周玉淑1 鄧滌菲1 李建通2

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登陸熱帶氣旋Bilis（0604）暴雨增幅與風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)變化

周玉淑鄧滌菲李建通

1中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所云降水物理與強(qiáng)風(fēng)暴院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029 2廈門(mén)市氣象局，廈門(mén)361012

利用日本氣象廳區(qū)域譜模式（RSM）20 km再分析資料及改進(jìn)的調(diào)和—余弦算法，對(duì)2006年4號(hào)臺(tái)風(fēng)Bilis登陸后暴雨增幅前后風(fēng)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)變化特征進(jìn)行了比較分析。Bilis臺(tái)風(fēng)登陸西行過(guò)程中，于14日18:00（協(xié)調(diào)世界 時(shí)，下同）開(kāi)始，至15日12:00出現(xiàn)明顯的暴雨增幅現(xiàn)象。在暴雨增幅前后時(shí)段，暴雨區(qū)的全風(fēng)場(chǎng)及無(wú)輻散風(fēng)分布變化強(qiáng)度小于無(wú)旋風(fēng)。具體表現(xiàn)為：暴雨增幅前，Bilis低層西南部的無(wú)旋風(fēng)速加強(qiáng)，輻合中心與Bilis中心逐步靠近，垂直上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)；在暴雨增幅期間，Bilis西南部的低層和高層的無(wú)旋風(fēng)速都一致持續(xù)加強(qiáng)。這種無(wú)旋風(fēng)場(chǎng)上的變化與暴雨強(qiáng)度變化有很好的相關(guān)性，即：無(wú)旋風(fēng)在Bilis西南部的增強(qiáng)及輻合增強(qiáng)與該區(qū)域暴雨的增強(qiáng)相對(duì)應(yīng)，暴雨增幅的時(shí)段與高低層無(wú)旋風(fēng)的風(fēng)速加大和輻合增強(qiáng)是一致的。對(duì)暴雨增幅起主導(dǎo)作用的是無(wú)旋風(fēng)的變化及其引起的散度變化。無(wú)旋風(fēng)速及輻合增強(qiáng)時(shí)，暴雨增強(qiáng)并維持；無(wú)旋風(fēng)及輻合減弱后，暴雨強(qiáng)度逐漸減弱。無(wú)輻散風(fēng)強(qiáng)度變化與暴雨強(qiáng)度變化相反，而全風(fēng)速在暴雨增幅前主要由無(wú)旋風(fēng)決定，暴雨減弱階段主要由無(wú)輻散風(fēng)決定，對(duì)無(wú)旋風(fēng)及無(wú)輻散風(fēng)的分析能更加明顯的揭示出暴雨增幅時(shí)期風(fēng)場(chǎng)的具體變化。相對(duì)于全風(fēng)場(chǎng)分析，無(wú)輻散風(fēng)和無(wú)旋風(fēng)能提供更多的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)變化與暴雨增幅的關(guān)系，這對(duì)于預(yù)報(bào)和分析登陸臺(tái)風(fēng)的風(fēng)雨分布有一定的促進(jìn)作用。

Bilis臺(tái)風(fēng) 暴雨增幅 風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu) 無(wú)旋風(fēng)

1 引言

我國(guó)是世界上臺(tái)風(fēng)登陸最多、受臺(tái)風(fēng)災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家（陳聯(lián)壽和丁一匯，1979），臺(tái)風(fēng)是造成我國(guó)氣象災(zāi)害和次生災(zāi)害最主要的天氣系統(tǒng)之一。過(guò)去幾十年，國(guó)內(nèi)外氣象學(xué)家對(duì)臺(tái)風(fēng)進(jìn)行了大量的研究，內(nèi)容涉及臺(tái)風(fēng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理和路徑預(yù)報(bào)方法，臺(tái)風(fēng)發(fā)生發(fā)展及結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度變化，臺(tái)風(fēng)的登陸和變性過(guò)程，以及臺(tái)風(fēng)登陸后的衰減和維持機(jī)制及其引起的暴雨分布等。目前，臺(tái)風(fēng)的研究和業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)技術(shù)雖然有了很大發(fā)展，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率也有提高，但提高得不快（程正泉等，2005；陳聯(lián)壽，2006）。借助于氣象衛(wèi)星、多普勒天氣雷達(dá)、自動(dòng)氣象觀測(cè)站等多種觀測(cè)手段對(duì)臺(tái)風(fēng)的全方位精確監(jiān)測(cè)，以及數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)和模式的發(fā)展，我國(guó)在臺(tái)風(fēng)路徑的業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，從上世紀(jì)九十年代以來(lái)，特別是最近幾年，我國(guó)臺(tái)風(fēng)路徑的綜合預(yù)報(bào)誤差呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)。但是，在臺(tái)風(fēng)的風(fēng)雨分布預(yù)報(bào)方面，進(jìn)步不大。隨著中尺度數(shù)值模式的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，對(duì)臺(tái)風(fēng)的數(shù)值模擬研究迅速增多，而且，雷達(dá)、衛(wèi)星等高時(shí)間分辨率的非常規(guī)資料逐漸進(jìn)入氣象學(xué)研究范疇，在臺(tái)風(fēng)和暴雨模擬分析及預(yù)報(bào)等方面得到了廣泛應(yīng)用（張慶紅等，2000；程麟生和馮伍虎，2001；鄧國(guó)等，2005；李柏等，2007；周玉淑和李柏，2010），也較好地改進(jìn)了模擬效果。但直接利用這些模擬結(jié)果在登陸臺(tái)風(fēng)的暴雨增幅與風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)分析方面仍然不夠，對(duì)臺(tái)風(fēng)登陸后暴雨增幅及其風(fēng)雨分布的了解都還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于模擬本身。這其中的一個(gè)原因在于模式輸出風(fēng)場(chǎng)資料的無(wú)輻散風(fēng)和無(wú)旋風(fēng)是混在一起的，無(wú)法分別分析它們?cè)谂_(tái)風(fēng)發(fā)展過(guò)程中的變化作用。

