經典颱風回顧分析 --- 海燕 Haiyan (1330)

引言

海燕是於 2013 年 11月創下最強登陸熱帶氣旋的紀錄,對菲律賓造成災難性破壞。而聯合颱風警報中心對海燕的最高風力評估更超越了史上最強熱帶氣旋泰培的紀錄。不過海燕是否史上最強熱帶氣旋,至今仍眾說分芸。

本報告純粹以天氣分析的角度回顧海燕生命週期的變化,並從中探討海燕的強度、結構和它與週邊大氣環流產生的互動,這三方面有什麼突出和值得留意的地方。

海燕基本資料

•生存時期:2013年11月3日-12日,維持了超級颱風強度約 40 小時。
•中心估計最強風力: 聯合颱風警報中心一分鐘平均風力評估為 170 Knots (相當於 315 km/h)
•中心海平面最低氣壓: 氣壓 895 hPa (估計值)

海燕日記

11月4日

位於西北太平洋上的熱帶擾動增強為熱帶風暴,聯合颱風警報中心 (JTWC)給予編號 31w,日本氣象廳把其命名為海燕,國際編號 1330。海燕位於垂直風切變微弱,高空輻散良好的環境中;該區海水溫度平均在攝氏 26 度以上。

海燕在東西向太平洋副熱帶高壓脊南側的深厚東風引導下,向西北偏西移動,時速平均 25 公里。

11月5日

海燕 迅速增強,下午增強至颱風級數。


11月6日

海燕爆發性增強,晚上達至超級颱風的級數。


11月7日

早上,本站評估海燕最高中心附近持續風力達時速 250 公里,聯合颱風警報中心 (JTWC)的一分鐘平均風力評估達時速 280 公里。紅外線衛星的德沃夏克純 T 指數分析達 7.5。各方面的強度評估指出,海燕成為2013年至當時為止全球最強的熱帶氣旋。

衛星資料顯示,海燕有一直徑約 500 公里的中心密集雲團區,當中風眼直徑約 50 公里。風暴結構對稱,風圈半徑如下:
颶風圈半徑 80 公里,暴風圈半徑 100 公里, 烈風圈半徑 220 公里,強風圈半徑 450 公里。

 

環境分析顯示,海燕位於垂直風切變微弱,高空輻散極佳(反氣旋式輻散)的環境中;該區海水溫度平均在攝氏 28 度以上。海燕理論上已增強至至環境可支持的潛在最大強度 (MPI)。

晚上,本站評估海燕之最高中心附近持續風力達時速 270 公里(十分鐘平均風力),聯合颱風警報中心 (JTWC)的一分鐘平均風力評估達時速 315 公里,超越了 1979 年史上最強熱帶氣旋泰培的估計風力時速 305 公里。紅外線衛星的德沃夏克純 T 指數分析達 8.0 的指數最高值,這乃本站有史以來(1999年)首次有這個估值。 不過各國強度評估仍有相當分歧,加上未有飛機實測之報告,所以它是否有史以來最強的熱帶氣旋仍是未知之數,這有待日後科研証實。

色調強化/紅外線衛星雲圖之德沃夏克分析指出,風眼溫度攝氏18度,眼牆雲頂溫度低過攝氏零下90度 (反映對流極之強烈致使雲層向更高發展,而有更低溫度),再者,這最極低雲頂溫度區呈渾圓狀分佈直徑達 200 公里也是前所未見,可能此區當中有更低之雲頂溫度也是未知之數。基本環流自西向中心旋捲,其中也有此等極低之雲頂溫度。

11月8日

超級颱風海燕 (1330) 清晨時以中心最高風速 260 公里 (十分鐘平均) / 305 公里 (一分鐘平均) 的強度在菲律賓中部登陸,確認為有史以來登陸最強的熱帶氣旋。

海燕受到島嶼地型影響強度轉弱,其中表現包括風眼縮細及中心密集雲團區廣泛雲頂溫度的回升,原先極低雲頂溫度呈渾圓狀分佈的區域迅速縮小,海燕的環流分佈仍十分對稱,超級颱風的強度在橫過菲律賓後仍然持一段短時間。

海燕這時繼續向西北偏西移動,時速平均 38-48 公里,以西移風暴及橫過菲律賓的風暴而言這都是一個十分快的移動速度,反映當時副熱帶高壓脊異常強勁,所以帶來的東風引導氣流也十分深厚和偏強。理論上,副熱帶高壓脊的偏強可能和海燕的異常強度有關,因為兩者間可能構成大尺度垂直環流 (哈德萊環流) 的正反饋強化作用。另一方面,異常深厚的東風也反映著極微弱的垂直風切變 (少過 5 KTS),這樣為海燕提供了一個幾乎是完美效率的二類條件性不穩定環境 (CISK) 。


