黃增俊，黃歸蘭，丘良，白龍

（1.南寧市氣象局，南寧530029；2.廣西區(qū)氣象服務(wù)中心，南寧530022）

引言

廣西地處我國北部灣沿海，近年來受秋季臺(tái)風(fēng)影響的強(qiáng)度日益加強(qiáng)，臺(tái)風(fēng)造成的強(qiáng)降水除了與臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度及影響持續(xù)時(shí)間有關(guān)外，臺(tái)風(fēng)與西風(fēng)帶系統(tǒng)相互作用造成的降水增幅對臺(tái)風(fēng)的降水量也有著重要的影響［1］。有關(guān)臺(tái)風(fēng)登陸北上和中緯度冷空氣相互作用造成的降水增幅引起許多氣象工作者的關(guān)注，一些學(xué)者對冷空氣強(qiáng)弱對臺(tái)風(fēng)降水的影響作過相關(guān)分析，李彩玲等［2］對臺(tái)風(fēng)“風(fēng)神”暴雨落區(qū)的診斷分析表明冷空氣入侵低壓環(huán)流西部觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，對降水起到了增幅作用；張建海等［3］對比分析2005年登陸浙江的兩個(gè)臺(tái)風(fēng)Haitang和Matsa造成的降水強(qiáng)度時(shí)得出，Haitang降水強(qiáng)度超過Matsa的其中一個(gè)因素是因?yàn)槿趵淇諝獾那秩脒M(jìn)一步觸發(fā)了對流不穩(wěn)定能量的釋放。黃億等［4］對臺(tái)風(fēng)暴雨的位渦進(jìn)行診斷分析得出高層的高位渦值下傳，高位渦的干空氣加強(qiáng)了低層的擾動(dòng)，引起低層暖空氣的抬升，這些條件促進(jìn)對流不穩(wěn)定能量與潛熱能的釋放，有利于暴雨增幅。張程明等［5］對2007年秋季臺(tái)風(fēng)“羅莎”造成的暴雨進(jìn)行物理量診斷分析，得出秋季冷空氣侵入時(shí)，低層濕位渦的正值不穩(wěn)定區(qū)是暴雨多發(fā)區(qū)域。

上述研究從不同方面研究了臺(tái)風(fēng)低壓與冷空氣相互作用使暴雨增幅的形成機(jī)理，有助于提高冷空氣影響下臺(tái)風(fēng)暴雨的預(yù)報(bào)水平。但是對于秋季臺(tái)風(fēng)，特別是在進(jìn)入11月后仍以臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度進(jìn)入廣西的臺(tái)風(fēng)，歷史上是非常罕見的，為此本文通過利用多種觀測資料對2013年11月秋季的臺(tái)風(fēng)“海燕”進(jìn)行綜合分析，主要對該臺(tái)風(fēng)登陸越南后進(jìn)入廣西與冷空氣相互作用導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)暴雨的分布特征及物理量進(jìn)行診斷分析，以期對該類秋季臺(tái)風(fēng)有進(jìn)一步的了解，揭示這類臺(tái)風(fēng)暴雨過程的成因，以便在今后的秋季臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)工作中發(fā)揮作用。

1 臺(tái)風(fēng)“海燕”的特點(diǎn)及風(fēng)雨情況

2013年第30號臺(tái)風(fēng)“海燕”于11月4日08時(shí)（北京時(shí)，下同）在西北太平洋生成，6日18時(shí)加強(qiáng)為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，8日7時(shí)在菲律賓中部沿海登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力達(dá)17級以上，為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級?！昂Ｑ唷睓M穿菲律賓中部地區(qū)后，8日夜間進(jìn)入南海東南部海域，11日早晨5時(shí)在越南北部廣寧省沿海登陸，登陸時(shí)最大風(fēng)力達(dá)13級（38m.s-1），11日9時(shí)前后以臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度（中心附近最大風(fēng)力12級，33m.s-1）從寧明縣進(jìn)入廣西，之后強(qiáng)度逐漸減弱，20時(shí)在南寧市境內(nèi)減弱為熱帶低壓，23時(shí)中央氣象臺(tái)對其停止編號。

