單 磊，周奇越，田 磊

(1.蚌埠市氣象局,安徽蚌埠 233040; 2.蕭山國際機(jī)場,浙江杭州 311207)

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熱帶風(fēng)暴?？顷戇^程演變及降水分布分析

單 磊1，周奇越2，田 磊1

(1.蚌埠市氣象局,安徽蚌埠 233040; 2.蕭山國際機(jī)場,浙江杭州 311207)

摘 要：利用中尺度非靜力數(shù)值模式WRF對熱帶風(fēng)暴?？M(jìn)行數(shù)值模擬,包括路徑、強(qiáng)度、環(huán)流形勢、降水等。分析表明,海葵熱帶風(fēng)暴主要由西太平洋副熱帶高壓作為引導(dǎo),并從西南季風(fēng)氣流中獲得源源不斷的水汽,使其在登陸后持續(xù)保持其渦旋結(jié)構(gòu)。?？顷戇^程中,其渦旋結(jié)構(gòu)由完整的對稱性轉(zhuǎn)變?yōu)榉菍ΨQ性,強(qiáng)降水區(qū)與渦度等值線的密集區(qū)有著較好的對應(yīng)關(guān)系,降水強(qiáng)度則與渦度大小變化一致。降水強(qiáng)度的增大與負(fù)散度柱的向上伸展關(guān)系密切。相對濕度的分布、水汽輸送的非對稱分布對于熱帶風(fēng)暴登陸期間產(chǎn)生的暴雨都有著很好的對應(yīng)。模式結(jié)果基本真實(shí)地反映了熱帶風(fēng)暴發(fā)展演變及其登陸過程。

關(guān)鍵詞：熱帶風(fēng)暴;登陸;數(shù)值模擬;暴雨

文獻(xiàn)著錄格式:單磊,周奇越,田磊.熱帶風(fēng)暴?？顷戇^程演變及降水分布分析[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,57 (4):583-590.

在夏秋季節(jié),發(fā)生在熱帶洋面上的熱帶風(fēng)暴是我國在東南沿海地區(qū)最主要的災(zāi)害性天氣系統(tǒng)之一[1]。我國是全世界受熱帶風(fēng)暴侵襲最多的國家之一,每年平均有7個(gè)登陸熱帶風(fēng)暴[1],熱帶風(fēng)暴經(jīng)常會導(dǎo)致很多嚴(yán)重的氣象災(zāi)害,比如強(qiáng)風(fēng)、暴雨。熱帶風(fēng)暴降水也是我國南方夏季非常重要的水汽來源。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國浙江、福建及兩廣地區(qū)在7—8月期間的降水中,熱帶風(fēng)暴降水占50%～70%之多[2]。

我國六大最強(qiáng)的降雨在中國發(fā)生的事件(在1 d之內(nèi)超過1 000 mm)都是由熱帶風(fēng)暴造成的[3],而熱帶風(fēng)暴造成的嚴(yán)重災(zāi)害中大部分是由熱帶風(fēng)暴降水導(dǎo)致的,造成的生命財(cái)產(chǎn)損失難以估量,因此研究登陸熱帶風(fēng)暴的各種特征長期以來就是氣象工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。熱帶風(fēng)暴登陸前后的路徑、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、降水等的變化是熱帶風(fēng)暴研究中的重點(diǎn)和難點(diǎn)[4]。針對熱帶風(fēng)暴登陸過程,尤其是熱帶風(fēng)暴降水,氣象工作者們進(jìn)行了大量的研究,包括登陸熱帶風(fēng)暴中水汽供應(yīng)、地形等因素的各方面影響。國外,Gray[5]從氣候方面討論了在ITCZ內(nèi)同時(shí)形成幾個(gè)熱帶風(fēng)暴情況,認(rèn)為基本氣流的正壓不穩(wěn)定是起到主要作用; Akihiko等[6]使用日本氣象廳非靜力模式對熱帶風(fēng)暴Meari強(qiáng)降水進(jìn)行數(shù)值模擬研究認(rèn)為,良好的水汽及水汽輸送有利于發(fā)生熱帶風(fēng)暴強(qiáng)降水; Shen等[7]數(shù)值研究顯示,陸地水體可能會減緩登陸熱帶風(fēng)暴的衰亡速度。蔡則怡等[8]利用η坐標(biāo)模式對1次登陸熱帶風(fēng)暴造成的特大暴雨過程開展模擬研究,敏感性試驗(yàn)表明,暴雨強(qiáng)度對地形十分敏感。冀春曉等[9]利用MM5模式數(shù)值模擬地形對云娜降水和結(jié)構(gòu)的影響。周林等[10]結(jié)合WRF-Var三維變分系統(tǒng)對小型超強(qiáng)熱帶風(fēng)暴桑美進(jìn)行數(shù)值模擬試驗(yàn),結(jié)果驗(yàn)證了熱帶風(fēng)暴暴雨的發(fā)生和維持需要大尺度環(huán)境場、動力條件和水汽條件等的配合。周冠博等[4]對鳳凰熱帶風(fēng)暴登陸過程進(jìn)行了診斷分析,結(jié)果表明,散度垂直通量能夠描述強(qiáng)降水過程中低層大氣輻合和高層大氣輻散的垂直動力結(jié)構(gòu),對暴雨區(qū)有良好的指示作用。