11月9日

海燕 (1330)減弱為颱風。

衛星分析顯示,海燕整體環流變得較先前鬆散,以致風暴外觀上有擴大的感覺;中心密集雲團區直徑約 300 公里,其上之雲頂溫度相當低,風眼被為填塞而頗為模糊。海燕北面有很明顯的高層輻散卷雲帶,顯示該區的北流輻散十分強,可能和中緯度西風帶噴射氣流相互作用有關。

11月10日

海燕繼續減弱,向北移動幅度逐漸增加。

海燕與東北季候風共同影響下,華南沿岸氣壓梯度增加,本港吹強勁程度偏東風平均時速 25 公里,最高更錄得時速 33 公里 (香港風力指數級制)。

在低層氣流輻合奎明效應下,華南沿岸被廣闊雲帶覆蓋,本港廣泛地區錄得平均 10 毫米的雨量紀錄。

11月11日

海燕清晨 5 時左右在越南北部的海防市附近登陸,早上減弱為強烈熱帶風暴。衛星分析顯示,海燕中心密集雲團區已經消失,低層環流中心在陸上部份外露及結構模糊,對流明顯向北切離和消散。


海燕受副熱帶高氣壓外圍的氣流引導,作順時針的轉向移動趨勢;起初風暴移向高壓西南側,受東南氣流引導而向西北移動;及後風暴移至高壓西面,受南風氣流引導而向北移動。



11月12日

海燕在內陸減弱為低壓區,但它的影響力仍然存在。

在中尺度而言,早上 850 hPa 駛流場仍然見到海燕的殘餘渦度,向東移動靠近香港北面,為本港持續帶來有雨 (這時已不是奎明效應所帶來的雨帶) 和大風 (清勁至強勁程度偏東風) 的天氣。

大尺度而言,自海燕進入南海開始,我們可以看到東亞發展出一個很強的偶極子,分析12日對流層高層 200 hPa 流場,可見南海有大型高層反氣旋,中緯度西風帶在日本上空有時速達 300 公里以上的噴射氣流,這個噴射氣流的強度通常只出現於隆冬,強烈冬季季候風爆發時。這偶極子在地面的表現,是日本上空有強勁溫帶氣旋發展,中國大陸上空有前述的強大反氣旋發展。我們相信,超級颱風海燕進入南海時,它上空強大的輻散流場形成反氣旋,有很大的動能向北輸送到中緯度地區,構成西風波動的擴大化。這現像有點像某地方發生強烈地震後,巨浪向海洋外湧至數千公里外的大陸一樣,這方面的影響力,可以說是全球性的,可延至數天至一兩星期不等。


總結

海燕是否最強?海燕被確認為史上登陸最強熱帶氣旋,但是否超越泰培成為風王仍眾說分芸,因為各國站台對海燕的強度評估有相當分歧,而海燕最強盛時亦缺乏實測數據。但有一點可以肯定的是,泰培在環流大小方面是勝過海燕的,而確認最低海平面氣壓的紀錄亦仍是泰培為首。


海燕突出的外觀:海燕是本站自 1999 年創立以來首個德沃夏克純 T 指數分析達 8.0 的熱帶氣旋。在色調強化衛星雲圖中最低溫階 (攝氏 -90 度) 呈圓型分佈達直徑 200 公里,加上清楚的風眼結構,使海燕在影象中尤如一條大車呔,這是前所未見的。


海燕增強的原因:主要原因似乎還是要歸回二類條件性不穩定的正反饋機制,其配合因素亦是海水溫度、垂直風切及高空輻散三方面。由於當時海水溫度未算有很強的正距平,因此垂直風切和高空輻散應該是突出的要素,這由和恆星尺度哈德萊環流的正反饋加強有關。


海燕對全球大氣環流的影響: 從各層對流層的流線圖分析,重新建構出3D的立體大氣環流模式,我們可以推斷海燕把大量動能由熱帶輸送到溫帶的過程,我們相信海燕對全球大氣環流的影響力可能延續至海燕消散後數天至一兩星期不等。


外部連結/參考資料

  1. 維基百科的海燕回顧
  2. CIMSS 的 Blog

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