“海燕”是1981年以來在西太平洋生成的最強(qiáng)臺(tái)風(fēng)之一（與1983年第10號臺(tái)風(fēng)“Forrest”和1990年第25號臺(tái)風(fēng)“Mike”并列），是歷史上11月份進(jìn)入廣西最強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)，其進(jìn)入廣西陸地中心附近最大風(fēng)速仍達(dá)33m.s-1（12級），是1951年以來11月以后唯一以熱帶風(fēng)暴以上強(qiáng)度等級進(jìn)入廣西內(nèi)陸的臺(tái)風(fēng)。該臺(tái)風(fēng)具有強(qiáng)度強(qiáng)、移速快、路徑詭異、風(fēng)雨強(qiáng)度強(qiáng)、影響時(shí)間偏晚等特點(diǎn)。據(jù)全區(qū)統(tǒng)計(jì)氣象自動(dòng)站觀測資料顯示，11月10日08時(shí)至12日08時(shí)，受“海燕”和冷空氣共同影響，廣西出現(xiàn)大范圍強(qiáng)降雨和大風(fēng)天氣。超過400mm有11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，最大為玉林市博白縣新田鎮(zhèn)516mm，300-400mm有68個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，200-300mm有214個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，100-200mm有468個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，50-100mm有365個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，桂南大部地區(qū)的單日降水量打破了當(dāng)?shù)亟ㄕ疽詠?1月份的歷史記錄。北部灣海面出現(xiàn)9-10級、陣風(fēng)12-13級的大風(fēng)，桂南部分地區(qū)出現(xiàn)6-7級、陣風(fēng)10-12級的大風(fēng)。

2 臺(tái)風(fēng)“海燕”對廣西降雨增幅成因分析

2.1 大尺度環(huán)流形勢分析

從2013年11月1日開始，北半球500hPa中高緯維持兩槽一脊的環(huán)流形勢，6-8日，貝加爾湖到我國新疆北部形成一橫槽，北支鋒區(qū)偏南，有效地壓制副高脊線北抬，使副高脊線穩(wěn)定在25°N附近，有利于“海燕”穩(wěn)定向西北方向快速移動(dòng)。在橫槽逐漸東移南壓過程中，不斷分裂出小槽東移。9日20時(shí)，橫槽分裂成左右兩段，左段在新疆形成一橫斷低壓，位于貝湖以東的右段橫槽轉(zhuǎn)豎形成東北低渦，低槽加深東移，引導(dǎo)冷空氣經(jīng)華東地區(qū)南下影響華南，但由于低槽位置偏東，槽后冷平流的作用對副高脊線的南壓效果不明顯，僅使副高北側(cè)的范圍有所縮小。而在副高南側(cè)由于“海燕”的北上，南支鋒區(qū)加深東移，副高逐漸東退減小，至10日20時(shí)，副高西脊點(diǎn)由95°E左右東退到108°E附近。11日08時(shí)，200hPa上中南半島到華南一帶為高壓脊控制，為幅散氣流；500 hPa上臺(tái)風(fēng)北側(cè)，高原槽東移南下引導(dǎo)冷空氣侵入臺(tái)風(fēng)外圍，華南西部轉(zhuǎn)受副高西南側(cè)的東南氣流影響，將南海上的水汽源源不斷地輸送到廣西上空，為強(qiáng)降水提供了有利的環(huán)流形勢。

2.2 物理量變化特征與冷空氣作用分析

2.2.1 能量條件分析

假相當(dāng)位溫θse是一個(gè)集溫、壓、濕于一體的綜合物理量，它在大氣中的干絕熱、濕絕熱、假絕熱過程中值都保守不變，因此它的變化能夠反映大氣的不穩(wěn)定變化特征。θse值越大，大氣層結(jié)越不穩(wěn)定，目前廣泛應(yīng)用于天氣分析中。對于能量鋒區(qū)和臺(tái)風(fēng)降水強(qiáng)度的關(guān)系有很多學(xué)者做過研究，研究指出：臺(tái)風(fēng)暴雨強(qiáng)度和能量鋒區(qū)強(qiáng)度呈正相關(guān)，能量鋒區(qū)越強(qiáng)，降水強(qiáng)度越大［6-8］。