我國各級氣象部門一直致力于加強(qiáng)熱帶風(fēng)暴監(jiān)測預(yù)警能力建設(shè)。在過去20多年來,我國熱帶風(fēng)暴業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)雖然取得了長足進(jìn)步,但依然存在一些問題。比如,由于對熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度變化的物理機(jī)制認(rèn)識也不夠深入,風(fēng)雨預(yù)報(bào)精細(xì)化程度低、準(zhǔn)確率不高,熱帶風(fēng)暴業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)的水平仍不能滿足防臺抗臺的現(xiàn)實(shí)需求[1]。因此,熱帶風(fēng)暴預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)水平的提高依然是迫在眉睫的任務(wù)。

2012年第11號熱帶風(fēng)暴?？麨?012年最強(qiáng)登陸熱帶風(fēng)暴。為了更好地理解2012年第11號熱帶風(fēng)暴?？奈锢頇C(jī)制,促進(jìn)預(yù)報(bào)水平的提高,本論文利用中尺度數(shù)值模式WRF對熱帶風(fēng)暴?？M(jìn)行數(shù)值模擬,并對模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和診斷分析。

1　?？麩釒эL(fēng)暴情況

2012年第11號熱帶風(fēng)暴海葵,8月3日8:00在西北太平洋洋面上生成熱帶氣旋,其中心附近最大風(fēng)力有8級(18 m·s-1),中心最低氣壓為1 002 hPa。之后,海葵于8月5日17:00進(jìn)入我國東海東部海面,并加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴。其中心位于浙江省象山縣東偏南方大約640 km海面上,中心附近最大風(fēng)力有10級(28 m·s-1),中心最低氣壓為980 hPa。8月6日強(qiáng)熱帶風(fēng)暴升級為熱帶風(fēng)暴,加緊向浙江、上海等地靠近。8月7日13:00,海葵中心最大風(fēng)速達(dá)40 m·s-1,云圖上能看到清晰的熱帶風(fēng)暴眼。8月8日凌晨3:20,海葵在浙江省象山縣登陸,登陸時(shí)中心氣壓965 hPa,近中心風(fēng)力14級。8月8日16:00,?？麖?qiáng)度減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴,向西北方向緩慢移動。8月9日10:00熱帶風(fēng)暴中心進(jìn)入安徽境內(nèi),12:00?？麥p弱為熱帶低壓,在安徽省境內(nèi)回旋,最終填塞。此次熱帶風(fēng)暴對浙江、江蘇、安徽、江西等地造成10級以上大風(fēng)和持續(xù)性強(qiáng)降水。?？麩釒эL(fēng)暴影響時(shí)間長,從生成到消亡共156 h。

熱帶風(fēng)暴?？牡顷懯拐憬⑸虾?、江蘇、安徽等地發(fā)生大范圍暴雨,各地不同程度受災(zāi)。中國氣象局也在5年來首次啟動重大氣象災(zāi)害一級應(yīng)急響應(yīng)。?？麑儆诟呔暥壬蔁釒эL(fēng)暴,移動速度由快轉(zhuǎn)慢,登陸前一直在加強(qiáng),登陸時(shí)正處于發(fā)展強(qiáng)盛時(shí)期,登陸后長時(shí)間仍維持熱帶風(fēng)暴結(jié)構(gòu),造成的熱帶風(fēng)暴強(qiáng)降雨范圍也很大。因此,研究熱帶風(fēng)暴?？陌l(fā)展演變及登陸過程,具有非常重要的意義。

