杜其成，劉裕祿，孫蓓蓓

（安徽省黃山市氣象臺(tái)，安徽 黃山245021）

臺(tái)風(fēng)低壓“海葵”增強(qiáng)的暴雨診斷分析

杜其成，劉裕祿，孫蓓蓓

（安徽省黃山市氣象臺(tái)，安徽 黃山245021）

應(yīng)用天氣學(xué)分析、常規(guī)氣象資料、物理量診斷、衛(wèi)星云圖等資料，對(duì)2012年8月9～11日"海葵"臺(tái)風(fēng)低壓減弱后再次增強(qiáng)引發(fā)的大暴雨過(guò)程的不同尺度的天氣系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析.結(jié)果表明,此次暴雨天氣是在大尺度強(qiáng)而穩(wěn)定的大陸高壓與西太平洋副高、高空低槽及其引導(dǎo)從地面南下的冷空氣、中尺度對(duì)流云團(tuán)相互作用下發(fā)生發(fā)展的;深厚的強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)及其釋放的大量潛熱是臺(tái)風(fēng)低壓維持與發(fā)展的主要熱力和動(dòng)力因子.

臺(tái)風(fēng)低壓；海葵；暴雨；冷空氣

臺(tái)風(fēng)是最常見(jiàn)的災(zāi)害性天氣之一，其所帶來(lái)的狂風(fēng)暴雨,可引發(fā)洪澇、山洪暴發(fā)、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害,對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)破壞很大,給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大損失.臺(tái)風(fēng)對(duì)某地產(chǎn)生降水可歸納為以下幾種類(lèi)型：第1類(lèi)型是臺(tái)風(fēng)登陸前外圍云系降水；第2類(lèi)型是臺(tái)風(fēng)登陸后減弱為臺(tái)風(fēng)低壓過(guò)程中自身產(chǎn)生的降水；第3種類(lèi)型準(zhǔn)消亡的臺(tái)風(fēng)低壓在一定條件下再次增強(qiáng)所產(chǎn)的強(qiáng)降水.一般情況下，臺(tái)風(fēng)登陸后受地形摩擦作用，將逐漸減弱消亡.對(duì)于第3種類(lèi)型的臺(tái)風(fēng)低壓降水是我們預(yù)報(bào)員在預(yù)報(bào)過(guò)程中最容易忽視和放松謹(jǐn)惕的.因此，加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)低壓的暴雨過(guò)程的分析研究很有必要，通過(guò)對(duì)1211號(hào)臺(tái)風(fēng)?？谋┯攴治?找出促進(jìn)臺(tái)風(fēng)低壓發(fā)生發(fā)展的有利條件,為今后的臺(tái)風(fēng)低壓暴雨預(yù)報(bào)提供思路.

1 臺(tái)風(fēng)概述

1.1 臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑

201211號(hào)臺(tái)風(fēng)“海葵”于2012年8月3日凌晨在菲律賓東北方向距其約2150公里左右的洋面上生成后，向西北偏西方向移動(dòng)，5日17時(shí)加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴,中心氣壓為980hPa,近中心最大風(fēng)力10級(jí)，6日17時(shí)加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)，中心氣壓為970hPa，近中心最大風(fēng)力12級(jí)，7日14時(shí)加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，中心氣壓為950hPa，近中心最大風(fēng)力為14級(jí)，8日3時(shí)20分在浙江象山縣鶴浦鎮(zhèn)沿海登陸，中心氣壓965hPa,近中心最大風(fēng)力14級(jí).登陸后即減弱為臺(tái)風(fēng)，中心氣壓為968hPa，近中心最大風(fēng)力13級(jí)，繼續(xù)向西北方向移動(dòng)，8日16時(shí)經(jīng)杭州減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，向西方向移動(dòng)，21時(shí)進(jìn)一步減弱為熱帶風(fēng)暴，進(jìn)入安徽境內(nèi)，9日14時(shí)減弱為熱帶低壓，在安徽南部停留2天（圖1）所示.