圖1（a、b、c、d）為沿108°E（作2013年11月11日20時(shí)過“海燕”臺(tái)風(fēng)中心（108.6°E，22.5°N））的溫度距平、假相當(dāng)位溫及風(fēng)場垂直剖面圖（溫度距平值取的是90-120°E之間的溫度距平）。由圖1a（11日02時(shí)）看到，雖然臺(tái)風(fēng)中心（107.4°E，20.5°N）并不位于108°E上，但圖上溫度距平顯示，臺(tái)風(fēng)中心附近108°E的暖心結(jié)構(gòu)如漏斗狀，說明臺(tái)風(fēng)中心結(jié)構(gòu)依舊完整，垂直方向上的θse等值線梯度在850hPa附近較大，對應(yīng)于24°N附近，有冷空氣從地面侵入到24°N附近，離臺(tái)風(fēng)中心相對較遠(yuǎn)；從垂直風(fēng)場來看，此時(shí)臺(tái)風(fēng)中心位于20°N，在21°N以南從1000～300 hPa整層都為偏南風(fēng)，500hPa以下靠近臺(tái)風(fēng)中心的風(fēng)速都達(dá)30m.s-1以上，21°N以北處于臺(tái)風(fēng)中心的北側(cè)，850hPa以下都為偏北風(fēng)控制，低層為北風(fēng)，不利于大范圍強(qiáng)降水的發(fā)生。11日08～14時(shí)（圖1b、c），臺(tái)風(fēng)中心北移到22～23°N附近，從θse和風(fēng)場的垂直分布可明顯看出，1000hPa以上一直到300 hPa，都為南風(fēng)，但風(fēng)速較前期有所減弱，說明臺(tái)風(fēng)中心登陸后受地面摩擦力的影響，中心強(qiáng)度在逐漸減弱。垂直方向上的θse等值線密集區(qū)位于23°N附近已經(jīng)從850hPa滑落到了1000hPa，冷空氣侵入到23°N附近，并形成冷墊，維持少動(dòng)，溫度距平和θse的分布一致，都為梯度大值區(qū)。冷空氣的厚度達(dá)850hPa高度附近，在這一位置形成了鋒區(qū)，冷空氣從低層侵入到臺(tái)風(fēng)中心內(nèi)部高溫高濕的對流不穩(wěn)定區(qū)，有利于臺(tái)風(fēng)的暖濕

氣流沿著θse和溫度距平梯度向上爬升。溫度距平顯示臺(tái)風(fēng)對稱的熱力結(jié)構(gòu)在廣西上空已經(jīng)發(fā)生傾斜，臺(tái)風(fēng)中心已經(jīng)變成了上暖下冷的結(jié)構(gòu)，臺(tái)風(fēng)內(nèi)部的暖心結(jié)構(gòu)已經(jīng)遭到破壞，臺(tái)風(fēng)熱力結(jié)構(gòu)由相當(dāng)正壓結(jié)構(gòu)變?yōu)樾眽悍菍ΨQ結(jié)構(gòu)，臺(tái)風(fēng)中心有中尺度鋒生，冷暖空氣相互作用積累并釋放斜壓能。這種上暖下冷的結(jié)構(gòu)，使得廣西上空的大氣層結(jié)趨于穩(wěn)定，改變了臺(tái)風(fēng)之前的暖云降水性質(zhì)，向半冷半暖混合云或?qū)訝钤瞥掷m(xù)長時(shí)間降水轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致暴雨增幅明顯［9］。11日20時(shí)（圖1d），23°N附近850hPa一下的風(fēng)向由偏南風(fēng)轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，說明臺(tái)風(fēng)低壓中心已經(jīng)東移出108°E，轉(zhuǎn)為其左側(cè)的偏北氣流，廣西108°E以西的地區(qū)降水趨于結(jié)束。

圖1 沿108°E溫度距平、假相當(dāng)位溫及風(fēng)場垂直剖面圖

從廣西南寧市城區(qū)站11月10日08：00時(shí)-12日08：00時(shí)逐小時(shí)雨量分布圖（圖2）來看，城區(qū)站過程雨量達(dá)176.7mm。特別是進(jìn)入11日08：00后，小時(shí)雨強(qiáng)逐漸加大到了10mm以上，持續(xù)時(shí)間長，最強(qiáng)的小時(shí)降水為20.1mm，出現(xiàn)在11日13：00，混合性降水導(dǎo)致降雨增幅十分明顯。