2　數(shù)值模擬方案設(shè)計(jì)

本文利用中尺度數(shù)值模式WRF v3.4.1對?？麩釒эL(fēng)暴的演變及登陸過程進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬時(shí)間范圍為2012年8月3日0:00到8月9日0:00,共144 h。模擬采用3層嵌套。數(shù)值模擬區(qū)域如圖1所示。

模擬區(qū)域中心為30.0 120.0,3個(gè)模擬區(qū)域的格點(diǎn)數(shù)分別為101×89 (D01)、136×118 (D02)、190×166 (D03),水平分辨率分別為45,15和5 km。初始場所用資料為NCEP的fnl分析資料。第1,2層模擬區(qū)域從2012年8月3日00:00開始至8月9日00:00結(jié)束,共144 h;第3層嵌套從2012年8月6日00:00開始啟動至8月9日00:00結(jié)束,共72 h。模式輸出資料時(shí)間間隔為3 h。

圖1　數(shù)值模擬區(qū)域的情況

3　模擬結(jié)果驗(yàn)證

為保證模擬數(shù)據(jù)的可靠性,以下將從?？麩釒эL(fēng)暴登陸前后的路徑、強(qiáng)度變化、環(huán)流形勢、暴雨特征與實(shí)況的對比方面來檢驗(yàn)數(shù)值模擬的結(jié)果。

3.1熱帶風(fēng)暴路徑、強(qiáng)度結(jié)果驗(yàn)證

利用JMA的最佳路徑資料繪出海葵的實(shí)況路徑,并與WRF模擬出的數(shù)據(jù)繪出的模擬路徑進(jìn)行比較。

由圖2可以看出,2條路徑的對比,模式對海葵熱帶風(fēng)暴路徑的模擬是比較成功的,模擬路徑與實(shí)際路徑的走向基本一致,但2條路徑間仍存在著差別。在進(jìn)入東海西北海域后模擬路徑開始偏南,登陸以后模擬的位置比實(shí)際位置偏南約1°,模擬的移動速度也比實(shí)際的稍慢。從8月3日編報(bào)后至5日20:00,實(shí)況路徑一直沿著西北偏西方向移動,模擬路徑開始時(shí)西行時(shí)間較長。8月5日20:00至8月7日14:00實(shí)況轉(zhuǎn)為向西行,模擬路徑與實(shí)況擬合得很好。8月7日14:00之后實(shí)況又轉(zhuǎn)為西北行,直到在浙江登陸,模擬結(jié)果有若干小時(shí)是向西南行的。模擬與實(shí)況的熱帶風(fēng)暴路徑基本吻合,較為成功的模擬出?？晌鞅鞭D(zhuǎn)為西行后又轉(zhuǎn)為西北行的路徑變化,熱帶風(fēng)暴登陸后,模擬的中心位置較實(shí)況略偏東南。綜合來看,模式對?？窂降哪M是較為成功的。

圖3給出了模擬與實(shí)況的?？麩釒эL(fēng)暴中心海平面氣壓變化。由圖可見,模擬與實(shí)況的熱帶風(fēng)暴中心海平面氣壓變化趨勢比較一致。8月3日18:00開始,熱帶風(fēng)暴中心海平面氣壓由990 hPa逐漸減小,即熱帶風(fēng)暴逐漸加強(qiáng),期間模擬趨勢非常好。8月6日09:00到8月7日21:00左右為熱帶風(fēng)暴發(fā)展最強(qiáng)盛的時(shí)期,這期間實(shí)況熱帶風(fēng)暴中心海平面氣壓維持在960 hPa,模擬結(jié)果較低于實(shí)況,維持在近940 hPa,比實(shí)況低20 hPa左右。8 月7日21:00之后,熱帶風(fēng)暴中心海平面逐漸增大,即熱帶風(fēng)暴逐漸減弱,模式得出的趨勢與實(shí)況的吻合度很高,但氣壓略偏低。偏低的原因可能與模式本身的不足以及模擬初始場存在的問題有關(guān)。但綜合來看,模式還是較好地呈現(xiàn)了?？麩釒эL(fēng)暴整個(gè)發(fā)展演變過程的強(qiáng)度變化特征。

