尚媛媛， 夏曉玲，唐延婧

(貴州省氣象服務(wù)中心，貴州貴陽 550002)

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臺風(fēng)“海鷗”造成的貴州強(qiáng)降水天氣分析

尚媛媛， 夏曉玲，唐延婧

(貴州省氣象服務(wù)中心，貴州貴陽 550002)

利用貴州省七要素自動氣象站雨量資料、區(qū)域自動氣象站雨量資料及常規(guī)觀測等資料，對2014年9月16日8：00～19日8：00受15號臺風(fēng)“海鷗”影響發(fā)生在貴州省西部和南部的一次區(qū)域性暴雨天氣過程進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明，在有利的大尺度背景條件下，受500 hPa長波冷槽和強(qiáng)盛的副高南側(cè)偏東氣流影響，阻擋臺風(fēng)北上，臺風(fēng)路徑偏西，長波冷槽引導(dǎo)冷空氣南下，侵入臺風(fēng)低壓，加大輻合上升運(yùn)動。冷空氣的侵入使整層結(jié)構(gòu)變?yōu)椤吧吓吕洹钡慕Y(jié)構(gòu)，貴州省高、低空動力，熱力，水汽和不穩(wěn)定條件均有利于這次降雨過程的形成。西南地區(qū)特殊的西高東低的地形對暴雨的強(qiáng)度以及落區(qū)等起重要作用。

臺風(fēng)；暴雨；環(huán)流形勢；物理量；地形

暴雨是貴州嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣之一，常對國民經(jīng)濟(jì)和人民生命財產(chǎn)造成重大損失[1-2]。氣象臺對貴州暴雨類型進(jìn)行了統(tǒng)計分析[3-6]，將貴州暴雨天氣形勢分為兩高切變型、南支槽型、冷鋒低槽型、低渦切變型和臺風(fēng)類。沿海地區(qū)常關(guān)注的暴雨天氣系統(tǒng)——臺風(fēng)，雖然不是貴州暴雨的主要影響系統(tǒng)，但也有少數(shù)深入內(nèi)陸的臺風(fēng)減弱后影響貴州繼而出現(xiàn)暴雨的個例。2014年9月16日，貴州省受臺風(fēng)“海鷗”外圍影響出現(xiàn)了一次強(qiáng)降雨過程。筆者利用高空資料、自動站觀測資料等常規(guī)氣象資料，從天氣動力學(xué)診斷、環(huán)流形勢及影響系統(tǒng)等方面對此次過程進(jìn)行分析，以期為該地區(qū)進(jìn)行此類暴雨分析和預(yù)報提供參考。

1 實況分析

1.1 臺風(fēng)移動路徑 分析臺風(fēng)每隔6 h移動路徑(圖1)發(fā)現(xiàn)，基本上是向偏西方向移動，臺風(fēng)中心風(fēng)力逐漸加強(qiáng)。從云圖上分析，在臺風(fēng)減弱后，其北部的冷鋒云系清晰(17日20:00～18日20:00),移動緩慢。

圖1 臺風(fēng)“海鷗”移動路徑Fig. 1 Moving path of Typhoon Haiou

1.2 雨情實況 9月16日開始貴州省大部出現(xiàn)了明顯降水天氣，16日20：00～18日20：00累積降水20個縣站735個鄉(xiāng)鎮(zhèn)站出現(xiàn)暴雨,16個縣506個鄉(xiāng)鎮(zhèn)站出現(xiàn)大暴雨，降雨量在200.0 mm以上的特大暴雨有86個鄉(xiāng)鎮(zhèn)站(圖2)。其中，16日20：00～18日8：00，普安(205.8 mm)及32個鄉(xiāng)鎮(zhèn)累計雨量為200.0 mm以上, 13個縣275個鄉(xiāng)鎮(zhèn)為100.0～199.9 mm，20個縣361個鄉(xiāng)鎮(zhèn)為50.0～99.9 mm，最大雨量為六枝特區(qū)龍場鄉(xiāng)的370.6 mm。強(qiáng)降水區(qū)位于貴州省中西部，主要集中在黔西南州、六盤水市、畢節(jié)市中東部、安順市北部和西部、遵義市西部邊緣地區(qū)。18日8:00貴州省降雨強(qiáng)度明顯減弱，范圍大幅縮小，降雨過程基本結(jié)束。

圖2 2014年9月16日20:00～18日20:00累積降水Fig. 2 Accumulated precipitation from 20:00 on September 16 to 20:00 on September 18, 2014

圖3 2014年9月16日23：00～18日15：00盤縣逐小時雨量實況Fig. 3 Actual situation of hourly precipitation in Pan County from 23:00 on September 16 to 15:00 on September 18, 2014

