太平洋上演台风大战，谁“吃”掉了谁？
4月初，在西北太平洋上发生了一场惊心动魄的台风“内卷”大战。
4月8日上午，今年1号台风“马勒卡”在西北太平洋上诞生。和它同时存在的，还有位于我国南海的台风胚胎96w以及位于菲律宾以东的台风胚胎94w（为了便于记录，气象员把未达到热带低压强度，即近中心最大风速小于10.8m/s的台风胚胎，按出现时间从90-99W循环命名）。
这一出现在4月的“三台风胚胎共舞”实属罕见。
三个台风一场戏
（图片来源：中国气象爱好者）
在接下来的几天中，台风胚胎94w吞并96w，发展为今年的二号台风“鲶鱼”。随后又被卷入名字寓意着“强壮、有力”的“马勒卡”环流中。
而“马勒卡”也“不负众望”，在享用了这顿“鲶鱼”大餐，获得大量能量后，一举成长为直径达2000公里的巨型强台风。
美国国家环境预报中心NCEP的GFS模式在2022年4月9日12时对台风“马勒卡”和“鲶鱼”未来发展的预报情况。可以清晰地看到“马勒卡”在吞并“鲶鱼”后，发展为巨型强台风的过程。
（图片来源：https://www.163.com/dy/article/H4J9HU370515AMQ8.html）
生存在优胜劣汰的大自然法则下必然存在“内卷”行为，连台风也不例外。那么海面上的台风是如何“卷”起来的呢。
台风间的“藤原效应”
在1921-1923年期间，日本气象学家藤原（Fujihara）博士进行了一系列水流实验。他观测到一个有趣的现象：当两个水中漩涡互相靠近时，其运动轨迹会受到彼此的影响。呈现围绕两者中心所形成的轴线心（两个涡旋中心间的轴线上的一点）沿逆时针方向运动，并有互相接近及合并的趋势。
这样的作用同样发生在台风——这一存在于大气中的巨大涡旋间。
在热带洋面上，当两个台风的中心小于一定距离时，也会绕着两个台风中心所形成的轴线心（也称为旋转中心）沿逆时针方向运动，而轴线心的位置取决于两个台风的相对质量和相对环流的强度。
台风间发生“藤原效应”的环流示意图。红虚线为两个台风中心间的轴线，Centroid标示出旋转中心的位置，L标示台风环流这一低压系统（Low），黑色箭头为台风环流的方向，灰色大箭头为台风中心的移动方向。
（图片来源：维基百科）
随后人们便把两个台风之间发生相互影响的现象命名为“藤原效应”，又称为“双台风效应”。
在实际情况中，双台风效应的表现形式千变万化。当两个台风强度相当、距离适中时，此时两个台风就会绕着共同的中心旋转，像共同演绎着一支圆舞曲。
但如果其中一个台风较强，另一个台风较弱，强台风的环流往往支配着弱台风的移动，让弱台风围绕着它作逆时针方向运动。在一些情况下，较强的台风还可能会把较弱台风吸收，让它成为自己环流中的一部分。
发生“藤原效应”的台风卫星云图
（图片来源：ametsoc.org）
如果两个台风都为大型台风，为了维持自身的生存，它们都必须从海洋中获得大量的水汽和能量，因此必然会出现“互相残杀”的现象。
和谐的圆舞曲更可能存在于中小型的台风之间。但在风云变幻的洋面上，即便是看似在演绎圆舞曲两个台风，实则暗中都在彼此较量，争夺水汽和能量。
因此，双台风互旋的持续时间往往较短，最终都会演变成主宰与被主宰、吞并与被吞并的形势。
1993年10月10日-10月13日西北太平洋上台风“Zeb”吞并台风“Alex”过程的卫星云图。
（图片来源：Kuo et al.2000）
统计方法找规律
我们不难发现，当发生藤原效应时，原本有迹可循的台风运动轨迹和发展趋势变得难以估计。这直接导致了人们对此期间台风路径和强度的预报出现较大误差。
在人们从卫星云图上看到两个台风相互影响之前，两个台风环流已经对彼此产生了影响。
在一些特殊情况下，比如受到副热带高压（西北太平洋上顺时针旋转的热带高压）的影响，两个台风甚至一改常态，发生绕着彼此顺时针方向旋转的现象。
因此为了更好地判断台风之间是否发生了“藤原效应”，气象学家对历史上有观测记录的台风资料进行了分析，得出当两个台风中心的距离在1300-1800km之间时，就可能产生“藤原效应”。
西北太平洋上，1960年8月27日台风“Della”和“Faye”（左）以及 1962年10月28日台风“Glida”和“Ivy”（右）受到副热带高压影响，台风间的“藤原效应”呈现为顺时针方向旋转，图中H表示副热带高压环流中心
（图片来源：Dong and Neumann 1983）
统计结果表明，西北太平洋上超过一半的台风都发生过“藤原效应”，约四分之三的“藤原效应”出现在台风活跃的夏秋季节（7-9月）。
这是因为在夏季，太阳直射点向北回归线移动，北半球中高纬度的海温升高，较暖的海面更有利于洋面上的小扰动发展成台风。因此在空间不变的前提下，生成台风的频率升高，台风间发生“藤原效应”的频率自然升高。这样看来，今年4月就上演的台风内卷大战确实罕见。
1951-2014年西北太平洋上发生“藤原效应”的台风的月频率分布
（图片来源：Ren el al. 2020）
科学家们还对西北太平洋上发生过藤原效应的台风路径进行了分类。比如Jang（2015）的统计研究共得出六大典型类别。
从下图的统计结果中我们可以看出，“藤原效应”可能发生在路径相似的台风之间，也可能发生在路径相交的台风之间，甚至可能发生在路径截然相反的台风之间。