圖1 臺(tái)風(fēng)“?？币苿?dòng)路徑及強(qiáng)度

1.2 臺(tái)風(fēng)降水實(shí)況

受“?？迸_(tái)風(fēng)的影響，黃山市自動(dòng)站點(diǎn)的過(guò)程雨量（圖2）所示，出現(xiàn)了暴雨到大暴雨，局部出現(xiàn)特大暴雨.7日20時(shí)-11日08時(shí)全市降水量超過(guò)100毫米的自動(dòng)站有170個(gè)，其中降水量超過(guò)250毫米的自動(dòng)站有59個(gè)，最大降水量出現(xiàn)在黃山景區(qū)玉屏樓，為661.2毫米，光明頂出現(xiàn)了極大風(fēng)速35.3米/秒.從時(shí)間和區(qū)域范圍上看，此次降水過(guò)程具有范圍廣、強(qiáng)度大、過(guò)程降水量多，受災(zāi)嚴(yán)重、經(jīng)濟(jì)損失大等特點(diǎn).

圖2 臺(tái)風(fēng)“海葵”7日20時(shí)至11日08時(shí)黃山市降雨量分布(單位:mm)

2 臺(tái)風(fēng)低壓增強(qiáng)的多尺度環(huán)流形勢(shì)

2.1 大尺度環(huán)流使臺(tái)風(fēng)低壓穩(wěn)定少動(dòng)

臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)路徑和停留時(shí)間主要受引導(dǎo)氣流和大尺度環(huán)流控制[1]，臺(tái)風(fēng)低壓?？恢碧幱跂|南低空急流之中,為大暴雨的產(chǎn)生提供了足夠的水汽.

圖3 8月9日08時(shí)（a）、11日08時(shí)(b)500hPa高空?qǐng)D

8月9日08時(shí)（圖3a），臺(tái)風(fēng)低壓位于500hPa大陸高壓和西太平洋副高之間,大陸高壓處在迅速加強(qiáng)階段,586線從青藏高原伸到四川和陜西的東部地區(qū)；西太平洋的586線也西伸到臺(tái)灣以東洋面上.由于東北地區(qū)冷渦分裂一低槽從華北逐漸向東南方向移動(dòng),9日08時(shí)低槽槽底到達(dá)山東北部,并和臺(tái)風(fēng)低壓向北伸展的倒槽相連.在強(qiáng)度相當(dāng)?shù)拇箨懜邏汉臀魈窖蟾备叩膴A持下,臺(tái)風(fēng)低壓的北端處在均壓場(chǎng)中，從物理學(xué)角度看，臺(tái)風(fēng)低壓所受的氣壓梯度力近似為零，使得臺(tái)風(fēng)低壓處于準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài).所以9～11日臺(tái)風(fēng)低壓穩(wěn)定少動(dòng),并在皖南池州地區(qū)滯留了48h左右；受其影響，9日-10日黃山市產(chǎn)生了強(qiáng)降水.11日08時(shí)后（圖3b）,大陸高壓范圍擴(kuò)大,出現(xiàn)了588dgpm的高壓中心,另外西太平洋副高也快速增強(qiáng)，臺(tái)風(fēng)低壓受到兩大高壓的擠壓、吞并，使臺(tái)風(fēng)低壓逐漸減弱消失.由此可見(jiàn),臺(tái)風(fēng)低壓和倒槽的持續(xù)的穩(wěn)定維持是大暴雨發(fā)生的重要條件.