以往對(duì)臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)分布的分析，主要都是利用已有的全風(fēng)場(chǎng)來(lái)進(jìn)行的，沒(méi)有將無(wú)輻散分量和無(wú)旋分量區(qū)分，而臺(tái)風(fēng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和輻合輻散運(yùn)動(dòng)都很強(qiáng)的系統(tǒng)，有必要分別針對(duì)它的旋轉(zhuǎn)變化和輻合輻散變化來(lái)分析對(duì)應(yīng)風(fēng)場(chǎng)的分布和結(jié)構(gòu)的變化，這也是研究登陸臺(tái)風(fēng)的暴雨增幅與風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)變化之 間的重要內(nèi)容之一，但有關(guān)這方面的研究還不多見(jiàn)。2006年的第4號(hào)（0604號(hào)）臺(tái)風(fēng)Bilis，在登陸后出現(xiàn)了明顯的暴雨強(qiáng)度增強(qiáng)現(xiàn)象，為我們研究登陸臺(tái)風(fēng)的暴雨增幅與其風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)變化之間的聯(lián)系提供了較典型的個(gè)例。目前，對(duì)Bilis的研究已有很多成果，如康志明等（2008）的診斷結(jié)果認(rèn)為西太平洋副熱帶高壓和大陸高壓合并、西南季風(fēng)異?；钴S、高空強(qiáng)輻散流場(chǎng)和弱垂直切變等均有利于Bilis在陸上維持不消；周海光（2008）利用多普勒雷達(dá)反演資料分析了Bilis中引發(fā)特大暴雨的中尺度結(jié)構(gòu)，認(rèn)為Bilis引發(fā)的特大暴雨主要是由中低層西南—東北走向的b中尺度輻合線引發(fā)的，輻合線對(duì)于水汽輸送以及暴雨的形成、觸發(fā)、維持具有重要作用；Gao et al.（2009）通過(guò)資料分析指出：垂直風(fēng)切變、暖平流、鋒生及地形對(duì)Bilis登陸后的強(qiáng)降水都有影響；Wang et al.（2010a）認(rèn)為低頻振蕩及季風(fēng)涌活躍是Bilis登陸后造成華南降水突然增加的一個(gè)原因；Wang et al.（2010b）利用云分辨模擬結(jié)果分析了層云及對(duì)流云降水區(qū)中大尺度強(qiáng)迫對(duì)Bilis垂直結(jié)構(gòu)的影響；Yu et al.（2010）的分析結(jié)果也表明，環(huán)境風(fēng)的垂直風(fēng)切變對(duì)Bilis降水的非對(duì)稱分布有重要作用，而石順吉等（2009）利用中尺度數(shù)值模式WRF-ARW對(duì)Bilis進(jìn)行的數(shù)值模擬敏感性試驗(yàn)分析表明，環(huán)境垂直風(fēng)切變對(duì)Bilis的一波非對(duì)稱降水結(jié)構(gòu)形成的影響顯著大于地形、下墊面屬性的改變及風(fēng)暴移動(dòng)速度的影響，并認(rèn)為冷空氣的侵入對(duì)Bilis降水的形成也有重要貢獻(xiàn)。

以上研究基于診斷分析或數(shù)值模擬，從不同角度針對(duì)Bilis登陸后殘渦維持不消及其引發(fā)的暴雨過(guò)程做了深入探討，但均沒(méi)有涉及Bilis自身的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)變化分析。本文利用改進(jìn)的調(diào)和—余弦算法（Chen and Kuo，1992；周玉淑等，2008）計(jì)算得到的無(wú)輻散風(fēng)和無(wú)旋風(fēng)，結(jié)合常規(guī)天氣圖分析，從風(fēng)場(chǎng)分解角度揭示臺(tái)風(fēng)內(nèi)部無(wú)輻散風(fēng)與無(wú)旋風(fēng)的特征，對(duì)Bilis臺(tái)風(fēng)登陸后暴雨增幅前后的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，并以此來(lái)揭示Bilis臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)變化與其暴雨增幅之間的相互聯(lián)系，研究臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)垂直結(jié)構(gòu)變化對(duì)暴雨強(qiáng)度及落區(qū)的影響，這對(duì)臺(tái)風(fēng)科學(xué)研究和業(yè)務(wù)應(yīng)用都具有重要價(jià)值。

2 資料及方法

按照改進(jìn)的調(diào)和—余弦算法的基本步驟，利用日本氣象廳區(qū)域譜模式（RSM）20 km分辨率的再分析資料（該資料以日本為中心，往西約到108°E，往東約到165°E，可以描述西太平洋上臺(tái)風(fēng)移動(dòng)及登陸我國(guó)的過(guò)程；資料時(shí)間間隔為6 h，每天共4個(gè)時(shí)次），對(duì)0604號(hào)登陸熱帶氣旋Bilis作水平風(fēng) 場(chǎng)分解，以分析這個(gè)給我國(guó)南方帶來(lái)嚴(yán)重洪澇災(zāi)害的臺(tái)風(fēng)在登陸后移動(dòng)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變化，并結(jié)合常規(guī)天氣圖分析方法，提取更細(xì)致的臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)信息及其與暴雨增幅的關(guān)系。文中用到的Bilis環(huán)流背景分析資料為美國(guó)環(huán)境預(yù)報(bào)中心（NCEP）和國(guó)家大氣研究中心（NCAR）的1°×1°的再分析資料。

3 Bilis臺(tái)風(fēng)簡(jiǎn)介

2006年西北太平洋熱帶氣旋活動(dòng)頻繁，且具有登陸比率大、登陸熱帶氣旋強(qiáng)度級(jí)別高等特點(diǎn)。其中，4號(hào)臺(tái)風(fēng)Bilis于7月9日下午在菲律賓以東的西北太平洋洋面上生成，之后向西北方向移動(dòng)，強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)，11日下午加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，向臺(tái)灣省東北沿?？拷?，13日22:20（協(xié)調(diào)世界時(shí)，下同）在宜蘭附近登陸，中心附近最大風(fēng)力有11級(jí)，登陸后向偏西方向移動(dòng)穿過(guò)臺(tái)灣北部，于13日晚進(jìn)入臺(tái)灣海峽并繼續(xù)向北移動(dòng)，向福建北部沿海靠近。14日12:50前后在福建霞浦地區(qū)再次登陸，中心附近最大風(fēng)力仍有11級(jí)，之后向偏西方向移動(dòng)，強(qiáng)度逐漸減弱，當(dāng)天下午在福建閩侯縣境內(nèi)減弱為熱帶風(fēng)暴，但繼續(xù)向中國(guó)內(nèi)陸深入。15日下午在江西境內(nèi)減弱為熱帶低壓，中心向西偏南方向移動(dòng)，先后穿越湖南、廣西等省區(qū)，最后18日晚在云南東部地區(qū)消亡。該強(qiáng)熱帶風(fēng)暴減弱為低氣壓后深入內(nèi)陸，其生命史之長(zhǎng)，降雨強(qiáng)度之大，影響范圍之廣，在歷史上極為少見(jiàn)。Bilis臺(tái)風(fēng)在整個(gè)發(fā)展過(guò)程中，結(jié)構(gòu)松散，中心附近對(duì)流不強(qiáng)，沒(méi)有眼壁和臺(tái)風(fēng)眼結(jié)構(gòu)，風(fēng)力不是特別強(qiáng)，但降水強(qiáng)度大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，汛情嚴(yán)重，山體滑坡，泥石流等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)，是近十年來(lái)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害導(dǎo)致傷亡人數(shù)最多的一次。