2.2.2 位渦分析

圖2 南寧市城區(qū)站11月10日08:00時(shí)-12日08:00時(shí)逐小時(shí)雨量分布圖

位渦是一個(gè)綜合表征大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和熱力狀態(tài)的物理量，位渦理論能有效地解釋天氣現(xiàn)象、預(yù)測天氣系統(tǒng)的變化［10］。Browning［11］發(fā)現(xiàn)成熟的臺(tái)風(fēng)中心附近一直被高位渦值占據(jù)，高位渦區(qū)對應(yīng)氣旋性環(huán)流。冷空氣的活動(dòng)可能造成斜壓位能和凝結(jié)潛熱的釋放，在有利的輻合、輻散下使得上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，從而降水加大［12-13］。冷空氣從臺(tái)風(fēng)西北象限侵入，對臺(tái)風(fēng)降水的加強(qiáng)和臺(tái)風(fēng)對流的加深發(fā)展有重要作用［14］。從“海燕”臺(tái)風(fēng)中心的位渦經(jīng)向垂直剖面分布圖（圖略）來看，10日20：00，臺(tái)風(fēng)中心整層都被高位渦值占據(jù)著，最高值達(dá)6PVU，出現(xiàn)在400hPa附近，此時(shí)的臺(tái)風(fēng)中心氣壓為955百帕。11日2：00（圖4b），臺(tái)風(fēng)中心氣壓上升為965百帕，位渦最高值也隨之下降到了4.5PVU，臺(tái)風(fēng)中心整層高位渦值分成高低兩個(gè)中心，此時(shí)在臺(tái)風(fēng)中心的北側(cè)有較弱正位渦值的冷空氣注入。11日08：00，臺(tái)風(fēng)中心氣壓繼續(xù)上升到975百帕，由于冷空氣的入侵，臺(tái)風(fēng)中心的高層位渦值又增強(qiáng)到了5PVU，此時(shí)在臺(tái)風(fēng)中心的北側(cè)仍不斷有正位渦值的冷空氣注入，這說明了有一定強(qiáng)度的冷空氣侵入使得氣旋性環(huán)流有所增強(qiáng)，進(jìn)而促使臺(tái)風(fēng)海燕環(huán)流強(qiáng)度的維持，這與實(shí)況一致，“海燕”在登陸后強(qiáng)度并沒有迅速的減弱，而是一直維持登陸前的臺(tái)風(fēng)級別達(dá)5個(gè)小時(shí)，這就有利于臺(tái)風(fēng)強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)的維持，從而使降水增幅。到11日20：00，臺(tái)風(fēng)中心整層的位渦中心值明顯減弱到2PVU，但仍然維持氣旋性環(huán)流，強(qiáng)度減弱，此時(shí)臺(tái)風(fēng)“海燕”停編。12日08：00，臺(tái)風(fēng)環(huán)流已經(jīng)與南支槽合并向東移出廣西，環(huán)流中心上方的位渦高值區(qū)消失，氣旋性環(huán)流明顯減弱。

2.2.3 水汽條件分析

大氣中產(chǎn)生暴雨所需的水汽主要來自對流層中下部，水汽的輸送對臺(tái)風(fēng)的發(fā)展和增強(qiáng)起著重要作用。有研究指出［15］：切斷水汽輸送通道，登陸臺(tái)風(fēng)就很快減弱。

水汽通量是表示水汽輸送強(qiáng)度的物理量，通過計(jì)算對流層低層850-1000hPa之間的平均水汽通量來分析“海燕”的主要水汽來源。通常情況下臺(tái)風(fēng)登陸后，其海上的水汽通道有可能被切斷，成為其失去水汽供應(yīng)后消亡的主要原因?！昂Ｑ唷鼻捌诘乃斔蛶е饕袕哪虾＿M(jìn)入的西南氣流和西太平洋副熱帶高壓西側(cè)的東南氣流（圖略），水汽通量最大值大于45g/（cm*hPa*s）。隨著“海燕”北上從南海進(jìn)入北部灣海面后，西南氣流的水汽輸送逐漸減弱，但副高西側(cè)的東南氣流一直維持水汽輸送，且水汽通量最大值依舊大于45g/（cm*hPa*s）。11日02時(shí)，海燕”在越南北部登陸，之后進(jìn)入廣西，水汽通量最大值有所減弱，低于45g/（cm*hPa*s），但其東部仍一直存在著很強(qiáng)的水汽輸送帶，一直到12日08：00，大于10g/（cm*hPa*s）的水汽通量區(qū)完全離開廣西進(jìn)入廣東區(qū)域，而對應(yīng)的廣西地面的強(qiáng)降水也在12日夜間趨于減弱消失。可見這條穩(wěn)定的水汽輸送帶與這次臺(tái)風(fēng)降水的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間息息相關(guān)。

分析10日20：00到12日08：00的每隔6小時(shí)一張的925hPa的水汽通量散度和11日02：00到12日08：00廣西自動(dòng)雨量觀測站前6小時(shí)雨量實(shí)況疊加圖（圖實(shí)3a、b、c、d、e、f），925hPa水汽通量散度負(fù)值中心最大值在-18～-35×10-5g/（cm2*hPa*s）之間，臺(tái)風(fēng)登陸后中心之后逐漸減弱。水汽通量散度負(fù)值區(qū)的位置與廣西的強(qiáng)降水區(qū)位置配合較好，強(qiáng)降水落區(qū)大部都位于水汽通量散度負(fù)值與南北風(fēng)切邊線及以南的重合區(qū)，特別是大于100mm的降水幾乎都位于水汽通量散度負(fù)值中心或其東側(cè)、南側(cè)的負(fù)值區(qū)內(nèi)。隨著冷空氣南下（圖3d、e、f），能量低槽控制桂西北地區(qū)，水汽通量散度負(fù)值區(qū)和臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水雨區(qū)逐漸變成不對稱性，由最初的橢圓形逐步壓縮變成了南北向帶狀。綜觀“海燕”影響廣西的整個(gè)強(qiáng)降雨過程，925hPa水汽通量散度負(fù)值中心一直處于臺(tái)風(fēng)中心環(huán)流的東側(cè)或東北側(cè)，與廣西的強(qiáng)降水分布及其移動(dòng)比較一致，說明了低層水汽輻合越強(qiáng)，越有利于強(qiáng)降雨的產(chǎn)生。