2.2 低層冷空氣利于臺(tái)風(fēng)低壓的發(fā)展與維持

分析9日08時(shí)925hPa全風(fēng)速與流場(chǎng)、溫度平流場(chǎng)(圖4),9日08時(shí)地面圖上從東北到山東有一地面冷鋒，冷鋒后部的強(qiáng)大地面冷高壓,使臺(tái)風(fēng)低壓和冷高壓之間出現(xiàn)強(qiáng)氣壓梯度,形成了風(fēng)速達(dá)到16～24m/s的強(qiáng)偏東氣流(圖4a).這支東風(fēng)急流阻擋了臺(tái)風(fēng)低壓向北移動(dòng),同時(shí)不斷將西太平洋和東南沿海的海上的水汽輸送到暴雨區(qū)上空,成為臺(tái)風(fēng)低壓暴雨的源源不斷的水汽和能量來(lái)源.低槽槽后的西北氣流，引導(dǎo)冷空氣南下，導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)低壓西側(cè)的冷平流加大,而臺(tái)風(fēng)低壓東側(cè)為暖平流(圖4b).這時(shí)中尺度臺(tái)風(fēng)低壓具有很強(qiáng)的斜壓特性[2～3],因此獲得足夠的斜壓能量，使位于沿江地區(qū)的臺(tái)風(fēng)低壓迅速發(fā)展和維持,形成強(qiáng)大的臺(tái)風(fēng)低壓系統(tǒng).

圖4 8月9日08時(shí)925hPa全風(fēng)速與流線(a,單位:m/s)和溫度平流(b,單位:10-5℃·S-1)

2.3 低渦和高空低槽觸發(fā)中尺度對(duì)流系統(tǒng)

圖5 日8時(shí)地面流場(chǎng)

分析9日08時(shí)地面流場(chǎng)，池州附近(31°N、118°E)有一中α尺度低渦(圖5)，低渦的南側(cè)吹S—SE冷風(fēng)，北側(cè)吹N—NE暖風(fēng)；這種冷暖交匯的熱力差異和暖濕氣流的加強(qiáng)促使流場(chǎng)中低渦輻合再度增強(qiáng)，在地面形成強(qiáng)大的溫度鋒區(qū)，有利于池州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)低壓的發(fā)展.當(dāng)槽前正渦度平流疊加到地面強(qiáng)溫度鋒區(qū)上空,中α尺度低渦和低槽的系統(tǒng)性上升運(yùn)動(dòng),觸發(fā)了伴隨在臺(tái)風(fēng)低壓內(nèi)的中β尺度的強(qiáng)對(duì)流單體發(fā)展[4]，加強(qiáng)了其降水的強(qiáng)度.

3 臺(tái)風(fēng)低壓暴雨物理量特征

臺(tái)風(fēng)低壓暴雨形成的2個(gè)必要條件是較強(qiáng)垂直上升運(yùn)動(dòng)和充足的水汽輸送.下面對(duì)臺(tái)風(fēng)低壓系統(tǒng)產(chǎn)生暴雨的常用物理量指標(biāo)進(jìn)行分析，研究物理量量值達(dá)到能夠產(chǎn)生暴雨的一些參考值.

3.1 水汽特征

分析圖6a和圖6b，8月9～11日低層一直維持東南風(fēng)，風(fēng)速均達(dá)到12米/秒以上，是較強(qiáng)的東南急流，將海面上的水汽源源不斷的輸送到臺(tái)風(fēng)暴雨區(qū)，使臺(tái)風(fēng)夾帶的水汽大量增加，由于中低層的空氣處于飽和狀態(tài)，濕度層深厚，850hPa的比濕均在14g/kg以上，其中9日20時(shí)～11日08時(shí)比濕穩(wěn)定維持在16g/kg以上；而700hPa比濕也在10g/kg以上.另外，850百帕風(fēng)場(chǎng)上表現(xiàn)為一明顯的風(fēng)向切變，形成較強(qiáng)的上升氣流.在2個(gè)條件的配合下，9-11日出現(xiàn)了持續(xù)的臺(tái)風(fēng)低壓強(qiáng)降水過(guò)程. 11日08時(shí)隨著臺(tái)風(fēng)低壓的減弱，低層無(wú)水汽繼續(xù)補(bǔ)充，降水漸止.