圖1a、b分別是Bilis的移動(dòng)路徑和強(qiáng)度變 化。由圖可見(jiàn)，Bilis在其發(fā)展移動(dòng)過(guò)程中，強(qiáng)度不強(qiáng)，最大風(fēng)速僅在7月12日12:00到14日00:00達(dá)到31 m s，在14日12:00登陸以后減弱到20 m s，最低中心氣壓也只達(dá)到975 hPa，但是登陸后，在西行過(guò)程中，其殘渦不消，在陸地上維持了4 d之久，造成福建、江西、湖南和廣西等省大面積的暴雨洪澇災(zāi)害，尤其在14日18:00以后出現(xiàn)了明顯的暴雨強(qiáng)度增強(qiáng)現(xiàn)象。本文重點(diǎn)分析Bilis登陸西行過(guò)程中造成的暴雨強(qiáng)度增強(qiáng)過(guò)程及對(duì)應(yīng)的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)變化。

4 Bilis臺(tái)風(fēng)的環(huán)流背景及其登陸后的暴雨增幅情況

4.1 Bilis臺(tái)風(fēng)的環(huán)流背景分析

在Bilis形成初期（7月8日00:00到12日00:00，圖略），西太平洋上還有另外一個(gè)熱帶氣旋Ewiniar（0603號(hào)臺(tái)風(fēng)），在Bilis形成并向西北方向移動(dòng)的同時(shí)，Ewiniar沿東海、黃海向東北偏北移動(dòng)，之后登陸朝鮮半島并減弱成溫帶氣旋，與此同時(shí)，中國(guó)大陸長(zhǎng)江流域以南的大部分地區(qū)都位于副熱帶高壓的西側(cè)，處于孟加拉灣至中南半島的低槽前，在副熱帶高壓西側(cè)偏南氣流和孟加拉灣到中南半島低槽前西南暖濕氣流的持續(xù)輸送下，我國(guó)華南地區(qū)水汽條件非常充沛。7月12日12:00（圖2a），中南半島上的低槽已減弱，副熱帶高壓西伸脊點(diǎn)位于（30°N，120°E）附近，Ewiniar向東北方向移動(dòng)并已減弱合并到中緯度西風(fēng)槽中，此時(shí)Bilis加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴向西北方向移動(dòng)；13日12:00（圖2b），副熱帶高壓突然西伸北抬，西伸脊點(diǎn)到達(dá)（35°N， 115°E），Bilis登陸臺(tái)灣北部；14日12:00（圖2c），副熱帶高壓西伸至110°E，Bilis在福建霞浦地區(qū)再次登陸，中心附近最大風(fēng)力仍有11級(jí)；15日12:00（圖2d），西伸的副熱帶高壓斷裂成東西兩部分，其中東部高壓回撤至120°E以東的西太平洋上，而西部高壓位于中國(guó)大陸上空。受西部大陸高壓東側(cè)偏北氣流影響，Bilis轉(zhuǎn)而向西偏南方向移動(dòng)，在江西境內(nèi)減弱為熱帶低壓；其后Bilis先后穿越湖南、廣西等省區(qū)，最后18日晚在云南東部地區(qū)消亡。

Bilis發(fā)展初期（圖3a），在副熱帶高壓西側(cè)偏南氣流和孟加拉灣到中南半島低槽前西南氣流的暖濕氣流共同作用下，我國(guó)中東部存在一條從云南經(jīng)四川、湖南西北部、湖北中西部到河北西部的西南東北走向的帶狀高濕區(qū)。除東部地區(qū)外，南方大部地區(qū)850 hPa等壓面上的相對(duì)濕度都超過(guò)80%，同時(shí)刻Bilis環(huán)流中的相對(duì)濕度更是高達(dá)98%，部分區(qū)域甚至達(dá)到99%，水汽含量非常充沛。在Bilis發(fā)生發(fā)展及登陸減弱過(guò)程中，除中國(guó)南方地區(qū)已經(jīng)具備充足的水汽條件外，Bilis自身環(huán)流也一直位于西南季風(fēng)氣流和西太平洋副高西部偏南氣流中，這兩支氣流輸送的水汽隨著B(niǎo)ilis外圍的氣旋性環(huán)流卷入臺(tái)風(fēng)中，使得Bilis的環(huán)流一直處在高濕環(huán)境中。在Bilis登陸后（圖3b），中東部高水汽帶與Bilis環(huán)流水汽高值區(qū)結(jié)合在一起，使得南方地區(qū)的高濕大值區(qū)連成一片，且這個(gè)高水汽特征維持至Bilis減弱消亡。因此，盡管Bilis最強(qiáng)的強(qiáng)度只是達(dá)到強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，但其水汽條件一直非常充足（Bilis移動(dòng)過(guò)程中各時(shí)刻相對(duì)濕度及比濕都很大，圖略），這是Bilis登陸后造成嚴(yán)重洪澇災(zāi)害的重要條件之一。

4.2 Bilis臺(tái)風(fēng)登陸后的暴雨增幅情況

Bilis登陸我國(guó)大陸后引發(fā)的強(qiáng)降水從14日開(kāi)始，至18日結(jié)束，共持續(xù)5天。其中，14日至15日白天主要是Bilis云系降水，暴雨落區(qū)主要位于Bilis中心附近及其西南側(cè)；15日夜間到18日強(qiáng)降水是在季風(fēng)槽支持下的Bilis再生加強(qiáng)云帶（也可說(shuō)是季風(fēng)槽云系）降水，暴雨落區(qū)位于臺(tái)風(fēng)東部的南嶺附近及其南面的廣東、廣西；其中廣東北部和東部、湖南南部、廣西東部，以及浙江南部沿海、福建沿海的過(guò)程雨量達(dá)200～500 mm。