2.2.4 散度分析

對流層高層輻散場為上升運(yùn)動(dòng)的加劇起到關(guān)鍵的抽吸作用，非常有利于臺(tái)風(fēng)上升運(yùn)動(dòng)的維持和低層輻合的發(fā)展。

圖3 925 hPa的水汽通量散度、風(fēng)矢量和廣西6小時(shí)雨量實(shí)況圖（圖中圓點(diǎn)為大于50 mm以上雨量）(a)10日20時(shí)；(b)11日02時(shí)；(c)11日08時(shí)；(d)11日14時(shí)；(e)11日20時(shí)；(f)12日02時(shí)（水汽通量散度，實(shí)、虛線各為正、負(fù)值，單位：g/(cm2＊hPa＊s)；雨量，圓點(diǎn)，單位：mm）

分析過臺(tái)風(fēng)中心附近的散度分別與經(jīng)、緯向風(fēng)和垂直速度在垂直方向的剖面分布圖。首先分析經(jīng)向風(fēng)剖面圖可知，臺(tái)風(fēng)登陸越南北部前，經(jīng)向風(fēng)水平輻合發(fā)生在強(qiáng)大的偏南氣流與低層冷高壓南部的偏北之間，臺(tái)風(fēng)中心上空100-200hPa之間一直維持較強(qiáng)正輻散中心，負(fù)輻散中心位于對流層低層的900-1000hPa之間，在“海燕”逼近菲律賓的過程中，由于向南和向北高空出流的增加，臺(tái)風(fēng)中心附近對流層高層的輻散進(jìn)一步加強(qiáng)，在中心南側(cè)的垂直經(jīng)向環(huán)流加強(qiáng)，同時(shí)在中心的北側(cè)也有垂直經(jīng)向環(huán)流圈的形成，垂直環(huán)流圈有利于低層輻合的增加和中心附近上升運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng)，以及中心附近中高層輻散的加強(qiáng)（圖略）。臺(tái)風(fēng)登陸菲律賓前，08日02：00負(fù)輻散中心達(dá)到極大值，-35×10-5s-1，之后減小，當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心進(jìn)入我國南海后，中心值再次加強(qiáng)，但其強(qiáng)度已較登陸菲律賓前減弱。同時(shí)臺(tái)風(fēng)中心南側(cè)的垂直經(jīng)向環(huán)流已經(jīng)減弱消散，其北側(cè)的垂直經(jīng)向環(huán)流也僅維持在900hPa高度以下，到了10日02：00，對流層低層的900hPa以下位于27-30°N之間的北風(fēng)明顯增大，說明冷空氣已經(jīng)開始從低層南下影響。11日08：00臺(tái)風(fēng)已經(jīng)在越南北部登陸并靠近廣西境內(nèi)，此時(shí)臺(tái)風(fēng)中心低層輻合中心值為-20×10-5s-1（圖略），臺(tái)風(fēng)中心的高層輻散和低層輻合中心較登陸前（圖略）略有增強(qiáng)，中心北側(cè)的垂直經(jīng)向環(huán)流高度又上升到700hPa附近，同時(shí)冷空氣也已經(jīng)從桂西北進(jìn)入到臺(tái)風(fēng)環(huán)流的西北象限，表明臺(tái)風(fēng)的西北象限與低層冷空氣發(fā)生作用，使得中心北側(cè)的垂直經(jīng)向環(huán)流再次加強(qiáng)，有利于臺(tái)風(fēng)的高層輻散、低層輻合再次加強(qiáng)，非常有利臺(tái)風(fēng)上升運(yùn)動(dòng)的維持和低層輻合的發(fā)展，從而為“海燕”給廣西暴雨的增幅提供有利條件。11日20：00（圖6d），由于冷空氣主體已經(jīng)完全從西側(cè)侵入到臺(tái)風(fēng)中心內(nèi)部，中心北側(cè)的垂直經(jīng)向環(huán)流圈基本減弱消散，中心的垂直上升運(yùn)動(dòng)已經(jīng)明顯向北傾斜，高層正輻散中心下降到了700 hPa附近，低層的負(fù)輻散中心值也下降到了-8×10-5s-1，正負(fù)散度中心也變?yōu)閺牡蛯酉蚋邔酉虮眱A斜的非對稱結(jié)構(gòu)，臺(tái)風(fēng)中心結(jié)構(gòu)遭到明顯的破壞，臺(tái)風(fēng)隨之快速消亡。當(dāng)冷空氣侵入中心后，非絕熱加熱迅速減小，中心降水明顯減少，但其外圍與倒槽的降水仍明顯加大［16］，11日20：00-12日02：00廣西的強(qiáng)降雨區(qū)繼續(xù)向東移動(dòng)并相應(yīng)的向北擴(kuò)展，但雨強(qiáng)范圍較之前縮小，出現(xiàn)非對稱性降水。

