原创 螟蛉君 果壳 收录于话题#科学X计划13个
台风——强大、深厚、复杂多变的热带天气系统，在我国沿海海域活动时会带来狂风暴雨，甚至引发风暴潮。因此，在台风频发的夏秋季，它们的强度和移动方向时常牵动着大家的心。
或许你有过这样的经历：在做好一切预防措施等待台风到来时，它却原地不动了，过了半天，它又突然转向，走“回头”路，甚至反复登陆。时而像玩“捉迷藏”，若即若离；时而像喝醉了酒，飘忽不定，晃晃悠悠。
在西太平洋台风史上，有一个典例——1986年16号台风韦恩(Wayne)。它经历了数次加强和减弱的过程，先后4次登陆，在海面上一共转了7个大弯。韦恩留恋洋面20天，漂泊无定数，奇葩的“蛇皮走位”实属罕见。
图1 1986年16号台风韦恩(Wayne)路径示意图 | 温州台风网
除了韦恩，还有一些比较典型的“怪台风”，如1990年22号Nat(耐特/纳德)、2001年18号百合和2012年15号天秤。由于打转，它们的方向发生了多次改变，又在环境www.58yuanyou.com气流的影响下被“牵着鼻子走”，进而造就了奇葩的“蛇皮走位”。
会打转的台风在历史上并非稀奇，在2018年登陆我国的34个台风中，会打转的台风就出现了3个，即5号艾云尼、14号云雀和19号贝碧嘉。
图2 2018年3个打转台风的路径图（部分） | NMC（重绘）
据统计，1949-2011年间，在西北太平洋上发生打转现象的台风占台风总数的13%[2]。且台风大多数是逆时针打转。
什么决定着台风的走向？
在讨论台风打转之前，我们先来熟悉一下台风的移动规律。
在台风“成长”的路上，有一位对它影响深刻的“老大哥”——西北太平洋副热带高压（以下简称副热带高压），它位于副热带高压带，是断裂出来的暖性高压系统。在北半球的夏季，它盘踞在西北太平洋上空，强大的“身躯”控制着周围的流场——在它的外围，高空风场通常是顺时针方向。
西北太平洋上生成的台风，大多产生于副热带高压的南缘，通常沿着副热带高压的外围移动。以今年影响东北的台风巴威为例，在它发展初期，副热带高压稳定“环绕”在台风的东侧，巴威受到其西南气流的影响，向东北移动（图3）。当台风强度不如副高时，台风自然被副高“牵着鼻子走”。
图3 副热带高压影响台风移动的示意图 | CMA500hPa高空天气图 作者重绘
副热带高压影响台风移动，靠的是其提供的环境流场——足够强大而处于引导地位。从作用力的方面看，副热带高压提供了大型气压场的水平气压梯度力。
台风在广阔海面上，主体主要受到三个力的作用：两个外原由网力，即地转偏向力和大型气压场的水平气压梯度力，以及一个内力，也就是台风内力。其中外力远大于内力。台风的移动主要受环境中引导气流的引导，如副热带高压边缘的气流、西风槽前气流等。
台风内力是台风内部由于地转偏向力南北差异所产生的力。由于台风北边的地转偏向力比南边更大，这种南北差异将导致台风内力向西北方向（图4a、b）。
图4 台风受力分析: a, b, c解释了台风内力的成因;d展示了台风在西风带和东风带的不同受力
根据三力平衡，可以得出图4d对应的情况：在副热带高压西侧的顺时针流场中，台风在东风带将向西北方向移动，移速小于环境流场的速度；在西风带将向东北方向移动，移速大于环境流场的速度。
综合起来，就形成了台风的常规路径：西行路径、西北行路径和转向路径（副热带高压东退导致）。
图5 西北太平洋台风常规路径示意图（左上角：南海台风的常规路径） | 维基百科（重绘）
台风是如何被“带偏”的？
台风沿着常规路径好好行走时，在什么时候容易被“带偏”呢？
一方面，取决于台风自身的强度。一般来说，台风偏弱、结构不对称时，则更容易受周围流场的影响。例如，环境引导气流（如副高）较弱时，台风靠内力缓慢前进，如果出现与之相当甚至更强的天气系统（高空冷涡、其他热带气旋等），这个台风则处于弱势地位，被强大的对手“牵着鼻子走”。
另一方面，还取决于环境引导气流的变化：引导气流的大小、强度和方向是决定台风路径最主要的因素。当多个天气系统在台风周围进行“拉锯战”时，会造成台风的“迷茫”。台风处于三个高压或四周数块高压中间，位于“鞍形场”，会受高压边缘气流（顺时针方向）的引导而移动，如此周游，形成了打转。[3]
图6 台风位于鞍形场时的引导气流情况[3]
对于徘徊不定的台风，无论哪一个作用力稍占上风，其路径都可能出现变化。
例如，2018年的台风艾云尼开始打转时，副高出现减弱趋势，中间凹进去形成鞍形场。艾云尼位于其中，东西两侧均有高空反气旋控制，东侧的高空反气旋要引导它向北运动，西侧的反气旋则要引导它向南运动。[5]
图7 艾云尼打转时周围的环流情况，黑线表示中心打转的路径 | FNL资料绘图
影响台风打转的其他因素
既然台风的移动主要受环境中引导气流的引导，我们也可以试着做一次预报员：看看台风周围副热带高压的变化趋势，“探探老大哥的口风”，预测一下台风的走向。
但实际上，台风的打转还受其他因素影响，错综复杂的因素交织，造就了它们的奇葩路径。
1.台风之间的相互作用
除了引导气流的影响以外，位于附近的其他台风也对本台风的路径变化有相当大影响。在“四大怪台”诡异的路径中，均有来自同时期其他台风的“贡献”。
台风之间直接影响的效应被称为“藤原”效应，也叫双台风效应。