從小時雨強(qiáng)分析，此次降水過程的小時雨強(qiáng)均不大。以累積降雨量最多的盤縣站點(diǎn)為例(圖3)，小時雨強(qiáng)最大10 mm左右，未達(dá)到短時強(qiáng)降雨標(biāo)準(zhǔn)，與對流性降水雨強(qiáng)的特征有明顯區(qū)別，此次暴雨的形成與降雨維持時間長有很大關(guān)系。

2 環(huán)流形勢分析

2.1 500 hPa 9月16日8：00，高緯度東脊西槽型，長波冷槽位于內(nèi)蒙—河套—川北一帶；中低緯帶狀副高已經(jīng)開始東退，西脊點(diǎn)位于110.5°E、29.2°N，副高受長波冷槽和強(qiáng)臺風(fēng)影響東退出貴州；臺風(fēng)在500 hPa結(jié)構(gòu)完整，最低氣壓達(dá)572 hPa，中心位于副高南側(cè)海南東北部。受強(qiáng)盛的副高南側(cè)偏東氣流影響，臺風(fēng)路徑偏西。到17日8:00,長波槽南下至河套—四川一帶，顯著降溫區(qū)位于青海中東部地區(qū)；副高西伸加強(qiáng)控制貴州省中東部，臺風(fēng)“海鷗”減弱為熱帶低壓快速向西北方向移動，中心位于103.3°E、21.5°N，其倒槽位于云南中部，貴州省西南部處于臺風(fēng)系統(tǒng)外圍。18日8：00，臺風(fēng)迅速減弱西移，副高再次西伸加強(qiáng)，控制貴州省中東部；長波冷槽引導(dǎo)冷空氣南下影響貴州的過程19日8:00基本結(jié)束。

2.2 700和850 hPa 700和850 hPa形勢基本一致，17日8：00 500～850 hPa的臺風(fēng)外圍最大風(fēng)速帶重合，在850 hPa達(dá)16～30 m/s，貴州省西南部處于最大風(fēng)速帶上；與500 hPa冷槽對應(yīng)的中低層切變系統(tǒng)呈前傾配置，850 hPa切變東段位于四川東部到貴州省北部邊緣；中低層的水汽充沛，700 hPa的比濕達(dá)14 g/kg。過程期間16～17日地面受臺風(fēng)低壓的影響，偏東冷空氣主體一直位于華北,貴州省處于臺風(fēng)低壓范圍內(nèi)，受冷高壓前部影響。地面冷高壓一直到17日夜間臺風(fēng)低壓減弱后開始入侵貴州省，造成降溫。

3 物理量診斷分析

3.1 水汽條件

3.1.1 相對濕度和水汽通量散度。由圖4可知，過程期間貴州省西南部700 hPa以下的相對濕度一直很大，17日8:00濕層增厚，>96%的濕層一直延伸至500 hPa以上。從17日8:00開始，低層的水汽通量散度負(fù)值不斷增加，即水汽不斷地輻合，到20:00，在850 hPa形成水汽通量散度的負(fù)值中心，中心值達(dá)-32 g/(cm2·hPa·s)，水汽的輻合達(dá)到最強(qiáng)，與之對應(yīng)此時段降雨最強(qiáng)；到18日8:00后，水汽通量散度由輻合轉(zhuǎn)為輻散，降水也隨之減弱[7]。

3.1.2 水汽通量。此次降水是16日8:00開始至19日8:00結(jié)束，主要降水時段集中在17日8:00～18日2:00，從圖5可以看出，17日8:00～18日2:00貴州水汽通量條件很好，即水汽輸送強(qiáng)度較強(qiáng)；水汽沿著東南方向輸送，與臺風(fēng)登陸后移動路徑一致，為此次降水輸送了較好的暖濕水汽供應(yīng)。17日8：00～20：00水汽通量最大，19日8:00水汽通量最小?？梢?，這種長時間的東南水汽供應(yīng)與較強(qiáng)的水汽輻合為此次強(qiáng)降水提供了充足的水汽條件。

圖4 2014年9月16日8：00～19日8：00相對濕度(a,%)和水汽通量散度[b,g/(cm2·hPa·s)]的垂直剖面Fig. 4 Vertical section of relative humidity (a, %) and vapor flux divergence[b, g/( cm2·hPa·s)]from 8:00 on September 16 to 8:00 on September 19, 2014

圖5 2014年9月17日8：00～18日2：00水汽通量[單位：g/(cm·hPa·s)]Fig. 5 Water-vapor flux from 8:00 on September 17 to 2:00 on September 18, 2014

3.2 熱力條件

3.2.1K指數(shù)。17日8：00,貴州省南部和西部地區(qū)均處于36 ℃以上，貴州大部分地區(qū)K指數(shù)均在34 ℃以上(圖6a)，說明能量場處于不穩(wěn)定狀態(tài)，17日貴州省西部和南部出現(xiàn)了雷暴天氣。之后貴州省中西部和南部的假相當(dāng)位溫和K指數(shù)仍維持在較高的數(shù)值(圖6b)，中低層大氣一直處于不穩(wěn)定狀態(tài)，與之對應(yīng)強(qiáng)對流發(fā)展最為旺盛的階段。