圖2　?？麩釒эL(fēng)暴的實(shí)況路徑與模擬路徑

圖3　?？麩釒эL(fēng)暴實(shí)況中心的海平面氣壓與模擬中心海平面氣壓

圖4表示?？麩釒эL(fēng)暴中心附近的實(shí)況最大風(fēng)速與模擬最大風(fēng)速。如圖所示,模擬與實(shí)況的熱帶風(fēng)暴中心附近最大風(fēng)速雖然總體數(shù)值略有偏高,實(shí)況最大風(fēng)速約35 m·s-1,而模擬出的最大風(fēng)速約為50 m·s-1,但兩者的變化趨勢較一致。在熱帶風(fēng)暴登陸時(shí),熱帶風(fēng)暴中心附近實(shí)況最大風(fēng)速出現(xiàn)小幅增強(qiáng),之后又減小,模擬的最大風(fēng)速也呈現(xiàn)一個(gè)較小增幅。因此,模式很好地顯示出海葵熱帶風(fēng)暴在登陸浙江之前的加強(qiáng)過程,以及登陸浙江之后的減弱過程。

3.2熱帶風(fēng)暴降雨結(jié)果驗(yàn)證

8月7日,熱帶風(fēng)暴降水主要位于浙江中部沿海地區(qū),個(gè)別達(dá)到200 mm。8日0:00—23:00期間,熱帶風(fēng)暴直接影響浙江地區(qū)降水,浙中北及附近沿海地區(qū)降水量普遍達(dá)100 mm以上。9日降水范圍和強(qiáng)度都有所減小,但依然有11個(gè)站降水量達(dá)100 mm左右。

圖4　?？麩釒эL(fēng)暴中心附近的實(shí)況最大風(fēng)速與模擬最大風(fēng)速

選擇8月8日0:00到8月9日0:00期間的累積降雨量來進(jìn)行熱帶風(fēng)暴降雨的對比驗(yàn)證。對比模擬的24 h累積降水量可看出,上海、浙江、安徽、江蘇的降雨都基本被模擬出,但降雨量略有偏差,江蘇南部的模擬降水量要略小于實(shí)況雨量,浙江北部的模擬降水量要略大于實(shí)況雨量,模擬的雨帶略向南偏,這可能和模擬登陸后路徑較實(shí)況中心位置偏東南有一定關(guān)系。模擬降水中心和實(shí)況相比也稍偏南,但兩者的中心值均達(dá)到200 mm以上?？梢奧RF對于熱帶風(fēng)暴?？?4 h降水的位置與強(qiáng)度模擬結(jié)果較好,可使用通過模擬得出的高分辨率數(shù)據(jù)來進(jìn)行診斷分析。

4　模擬結(jié)果的診斷分析

4.1影響熱帶風(fēng)暴的環(huán)境形勢的分析

利用NCEPfnl資料對北半球500 hPa高度場進(jìn)行平均場分析。8月開始,西段副熱帶高壓開始北跳,環(huán)流形勢也逐漸發(fā)生調(diào)整。8月上旬,北半球環(huán)流整體上呈緯向分布。在中緯度地區(qū),西太平洋副高位置穩(wěn)定偏西北,呈東西向塊狀分布,副高脊線也一直穩(wěn)定在北緯35°附近;在中高緯地區(qū),環(huán)流場仍呈緯向分布,期間西風(fēng)槽有幾次東移,但由于冷空氣偏弱,西太副高的位置和強(qiáng)度沒有受到太大的影響。因此,西太副高能夠在長達(dá)半個(gè)多月的時(shí)間內(nèi)基本維持穩(wěn)定。另外,8月上旬期間,在北緯30°以南的熱帶洋面上的海溫和大尺度環(huán)流條件都很好,這使得東風(fēng)波系統(tǒng)在北緯30°以南的西太平洋洋面上非常活躍,有利于熱帶氣旋的生成,熱帶氣旋在副熱帶高壓南側(cè)的引導(dǎo)氣流的影響下形成向西行進(jìn),逼近我國東部沿海地區(qū)。

