黃海濤，李青松，付 煒，蔣麗敏，劉 沈

(湖南省永州市氣象局，湖南永州 425000)

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臺風(fēng)“尤特”持續(xù)性強降水過程綜合分析

黃海濤，李青松，付 煒，蔣麗敏，劉 沈

(湖南省永州市氣象局，湖南永州 425000)

采用衛(wèi)星資料、多普勒雷達(dá)資料、自動氣象站資料和物理量診斷分析，對2013年8月15日第11號臺風(fēng)“尤特”減弱為低壓后造成永州市持續(xù)性強降水過程的時空結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，通過環(huán)流形勢演變、天氣尺度以及地形分析，探討了持續(xù)性強降水的原因。結(jié)果表明，此次臺風(fēng)暴雨過程發(fā)生在熱帶輻合帶北上，低壓環(huán)流長時間徘徊少動，橫切變線長時間控制南嶺一線，觸發(fā)了不穩(wěn)定能量釋放，加上地形的作用，加強了局部產(chǎn)生特大暴雨的動力作用。

臺風(fēng)暴雨；環(huán)流形勢；物理量；天氣尺度；地形；持續(xù)性強降水

永州市位于湖南南部、五嶺北麓，為多暴雨地區(qū)之一，年平均暴雨42站次，最多2002年87站次，最少1991年30站次；根據(jù)資料統(tǒng)計，永州市一年四季均有暴雨發(fā)生，主要集中在春末至夏初，盛夏至初秋次之。按其影響的天氣系統(tǒng)可分為西風(fēng)帶天氣系統(tǒng)暴雨和熱帶天氣系統(tǒng)暴雨兩大類。20世紀(jì)80年代～2010年暴雨頻次加大、強度增強。2013年8月15日第11號臺風(fēng)“尤特”減弱為低壓后造成永州市持續(xù)性強降水過程，筆者在此運用地面和高空觀測資料，綜合分析了有利于臺風(fēng)暴雨發(fā)生、發(fā)展的環(huán)境條件，并結(jié)合永州雷達(dá)產(chǎn)品資料和衛(wèi)星云圖，著重分析了物理量特征以及地形與降水的對應(yīng)關(guān)系，以期為臺風(fēng)暴雨的預(yù)報預(yù)警提供參考思路。

1 雨情

2013年8月15日08：00～19日08：00，受11號臺風(fēng)“尤特”倒槽影響，永州市普降暴雨，局部大暴雨，局地特大暴雨。此次降水維持時間長，累積雨量大。根據(jù)永州市區(qū)域氣象自動站監(jiān)測，期間降水量≥200 mm的有114站次，最大出現(xiàn)在藍(lán)山的竹林，為647.6 mm，降水量100.0～199.9 mm的有122站次， 50.0～99.9 mm的有87站次。強降雨主要出現(xiàn)在永州市南部的藍(lán)山、道縣、寧遠(yuǎn)、江永、江華等地，其中藍(lán)山縣34個氣象自動站中，出現(xiàn)降水量≥200 mm的29站次，占全縣站點的85.29%，≥250 mm的19站次，占全縣的55.88%。8月15日20：00～16日20：00，永州市出現(xiàn)降水量≥100 mm 78站次，≥250 mm 5站次(均出現(xiàn)在藍(lán)山)，其中日最大降水量出現(xiàn)在藍(lán)山匯源(407.1 mm)；但整個降水期間的雨強不強，最大雨強為43.2 mm/h。