具體而言，由圖4可以看到，在臺(tái)風(fēng)登陸初期的7月14日12:00（圖4a），由Bilis引發(fā)的降水主要發(fā)生在臺(tái)風(fēng)中心東南側(cè)的中國(guó)沿海的福建和廣東交界附近，6小時(shí)累積降水量最大達(dá)30 mm；6小時(shí)后，7月14日18時(shí)（圖4b），降水量大值區(qū)轉(zhuǎn)至臺(tái)風(fēng)西南側(cè)，6小時(shí)累積降水量猛增至70 mm以上；隨后15日00:00（圖4c）和06:00（圖4d），降水量大值區(qū)一直位于Bilis的西南側(cè)，6小時(shí)累積降水中心極大值都超過(guò)80 mm。15日12:00開(kāi)始（圖4e），雖然單站6小時(shí)累積降水量最大值還有77 mm左右，但大范圍的降水強(qiáng)度已明顯減弱，降水范圍明顯縮小，15日18:00（圖4f），臺(tái)風(fēng)中心西南側(cè)降水開(kāi)始減少，而臺(tái)風(fēng)的東南側(cè)和福建沿海地區(qū)降水有一定程度的增加，這與新一輪的季風(fēng)涌和地形有關(guān)，不是本文分析的Bilis暴雨增幅期間的降水。

5 Bilis臺(tái)風(fēng)暴雨增幅前后的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)變化

5.1 Bilis臺(tái)風(fēng)暴雨增幅前后的水平風(fēng)場(chǎng)變化特征

一般而言，在臺(tái)風(fēng)登陸后，隨著臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的 減弱，臺(tái)風(fēng)降水一般會(huì)減少，但從前面的分析可知，0604號(hào)臺(tái)風(fēng)Bilis登陸后的7月14日12:00至15日12:00，盡管臺(tái)風(fēng)中心氣壓升高了7 hPa，中心附近最大風(fēng)速減小了7 m s（圖1），但在Bilis臺(tái)風(fēng)西南側(cè)的湖南、江西和廣東交界處6小時(shí)累積降水量卻突然增強(qiáng)了近50 mm（圖4）。臺(tái)風(fēng)登陸強(qiáng)度減弱伴隨的這種臺(tái)風(fēng)降水卻突然增加是很難預(yù)測(cè)的，目前仍然是臺(tái)風(fēng)降水業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)及研究面臨的一個(gè)難題。如果能找出一種可以提前預(yù)測(cè)登陸臺(tái)風(fēng)降水異常變化的方法，將能很大程度上為登陸臺(tái)風(fēng)降水的預(yù)報(bào)提供幫助，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此，在水汽條件充足的情況下（圖3），本節(jié)主要從風(fēng)場(chǎng)分解出的無(wú)旋風(fēng)和無(wú)輻散風(fēng)出發(fā)，分析臺(tái)風(fēng)降水增幅前后表現(xiàn)出的風(fēng)場(chǎng)變化特征，以期了解臺(tái)風(fēng)降水突然增幅的原因。

在Bilis臺(tái)風(fēng)降水增幅的整個(gè)過(guò)程中，Bilis臺(tái)風(fēng)的原風(fēng)場(chǎng)（圖5）上，大風(fēng)區(qū)主要出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)的東部及北部區(qū)域（圖5中由等值線表示），如圖5a中，降水開(kāi)始增幅時(shí)刻，除了Bilis西南部區(qū)域外，其他區(qū)域的風(fēng)速都大于15 m s，隨著B(niǎo)ilis西移及降水增幅發(fā)展，其中心以北地區(qū)的大風(fēng)區(qū)逐漸減?。▓D5b）并被切斷（圖5c），隨后其西北部的小范圍的風(fēng)速大于15 m s的區(qū)域向南發(fā)展（圖5c、d）并減小，但這個(gè)區(qū)域與降水增幅區(qū)域（圖4）并不重疊。從圖中陰影區(qū)表示的全風(fēng)場(chǎng)的6小時(shí)變化來(lái)看，降水增幅前，風(fēng)速變化較大的區(qū)域則處于臺(tái)風(fēng)中心東南及西北部地區(qū)（圖中陰影區(qū)），這可能與臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)的整體移動(dòng)及西南季風(fēng)有關(guān)，到了14日18:00，也就是暴雨增幅開(kāi)始時(shí)刻，全風(fēng)速變化主要出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)中心南部和東部，繼續(xù)保持一條西南—東北走向的風(fēng)速變化大值區(qū)，西北部的風(fēng)速變化大值區(qū)明顯減小。而在暴雨增幅區(qū)域（24°～25°N，114°E）附近，出現(xiàn)了小范圍集中的風(fēng)速變化大值區(qū)。從相同時(shí)刻的無(wú)輻散風(fēng)（圖6a–d）的分布來(lái)看，等值線代表的無(wú)輻散風(fēng)速與全風(fēng)場(chǎng)的分布類似，大風(fēng)區(qū)都位于Bilis臺(tái)風(fēng)環(huán)流的東部，但其北部風(fēng)速明顯小于全風(fēng)速。也有一條西南—東北走向的帶狀風(fēng)速變化大值區(qū)，但在降水增幅時(shí)期，如14日18:00，暴雨區(qū)附近（24°～25°N，114°E）的無(wú)旋風(fēng)速無(wú)明顯變化，與全風(fēng)場(chǎng)上該區(qū)域的小范圍風(fēng)速變化大值區(qū)不一致。在15日00:00和06:00，與全風(fēng)場(chǎng)上西北部對(duì)應(yīng)的大于15 m s的區(qū)域在無(wú)輻散風(fēng)分布上不明顯，在Bilis西北部，只有較小范圍的區(qū)域剛 剛達(dá)到15 m s（圖6c、d中等值線），且這個(gè)區(qū)域到15日18:00已完全消失。在暴雨增幅期間，全風(fēng)速在暴雨增幅開(kāi)始時(shí)刻的14日18時(shí)有明顯的變化，在15日00:00和06:00，暴雨最強(qiáng)的時(shí)段雖然有變化，但變化不大。而無(wú)輻散風(fēng)速的變化較小，變化區(qū)與降水區(qū)也不一致，說(shuō)明無(wú)輻散風(fēng)變化與降水增幅的關(guān)系并不明顯。

與全風(fēng)場(chǎng)及無(wú)輻散風(fēng)的分布變化相比，在Bilis暴雨增幅期間，其無(wú)旋風(fēng)分布及強(qiáng)度出現(xiàn)了明顯的變化，且其強(qiáng)度變化大值區(qū)與散度輻合增強(qiáng)區(qū)與暴雨增幅區(qū)是一致的，說(shuō)明Bilis登陸后的暴雨增幅與無(wú)旋風(fēng)強(qiáng)度及其輻合輻散的強(qiáng)弱變化可能有一定的關(guān)聯(lián)。具體分析如下。