从流体力学的角度来看，两个距离很近（中心距离在20个纬距以内）的气旋性漩涡会受到对方的影响，互相沿着两者中心所形成的轴线心呈气旋方向（逆时针方向）移动。
图8 藤原效应示意图 | 香港天文台
据统计，在逆时针打转的台风中，约有50%的台风是双台风相互作用下西台风的打转。[6]西台风指海面上两个台风中偏西的那个。图9和图10分别展示了“怪台风”Nat和百合在另一个强台风作用下转向的过程。
图9 1991年台风Nat在藤原效应作用下两次打转 | NMC（重绘）
图10 2001年18号台风百合MpIMR在17号丹娜丝的作用下打转 | NMC（重绘）
除了直接影响，台风还会受到其他台风的间接影响，主要是阻挡副热带高压。
台风不仅能“受控”于副热带高压，当台风足够强大时，还能阻挡副热带高压的西伸，甚至把副高分成两块。
2012年，台风天秤右侧强台风布拉万影响了副高的西伸，导致天秤处于弱引导气流的形势。两者相互靠近，最终天秤在藤原效应作用下成功打转。[7]
图11 2012年，强台风布拉万影响了副高，导致15号台风天秤成功打转 | NMC（重绘）
2.地形因素
台湾岛的中央山脉横亘南北，对台风气流有阻挡、绕流、摩擦等作用。在台风的底层，靠近地形侧的气流减速，或受到挤压作用而紧缩加速。当台风靠近中央山脉时，由于台风外围减速，最大风速区往中心靠拢，台风的空间尺度变小，有利于它的转向[9]。
以2005年5号台风海棠为例，图12中的①、②阶段体现出地形摩擦影响台风的外围风速，进而促使其路径的变化。
地形不仅能够直接影响台风的路径，还可以通过导致台风不同侧的风速差异，形成非对称结构来间接改变台风的移动。
③阶段中，热力结构的不对称导致中心偏向东北侧，进而朝东北侧移动MpIMR。最后，④阶段中副热带高压加强，东南气流引导台风完成了逆时针打转的最后一步。
图12台湾地形对2005年5号台风海棠的打转影响 | NMC（重绘）
3.西风带振荡
图13展示了台风Yancy和台风云雀的打转路径对比。路径虽然相似，成因却不同。Yancy的打转是西风带的高频振荡导致的。
Yancy打转时正处于鞍形场中，环境流场很弱。在40N以北有弱冷空气活动，引起上游西风带的高频振荡，该振荡传至Yancy的西北方，体现为南北方向上风的变动：当台风附近吹北风时，台风折向南移；当吹南风时，台风则转向北上。[4]
4.高空冷涡的影响
云雀发生的两次打转和高空冷涡有关。
据统计，大部分冷涡生成于150E以东，生成后一般向偏西方向移动，可移至我国沿海地区。[10]
云雀进入东海之后，日本附近的高空冷涡也跟着西进，云雀和这个冷涡像双星一样连在一起，并且围着连线的中心旋转，直到冷涡被云雀吃掉[5]（高低层环流发生叠置）。
而云雀的第二次打转，则和出现的另一个冷涡以及副热带高压南北两块的掣肘有关。
图13 9018号台风Yancy和1814号台风云雀的路径对比 | NMC（重绘）
导致台风打转的因素有很多，其中最主要的是引导原由网气流的变化和台风自身的强度。当其缺乏引导气流或者受多个系统制约时，在台风相互作用、地形摩擦作用、西风带高频振荡、高空冷涡等的影响下，台风就有可能打转，其背后原因错综复杂。
台风打转虽看起来“炫酷”，但也会影响着它的寿命和强度。一般情况下，如果台风长时间打转或移动缓慢，海洋表面下层的冷水上翻，提供给台风的能量就会减少，不利于台风增强。虽然打转可能导致台风“自损”，它带来的局地影响却不小。倘若打转导致台风长时间在某一近岸地区徘徊，带来的风雨也不容小觑。
因此，分析清楚台风打转的原因，找出主要的引导气流，才能降低路径预报的不确定性，提高对台风灾害的预判能力。
参考文献
[1]【科技】奇葩台风——路径也纠结 http://uzone.univs.cn/news2_2008_490232.html
[2]芮建勋,何梦梦.西北太平洋打转台风的时空规律[J].上海师范大学学报(自然科学版),2013,42(03):320-325.
[3]钮学新.台风打转及打转以后的路径[J].海洋通报,1982(02):7-10.
[4]胡坚,陈雪峰.西风带高频振荡对台风Yancy打转运动的影响[J].应用气象学报,1994(02):230-234.
[5]中国气象爱好者.台风云雀走位飘忽？比它奇怪的台风还多着呢https://xw.qq.com/cmsid/20180803A1ZK1300
[6]王作述,傅秀琴.双台风相互作用及对它们移动的影响[J].大气科学,1983(03):269-276.
[7]罗霞,费建芳,黄小刚,程小平,刘磊.应用位涡分析1214号台风“天秤”异常路径[J].气象科学,2014,34(02):119-127.
[8]陈春忠,罗艳艳,蒋荣复,曾华福.“海棠”台风近海打转成因分析[J].海洋预报,2008(02):18-24.
[9]罗哲贤,陈联寿.台湾岛地形对台风移动路径的作用[J].大气科学,1995(06):701-706.
[10]温典. 西北太平洋TUTT高空冷涡活动特征及其对台风路径突变的影响[D].中国气象科学研究院,2018.
作者：螟蛉君
原标题：《台风为什么会打转，难道是因为迷了路？》
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