2 天氣形勢演變

第11號超強臺風(fēng)“尤特”14日15：50前后登陸廣東陽西，于8月16日早晨在廣西賀州境內(nèi)明顯減弱，16日05：00中央氣象臺對其停止編號。

8月15日08：00 500 hPa副熱帶高壓強盛，副高脊線偏北，500～850 hPa減弱的低壓中心位于廣西省貴港市東南部，并與中低層西南氣流有機結(jié)合，水汽條件充沛，東部中低層?xùn)|西向橫切變線控制華南中部，地面降水主要發(fā)生于切變線附近及其以南區(qū)域[1]，永州市主要受倒槽控制，以局地對流性天氣為主。15日20：00地面低壓中心位于永州西南部，850 hPa廣東北部地區(qū)有一條東西向切變線，700與925 hPa切變線與其重合，低空西南急流自南海經(jīng)廣東東部到湘東南呈明顯氣旋式彎曲，水汽輸送強烈，850 hPa永州市為比濕>14 g/kg的濕區(qū)，且濕層深厚;500 hPa兩廣及湖南交界位置為584 dagpm閉合環(huán)流控制，永州市為臺風(fēng)倒槽控制。16日08:00，地面臺風(fēng)低壓中心東北移動靠近永州，地面在永州南部及郴州地區(qū)有輻合線；850 hPa東西向橫切變線控制南嶺地區(qū)，低空700、850 hPa西南急流左前側(cè)輻合區(qū)也明顯東移，850 hPa華南、湘南依然存在大片比濕>14 g/kg的顯著濕區(qū)，濕層深厚，500 hPa低壓倒槽維持在永州地區(qū)；但低層無暖脊，中高層無冷槽配置，層結(jié)穩(wěn)定，中低層以西南風(fēng)為主，垂直風(fēng)切變較小；南嶺一線為主要強降水區(qū)。17日主要系統(tǒng)位置穩(wěn)定少動，強度維持。18日低壓中心西移，環(huán)流減弱，永州市強降水基本結(jié)束，受倒槽影響，湘西地區(qū)局地有暴雨。整個降水期間，有熱帶輻合帶北上，說明殘留低壓的維持與熱帶輻合帶北上有關(guān)[2]。

3 物理量診斷分析

3.1 不穩(wěn)定能量和大氣層結(jié)穩(wěn)定度分析 由于永州市無探空站，廣西桂林、湖南郴州離永州市最近，這里取桂林和郴州15日20：00溫度對數(shù)壓力圖進(jìn)行分析，從圖1可看出，兩站存在不穩(wěn)定能量，其中桂林Cape值為487.5 J/kg，郴州Cape值為659.8 J/kg，KI指數(shù)桂林和郴州分別為40和37 ℃，說明有發(fā)生對流天氣的條件；16日08：00～18日08：00，桂林站除16日20：00Cape值達(dá)813.5 J/kg，其他時段最大不超過270.0 J/kg，但KI值均在35 ℃以上；同樣郴州站除17日20:00Cape值為473.2 J/kg，其他未超過270.0 J/kg，但KI值均在35 ℃以上。說明永州市整個降水期間，對流不穩(wěn)定能量不是太強，除16日永州市南部降水較強外，其他時段以穩(wěn)定性降水為主。同時說明KI指數(shù)在這次臺風(fēng)降水過程中有較好的指示作用。

對主要降水時段的對流云團(tuán)重心作垂直剖面，從沿25.9°N和111.8°E的垂直剖面圖(圖2)可以看出，在8月16日14：00 111°～113°E是一個強的上升運動區(qū)，在112°E附近700～500 hPa最大上升運動可達(dá)-1.8 Pa/s以上，而這正對應(yīng)降水增強區(qū)域；同時，在對流層中低層θse隨高度減小，大氣為對流性不穩(wěn)定層結(jié)，相對濕度近100%，這些因素導(dǎo)致了16日14：00前后的強降水；16日20：00，永州南部的降水減弱，但在對流層還有較小的上升速度，整層相對濕度在90%以上，大氣層結(jié)趨于穩(wěn)定，這標(biāo)志16日20：00～17日00：00的降水減弱。

第2個主要降水時段與第1個降水時段有很大的不同，由于該時段整個永州地區(qū)的降水量級均比較大，因此作經(jīng)向剖面來了解其垂直結(jié)構(gòu)。從圖2可看出，永州地區(qū)從北到南上升速度均維持在比較大的量級，在25°N附近800～400 hPa上升速度在-1.5 Pa/s以上，低層大氣為對流性不穩(wěn)定層結(jié)，低層相對濕度也在90%以上，強降水在此時段最為旺盛；17日08：00上升運動大值區(qū)北抬。綜合而言，17日02：00～08：00構(gòu)成了強降水的全部有利條件；至18日08：00，大氣層結(jié)趨于穩(wěn)定，除北部有殘余降水之外，其他地區(qū)降水基本結(jié)束。

3.2 850 hPa水汽通量散度和輻合帶分析 由圖3可見，850 hPa，15日20：00～17日02：00永州處于熱帶輻合帶北側(cè)，水汽輻合中心穩(wěn)定少動，在南嶺一帶形成水汽輻合帶，永州南部地區(qū)處于水汽強輻合區(qū)，而低層風(fēng)場也在南嶺附近形成明顯的輻合，且有一明顯的氣旋式渦旋。特別是16日08：00～14：00輻合強中心位于永州藍(lán)山、郴州臨武以及粵北地區(qū)，與同時段的強降水區(qū)域?qū)?yīng)；17日08：00，水汽輻合減弱、穩(wěn)定，但風(fēng)場輻合區(qū)仍維持在永州市南部。由此可見，此次臺風(fēng)降水過程輻合區(qū)穩(wěn)定少動，在熱帶輻合帶北上的作用下，水汽源源不斷地得到補充，造成了永州南部強降水的發(fā)生。

