張進(jìn)樂，王曉麗，韓方強(qiáng)，薄兆海

（1.廈門海洋預(yù)報(bào)臺，福建廈門361008 2.遼寧省氣象臺，遼寧沈陽110015；3.大連公共氣象服務(wù)中心，遼寧大連116001 4.遼寧省氣象局，遼寧沈陽 110001）

臺風(fēng)“麥莎”對大連地區(qū)造成暴雨的分析

張進(jìn)樂1，王曉麗2，韓方強(qiáng)3，薄兆海4

（1.廈門海洋預(yù)報(bào)臺，福建廈門361008 2.遼寧省氣象臺，遼寧沈陽110015；3.大連公共氣象服務(wù)中心，遼寧大連116001 4.遼寧省氣象局，遼寧沈陽 110001）

選取登路北上，在大連地區(qū)造成強(qiáng)降水的熱帶氣旋0509“麥莎”，對其影響大連地區(qū)期間的環(huán)境流場、路徑特征及物理量場進(jìn)行診斷分析。結(jié)果表明，穩(wěn)定的副熱帶高壓及非緯向高空急流與低空急流的耦合，使來自東南洋面的豐沛水汽不斷輸送到大連地區(qū)，且有利于“麥莎”的北上?！胞溕痹诒鄙线^程中，沒有從中緯度西風(fēng)槽獲得斜壓能量，并沒有變性加強(qiáng)。同時，借助于衛(wèi)星云圖、多普勒雷達(dá)資料，分析“麥莎”暴雨的中小尺度系統(tǒng)，結(jié)果表明導(dǎo)致大連地區(qū)強(qiáng)降水的主要系統(tǒng)是兩個中-β尺度系統(tǒng)，暴雨落區(qū)在“麥莎”的東北側(cè)。

麥莎”；熱帶氣旋暴雨；中小尺度

1 天氣概況和資料簡介

“麥莎”于2005年7月31日20時在太平洋生成,向西北方向移動，8月6日02時在浙江登陸，北上經(jīng)過安徽、江蘇、山東后，減弱為熱帶風(fēng)暴，8日14時從萊州灣進(jìn)入渤海，向東北方向移動，在9日凌晨減弱為低氣壓，經(jīng)過200多個小時的長途跋涉，最終于9日7時20分在旅順龍王塘再次登陸后減弱消失（見圖1）。登陸時中心氣壓995 hPa，近中心最大風(fēng)力12 m/s。“麥莎”登路北上過程中，所經(jīng)過的地區(qū)都出現(xiàn)了狂風(fēng)暴雨天氣，造成了嚴(yán)重的災(zāi)害。受其影響，大連地區(qū)普降暴雨，局部地區(qū)大暴雨（見圖2）。最大降水175 mm，自動站每小時資料顯示有2次大的降水時段，最大1 h降水30.3 mm。

本文使用8月2—9日地面、高空常規(guī)天氣資料，NCEP2.5°×2.5°格點(diǎn)資料，多普勒雷達(dá)探測資料，衛(wèi)星資料和自動觀測站資料進(jìn)行分析。

2 環(huán)境流場

2.1 副熱帶高壓

8月上旬初期大氣環(huán)流呈緯向型，勢力強(qiáng)大的冷渦控制華北到東北大部地區(qū)，副熱帶高壓較弱，脊線位置在27°N附近?！胞溕钡奈髂戏胶推珫|方向?qū)α靼l(fā)展旺盛，而且高層輻散較好，垂直風(fēng)切變小，其所在海域海水溫度較高，對熱帶氣旋的進(jìn)一步發(fā)展十分有利。從3日開始副高加強(qiáng)西伸北上，這時“麥莎”已經(jīng)發(fā)展成熱帶氣旋，位于副高的南部，在東南風(fēng)場中，受環(huán)境場的引導(dǎo)開始向西北方向移動（見圖3a）。隨著副高的勢力加強(qiáng)，大連地區(qū)的環(huán)流形勢開始變化——由槽區(qū)逐漸轉(zhuǎn)入到副高控制?！胞溕蓖鈬葡惦S著副高北上，當(dāng)其與西風(fēng)帶云系疊加時，出現(xiàn)了熱帶氣旋遠(yuǎn)距離暴雨，即大連地區(qū)2005年主汛期的一次大降水過程——8月4—6日的暴雨—大暴雨過程。