圖5給出的是500 hpa的高度場及高低空環(huán)流的配置情況。從圖中可以看出,此次?？麩釒эL(fēng)暴的各方面特征主要受到2個(gè)系統(tǒng)的影響,一個(gè)是西太平洋副熱帶高壓,另一個(gè)是西南季風(fēng)。

圖5　模擬的高低空環(huán)流形勢：500 hPa高度場和850 hPa大于12 m·s-1的風(fēng)場（UTC）

統(tǒng)計(jì)表明,副高脊線位置在30°N以北時(shí)有利于熱帶風(fēng)暴初生,南界位置偏北時(shí)有利于在較高緯度生成熱帶風(fēng)暴,西伸指數(shù)高則有利于熱帶風(fēng)暴的登陸[11-12]。由于副高強(qiáng)盛,?？麩釒эL(fēng)暴路徑主要由西太平洋副熱帶高壓作為引導(dǎo)。從高度場上來看,?？麩釒эL(fēng)暴登陸前,環(huán)流形勢為兩槽一脊。8月5日之前,副高原本一直維持呈東西向塊狀分布,逐漸分裂為2塊,一塊位于我國東北地區(qū)-朝鮮半島一帶(西環(huán)副高),另一塊位于西太平洋洋面(東環(huán)副高),熱帶風(fēng)暴向西北移動。?？?月5—7日向南移動的分量加大,由西北偏西方向移動轉(zhuǎn)為西行緩慢發(fā)展。7日,貝加爾湖地區(qū)為廣闊的低槽區(qū),副熱帶高壓與大陸高壓連成一體,并呈西北-東南向分布,形成高壓壩,在東北地區(qū)形成阻高形勢,使得熱帶風(fēng)暴受到其西南側(cè)東南氣流的影響,?？謴奈餍修D(zhuǎn)為西北行接近浙江。?？顷懸院?環(huán)流形勢也隨之發(fā)生了變化,由于東環(huán)副高西進(jìn)且有所增強(qiáng)以及貝加爾湖以東槽明顯的南下東移,高壓壩開始向北壓縮然后在長江中下游區(qū)域斷裂,而?？锰幱?個(gè)斷裂高壓之間的弱環(huán)境場中,引導(dǎo)氣流也很弱,以致熱帶風(fēng)暴移速非常緩慢,于安徽南部地區(qū)停滯。9日,海葵仍停滯在安徽境內(nèi),由于副熱帶高壓此時(shí)被分割而成2個(gè)高壓,?？诟邏褐g,盤旋直到消亡。

從850 hPa風(fēng)場上來看,?？顷懻憬?由于受到高壓壩和東環(huán)副高的影響,熱帶風(fēng)暴中心南側(cè)出現(xiàn)比較大范圍的強(qiáng)風(fēng)區(qū),浙江沿海地區(qū)發(fā)生持續(xù)大風(fēng)天氣。?？顷懞?由于高壓壩主體的斷裂,東北地區(qū)的斷裂高壓與熱帶風(fēng)暴之間形成較大的氣壓梯度,使得強(qiáng)熱帶風(fēng)暴區(qū)位置由熱帶風(fēng)暴南側(cè)變?yōu)闊釒эL(fēng)暴北側(cè),導(dǎo)致上海、江蘇南部、安徽南部地區(qū)發(fā)生大風(fēng)天氣。

良好的水汽條件在熱帶風(fēng)暴的生成發(fā)展方面是非常有利的。熱帶風(fēng)暴要想得到良好的水汽輸送,不僅需要熱帶風(fēng)暴本身在西太平洋洋面上擾動旋轉(zhuǎn)所聚集的水汽,還需要有利的外界環(huán)境場。比如對于西北太平洋地區(qū)的熱帶氣旋而言,最主要的水汽輸送是由西南季風(fēng)提供。登陸后的?？@得西南季風(fēng)提供的有利水汽條件,使降水大幅增加[13]。從流場圖(圖略)上可以看出,?？诘顷懬昂缶蓮奈髂霞撅L(fēng)中源源不斷的獲取水汽。?？阅軌蛟诘顷懞笠廊婚L時(shí)間維持其渦旋結(jié)構(gòu),西南季風(fēng)提供持續(xù)的水汽輸送和供給能量是一個(gè)重要因素。西南季風(fēng)也對?？膭恿Y(jié)構(gòu)和熱力結(jié)構(gòu)都會有一定的影響,加強(qiáng)了環(huán)境向TC的水汽通量輸送。此次?？麩釒эL(fēng)暴最大的特點(diǎn)就是其登陸后并未向通常的路徑那樣西行填塞或轉(zhuǎn)向東北入海[12],而是在安徽境內(nèi)停滯然后填塞,給蘇、皖、贛三省帶來持續(xù)性的強(qiáng)降水。