4 中尺度特征分析

4.1 衛(wèi)星云圖分析 15日21：00永州江華南部開始有云團(tuán)發(fā)展，16日00：00由南部轉(zhuǎn)到中東部，開始只是外圍云系的對流降水，降水強度較大；隨著云團(tuán)的發(fā)展，降水也由南往東移動，這與850 hPa風(fēng)場相統(tǒng)一，也與強降水落區(qū)相一致；由于熱帶輻合帶北上，不斷有云團(tuán)發(fā)展補充[3]，直到17日14：00覆蓋全市，17日20：00已處于旺盛時期?？梢娬麄€持續(xù)強降水過程與熱帶輻合帶北上、云團(tuán)的不斷補充發(fā)展相對應(yīng)。

4.2 雷達(dá)回波特征分析 從1.5°仰角較強降水時段的反射率因子圖(圖4)分析，這次臺風(fēng)暴雨降水中，永州地區(qū)最大回波強度為39 dBz，絮狀回波范圍廣，移動緩慢，不斷有強中心發(fā)展生成,過程降水量大小與回波持續(xù)時間長短相關(guān)。

5 地形對暴雨的影響分析

永州市大體是西部和西南高，東北及中部低，以三大山系為脊線，越城嶺-四明山系雄踞西北，萌渚嶺-九疑山系矗立東南，都龐嶺-陽明山系橫插中部，呈環(huán)帶狀、階梯式向兩大盆地中心傾降。永州南倚準(zhǔn)東西向的南嶺山脈。

暴雨是在充沛的水汽條件和有利的天氣形勢下產(chǎn)生的，同時地形對暴雨強度和落區(qū)的影響不容忽視。一些典型的特大暴雨均與特定的地形有關(guān)。研究表明，氣流越過山脈時引起波動，在迎風(fēng)坡上升、在背風(fēng)坡下沉[4]。地形引起的上升運動使對流發(fā)展，從而造成降水，也可以成為中小尺度對流系統(tǒng)的觸發(fā)機制。地形抬升作用的大小除了與山脈高度、風(fēng)速大小有關(guān)之外，還與氣流方向與山脈走向的交角有關(guān)。11號臺風(fēng)“尤特”氣流走向與南嶺山脈幾乎垂直，分析實時自動站雨量實況和同時次的多普勒天氣雷達(dá)、衛(wèi)星云圖，發(fā)現(xiàn)均有大片的回波生成。這次特大暴雨中心正好位于南嶺附近，永州藍(lán)山的強降水區(qū)主要在迎風(fēng)坡(如匯源)。由此可見，永州市的特殊地形對臺風(fēng)過程特大暴雨中心的形成具有重要作用。

6 小結(jié)

(1)此次暴雨過程發(fā)生在臺風(fēng)倒槽的西南暖濕急流下，低壓環(huán)流穩(wěn)定少動，中低空橫切變維持，是永州市較典型的熱帶天氣系統(tǒng)暴雨類型。

(2)在熱帶輻合帶的作用下，有利于永州市低壓環(huán)流的維持，輻合區(qū)穩(wěn)定少動，水汽源源不斷地得到補充，造成了這次強降水的發(fā)生。

(3)此次降水過程以混合型降水回波為主，過程降水量大小與回波持續(xù)時間長短相關(guān)。

(4)地形對臺風(fēng)過程特大暴雨中心的形成具有重要作用，氣流走向與山脈垂直，強降雨帶主要在迎風(fēng)坡。

[1] 丁一匯.中尺度天氣和動力學(xué)研究[M].北京：氣象出版社，1996.

[2] 陶詩言.中國之暴雨[M].北京：科學(xué)出社，1986.

[3] 陳渭民．氣象衛(wèi)星圖像解譯與判讀[Z].中國氣象局培訓(xùn)中心，2011：284-285.

[4] 趙鳴,陳潛.邊界層過程對暴雨影響的敏感性試驗[J].氣象科學(xué),2007(1)：1-10.

黃海濤(1971-)，男，湖南永州人，工程師，從事預(yù)報服務(wù)工作。

2015-04-21

S 161.6

A

0517-6611(2015)17-210-03