DL）、逆切變右側 （UR）、逆切變左側 （UL））Fig.8 Distributions of albedo （a，b，c） of visible channel and brightness temperature （d，e，f） of infrared channel of Himawari-8 （a.03:00 UTC 10 August 2020，b.06:00 UTC 10 August 2020，c.08:00 UTC 10 August 2020，d.12:00 UTC 10 August 2020，e.18:00 UTC 10 August 2020，f.21:00 UTC 10 August 2020；the black arrow line represents the direction of vertical wind shear between 200 hPa and 850 hPa，and the line without arrow is perpendicular to the shear line；the region near typhoon center is divided into four quadrants （down shear right （DR），down shear left （DL），up shear right （UR），up shear left （UL））

由于可見光云圖的局限，夜間對流活動的演變主要通過紅外通道亮溫的變化做分析，20 時發現中心附近深對流在逆切變一側有所減弱（圖8d），尤其是逆切變右側（UR）幾乎無深對流，深對流主要集中在環境風垂直切變左側和順切變右側，其中順切變左側象限的對流最為活躍。11 日02 時深對流在順切變一側有了顯著發展（圖8e），開始向逆切變左側傳播并發展，同時深對流覆蓋了逆切變右側象限臺風中心附近區域。05 時臺風深對流有明顯爆發式增強，深對流覆蓋了切變左側以及逆切變一側，即中心附近深對流從順切變一側迅速傳播到逆切變一側，同時對流發生位置向臺風中心收縮?？梢?，10 日夜間至11 日凌晨，伴隨臺風內核區域深對流在環境風垂直切變左側和逆切變一側出現了非對稱爆發，臺風“米克拉”強度進一步由23 m/s 快速增強至38 m/s，強度級別跨越兩級（由熱帶風暴級增強到臺風級）。另外，在深對流由順切變一側發展到逆切變一側的過程中，對流非對稱性逐漸降低，同時，臺風“米克拉”10 日06 時高層渦旋中心位于低層渦旋中心西南方向大概250 km 處（圖9a），高、低層渦旋中心明顯向切變方向傾斜，但是10 日12 時高層渦旋中心逐漸向低層中心靠近（圖9b 和c），高、低層渦旋中心的垂直傾斜度明顯降低，有利于臺風快速增強。

圖9 975 hPa 風場 （矢量，單位：m/s） 和400 hPa 位勢高度 （等值線，單位：dagpm） 的分布 （紅色和黑色圓點分別為400 hPa 和975 hPa 渦旋中心，黑色線為高低層渦旋中心的連線；a.2020 年8 月10 日06:00 UTC，b.2020 年8 月10 日12:00 UTC，c.2020 年8 月10 日18:00 UTC）Fig.9 Distributions of 975 hPa wind field （vector，unit：m/s） and 400 hPa geopotential height （contour，unit：dagpm） （the red and black dots denote the vortex centers at 400 hPa and 975 hPa，respectively，and the black line is the connecting line between the vortex centers at the upper and lower levels； a.06:00 UTC 10 August 2020，b.12:00 UTC 10 August 2020，c.18:00 UTC 10 August 2020）

綜上所述，臺風“米克拉”快速增強過程中，對流開始僅存在順切變左側象限，之后出現了兩次深對流由順切變一側向逆切變一側氣旋式爆發傳播，分別對應了10 日白天和夜間兩次臺風快速增強。但深對流主要存在環境風垂直切變的左側，呈現出明顯的非對稱分布特征。

6 結論與討論

臺風“米克拉”在200 和850 hPa 之間較強的環境風垂直切變下向偏北移動過程中在臺灣海峽南部發生了快速增強，并以峰值強度在福建登陸，非常罕見，且預警時間短，強度預報難度大。海溫異常偏高、東風急流導致較強高空出流以及充沛穩定的水汽輸送等有利大尺度環境條件，對臺風“米克拉”增強有重要作用。但是，由于中國南海地區受到季風控制，夏季低層盛行西南季風，而高層受到南亞高壓南側東風急流和較強東北風的影響，造成傳統采用200 和850 hPa 之間的環境風垂直切變較強，根據以往研究的統計結果，這樣的環境風垂直切變往往非常不利于“米克拉”增強。但是，進一步分析發現環境風垂直切變主要集中在對流層中、高層，而中、低層環境風的大小和方向均變化不大，造成中、低層環境風垂直切變較小。相對于中、低層環境風垂直切變，中、高層環境風垂直切變對臺風增強抑制作用不明顯，也是臺風“米克拉”能在較強深層環境風垂直切變下仍然能夠快速增強的重要原因。

在臺風“米克拉”快速增強過程中，對流分布呈現出明顯的非對稱特征，深對流主要集中在環境風垂直切變順切變一側及切變左側，并且伴隨有深對流由順切變一側向逆切變一側氣旋式的爆發傳播，這是典型較強環境風切變下臺風增強過程中對流爆發的特征，同時深對流向逆切變傳播過程中，臺風“米克拉”高、低層渦旋中心的垂直傾斜度明顯降低，有利于其增強?；谏鲜龇治?，初步建立了較強環境風垂直切變下“米克拉”仍能增強的概念圖（圖10）。后續將收集更多較強環境風切變下臺風增強的個例樣本，深入分析對流爆發與臺風強度變化的關系，為今后臺風快速增強預報提供參考。

圖10 較強環境風垂直切變下臺風“米克拉”快速增強的概念圖 （U 代表高層，L 代表低層）Fig.10 The Conceptual map of rapid intensification of typhoon Mekkhala under the strong vertical wind shear （U：upper level，L：lower level ）

一般200—850 hPa 環境風垂直切變是天氣業務中熱帶氣旋強度預報首要考慮的環境因子，較強環境風垂直切變也往往被認為是臺風增強的 “最不利條件”，但是，如果僅按照已有統計結果即環境風垂直切變與臺風強度的負相關關系，由于臺風“米克拉”活動期間200—850 hPa 環境風垂直切變較強，往往會錯誤定性認為較強切變下臺風不易增強。因此，不能僅僅依據200—850 hPa 環境風垂直切變的大小就盲目判斷臺風是否增強，而完全忽略了環境風切變的垂直分布情況對臺風強度變化的影響，臺風強度預報應該多關注不同層次環境風切變對強度變化的影響，尤其是受到南海季風影響時，中國南海臺風活動的深層200—850 hPa 環境風垂直切變一般比較強，仍然有較多的臺風進入中國南海后在較強環境風垂直切變下出現近?？焖僭鰪?。今后需要深入分析更多較強環境風垂直切變下臺風增強個例，進一步揭示環境風垂直切變對臺風強度的影響機制。此外，Gu 等（2018）研究指出，環境風隨著高度順時針旋轉與環境風隨著高度逆時針旋轉相比，臺風發展和增強速度更快，但是，臺風“米克拉”增強過程中環境風由低層向高層卻呈現了逆時針旋轉，關于環境風垂直旋轉方向對臺風強度變化的影響有待進一步研究。

另外，Chen 等 （2021）研究指出高海溫可提供足夠的臺風發展能量，導致高海溫具有很好的“復原（recover）”能力，從而可以有效抵消較強環境風垂直切變“通風效應”帶入的低熵空氣對臺風增強的負面影響。臺風“米克拉”快速增強確實是發生在較高海溫的海域且環境風垂直切變較大的環境下，那么，是否存在高海溫的“正面”影響和強切變“負面”影響互相抵消的定量關系呢？這也有待進一步深入研究。