在7月14日12:00，即暴雨增幅前6小時(shí)（圖7a），900 hPa無(wú)旋風(fēng)速大值區(qū)出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)中心的東北和東南側(cè)（圖中等值線），臺(tái)風(fēng)中心東北側(cè)主要表現(xiàn)為一致的東北大風(fēng)，風(fēng)速最大達(dá)12 m s，而臺(tái)風(fēng)東南側(cè)主要以東南風(fēng)為主，風(fēng)速最大達(dá)11 m s。盡管臺(tái)風(fēng)東北和東南側(cè)無(wú)旋風(fēng)很大，但東北側(cè)盛行較一致的東北風(fēng)，東南側(cè)盛行較一致的東南風(fēng)，風(fēng)場(chǎng)輻合都較弱。而在Bilis的西南象限，雖然無(wú)旋風(fēng)風(fēng)速相對(duì)要小，最大只有8 m s，但偏北風(fēng)和西南風(fēng)輻合明顯，使得該處出現(xiàn)輻合最強(qiáng)區(qū)，散度最小值超過(guò)－1.5×10s（散度圖略）。該時(shí)刻風(fēng)速變化（圖中陰影區(qū)）也是出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)中心的東北和偏東側(cè)。

7月14日18時(shí)，Bilis臺(tái)風(fēng)西南側(cè)降水開(kāi)始出現(xiàn)增幅，900 hPa無(wú)旋轉(zhuǎn)風(fēng)大值區(qū)仍然出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)中心的東南至東北側(cè)（圖7b等值線），無(wú)旋風(fēng)最大風(fēng)速達(dá)14 m s，但風(fēng)向比較一致，風(fēng)場(chǎng)輻合還是很弱。風(fēng)場(chǎng)輻合最強(qiáng)區(qū)位于臺(tái)風(fēng)西南象限，東北無(wú)旋風(fēng)、西南無(wú)旋風(fēng)和西北無(wú)旋風(fēng)在此輻合，散度較7月14日12:00略有減小。和7月14日12:00相 比，最明顯的變化是無(wú)旋風(fēng)大值區(qū)自臺(tái)風(fēng)東北象限向西南象限移動(dòng)，8 m s無(wú)旋風(fēng)等值線已穿過(guò)臺(tái)風(fēng)中心。陰影區(qū)表示的風(fēng)速變化除了在臺(tái)風(fēng)中心東側(cè)及北側(cè)區(qū)域外，在其西南側(cè)的暴雨增幅區(qū)，出現(xiàn)了無(wú)旋風(fēng)速變化的大值，這個(gè)高值區(qū)與全風(fēng)速上該區(qū)域的風(fēng)速變化是一致的，而無(wú)旋風(fēng)在該區(qū)域沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明該處全風(fēng)場(chǎng)的變化主要是由無(wú)旋風(fēng)的變化造成的。

至7月15日00:00（圖7c），Bilis臺(tái)風(fēng)降水增加更為明顯，900 hPa無(wú)旋轉(zhuǎn)風(fēng)分布較前12小時(shí)有了很大改變，臺(tái)風(fēng)東北側(cè)無(wú)旋風(fēng)大風(fēng)區(qū)明顯減弱，而西南側(cè)的無(wú)旋風(fēng)速突然增大至11 m s，各種風(fēng)向氣流自四周涌入臺(tái)風(fēng)西南象限，輻合明顯。此時(shí)臺(tái)風(fēng)輻合中心與無(wú)旋風(fēng)風(fēng)速大值中心逐漸靠近。從陰影區(qū)表示的風(fēng)速變化可見(jiàn)，該時(shí)刻的風(fēng)速變化集中在暴雨增幅區(qū)，其他區(qū)域的無(wú)旋風(fēng)變化則不明顯。

7月15日06:00（圖7d），Bilis臺(tái)風(fēng)降水繼續(xù)保持，臺(tái)風(fēng)東北側(cè)大風(fēng)區(qū)繼續(xù)減弱，至8 m s，而臺(tái)風(fēng)西南側(cè)的無(wú)旋風(fēng)風(fēng)速繼續(xù)增大，達(dá)到13 m s。風(fēng)速變化與15日00:00類似，集中在暴雨增幅 區(qū)，其他區(qū)域的無(wú)旋風(fēng)變化則不明顯。該時(shí)刻是無(wú)旋風(fēng)大值區(qū)和散度最?。ㄝ椇献顝?qiáng)）區(qū)最接近的時(shí)刻，也是Bilis西南側(cè)強(qiáng)降水維持的時(shí)段，表明低 層無(wú)旋風(fēng)分量增大導(dǎo)致輻合增強(qiáng)，有利于降水的增強(qiáng)。

自7月15日12:00，Bilis臺(tái)風(fēng)西南側(cè)降水開(kāi)始減弱，900 hPa無(wú)旋轉(zhuǎn)風(fēng)大風(fēng)區(qū)在臺(tái)風(fēng)的東北側(cè)較前一時(shí)刻有所加強(qiáng)，盡管其西南側(cè)的無(wú)旋風(fēng)速最大值仍有12 m s，但強(qiáng)度較前一時(shí)刻已減弱（圖略）。該時(shí)刻無(wú)旋風(fēng)大風(fēng)區(qū)雖然還維持，但無(wú)明顯強(qiáng)度變化，負(fù)散度大值區(qū)在臺(tái)風(fēng)西南側(cè)較Bilis臺(tái)風(fēng)降水增幅時(shí)略有所偏移，降水減小。到了15日18:00，Bilis登陸后造成的暴雨增幅現(xiàn)象不再維持，從相應(yīng)時(shí)刻無(wú)旋風(fēng)的分布（圖略）可以看到，此時(shí)Bilis西南部的無(wú)旋風(fēng)大風(fēng)區(qū)及其強(qiáng)度變化都已明顯減弱。

通過(guò)以上對(duì)Bilis暴雨增幅期間的降水與對(duì)應(yīng)時(shí)刻的風(fēng)場(chǎng)及其強(qiáng)度變化分布分析可知，在暴雨增幅期間，無(wú)輻散風(fēng)分量雖然在Bilis環(huán)流的西北部及西部有小范圍的風(fēng)速增強(qiáng)，但該區(qū)域沒(méi)有明顯降水，與暴雨增幅關(guān)系不明顯。暴雨增幅開(kāi)始時(shí)刻，全風(fēng)速在暴雨區(qū)的增強(qiáng)主要由無(wú)旋風(fēng)增強(qiáng)造成。無(wú)旋風(fēng)分量在暴雨增幅期間，其強(qiáng)度及其變化都出現(xiàn)明顯增強(qiáng)，且增強(qiáng)變化區(qū)域與暴雨增幅的區(qū)域基本重合，說(shuō)明無(wú)旋風(fēng)分量的增強(qiáng)對(duì)暴雨強(qiáng)度有重要影響，這是因?yàn)闊o(wú)旋風(fēng)變化導(dǎo)致了低層輻合輻散運(yùn)動(dòng)的變化，從而引起垂直運(yùn)動(dòng)的調(diào)整，垂直運(yùn)動(dòng)將水汽往高層輸送后，往往會(huì)帶來(lái)強(qiáng)的降水。為對(duì)Bilis暴雨增幅有更深的認(rèn)識(shí)，下面本文對(duì)暴雨增幅前后風(fēng)場(chǎng)的垂直結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