對比分析緯向風(fēng)剖面圖（圖略），在對流層低層800hPa以下臺(tái)風(fēng)中心東西兩側(cè)偏東風(fēng)速差異明顯比高層大，出現(xiàn)風(fēng)速輻合，導(dǎo)致“海燕”在對流層低層存在較強(qiáng)的緯向風(fēng)輻合中心。10日20：00，在臺(tái)風(fēng)中心兩側(cè)的對流層中高層開始出現(xiàn)偏西風(fēng)，到了11日02：00（圖略），偏西風(fēng)明顯加強(qiáng)，并在中心的東側(cè)形成了垂直緯向環(huán)流圈，臺(tái)風(fēng)中心的高層輻散、低層輻合再次加強(qiáng)；11日08：00（圖略），中心西側(cè)的偏西風(fēng)已經(jīng)由中高層傳到低層，說明了西風(fēng)帶南支槽東移過程中引導(dǎo)的冷空氣已經(jīng)侵入到臺(tái)風(fēng)的低層，臺(tái)風(fēng)中心在南支槽的影響下向偏東方向移動(dòng)，臺(tái)風(fēng)中心的高層輻散、低層輻合中心強(qiáng)度基本維持不變。11日20：00圖6h，對流層低層800hPa以上都已經(jīng)轉(zhuǎn)為了明顯的偏西氣流控制，垂直緯向環(huán)流圈也基本消失，中心上空的正負(fù)輻散中心值明顯減小，強(qiáng)雨區(qū)也隨之向東移動(dòng)。

通過以上分析表明，“海燕”臺(tái)風(fēng)中心上空的較強(qiáng)的輻合、輻散中心為臺(tái)風(fēng)的上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)起到了非常關(guān)鍵的抽吸作用，而經(jīng)向和緯向垂直環(huán)流圈的形成，有利于低層輻合的增加和中心附近上升運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng)，以及中心附近中高層輻散的加強(qiáng)。冷空氣的侵入為登陸后由于邊界層摩擦耗散作用和湍流通量減少而變?nèi)醯呐_(tái)風(fēng)獲得新的能量，得到再次發(fā)展，從而使得廣西的動(dòng)力輻合和上升運(yùn)動(dòng)得以加強(qiáng)和維持，導(dǎo)致廣西暴雨過程顯著增強(qiáng)。

2.2.5 渦度分析

臺(tái)風(fēng)是發(fā)生在熱帶海洋上空的一種具有暖心結(jié)構(gòu)的強(qiáng)烈氣旋性渦旋，因此渦度的變化可表征臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的變化，同時(shí)也可表征降水強(qiáng)度的變化。

由圖4可知，從4日08：00到11日20：00臺(tái)風(fēng)停編，臺(tái)風(fēng)中心一直維持正渦度值，特別是到5日12：00，臺(tái)風(fēng)中心上空正渦度區(qū)開始從1000hPa延伸到了100hPa，并維持到了11日。臺(tái)風(fēng)中心正渦度在登陸菲律賓前達(dá)到最大，中心值達(dá)100×10-5s-1，位于800hPa附近。橫穿菲律賓后，臺(tái)風(fēng)中心強(qiáng)度逐漸減弱，渦度值也隨之逐漸減小，當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心進(jìn)入我國南海后，渦度值又再次加強(qiáng)，但其強(qiáng)度已較登陸菲律賓前減弱。渦度的時(shí)空變化呈單峰型，左側(cè)陡，右側(cè)緩，峰值位于臺(tái)風(fēng)中心登陸菲律賓前，并且正渦度中心隨高度幾乎沒有發(fā)生傾斜，有利于臺(tái)風(fēng)長時(shí)間的維持［17-24］。左側(cè)陡說明“海燕”從編號到發(fā)展成超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)非常迅速，僅2天；右側(cè)緩說明“海燕”從超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)到停編經(jīng)歷了4天，且維持臺(tái)風(fēng)級別的強(qiáng)度時(shí)間長。臺(tái)風(fēng)中心這種強(qiáng)渦度中心長時(shí)間的維持，保證了臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)低層的強(qiáng)烈輻合，促進(jìn)了臺(tái)風(fēng)內(nèi)部的上升運(yùn)動(dòng)，為臺(tái)風(fēng)發(fā)展提供充足的動(dòng)能。