環(huán)流形勢調(diào)整之后大連開始受副高控制，處于東西帶狀的副高頂部?！胞溕睆?日在浙江登陸后就一直沿著副高前部的偏南流場向偏北方向移動（見圖3b）。當(dāng)貝加爾湖小股冷空氣東移南擴(kuò)的同時，副高開始向東南回落。副高的移動直接影響了熱帶氣旋后期的移動路徑，而熱帶氣旋路徑預(yù)報(bào)正確與否又直接影響著所經(jīng)地區(qū)的降水量預(yù)報(bào)[1]?！胞溕焙笃诼窂?，由于各種數(shù)值預(yù)報(bào)均沒有正確預(yù)報(bào)副高東退的時間，因此預(yù)報(bào)“麥莎”從萊州灣進(jìn)入渤海后沿著副高偏南氣流繼續(xù)向北到西北方向移動，最后將在遼寧西部葫蘆島附近登陸。但是副高的快速減弱東退使得“麥莎”轉(zhuǎn)向東北移動，導(dǎo)致大連地區(qū)的暴雨天氣。

圖1 麥莎移動路徑圖2 7日20時到10日08時大連地區(qū)自動站雨量分布

圖3“麥莎”500 hPa高度場

2.2 高、低空急流

高、低空急流是影響熱帶氣旋暴雨的重要因子[2]。低空急流提供豐富的水汽，使大連與水汽輸送通道相連，源源不斷的水汽從云外輸入，并在云內(nèi)不斷上升凝結(jié)導(dǎo)致大連地區(qū)的大暴雨[3]。高空急流的走向使得麥莎登陸后進(jìn)一步北上，高低空急流的配置有利于熱帶氣旋強(qiáng)度的維持。

8月5日20時，200 hPa存在強(qiáng)西南急流，“麥莎”處于高空急流入口區(qū)的右側(cè)，在其下方850 hPa存在著20 m/s以上的南到東南風(fēng)急流（見圖4a，c），低層輻合與高層輻散疊加，有利于其維持[2]。同時，強(qiáng)盛的低空急流為熱帶氣旋輸送了水汽和不穩(wěn)定能量。急流的輻合區(qū)是大暴雨的發(fā)生地帶[3]。從8日14時之后，高空急流區(qū)為于130°E以東，風(fēng)向由西南轉(zhuǎn)為西北，低空急流區(qū)面積明顯減少，風(fēng)速減弱，高、低空急流在高空急流出口區(qū)右側(cè)匯合，“麥莎”逐漸減弱（見圖4b，d）。

圖4 2005年200 hPa和850 hPa流場和急流區(qū)(200 hPa陰影區(qū)為風(fēng)速≥28 m/s的區(qū)域，850 hPa陰影區(qū)為風(fēng)速≥16 m/s的區(qū)域)

圖5 2005年200 hPa高度場(gpm)(陰影區(qū)為風(fēng)速≥28m/s的區(qū)域，實(shí)心圓點(diǎn)為熱帶氣旋位置)

“麥莎”從6日20時開始減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，7日02時減弱為熱帶風(fēng)暴，之后強(qiáng)度一直在減弱，并沒有加強(qiáng)。分析200 hPa高空形勢和麥莎位置可以發(fā)現(xiàn)在其北上的過程中有西風(fēng)槽靠近，“麥莎”位于槽前西南風(fēng)急流入口區(qū)右方，但沒有和高空槽相疊加，西風(fēng)帶系統(tǒng)和熱帶系統(tǒng)并沒有耦合[2]（見圖5），同時快速移動的西風(fēng)槽后部的負(fù)渦度輸送抑制了“麥莎”的加強(qiáng)。“麥莎”靠近西風(fēng)帶系統(tǒng)時有冷空氣滲入到熱帶系統(tǒng)中，破壞了它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使其變性；另外“麥莎”是在大陸高壓和副熱帶高壓之間向北上的，所經(jīng)的區(qū)域是一個冷環(huán)境場，對暖心結(jié)構(gòu)起到了破壞的作用，這種冷環(huán)境場對其起了削弱的作用?！胞溕痹俅芜M(jìn)入渤海時，強(qiáng)度很快減弱，這可能與渤海的海溫是一個相對冷的下墊面有關(guān)[4]。