5.2 Bilis臺(tái)風(fēng)暴雨增幅前后的風(fēng)場(chǎng)垂直結(jié)構(gòu)特征

在Bilis暴雨增幅前6小時(shí)（圖8a），即7月14日12:00，過(guò)Bilis臺(tái)風(fēng)的西南部暴雨區(qū)的剖面中（圖7中AB線），Bilis臺(tái)風(fēng)中心附近低層和高層的無(wú)旋風(fēng)較東北象限剖面（圖略）要小得多，沒(méi)有形成連成一致的無(wú)旋風(fēng)速大值區(qū)，但是臺(tái)風(fēng)中心附近高低層貫通的垂直上升速度已經(jīng)形成，最大的上升速度－1.4 hPa s在400 hPa。在Bilis降水開(kāi)始增幅時(shí)，即7月14日18:00，沿圖7b中AB線的垂直剖面 （圖8b）上，Bilis臺(tái)風(fēng)中心附近低層和中高層的無(wú)旋風(fēng)大值區(qū)與前一時(shí)刻比開(kāi)始向臺(tái)風(fēng)中心靠近，最大的上升速度提高到－1.8 hPa s，這可能是由于在Bilis移動(dòng)過(guò)程中，由于來(lái)自南部海域季風(fēng)水汽的持續(xù)向北輸送，被Bilis減弱后的低渦環(huán)流系統(tǒng)卷入低渦內(nèi)，而東北風(fēng)與西南風(fēng)及偏南季風(fēng)在湖南江西附近輻合加劇了該區(qū)域冷暖空氣的溫度和濕度對(duì)比，也有利于上升運(yùn)動(dòng)的維持和對(duì)流的發(fā)生。7月15日00時(shí)，圖7c中AB線的剖面（圖8c）上，高中低層的無(wú)旋風(fēng)速都突然增大，低層以900 hPa為中心和高層以400 hPa為中心的最大無(wú)旋風(fēng)速都增大到了10 m s，中層在112°E左右700～600 hPa最大風(fēng)速增大到了6 m s，而更高一點(diǎn)在116°E增加到了10 m s，200 hPa臺(tái)風(fēng)的西側(cè)無(wú)旋風(fēng)增大15 m s，由于有低層輻合高層輻散動(dòng)力場(chǎng)的形成和維持，使得整層的垂直速度最大在600 hPa達(dá)到－2.1 Pa s了。7月15日06:00（圖8d），中高層的無(wú)旋風(fēng)速變化不大，低層以900 hPa為中心無(wú)旋風(fēng)速繼續(xù)增大，最大值已超過(guò)13 m s，整層的垂直速度仍然很強(qiáng)。7月15日12:00，Bilis西南側(cè)降水開(kāi)始減弱，中高層的無(wú)旋風(fēng)速都開(kāi)始減弱，低層以900 hPa為中心無(wú)旋風(fēng)速減弱到6 m s（剖面圖略），高層200 hPa臺(tái)風(fēng)的西側(cè)無(wú)旋風(fēng)也較弱了2 m s，但整層的垂直速度仍然很維持，在111°E和113°E各為一個(gè)上升速度大值區(qū)，分別為－1.8和－2.1 Pa s。

總的來(lái)說(shuō)，暴雨增幅前，低層Bilis西南部的無(wú)旋風(fēng)速明顯加強(qiáng)，且輻合中心與Bilis無(wú)旋風(fēng)速大值中心逐步靠近，而高層的無(wú)旋風(fēng)速也有明顯的增強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的垂直上升速度也明顯加強(qiáng)；在暴雨強(qiáng)度最強(qiáng)的15日00:00～12:00期間，Bilis西南部的低層和高層的無(wú)旋風(fēng)速都一致持續(xù)加強(qiáng)。這種無(wú)旋風(fēng)場(chǎng)上的變化與暴雨強(qiáng)度變化有很好的相關(guān)性，即：無(wú)旋風(fēng)在Bilis西南部的增強(qiáng)及輻合增強(qiáng)與該區(qū)域暴雨的增強(qiáng)相對(duì)應(yīng)，暴雨增幅出現(xiàn)在高低層無(wú)旋風(fēng)的風(fēng)速加大和輻合增強(qiáng)以后。低層輻合及高層輻散的增強(qiáng)使得暴雨區(qū)上空垂直運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)發(fā)展，低層水汽得以不斷被輸送到中高層，是暴雨增幅的動(dòng)力條件之一。與Bilis西南部無(wú)旋風(fēng)增強(qiáng)相反的是，在Bilis東北部無(wú)旋風(fēng)速和對(duì)應(yīng)的微弱低層的上升運(yùn)動(dòng)在暴雨增幅時(shí)期則是明顯減弱，使得Bilis暴雨增幅前后，其無(wú)旋風(fēng)場(chǎng)分布在西南部與東北部出現(xiàn)明顯的非對(duì)稱變化，表現(xiàn)為西南部無(wú)旋風(fēng)速增大，輻合加強(qiáng)，而東北部無(wú)旋風(fēng)速減小。