3.2 A指數(shù)特征

A指數(shù)是一個(gè)綜合考慮大氣靜力穩(wěn)定度與整層水汽飽和程度的物理量.A值越大,表明大氣越不穩(wěn)定或?qū)α鲗又邢聦语柡统潭仍礁?越有利于產(chǎn)生降水.利用NCEP資料,根據(jù)A指數(shù)計(jì)算公式A=(t850-t500)-[(t-td)850+(t-td)700+(t-td)500]

求得A值.分析9日02時(shí)A指數(shù)（圖7a）大于10℃等值線所包圍的區(qū)域蘇皖浙贛四省一般與大雨區(qū)域?qū)?yīng)，9日08時(shí)（圖7b）隨著臺(tái)風(fēng)低壓的增強(qiáng)，A指數(shù)大值區(qū)縮小，其值增到15℃以上，并一直持續(xù)到11日08時(shí)，在其控制區(qū)域均出現(xiàn)了暴雨和大暴雨.在臺(tái)風(fēng)低壓的外圍受大面積的A指數(shù)負(fù)值區(qū)控制,且較為穩(wěn)定,說(shuō)明大氣層結(jié)穩(wěn)定,空氣比較干燥,無(wú)降水發(fā)生.

結(jié)合臺(tái)風(fēng)?？奶鞖鈱?shí)況和A指數(shù)，當(dāng)A指數(shù)中心數(shù)值≥16℃的區(qū)域附近,為較強(qiáng)降水區(qū)域;會(huì)出現(xiàn)大雨到暴雨天氣[5].

3.3 渦度特征

暴雨區(qū)500hPa以下各層均表現(xiàn)為正渦度區(qū)，暴雨區(qū)四周多為負(fù)渦度區(qū)；分析9-11日增強(qiáng)后臺(tái)風(fēng)低壓減弱過(guò)程的850Pha渦度場(chǎng)演變（圖8）,從9日08時(shí)-11日08時(shí)，850hPa臺(tái)風(fēng)低壓中心均維持正渦度，其值在40×10-5s-1等值線內(nèi)，由圖8a可見(jiàn)9日08時(shí)黃山市位于正渦度中心60×10-5s-1等值線內(nèi)，11日08時(shí)隨著臺(tái)風(fēng)低壓的減弱（圖8b），渦度中心值減小，降水減弱；到了11日20時(shí)臺(tái)風(fēng)低壓消亡（圖8c），850hPa渦度減小到10×10-5s·-1，臺(tái)風(fēng)降水過(guò)程基本結(jié)束.

圖8 9日08時(shí)(a)、11日08時(shí)(b)、11日20時(shí)(c)850hPa渦度（單位:10-5/s）

上述表明，渦度不僅能反映臺(tái)風(fēng)低壓暴雨過(guò)程的動(dòng)力條件，另外，強(qiáng)渦度分布與強(qiáng)降雨區(qū)、降水強(qiáng)弱有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系.

3.4 垂直速度特征

分析9日20時(shí)、10日02時(shí)沿117°E的垂直速度分布；在安徽南部和贛北的中低層一直維持強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng),中心值為-2.4Pa/s(圖9a),在9日20時(shí)～10日02時(shí)贛北和皖南地區(qū)的上升運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)，中心值為-3.5PaS-1的強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng),垂直速度上升運(yùn)動(dòng)區(qū)可達(dá)300hPh以上(圖9b)，存在1個(gè)快速發(fā)展的過(guò)程，這時(shí)正是贛北和皖南山區(qū)降水加強(qiáng)的時(shí)間，這與上述中α尺度低渦發(fā)展相對(duì)應(yīng).