進(jìn)一步分析臺(tái)風(fēng)中心登陸越南北部進(jìn)入廣西后渦度變化對廣西降雨的影響，以850hPa與500 hPa假相當(dāng)位溫之差△θse來體現(xiàn)臺(tái)風(fēng)所在區(qū)域大氣的垂直穩(wěn)定度，△θse﹥0的區(qū)域，大氣為對流性不穩(wěn)定狀態(tài)；△θse﹤0的區(qū)域，大氣為對流性穩(wěn)定狀態(tài)。將850hPa渦度與△θse值疊加顯示可知（圖略），在“海燕”11日09：00中心進(jìn)入廣西境內(nèi)后，雖然臺(tái)風(fēng)中心渦度值較02：00有所增加，且前面已經(jīng)分析得出低層冷空氣通過擴(kuò)散方式從桂西北南下侵入了臺(tái)風(fēng)環(huán)流，但在廣西區(qū)域內(nèi)仍為△θse﹤0的大氣穩(wěn)定區(qū)，不利于對流性不穩(wěn)定能量的釋放，使得“海燕”在減弱過程中缺乏再次加強(qiáng)的能量，這時(shí)“海燕”給廣西帶來的降水主要出現(xiàn)在其第一象限，雨強(qiáng)分布比較均勻；到了14：00-20：00，渦度中心值隨臺(tái)風(fēng)中心東移逐漸下降，廣西的強(qiáng)降雨區(qū)范圍也在東移減弱。而在20：00之后，廣西的東南部出現(xiàn)△θse﹥0的大氣不穩(wěn)定區(qū)，與渦度中心區(qū)域相交集，觸發(fā)了對流性不穩(wěn)定能量的釋放，在此區(qū)域出現(xiàn)了明顯的南北向的對流性降水帶，，并不斷東移。如廣西玉林市博白縣新田鎮(zhèn)11月10日08：00時(shí)-12日08：00時(shí)48小時(shí)過程降雨量達(dá)516mm，最強(qiáng)的小時(shí)降水達(dá)79.7mm，出現(xiàn)在11日23：00，對流性降水十分明顯。由于冷空氣主體已經(jīng)侵入了臺(tái)風(fēng)中心內(nèi)部，其環(huán)流結(jié)構(gòu)已經(jīng)遭到破壞，雖然臺(tái)風(fēng)獲得了對流性不穩(wěn)定能量的釋放提供的動(dòng)能，但并不能支持其再次加強(qiáng)，從中心渦度值的不斷減小便可看出，因此“海燕”最終在東移的過程中填塞消亡，其在廣西造成的強(qiáng)降雨也趨于結(jié)束。

圖4 臺(tái)風(fēng)中心渦度時(shí)間變化垂直剖面圖

3 小結(jié)

1330 號超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“海燕”在越南北部登陸后北翹東折進(jìn)入廣西，給廣西造成了明顯的強(qiáng)降水天氣，通過對其物理量變化特征與冷空氣作用進(jìn)行診斷分析后得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）低層鋒區(qū)位于850 hPa以下的θse和溫度距平等值線梯度密集區(qū)，冷空氣侵入并形成冷墊，使臺(tái)風(fēng)的暖濕氣流在冷墊上爬行，有利于降水向半冷半暖混合云或?qū)訝钤瞥掷m(xù)長時(shí)間降水轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致暴雨增幅明顯。

（2）位渦分析表明，在臺(tái)風(fēng)減弱過程中，有一定強(qiáng)度的冷空氣侵入使得氣旋性環(huán)流有所增強(qiáng)，促使“海燕”環(huán)流強(qiáng)度的維持，從而有利于強(qiáng)降水的持續(xù)。

（3）海燕”的水汽輸送帶主要來自南海的西南氣流和西太平洋副熱帶高壓西側(cè)的東南氣流，925 hPa水汽通量散度負(fù)值區(qū)和強(qiáng)降水分布對應(yīng)緊密。

（4）臺(tái)風(fēng)中心附近散度場垂直剖面分析表明，冷空氣的侵入為登陸后由于邊界層摩擦耗散作用和湍流通量減少而變?nèi)醯呐_(tái)風(fēng)獲得新的能量，得到再次發(fā)展，從而使得動(dòng)力輻合和上升運(yùn)動(dòng)得以加強(qiáng)和維持，導(dǎo)致暴雨過程增強(qiáng)。

（5）850hPa與500hPa假相當(dāng)位溫之差△θse和850hPa渦度疊加對臺(tái)風(fēng)對流性降水有一定的指示意義。

本文通過對1330號超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“海燕”物理量變化特征與冷空氣作用進(jìn)行診斷分析得出一些結(jié)果，對廣西秋季臺(tái)風(fēng)暴雨的分析和預(yù)報(bào)有一定的幫助，但是這些結(jié)果僅僅是通過一個(gè)個(gè)例分析得出，其代表性還需要今后多選擇一些個(gè)例做對比分析和驗(yàn)證，比如冷空氣的強(qiáng)度在什么范圍時(shí)有利于廣西秋季臺(tái)風(fēng)暴雨的增幅等等。

［1］陳聯(lián)壽，羅哲賢，李英.登陸熱帶氣旋研究的進(jìn)展［J］.氣象學(xué)報(bào)，2004，62（5）：541-549.