4.2?？顷懬昂蟮慕邓植挤治?/p>

為了解?？麩釒эL(fēng)暴降水的中尺度系統(tǒng)結(jié)構(gòu),選取?？顷懬昂蟮臅r(shí)段,針對熱帶風(fēng)暴模擬溫度場、渦度場、散度剖面圖、相對濕度場以及雷達(dá)反射率進(jìn)行診斷分析。

圖6為熱帶風(fēng)暴登陸前后6個(gè)時(shí)次的溫度場和溫度平流疊加圖。從圖中可對?？臒崃Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

圖6　2012年8月7日15：00—8月8日06：00（UTC）850 hPa模擬的溫度場、溫度平流場疊加

海葵登陸浙江前,8月7日15時(shí),暖平流很弱; 18:00—21:00,暖平流略增強(qiáng),熱帶風(fēng)暴暖中心位于熱帶風(fēng)暴西北側(cè)。?？顷懞?熱帶風(fēng)暴暖中心位置主要在熱帶風(fēng)暴西南側(cè),暖中心逐漸向西北移動,北冷南暖; 8月6:00,暖平流減小,中心繼續(xù)向西北移動。結(jié)合之前對于環(huán)流場的分析,此暖平流為浙江等地區(qū)的強(qiáng)降水產(chǎn)生提供了大尺度熱力和動力條件,且溫度場中心與強(qiáng)降水區(qū)對應(yīng)良好?？梢??？麩釒эL(fēng)暴呈熱力不對稱結(jié)構(gòu),暖平流中心對于熱帶風(fēng)暴強(qiáng)降水有著一定的指示作用。

圖7為850 hPa渦度場和降雨量的疊加圖。從圖中可以看出,?？顷戇^程中渦旋中心渦度一直在增加,表明熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。?？顷懼?熱帶風(fēng)暴一直維持一個(gè)完整的渦旋結(jié)構(gòu)完整,接近對稱分布。同時(shí)降水分布也接近于對稱,但渦旋中心西北側(cè)降水量略高于東側(cè); 8 月8日0:00,強(qiáng)降水區(qū)由渦旋中心西側(cè)轉(zhuǎn)為西北側(cè)。海葵登陸后,渦旋的對稱結(jié)構(gòu)開始松散。8日3:00,渦度最大值增大,渦度等值線密集區(qū)位于熱帶風(fēng)暴中心西北側(cè),降水亦集中在渦旋中心西北側(cè)地區(qū),呈非對稱性分布,降水強(qiáng)度明顯增加,3 h降水量達(dá)到140 mm以上; 8日6:00,強(qiáng)降水區(qū)較前時(shí)段向西北移動,降水依然呈非對稱分布,渦旋中心東南側(cè)又出現(xiàn)少量降水。由此可以看出,熱帶風(fēng)暴在登陸過程中的降水分布與其渦度分布有很好的對應(yīng)關(guān)系,降水強(qiáng)度則與渦度大小變化一致。

圖7　2012年8月7日15：00—8月8日6：00（UTC）850 hPa模擬渦度場與過去3 h降雨量的疊加

圖8為模擬的熱帶風(fēng)暴登陸過程的過中心散度的緯向剖面圖。從圖中可以看出,熱帶風(fēng)暴登陸前(8日3:00前)底部維持一個(gè)輻合中心,輻合區(qū)在800 hPa以下,在800～750 hPa和500 hPa以上各有1個(gè)輻散中心。在熱帶風(fēng)暴登陸后,底部的輻合開始減弱,中層和高層的輻散亦相應(yīng)減弱。但輻合區(qū)的高度在8日6:00伸展到800 hPa以上,形成1個(gè)散度柱,表示對流活動在此階段發(fā)展旺盛。結(jié)合圖7的降水可以看出,此階段為一個(gè)強(qiáng)降水階段。對比熱帶風(fēng)暴登陸之前的底部散度和降水強(qiáng)度可以看出,強(qiáng)輻合運(yùn)動并不對應(yīng)強(qiáng)降水,而是散度柱向上伸展的高度對應(yīng)著強(qiáng)降水,說明降水強(qiáng)度與散度柱的伸展高度關(guān)系密切。