圖9 9日20時(shí)(a)、10日02時(shí)(b)沿1170E垂直速度分布(單位:Pa/s)

?？_(tái)風(fēng)低壓進(jìn)入安徽南部以后,從低層到300hPa一直維持深厚的濕層,強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)釋放的大量潛熱加熱垂直氣柱,形成類(lèi)似CISK機(jī)制的作用,對(duì)臺(tái)風(fēng)低壓的維持起到了相當(dāng)大的作用[6]；另外，強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)促使中β尺度對(duì)流云團(tuán)新生、合并及發(fā)展，從而在該地產(chǎn)生強(qiáng)降水[7].

4 衛(wèi)星云圖演變分析

“?？痹诤Ｃ嫔吓_(tái)風(fēng)眼結(jié)構(gòu)明顯，周?chē)穆菪葡登逦?8日3時(shí)在浙江象山縣沿海登陸后，對(duì)江浙地區(qū)造成暴雨、大風(fēng)等災(zāi)害.圖10給出了臺(tái)風(fēng)減弱過(guò)程的云圖，8日3時(shí)30分“海葵”外圍云系已經(jīng)影響黃山市上空，出現(xiàn)了陣性降水；密實(shí)云區(qū)位于浙江，強(qiáng)降水也出現(xiàn)在此.8日15時(shí)由于冷鋒云系增強(qiáng)，并移動(dòng)逼近臺(tái)風(fēng)云系，地面摩擦消耗臺(tái)風(fēng)自身的能量，“海葵”云系開(kāi)始減弱，臺(tái)風(fēng)眼逐漸消失． 螺旋云系開(kāi)始減弱.9日0時(shí)臺(tái)風(fēng)螺旋云系已經(jīng)逐漸消散，降水也慢慢停止.

圖10 2012年8月8日3時(shí)30分至9日00時(shí)衛(wèi)星云圖

圖11給出了臺(tái)風(fēng)低壓再次增強(qiáng)過(guò)程的云圖，9日01時(shí)臺(tái)風(fēng)云系已經(jīng)消散，形成了熱帶低壓系統(tǒng)，由于低層?xùn)|南氣流旺盛，將大量的水汽和能量輸送到低壓區(qū)，加之北方冷空氣南下，形成了北冷南暖，這種斜壓能量，使臺(tái)風(fēng)低壓系統(tǒng)的快速發(fā)展，臺(tái)風(fēng)低壓云系明顯增強(qiáng)（如圖11的9日12時(shí)30分云圖所示），臺(tái)風(fēng)低壓的降水也隨之增強(qiáng).11日08時(shí)冷空氣進(jìn)一步南壓、東南急流減弱、環(huán)流調(diào)整，臺(tái)風(fēng)低壓系統(tǒng)遭到破壞，渦旋云系消散，本次臺(tái)風(fēng)低壓過(guò)程降水結(jié)束.

圖11 2012年8月9日01時(shí)至11日08時(shí)衛(wèi)星云圖

5 結(jié)論

綜上所述，這次暴雨過(guò)程是由增強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)低壓和中尺度對(duì)流系統(tǒng)引發(fā)的，減弱的臺(tái)風(fēng)低壓再次增強(qiáng)發(fā)展,需要滿足一定的條件：（1）大尺度環(huán)流使臺(tái)風(fēng)低壓處于準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)，如大陸高壓、西太平洋副高使臺(tái)風(fēng)低壓穩(wěn)定少動(dòng)；（2）低層冷空氣為臺(tái)風(fēng)低壓的發(fā)展提供了斜壓能量；（3）低槽、地面輻合線、低渦等中尺度系統(tǒng)觸發(fā)臺(tái)風(fēng)低壓中的中β尺度強(qiáng)對(duì)流單體發(fā)展，加強(qiáng)了其降水的強(qiáng)度.（4）垂直速度特征表明,深厚強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)釋放的大量潛熱加熱垂直氣柱,形成類(lèi)似C I S K機(jī)制的作用,使臺(tái)風(fēng)低壓得以發(fā)展與維持；另外，強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)為中β尺度對(duì)流云團(tuán)的發(fā)展和維持提供了有利的條件.

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1673-260X（2013）10-0105-04