從4.1和4.2節(jié)的分析中，在Bilis臺(tái)風(fēng)西南側(cè)降水增幅出現(xiàn)前后的整個(gè)過(guò)程中，臺(tái)風(fēng)中心附近無(wú)旋風(fēng)大風(fēng)區(qū)位于臺(tái)風(fēng)的東北和東南側(cè)，但由于此處風(fēng)向?yàn)楸容^一致的偏東風(fēng)，所以風(fēng)場(chǎng)輻合比較弱，上升速度也非常弱，因此，雖然中國(guó)華南地區(qū)已經(jīng)具備相當(dāng)豐富的水汽條件，但動(dòng)力抬升運(yùn)動(dòng)沒(méi)有滿足，此處不能產(chǎn)生降水。在臺(tái)風(fēng)的西南側(cè)，降水增幅前，此時(shí)該處還是無(wú)旋風(fēng)速的一小值區(qū)，但是由于來(lái)自南部海域的季風(fēng)氣流被Bilis減弱后的低渦環(huán)流系統(tǒng)卷入低渦內(nèi)，而東北風(fēng)與西南風(fēng)及偏南季風(fēng)在湖南江西附近輻合加劇了該區(qū)域風(fēng)場(chǎng)輻合，使得該處為一個(gè)風(fēng)場(chǎng)輻合的大值區(qū)，風(fēng)場(chǎng)的輻合也有利于該處上升運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生和維持，雖然水汽條件和垂直上升速度在該處都滿足，6小時(shí)最大降水量卻沒(méi)有超過(guò)30 mm，直到低層和高層無(wú)旋風(fēng)大值區(qū)也移動(dòng)到了這一風(fēng)場(chǎng)輻合和垂直上升運(yùn)動(dòng)大值區(qū)，有持續(xù)的動(dòng)力抬升和水汽輻合，才產(chǎn)生了較強(qiáng)的降水增幅，6小時(shí)最大降水量增加到80 mm以上，圖9清晰地表明，無(wú)旋風(fēng)大值區(qū)增強(qiáng)與散度最?。ㄝ椇献顝?qiáng)）區(qū)增強(qiáng)且最接近的時(shí)刻，降水也最強(qiáng)。當(dāng)?shù)蛯雍透邔拥臒o(wú)旋風(fēng)及其強(qiáng)度變化減弱時(shí)，降水也減弱。這說(shuō)明無(wú)旋轉(zhuǎn)風(fēng)的變化與降水變化有關(guān)系。

從7月14日18:00開(kāi)始到15日12:00，在Bilis臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向的西南側(cè)，湖南、江西和廣東交界處6小時(shí)累積降水量突然較7月14日12時(shí)增強(qiáng)了近50 mm，在滿足充分的水汽條件和動(dòng)力抬升作用的情況下，在什么情況下降水會(huì)突然增加呢？圖10為暴雨區(qū)區(qū)域平均的降水量、全風(fēng)速、無(wú)旋風(fēng)速、無(wú)輻散風(fēng)速及散度的時(shí)間演變（為了與其他物理量直觀比較，圖中散度取了負(fù)號(hào)，正的數(shù)值越大表示輻合越強(qiáng)）。圖10中，左右的縱坐標(biāo)分別表示風(fēng)速及散度，降水量數(shù)值沒(méi)有在圖的坐標(biāo)中給出，但是可以表示出降水增幅的過(guò)程。從直方圖可見(jiàn)，降水增幅前后，直方圖所示的區(qū)域降水量相差在2倍及以上，表示降水增幅沒(méi)有問(wèn)題。從圖10可見(jiàn)，暴雨增幅前，即14日12:00到14日18:00，全風(fēng)速、散度及無(wú)旋風(fēng)速都出現(xiàn)明顯的增強(qiáng)趨勢(shì)，而無(wú)輻散風(fēng)速則表現(xiàn)為減小，這也意味著全風(fēng)速的增加是由無(wú)旋風(fēng)的增強(qiáng)引起的。從14日18:00一直到15日06:00，暴雨維持，全風(fēng)速、無(wú)旋風(fēng)速及輻合都繼續(xù)增強(qiáng)，期間的無(wú)輻散風(fēng)速也有增加，但相對(duì)于無(wú)旋風(fēng)速的增強(qiáng)來(lái)說(shuō)，其變化很小。15日06:00到12:00，降水強(qiáng)度維持，散度在15日06:00達(dá)到最強(qiáng)后開(kāi)始減弱，無(wú)旋風(fēng)速也開(kāi)始減弱，而無(wú)輻散風(fēng)則出現(xiàn)明顯增強(qiáng)。從15日12:00到15日18:00，無(wú)旋風(fēng)速及散度都出現(xiàn)明顯減弱的趨勢(shì)，暴雨區(qū)雨量減小，暴雨過(guò)程結(jié)束，而無(wú)輻散風(fēng)繼續(xù)增強(qiáng)，全風(fēng)速只表現(xiàn)為弱的減弱后轉(zhuǎn)為增強(qiáng)，意味著這2個(gè)時(shí)刻的全風(fēng)速?gòu)?qiáng)度主要由無(wú)輻散風(fēng)維持。因此，從暴雨增幅及維持和減弱的整個(gè)過(guò)程來(lái)分析，對(duì)暴雨增幅直接起作用的是無(wú)旋風(fēng)的變化及其引起的散度的變化。無(wú)旋風(fēng)速及輻合增強(qiáng)時(shí)，暴雨出現(xiàn)增幅并維持；無(wú)旋風(fēng)及輻合減弱后，暴雨強(qiáng)度逐漸減弱。從無(wú)輻散風(fēng)變化來(lái)看，暴雨增幅前，無(wú)輻散風(fēng)減弱，暴雨將要減弱時(shí)，無(wú)輻散風(fēng)開(kāi)始增強(qiáng)（這與無(wú)旋風(fēng)動(dòng)能向 無(wú)輻散風(fēng)動(dòng)能的轉(zhuǎn)換有關(guān)），無(wú)輻散風(fēng)強(qiáng)度變化 與暴雨增幅及減弱過(guò)程相反。在暴雨增幅和減弱過(guò)程中，暴雨區(qū)平均的全風(fēng)速?gòu)?qiáng)度雖然在15日12:00到18:00有稍微減弱，但在整個(gè)暴雨過(guò)程中是逐 步加強(qiáng)的。其強(qiáng)度在暴雨增幅前主要由無(wú)旋風(fēng)決定，暴雨減弱階段主要由無(wú)輻散風(fēng)決定。因此，雖然從全風(fēng)速計(jì)算的散度也能指示暴雨強(qiáng)度的變化，但單從全風(fēng)速的變化，分析不出其中無(wú)旋風(fēng)及無(wú)輻散風(fēng)的相對(duì)大小及其作用，且全風(fēng)速計(jì)算的散度其實(shí)也就是無(wú)旋風(fēng)的散度，也是由無(wú)旋風(fēng)變化引起的?？梢?jiàn)，把全風(fēng)場(chǎng)分解后的無(wú)旋風(fēng)及無(wú)輻散風(fēng)的分析能更加明顯的揭示出暴雨增幅時(shí)期風(fēng)場(chǎng)的具體變化。