圖6 8日08時40°N相對濕度場 圖7 8日08時120°E相對濕度場

3 熱帶氣旋暴雨物理場

3.1 水汽條件

豐富的水汽是產(chǎn)生暴雨的必須條件。水汽越豐富、飽和層越深厚，越有利于暴雨的產(chǎn)生[5]。相對濕度場中（見圖6—7），可以看出“麥莎”中心東南方向的空氣濕度大，高空濕度層深厚，在低層?xùn)|南急流的作用下源源不斷的水汽被輸送到“麥莎”的東北方。“麥莎”影響大連期間，大連處于水汽通量高值區(qū)頂部（圖略），外圍豐富的水汽不斷向北累積、輸送，攜帶的豐沛水汽為大連地區(qū)的暴雨天氣提供了有利的條件。

3.2 渦度、散度和上升運(yùn)動場

高層輻散、低層輻合的高低空配置有利于熱帶氣旋強(qiáng)度維持，同時也有利于暴雨的產(chǎn)生[6]。“麥莎”北側(cè)存在明顯的高層輻散、低層輻合（見圖8），正渦度的大值中心也在其中心的偏北位置（見圖9）。這種結(jié)構(gòu)使垂直上升運(yùn)動加強(qiáng)的同時（見圖10），對流層中層由于凝結(jié)潛熱的釋放而出現(xiàn)溫度擾動，此擾動又加強(qiáng)了低層的輻合。這種垂直結(jié)構(gòu)為大連地區(qū)的暴雨提供了有利的動力條件和重要的能量來源[7]。

4 衛(wèi)星云圖、多普勒雷達(dá)和自動觀測站資料分析

熱帶氣旋暴雨的產(chǎn)生往往是由幾個或者多個中小尺度系統(tǒng)造成的[7]。利用衛(wèi)星云圖、多普勒雷達(dá)等高時、空分辨率的先進(jìn)儀器可清晰地分辨出熱帶氣旋暴雨系統(tǒng)中的中小尺度系統(tǒng)。

從衛(wèi)星云圖上可以清楚的看到“麥莎”云系的位置和特點(diǎn)：整個云帶有明顯的螺旋形狀，主要云系在“麥莎”中心的第一象限內(nèi)，并且有多個發(fā)展強(qiáng)盛的中尺度云團(tuán)。8日00時“麥莎”中心在江蘇北部連云港附近，云圖表現(xiàn)為：云團(tuán)內(nèi)部有兩個清晰的內(nèi)核，邊緣清晰，云頂亮溫達(dá)到-77℃度和-81℃。表明云發(fā)展的非常強(qiáng)盛，位置在大連的南部（見圖11），其外圍云系開始影響大連，降水從02時開始，但降水不強(qiáng)；雷達(dá)回波面積比較大，前部均勻后部呈層積混合的降水回波。此時回波是陣性降水回波，強(qiáng)度不強(qiáng)，從雨量來看1 h降水在5 mm以下。暴雨過程中出現(xiàn)了兩個強(qiáng)降水時段，分別在06—09時和09—12時，在云圖上可以清晰的看到兩個中尺度云團(tuán)活動。多普勒雷達(dá)回波資料進(jìn)一步顯示，強(qiáng)降水是由2次β中尺度系統(tǒng)造成的，雷達(dá)回波速度場上出現(xiàn)明顯的速度和面積不對稱，即同高度層上入流風(fēng)速大于出流風(fēng)速，入流面積大于出流面積，同時零速度線呈“S”形結(jié)構(gòu)。表明在本站上空存在較強(qiáng)的輻合場，地面最強(qiáng)降水時段與速度場上最強(qiáng)輻合時段相吻合[8]（見圖12）。

圖8 8日08時850 hPa散度 圖9 8日08時700渦度

圖10 8日08時40°N垂直速度

圖11 2005年8月8日00時 衛(wèi)星云圖

圖12 2005年8月8日大連自動站降水量圖

分析發(fā)現(xiàn)本次熱帶氣旋暴雨的特點(diǎn)：暴雨區(qū)在熱帶氣旋中心東北方，距離250—350 km范圍內(nèi)；在大的形勢場和各種物理場配置有利的條件下，中小尺度系統(tǒng)的出現(xiàn)直接導(dǎo)致了大暴雨的發(fā)生；當(dāng)熱帶氣旋中心靠近時風(fēng)減弱，降水也基本停止[9]。