［2］李彩玲，壽紹文，陳藝芳.臺(tái)風(fēng)“風(fēng)神”暴雨落區(qū)的診斷分析［J］.熱帶氣象學(xué)報(bào)，2010，26（2）：250-256.

［3］張建海，諸曉明，王麗華.臺(tái)風(fēng)Haitang和Matsa引發(fā)浙江暴雨強(qiáng)度和分布的對比分析［J］.熱帶氣象學(xué)報(bào)，2007，23（2）：126-134.

［4］黃億，壽紹文，傅靈艷.對一次臺(tái)風(fēng)暴雨的位渦與濕位渦診斷分析［J］.氣象，2009，35（1）：65-74.

［5］張程明，曹艷艷，姚秀萍.一次秋季臺(tái)風(fēng)暴雨的物理量診斷分析［J］.科技通報(bào)，2011，27（4）：495-502.

［6］林愛蘭，丁偉鈺，萬齊林，等.登陸廣東熱帶氣旋中尺度降水分布變化特征［J］.氣象，2004，30（10）：34-37.

［7］張錄青，鄒思為，鄭勇，等.強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“碧利斯”大暴雨的數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)和成因分析［J］.廣東氣象，2007，29（4）：24-26.

［8］張東，蔡安安，林良勛.強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“碧利斯”致洪暴雨的特征和成因［J］.廣東氣象，2007，29（1）：22-24.

［9］高安寧，張瑞波.2011年秋季臺(tái)風(fēng)“納沙”導(dǎo)致廣西災(zāi)害成因分析［J］.災(zāi)害學(xué)，2013，28（1）：54-58.

［10］胡伯威.關(guān)于位渦理論及其應(yīng)用的幾點(diǎn)看法明［J］.南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，26（l）：111一115.

［11］BrowningKA，Monk GA.A simple model for the synoptic analysis of cold fronts［J］.Quart J Roy Meteor Soc.1982，108（18）：435-452.

［12］姚增權(quán).冷空氣對臺(tái)風(fēng)影響的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究［J］.氣象學(xué)報(bào)，1985，43（1）：53-63.

［13］蔣尚城，林楠.東亞甚長路徑的臺(tái)風(fēng)暴雨［J］.氣象，1992，18（2）：3-8.

［14］王洪勛，諸曉明，張建海.冷空氣侵入對臺(tái)風(fēng)“羅莎”暴雨增幅的作用［J］.廣東氣象，2009，31（1）：32-35，55.

［15］李英，陳聯(lián)壽，徐祥德.水汽輸送對登陸臺(tái)風(fēng)維持機(jī)制的數(shù)值試驗(yàn)［J］.大氣科學(xué)，2005，29（1）：91-98.

［16］鈕學(xué)新，杜惠良，劉建勇.0216號臺(tái)風(fēng)降水及其影響降水機(jī)制的數(shù)值模擬試驗(yàn)［J］.氣象學(xué)報(bào)，2005，63（1）：57-68.

［17］黃翠銀，農(nóng)孟松，陳劍飛.臺(tái)風(fēng)“山神”和“海燕”對廣西影響對比分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2014，35（2）：12-13.

［18］李永平，詹宗明.用渦度場捕捉臺(tái)風(fēng)“鯰魚”的動(dòng)態(tài)［J］.氣象研究與應(yīng)用，2012，33（2）：9-10

［19］趙付竹，鄭艷，李勛.強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“納沙”的路徑和降水診斷分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2013，34（1）：17-20.

［20］甘靜，邢緯東，郭興業(yè)，等.0814號強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“黑格比”路徑及降水分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2009，30（4）：25-28.

［21］翁小芳，馮文，李凡.0801號臺(tái)風(fēng)“浣熊”的路徑和強(qiáng)度特征分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2008，29（4）：4-6.

［22］陳麗英，趙蕾，李春鑾，等.臺(tái)風(fēng)“麥莎”移動(dòng)路徑及其內(nèi)部熱力結(jié)構(gòu)的診斷分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2011，32（3）：8-11.

［23］何小娟，甘靜，潘靜，等.201002號臺(tái)風(fēng)“康森”移動(dòng)路徑特點(diǎn)的分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2010，31（4）：12-15.

［24］周靜，李厚偉，唐潔，等.0606號臺(tái)風(fēng)暴雨的物理量診斷分析［J］.廣東氣象，2008，30（4）：32-33.