圖8　2012年8月7日15：00—8日0：00（UTC）模擬的熱帶風(fēng)暴中心散度的緯向剖面圖

結(jié)合850 hPa高度上的模擬相對濕度場和風(fēng)場,在熱帶風(fēng)暴中心的西北側(cè)存在相對濕度大值區(qū),最大值均達(dá)到95%以上,表明水汽含量相當(dāng)充沛,東南側(cè)的相對濕度在80%以下。同時(shí),熱帶風(fēng)暴中心北側(cè)的風(fēng)速要大于南側(cè),表明此處水汽輸送強(qiáng)盛,因而熱帶風(fēng)暴中心區(qū)西北側(cè)的水汽供應(yīng)充沛。對比圖7,該時(shí)刻熱帶風(fēng)暴中心西北側(cè)的降水量最大,水汽輸送呈非對稱分布,對于熱帶風(fēng)暴強(qiáng)降水有良好的指示作用。另外,此次熱帶風(fēng)暴的有利水汽條件區(qū)域主要集中在熱帶風(fēng)暴中心西北側(cè),這也為高度集中的暴雨范圍提供了非常充分的水汽條件。

5　小結(jié)與討論

本文利用中尺度數(shù)值模式WRF v3.4.1對?？麩釒эL(fēng)暴的演變及登陸過程進(jìn)行數(shù)值模擬,并將模擬結(jié)果與觀測數(shù)據(jù)比較,驗(yàn)證模擬的可靠性,并對結(jié)果進(jìn)行診斷分析。結(jié)果表明,(1)此次WRF模擬基本能夠模擬出海葵熱帶風(fēng)暴的路徑實(shí)況的熱帶風(fēng)暴路徑基本吻合,較成功的模擬出?？晌鞅鞭D(zhuǎn)為西行后又轉(zhuǎn)為西北行的路徑變化。熱帶風(fēng)暴中心海平面氣壓及中心附近風(fēng)速的對比結(jié)果表明,對?？麖?qiáng)度的模擬效果也很好?？傮w來說,模式結(jié)果基本真實(shí)地反映了熱帶風(fēng)暴發(fā)展演變及其登陸過程,可用模式輸出的高分辨率結(jié)果作進(jìn)一步的分析研究。(2)根據(jù)模擬結(jié)果分析,?？麩釒эL(fēng)暴主要由西太平洋副熱帶高壓作為引導(dǎo),并從西南季風(fēng)氣流中獲得源源不斷的水汽,使其在登陸后持續(xù)保持其渦旋結(jié)構(gòu)。(3)?？顷戇^程中,其渦旋結(jié)構(gòu)由完整的對稱性轉(zhuǎn)變?yōu)榉菍ΨQ性,強(qiáng)降水區(qū)與渦度等值線的密集區(qū)具有很好的對應(yīng)關(guān)系,降水強(qiáng)度則與渦度大小變化一致。降水強(qiáng)度的增大與負(fù)散度柱的向上伸展關(guān)系密切。相對濕度的分布,水汽輸送的非對稱分布對于熱帶風(fēng)暴登陸期間產(chǎn)生的暴雨都有著很好的對應(yīng)。

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(責(zé)任編輯：張瑞麟)

中圖分類號：S164

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：0528-9017(2016)04-0583-07

DOI10.16178/j.issn.0528-9017.20160438

收稿日期:2015-12-02

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(41276032);公益性行業(yè)(氣象)科研專項(xiàng)GYHY (QX) 201206016)

作者簡介:單 磊(1980—),男,工程師,碩士,主要從事預(yù)報(bào)預(yù)測方面研究工作,E-mail:shansi@126.com。