不得不感慨，大自然活动复杂多变，想要挖掘出其中的一般规律，并不是一件容易的事儿。
发生“藤原效应”的两个台风路径的分类情况。在每个类别中红、蓝细线表示各个台风的路径，红、蓝粗线表示这些台风路径的平均情况。
（图片来源：Jang el al.2015）
数值模式解难题
前面我们谈到，背景环流比如副热带高压的反气旋式环流（顺时针旋转）能够影响“藤原效应”的表现形式。那么如果想要摆脱大气中各种纷繁复杂的物理过程的影响，单纯地讨论在发生藤原效应时，两个台风对彼此的影响如何，这该怎么做呢？
目前计算机中开展数值模拟试验是科学家们的主要研究手段。例如，Liu（2020）在数值模式中，模拟出两个成熟台风（强度达到70m/s），将其放置在相距不同距离的位置上，再让模式进一步计算出两个台风的发展情况。
数值模式中，两个类似台风结构的理想涡旋相距480km（a、b）、 600km（c、d）、 720km（e、f）以及840km（g、h）情况下，台风中心移动路径和强度（近中心海平面最低气压）的发展情况。
（图片来源：Liu et al. 2021）
在他的实验中，当两个台风距离小于600km时，就会发生合并现象；当两个台风相距为720km时，两个台风一边互旋一边远离彼此；当两个台风之间的距离达到840km时，彼此不会靠近。
这里我们需要指出的是，由于是在计算机中进行的理想数值试验，与实际情况是有所差异的。所以在模式中两个台风发生“藤原效应”的距离标准远小于实际情况。
研究表明，在发生“藤原效应”时，台风强度的变化会分为三个阶段。
在第一个阶段中，即发生“藤原效应”的早期，两个台风原本都处在与世无争的环境中，突然来了“不速之客”，难免发生一些“摩擦碰撞”，导致彼此强度均有所减弱。
之后便进入第二个阶段，两个台风发生互旋。此时台风好似武林大侠在比武切磋之前，都会对对手进行观察和试探，在这个周旋的过程中，两个台风的强度都没有发生明显变化。
在第三个阶段中，由于两个台风直接进行“正面交锋”，导致双方强度均有所减弱。最终胜出的台风在吞并了对手之后强度继续得到发展。
结语
在自然资源有限的前提下，台风间的“藤原效应”表明弱肉强食的“丛林法则”在大气之中也同样适用。
在观摩一场场台风厮杀之外，压力也给到了战场之外的预报员头上。台风怎样“内卷”？“内卷”之后又怎样？
在未来提高台风预报准确度的道路上，还有很多难题等待着我们去探索与解决。
参考材料：
[1] Kuo H C , Chen T J , Lin C H . Merger of Tropical Cyclones Zeb and Alex[J]. Monthly Weather Review, 2000, 128(8):2967-2975.
[2] Ren F , Xie Y , Yin B , et al. Establishment of an Objective Standard for the Definition of Binary Tropical Cyclones in the Western North Pacific[J]. Advances in Atmospheric Sciences, 2020, 37(11):1211-1221.
[3] Kuo H C , Chen T J , Lin C H . Merger of Tropical Cyclones Zeb and Alex[J]. Monthly Weather Review, 2000, 128(8):2967-2975.
[4] Dong, Keqin, Neumann, et al. On the Relative Motion of Binary Tropical Cyclones[J]. Mon. Wea. Rev, 1983.
[5] Jang W , Chun H Y . Characteristics of Binary Tropical Cyclones Observed in the Western North Pacific for 62 Years (1951–2012)[J]. Monthly Weather Review, 2015, 143(5):1749-1761.
[6] Liu H Y , Wang Y , Gu J F . Intensity Change of Binary Tropical Cyclones (TCs) in Idealized Numerical Simulations: Two Initially Identical Mature TCs[J]. Journal of the Atmospheric Sciences, 2021, 78.
[7] https://mp.weixin.qq.com/s/PCJlNbVgxOQWWb8DqMuj-A
[8] https://www.163.com/dy/article/H4J9HU370515AMQ8.html
作者单位：中国科学院大气物理研究所
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