（连载）埃俄罗斯的私生子---浅谈地中海飓风（Medicane）（二）

在台风海葵滞留东南沿海，成为今年水王的同时，东地中海地区也有一个水王级的风暴活动，它就是地中海飓风丹尼尔。它给希腊、土耳其、保加利亚、利比亚、埃及等国带来猛烈暴雨，造成严重影响。

本文发表于2012年《风之声》杂志第二十期，作者中气爱

地中海飓风卫星云图，来自维基百科

第二部分 另类风暴诞生记--生成机制

大气环流的小宇宙

地中海位于北半球中纬度，为全球最大的陆间海，海边有死亡沙海、大河三角洲、高原山地和镶嵌与其中的小块平原，钱穆所述之世界三大文化：游牧、农耕、商业，地中海边直接诞生两种，且都达到了令人瞠目的高度。可以说在西方上古时代，地中海就是整个世界，穷极一切地理形态，将人类文明的精华差点一网打尽。但地中海周边并没有大面积肥沃平原。平坦的土地荒芜不堪，水分足够的土地却要么崎岖不平，要么支离破碎，地中海周边诸国总是不断遇到生存危机。多样化的文明之间于是激战不断，从伯罗奔尼撒混战到近代世界大战，地中海周边一直是战争的火药桶和发动机，地中海的文明史也是一部战争史，文明之兴也勃焉，之亡也忽焉。

地中海地图，图源地图帝

这也正是地中海的特点，它充斥着矛盾，既博大宽厚又天性凉薄，既个性十足又易落俗套，既风平浪静又惊涛急来。而四不像的地中海飓风，正体现了地中海的矛盾性，其生成、维持机制及其结构都极为复杂，热带、温带，低空、高空乃至地形，各种天气系统的触发、维持机制都能见到。难怪有人说，地中海飓风是“大气环流的一个小宇宙”。

地中海飓风的小宇宙中，最不可或缺的就是切断低压。观测资料显示，1982-2011年的三十多个地中海飓风产生之前，都有一切断低压覆于地中海洋面之上，无一例外。切断低压为地中海飓风的触发源、初始能量供给者，后期还有可能成为地中海飓风的引导系统。地中海飓风生成的四大必要条件--热力、动力、环境、通风--中，切断低压与前三者密不可分。

位于意大利和利比亚北部顶端的一个切断低气压。来自维基百科

作为地中海飓风的触发源，切断低压和部分延伸槽切断下来的热带气旋的前身类似。在这里，切断低压提供了初始涡度和对流，在底层扰动产生、且垂直风切变小等适宜条件下穿透至地面，形成地面气旋。

作为地中海飓风的初始能量供给者，切断低压作为一团高空的冷空气，与地中海相对较暖的洋面及底层空气一起构成了一个位势不稳定场。在这里高空冷空气不断自切断低压的西南-南方南下，给初始扰动供给势能能量；冷空气加剧边界层的湿墒不稳定，冷空气还能激发对流，释放潜热能量，是启动CISK机制的力量之一。

由于地中海飓风的尺度与切断低压并不匹配，不少切断低压并不能完全转暖，在底层风暴生成后依然保持形态，并虽天气尺度流场移动。地中海飓风的幅合层多可达400百帕以上，因此地中海飓风在受天气尺度流场引导的同时，也会受切断低压的引导。因此，有不少切断低压在地中海飓风生成后，还成为其引导系统。

地中海飓风的小宇宙中，也少不了暖洋面的身影。虽然950116风暴生成时爱奥尼亚海的海温只有15度，但依然比同纬度的大洋洋面高出3-5度，更不用说大陆东岸。切断低压的“冷”与地中海洋面的“暖”之对比越明显，越有利于地中海飓风的生成。多位学者的敏感性模拟结论也指出，海水温度与地中海气旋的强度之间，有弱的相关关系。

但这种相关关系并不强。由于地中海飓风的初始能量来源可为斜压能量，很多地中海飓风的源头甚至可以追溯到环地中海诸山，如伊比利亚半岛上的山脉、阿特拉斯山脉、阿尔卑斯山脉和亚平宁半岛上的山脉，因为这些山脉为地中海飓风提供了初始扰动（见下一条）。但地中海飓风无一例外地在海上发展成型，并且在登陆后迅速减弱，这与热带气旋极为相似，说明了洋面对其发展的重要性。

地中海飓风的小宇宙也离不开群山环抱，通风条件较差的桃花源式环境。说白了，地中海飓风离不开地中海独特的地理位置和地形特征。由于地中海在北纬30-45度之间，秋冬季节西风带对其的控制并不是持续不断的，在冬日间隙，强斜压区和急流北收之时，地中海上空的垂直风切变迅速减弱，高层通风条件变差，有利于潜热的集中，而这时就是地中海飓风生长繁殖的春天。群山环抱的地形一方面以地形气旋的形式为地中海飓风提供初始扰动，另一方面也阻止了干冷空气的入侵，保证地中海飓风的暖心不会被迅速破坏。众所周知，冷空气在外围的渗透，对维持甚至加强热带气旋是有利的。

地中海地区的地形图，其中测深数据来自欧洲海洋观测和数据网(http://www.emodnet.eu/)。地形数据来自航天飞机雷达地形任务(SRTM, srtm.csi.cgiar.org)