5 結(jié)論

（1）副熱帶高壓是影響熱帶氣旋的主要系統(tǒng)，在重點(diǎn)考慮副高對熱帶氣旋影響時也要考慮副熱帶高壓有其自身的周期性，同時還要注意熱帶氣旋及其它系統(tǒng)對副高的作用；

（2）高空急流的走向使得“麥莎”登陸后進(jìn)一步北上，低空急流提供豐富的水汽，最終造成了大連地區(qū)的大暴雨；高低空急流的配置有利于熱帶氣旋強(qiáng)度的維持；

（3）“麥莎”在北上的過程中與中緯度高空槽發(fā)生作用，主要是靠近高空槽的底部，沒有與高空槽發(fā)生耦合；

（4）熱帶氣旋暴雨強(qiáng)度隨著熱帶氣旋強(qiáng)度的不斷減弱而減弱，暴雨落區(qū)在熱帶氣旋中心的第一象限。熱帶氣旋螺旋云帶上的中尺度云團(tuán)是產(chǎn)生熱帶氣旋暴雨的重要系統(tǒng)。

[1]朱乾根,林錦瑞,壽紹文,等.天氣學(xué)原理和方法[M].北京:氣象出版社,2000.

[2]陳聯(lián)壽,孟智勇.我國熱帶氣旋研究十年進(jìn)展[J].大氣科學(xué),2001,25(3):420-432.

[3]陸漢成,楊國祥.中尺度天氣學(xué)原理和預(yù)報(bào)[M].北京:氣象出版社,2000.

[4]李英,陳聯(lián)壽,雷小途.Winnei（1997）和Bilis（2000）變性過程的濕位渦分析[J].熱帶氣象學(xué)報(bào),2005,21(2):142-152.

[5]南京氣象學(xué)院氣象臺.短期天氣綜合分析與預(yù)報(bào)[M].南京:南京氣象學(xué)院出版社,1995.

[6]徐昭.熱帶氣旋科學(xué)討論會文集[C].北京:氣象出版社,1990.

[7]壽紹文,勵申申,等.中國主要天氣過程的分析[M].北京:氣象出版社,1997.

[8]張培昌,杜秉玉,戴鐵丕.雷達(dá)氣象學(xué)[M].北京:氣象出版社,1988.

[9]中國氣象局科教司.暴雨強(qiáng)對流天氣分析預(yù)報(bào).省地氣象臺短期預(yù)報(bào)崗位培訓(xùn)教材[M].北京:氣象出版社:1998.

Analysis of Dalian“Matsa”rainstorm

ZHANG Jin-le1,WANG Xiao-li2,HAN Fang-qiang3,BO ZHao-hai4

(1.Marine Forecast Station of Xiamen,Xiamen Fujian 361008 China;2.Liaoning Meteorological Observatory,Shenyang Liaoning 110015 China;3.Dalian Public Meteorological Service Center,Dalian Liaoning 116001China;4.Liaoning ProvincicalMeteorological Bureau,Shenyang Liaoning 110001 China)

“Matsa”(Tropical Storm 0509)went northward and caused a strong rainstorm to the Dalian.In this article,the environment air flow,the feature of path and the physical fields in the affected area is analyzed to study the characeristic of the“Matsa”rainstorm.Results showed that the steady subtropical high and coupling of non-latitude high-low tropospheric jets transfered ample vapor from Southeastern Pacific surface to the Dalian area,and made favorable conditions for the northward moving of“Matsa”.During the period,however,“Matsa”did not acquire baroclinicity energy from mid-latitude westerly trough and its transformation intensification were not enhanced.Meanwhile,based on the data from satellites and dopler radar,the meso-micro scale systems of“Matsa”is analyzed,revealing that it was the two meso-β systems induced the strong rainstorm in the Dalian area.“Matsa”rainstorm located at the northeast side of the typhoon.

“Matsa”；typhoon rainstorm；meso-micro scale

P444

A

1003-0239（2012）01-0036-06

2011-01-14

張進(jìn)樂（1983-），男，助理工程師，主要從事海洋預(yù)報(bào)工作。E-mail：zhangjinle2003@gmail.com.