2010年5月29日星期六

梅雨鋒如何變成熱帶氣旋?

 梅雨鋒轉化為熱帶氣旋例子:強烈熱帶風暴泰利(2012年)

自西南季風於本月22日在南海爆發後,華南的低壓槽(亦即梅雨鋒)受更多水汽支援,對流轉趨活躍。受高空系統影響,低壓槽作南北擺動,有時在冷空氣的推進下南移至南海。本月24日,低壓槽進入南海,華南轉晴,但南海北部梅雨鋒的槽線上卻形成低層環流中心,並向東北慢慢移向台灣,聯合颱風警報中心更一度對該系統發出熱帶氣旋形成警告。雖然該擾動終未發展為熱帶氣旋並重新併入溫帶系統,但數值預報模式的結果--南海將在6月初再度出現梅雨鋒生成的擾動,卻使我們關注,一種帶溫帶性質的低壓系統怎樣變成為熱帶系統?

 梅雨鋒結構。

一般人憑經驗認為,梅雨鋒生氣旋應該向東北走,這在平均值而言,是無誤的描述,但也有例外。16年前的差不多時候,一波強冷空氣把南嶺的梅雨鋒南推至南海北部(約北緯20度)。其後,有個活躍擾動在倒向的梅雨鋒末端生成(一如一般的例子)。該擾動一如一般在五至六月位於該區的系統,向東北或偏東的方向移動,並於香港以南或東南300至400公里處(視乎數據來自哪個官台)。本來,如該擾動按一般路徑移動,會慢慢遠離香港(香港天文台在早期亦無為它懸掛任何熱帶氣旋信號)。但當熱帶低氣壓東移至117度時,高空的形勢和系統本身出現變化--系統脫離連接溫帶的梅雨鋒,高空槽亦遠去,而熱帶低氣壓在此時增強為熱帶風暴並被命名為羅士。由於系統在東沙附近趨於停滯並有轉向跡象,天文台懸掛一號戒備信號。

當大陸反氣旋出海後,700百帕駛流場再度出現變化,使此時已再增強為強烈熱帶風暴的羅士西移,在重新回到香港以南之際,本港風力開始增強,吹東北強風,天文台懸掛三號強風信號。一般大陸反氣旋出海後在低層帶來的風向變化均為順時針轉,故駛流場開始有利系統再轉向,而羅士亦先後轉向西北及東北偏北登陸廣東西部。

說回正題,梅雨鋒如果變為熱帶氣旋?根據論文"Mesoscale Features Associated with Tropical Cyclone Formations in the Western North Pacific"(September 2007,monthly weather review),形成熱帶氣旋牽涉很多因素。

熱帶氣旋在生成時需要CISK的條件;高水溫、條件性不穩定及大氣高濕度亦不可或缺。但鋒生熱帶氣旋和低緯生成的熱帶氣旋也有很多不同性質。

論文"Tropical cyclone formations in the South China Sea Associated with the Mei-Yu Front"
(January 2006,Taiwan)為此驗證了5-6月的20個於南海生成的熱帶氣旋(1972-2002),其中55%(11個)是由梅雨鋒產生的,比例不可謂不高。鋒生熱帶氣旋的產生必須經過三個階段:

第一,一個已存在的擾動由華南陸地(跟隨梅雨鋒)移出海;

第二,低層環流中心具足夠渦度及移出開闊的洋面;

第三,東北風(或東北季候風/冷空氣)顯著增強,使南海的水平風切變加強。

當系統脫離梅雨鋒時,就是它增強為熱帶氣旋之時。

讓我們用此三準則審視5月24-27日在梅雨鋒生成的擾動。第一點暫得不到證實,但北部灣及海南一度轉西北風顯示這個可能性不可排除;93W擾動的移動部分符合第三點:它於北緯17度,東經113度形成,屬於開闊的洋面,但很快已移至台灣海峽附近接近陸地的地方了;93W的外圍環境不符合第三點。在熱帶擾動發展的過程中,台灣海峽以至粵東的風力未增強至7級或以上,華東亦無明顯的高壓區(在2000年6月18日形成的擾動例子中,華中氣壓一度達1018百帕,但該系統未被論文視為增強為熱帶氣旋的例子)。該系統離梅雨鋒不遠,雖有脫離梅雨鋒的過程(見衛星雲圖),但終併入梅雨鋒而非變成熱帶氣旋。

梅雨鋒生成的熱帶氣旋一般比同於南海,但因其他原因生成的熱帶氣旋(如季風槽)弱,強度僅為後者的86%(後者平均強度為50海里/小時),生成時間亦比後者長(47小時對32小時),可見梅雨鋒生成熱帶氣旋的大氣環境一般比其他原因差很多。雖然如此,也有例外。2002年的強颱風Noguri 就是由南海北部的梅雨鋒變性的,但它的強度一度達強颱風的強度。

南海鋒生熱帶氣旋形成的緯度比非鋒生熱帶氣旋高4度(北緯18度),而移向亦以東北為主,這是因為梅雨鋒配置一般和倒向季風槽相似。反之,非鋒生熱帶氣旋一般於副高強盛時於南海形成,所以平均向西北移動。怎樣分辨該系統是鋒生還是非鋒生?

鋒生熱帶氣旋的特徵有三:

第一,在梅雨鋒(靜止鋒)末端有一個閉合等壓線的低壓區;

第二,925百帕的渦度大於10^-5 s^-1 且呈東北/西南向;

第三,在梅雨鋒前後,1000百帕處存有溫度梯。

如三個條件都不符合,那麼系統就一定不是由梅雨鋒生成的。

梅雨鋒形成熱帶氣旋另一例(2000年)。當年初夏冷空氣特別強,影響南及南海北部。


部分梅雨鋒生的擾動不會形成熱帶氣旋,論文總括原因,認為它們不形成熱帶氣旋的原因有三:北面的東風氣流(和冷高壓有關)太弱;南面的副高正在加強,偏南氣流(不是西南氣流)不利熱帶氣旋發展;一般不能形成熱帶氣旋的擾動面對較強(多2-3米/秒)的垂直風切變。

讓我們拭目以待,究竟6月初的擾動會不會能夠符合以上所以條件及特性,得以發展。要應用以上的資料,我們必須於未來幾天多看高空天氣圖,原來我們認為不太重要的925/1000百帕天氣圖其實還是有它的用處。

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