6 結(jié)論和討論

本文利用改進(jìn)的調(diào)和—余弦算法，對(duì)日本氣象廳區(qū)域譜模式20 km分辨率的再分析資料做水平風(fēng)場(chǎng)的分解，對(duì)2006年第4號(hào)臺(tái)風(fēng)Bilis登陸后降水增幅的過(guò)程進(jìn)行了分析，從無(wú)輻散風(fēng)和無(wú)旋風(fēng)分量上得到了比原始全風(fēng)場(chǎng)更多的臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)變化的信息。分析結(jié)果表明，在Bilis臺(tái)風(fēng)西南側(cè)降水增幅的整個(gè)過(guò)程中，水汽條件都非常充分，無(wú)論是在中國(guó)華南地區(qū)已具備的外部水汽場(chǎng)還是Bilis環(huán)流所包含的臺(tái)風(fēng)內(nèi)部的水汽都相當(dāng)充沛。從風(fēng)場(chǎng)上看，Bilis臺(tái)風(fēng)的原風(fēng)場(chǎng)和無(wú)輻散風(fēng)場(chǎng)上表現(xiàn)出的大風(fēng)區(qū)都位于Bilis臺(tái)風(fēng)的東北和東南象限，同時(shí)，散度場(chǎng)表示出的風(fēng)場(chǎng)輻合大值區(qū)也并不出現(xiàn)在原風(fēng)場(chǎng)和無(wú)輻散風(fēng)最大風(fēng)速區(qū)，而是在原風(fēng)速和無(wú)輻散風(fēng)速相對(duì)小的Bilis環(huán)流的西南象限。通過(guò)對(duì)分解出來(lái)的無(wú)旋轉(zhuǎn)風(fēng)進(jìn)一步的分析可知，臺(tái)風(fēng)中心附近無(wú)旋風(fēng)大風(fēng)區(qū)從臺(tái)風(fēng)的東北側(cè)向臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)輻合和垂直上升運(yùn)動(dòng)已經(jīng)很強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)西南象限移動(dòng)后，持續(xù)的動(dòng)力抬升和水汽輻合產(chǎn)生了大幅度的降水增強(qiáng)，最大6小時(shí)降水量超過(guò)80 mm。從暴雨增幅及維持和減弱的整個(gè)過(guò)程來(lái)分析，對(duì)暴雨增幅起主導(dǎo)作用的，是無(wú)旋風(fēng)的變化及其引起的散度變化。無(wú)旋風(fēng)速及輻合增強(qiáng)時(shí)，暴雨出現(xiàn)增幅并維持；無(wú)旋風(fēng)及輻合減弱后，暴雨強(qiáng)度逐漸減弱。無(wú)輻散風(fēng)強(qiáng)度變化與暴雨增幅及減弱過(guò)程相反。全風(fēng)速在暴雨增幅前其強(qiáng)度主要由無(wú)旋風(fēng)決定，暴雨減弱階段主要由無(wú)輻散風(fēng)決定，把全風(fēng)場(chǎng)分解后的無(wú)旋風(fēng)及無(wú)輻散風(fēng)的分析能更加明顯的揭示出暴雨增幅時(shí)期風(fēng)場(chǎng)的具體變化。

目前分析Bilis臺(tái)風(fēng)西南部降水增幅的過(guò)程中，低層和高層的無(wú)旋轉(zhuǎn)風(fēng)速都有相當(dāng)大的加強(qiáng)，但這個(gè)現(xiàn)象的原因是什么，還需要進(jìn)一步的探討。在下一階段的工作中，我們將從能量轉(zhuǎn)換及非平衡運(yùn)動(dòng)出發(fā)，試圖將這一現(xiàn)象的機(jī)理解釋清楚，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)分解與動(dòng)力學(xué)的結(jié)合，并把相應(yīng)的研究結(jié)果應(yīng)用到日常天氣分析和暴雨等災(zāi)害天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警中。

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Rainstorm Amplification of Typhoon Bilis (0604) and Its Wind Structural Change

ZHOU Yushu, DENG Difei, and LI Jiantong

1,100029 2,361012

By using the regional spectrum model reanalysis data from the Japan Meteorological Agency with a horizontal resolution of 20 km and a time interval of 6 h, in addition to nondivergent and irrotational wind components derived through harmonic–cosine spectrum expansion, wind structure features were compared prior to and following the rainstorm amplification of typhoon Bilis (0604). After Bilis landed on the Chinese mainland, the rain amplification was noticeable on its southeast quadrant, particularly from 18 UTC July 14 to 12 UTC July 15, 2006. The analysis results show that the variation amplification of the entire wind speed and the nondivergent wind component were less than that of the irrotational wind component. In detail, before the rainstorm amplification occurred, the irrotational wind component of the southeast quadrant increased on the lower and upper levels, and the distance between convergence center and the center of Bilis narrowed. Thus, the vertical upward motion strengthened. During the period of rain amount amplification, the irrotational wind of the lower and upper levels increased as well. Therefore, the variation of irrotational wind is relevant to the variation in rainfall intensity. The variation of irrotational wind and its resultant divergence were the main factors for the rainfall amplification. The enhancement/diminishing of irrotational wind and divergence were always accompanied by an increase/decrease in rainfall amount. The tendency of nondivergent wind was opposite that of the rainfall amount, and although the whole wind speed was determined mainly by the irrotational wind during the rainfall amplification, it was affected more by the nondivergent wind during the rainfall weakening process. The analysis for the irrotational and nondivergent winds can indicate additional wind variation characteristics. The conventional analysis method for the entire wind cannot reveal the changes of irrotational and nondivergent winds and their relative importance when rainfall occurred. From the wind decomposition results, we conclude that before and after the rainstorm amplification of Bilis, the change in wind field was reflected mainly on the irrotational component, which was sensitive to the change in rainfall. Thus, this method is effective for predicting wind and rainfall distribution for the landed typhoons.

Typhoon Bilis, Rainstorm amplification, Wind structure, Nondivergent wind

1006–9895(2014)03–0563–14

P445

A

10.3878/j.issn.1006-9895.2013.12220

2012–12–18，

2013–11–19收修定稿

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目2009CB421505，國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目41275065、41075044、41375054

周玉淑，女，博士，研究方向：中尺度氣象學(xué)。E-mail: zys@mail.iap.ac.cn

周玉淑, 鄧滌菲, 李建通. 2014. 登陸熱帶氣旋Bilis（0604）暴雨增幅與風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)變化[J]. 大氣科學(xué), 38 (3): 563–576, doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2013. 12220. Zhou Yushu, Deng Difei, Li Jiantong. 2014. Rainstorm amplification of typhoon Bilis (0604) and its wind structural change [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 38 (3): 563–576.