说完了地中海飓风生成的空间环境，还要提一下地中海飓风的时间分布。因夏季地中海地区为强大的副热带高压控制，地中海与周围陆地的对比还会加强地面高压的力量，切断低压、底层扰动都非常难觅，所以夏季地中海飓风甚少出现。而秋、冬、春季西风槽底可直插地中海，给切断低压南下的机会；地中海海面上常表现为低压区，吸引周边气流入海，在山脉作用下形成背风低压，提供初始扰动源，若湿度、冷暖对比、风切条件满足，地中海飓风就有可能生成。

尤其是秋季，地中海海温仍然较高，这对地中海飓风的形成有不可忽视的作用，因此秋季是地中海飓风最多的季节，尤以海水温度最高的9月为最；而仅仅往前推一个月，8月份几乎没有地中海飓风生成，而北非-大西洋副高最为强盛的6-7月，则无任何地中海飓风生成。

总结一下，地中海飓风多见于秋冬季节，其生成需要高空切断低压、低空扰动、高冷低热的环境配置、与西风急流保持一定距离等条件。但同时具备上述条件时，地中海飓风并不一定能生成，秋冬季节，地中海上每年都有数十个切断低压经过，并常有阻塞高压伴行，可抵挡西风带的扫荡，但地中海飓风每年只能生成1个左右。

地中海飓风生成气候态分布，来自维基百科

可以看出，地中海飓风的生成机制并没有这么简单，它所需要几个空间条件非常微妙，同时，还需要这几个条件在时间上的精准配合。对于后者，即要求地中海飓风的初始扰动与切断低压在没有强冷空气和高层西风的骚扰下在暖洋面上缓慢移动，速度不能太快也不能太慢，保证斜压能、潜热能能顺利接上，适时启动CISK机制。这方面的研究仅止于此，并没有数字化的分析；而针对前者，即地中海飓风生成的空间条件，已有学者使用热带气旋的分析框架阐释之，取得一定成果，其中，Emanuel应用MPI方程和GENPDF指数对地中海飓风进行分析，正是这些分析，揭开了地中海飓风的小宇宙。

地中海的MPI方程和GENPDF指数

MPI即热带气旋最大潜在强度，为麻省理工学院教授Emanuel提出。其理论基础为该学者的WISHE机制，即将热带气旋视为一效率较低的卡诺热机，气旋能量源自洋面感热和水汽凝结潜热，并不考虑其他情况。因此热带气旋潜在最大强度与SST（海洋表层水温）以及与之相关的不同层大气的焓差有密切联系。一般意义上的MPI方程表述如下：

其中VP平方 即热带气旋的最大风速的平方， Ck比上Cd为热能转换为动能的转换系数， TS,T0则分别为SST、流出层温度， HS,H0则分别为贴地层和边界层顶的焓。这个方程当然是基于理想状态，没有考虑湿度、风切和其他因素，因此没有热带气旋能达到MPI方程所计算出的强度，最大风速大都只有MPI方程运算结果的40%-60%。

将该MPI方程套用到地中海飓风上， 数值则小的可怜，根本达不到地中海飓风的实际强度，与一般热带气旋的规律完全相反。为此，Emanuel将高空切断低压的因素考虑进去，对公式进行修改，指出在有高空切断低压情况下的MPI方程：

其中 为切断低压所在的层面位势， 为底层位势。根据该公式推算，地中海飓风的最大风速可超过持续飓风，这也与实际观测值相吻合。该公式说明，切断低压是地中海飓风生成不可或缺的条件。

相对于MPI，GENPDF指数更为全面，它不仅考虑海温及热力的因素，还将中层湿度、风切、涡度等考虑在内。这个指数仍由Emanuel提出，将可能与热带气旋生成相关的物理量一一列出，并根据各热带气旋的观测资料制作一数据库，旨在量化研究热带气旋的生成规律。该指数表示形式为：

其中AVOR850是指850百帕涡度，RH600是指600百帕湿度，VSHEAR8525是指垂直风切变，以850、250百帕层面风矢量差表征。遗憾的是，GENPDF指数并不适用于地中海飓风的生成环境判定，但其各项指标仍对地中海飓风的产生发展有参考意义。连同上文提到的SST，西班牙巴利阿里大学的研究人员选取了1983-2003年间的11个地中海飓风，按上述指标测取数据如下[1]：

由表格可见，地中海飓风具有很强的气旋性环流，最弱的涡度也达9.6* ，不逊于普通热带气旋；地中海飓风对垂直风切变的要求与热带气旋类似，在垂直风切变大于30米秒时则不能生存；它也要求较为深厚的湿润空气区来保证发展，中层湿度条件要好。从这几点来说，地中海飓风与普通热带气旋差异并不大，用修正后的MPI方程计算其最大潜在强度，也较为合理。

不同的是，地中海飓风对海温的要求不高，在选取的11例中，最高海温仅为23.2度，而风眼特征最为明显950116风暴生成时，其所处位置海温只有15度。2005年黑海风暴生成时，海水温度甚至只有10度上下。相比之下，热带气旋生成的最低海温要求为26度，维持热带气旋的最低海温要求也要24-25度，这也是北大西洋罕见高纬飓风Vince，南大西洋罕见飓风Catrina的环境SST温度。根据Emanuel的研究，海温作用的减弱，由切断低压来弥补，这也是地中海飓风生成机制中热力条件与一般热带气旋最大的区别，也是地中海飓风的最大的特点。

对GENPDF诸指标的统计分析表明，地中海的特定地理环境（偶尔的持续低风切高湿度），地中海相对较高的表层海水温度，也是地中海飓风产生的必要条件。