圖6 2014年9月17日8：00(a)和20：00(b) K指數(shù)分布Fig. 6 Distribution of K index on 8:00 (a) and 20:00 (b) on September 17, 2014

3.2.2 假相當(dāng)位溫。從圖7可看出，500～700 hPaθse值隨高度變化，最大負(fù)值在貴州省西南部和南部地區(qū)，可知高層是一個層結(jié)不穩(wěn)定的高溫高濕區(qū)。中低層700～850 hPaθse值隨高度變化，17日14:00假相當(dāng)位溫最大負(fù)值位于貴州中西部地區(qū)，即隨高度增加而減小，為對流不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可知中低層是一個層結(jié)不穩(wěn)定的高溫高濕區(qū)。說明不穩(wěn)定能量的開始釋放對應(yīng)著降水的開始，強(qiáng)降水發(fā)生的過程中伴隨不穩(wěn)定能量的釋放[8]。

注：a1、b1為17日8：00；a2、b2為17日14：00；a3，b3為17日20：00；a4、b4為18日8：00。Note: a1 and b1 were 8:00 on September 17; a2 and b2 were 14:00 on September 17; a3 and b3 were 20:00 on September 17; a4 and b4 were 8:00 on September 18. 圖7 2014年9月17～18日500～700 hPa(a)和700～850 hPa(b)假相當(dāng)位溫變化Fig. 7 Changes of pseudo-equivalent potential temperature at 500-700 hPa (a) and 700-850 hPa(b) from September 17 to 18, 2014

3.3 動力條件 從圖8可以看出，16日8：00～17日2:00，400 hPa以下的中低層散度場均為負(fù)值，即中低層輻合；400 hPa以上的高層均表現(xiàn)為正值，為輻散場。輻合輻散的中心值出現(xiàn)時間與降水較強(qiáng)的時間段相對應(yīng)，由此可見，這種高層輻散、低層輻合的配置對降水非常有利，可增強(qiáng)其上升運(yùn)動，為降雨提供了有利的動力條件。

圖8 2014年9月16日8：00～19日8:00散度的垂直剖面(單位：10-5/s)Fig. 8 Vertical section of divergence on 8:00 on September 16 to 8:00 on September 19, 2014

4 地形作用

9月17日凌晨，“海鷗”在廣西南部向西行進(jìn)，貴州中西部出現(xiàn)大到暴雨，尤其是貴州省西部地區(qū)。貴州的西南部地區(qū)是典型的高原地區(qū)，地勢西高東低。17日2：00低層散度值達(dá)最大，中低層輻合。17日20：00 850 hPa形成水汽通量散度的負(fù)值中心，水汽的輻合達(dá)到最強(qiáng)，與之對應(yīng)此時段降雨最強(qiáng)。由于西南地區(qū)特殊的西高東低地形，中尺度輻合系統(tǒng)對中尺度對流云團(tuán)的形成和發(fā)展起重要的作用，導(dǎo)致中低層?xùn)|南風(fēng)急流帶在此滯留，降雨時間持續(xù)，特大暴雨主要分布在山脈迎風(fēng)坡，說明地形對暴雨的強(qiáng)度及落區(qū)等起重要作用。

5 小結(jié)

利用自動氣象站雨量資料及常規(guī)觀測資料，從環(huán)流形勢、物理量等方面對臺風(fēng)“海鷗”造成的貴州省內(nèi)強(qiáng)降水天氣過程進(jìn)行了分析，得出以下結(jié)論：

(1)受500 hPa長波冷槽和強(qiáng)盛的副高南側(cè)偏東氣流影響，阻擋臺風(fēng)北上，臺風(fēng)路徑偏西，是此次貴州省西南部強(qiáng)降水天氣發(fā)生的背景條件。隨著500hPa高原槽東移,中低層西南渦沿切變線移動，在中低層偏東風(fēng)急流和西南風(fēng)急流的強(qiáng)輻合區(qū)中產(chǎn)生的中尺度渦旋正好經(jīng)過貴州西部和南部,造成此次暴雨。

(2)長波冷槽引導(dǎo)冷空氣南下，侵入臺風(fēng)低壓，加大輻合上升運(yùn)動。冷空氣的侵入使整層結(jié)構(gòu)變?yōu)椤吧吓吕洹钡慕Y(jié)構(gòu)。副高西伸加強(qiáng)，貴州處于高壓北側(cè)偏東風(fēng)急流，推進(jìn)臺風(fēng)向西移動。

(3)氣旋性轉(zhuǎn)動的中尺度回波團(tuán)是在低層偏東風(fēng)急流和西南風(fēng)急流輸送的暖濕氣團(tuán)中，由低層較強(qiáng)的偏西北風(fēng)帶來的干冷空氣和低層偏東南風(fēng)急流帶來的暖濕空氣的交互作用產(chǎn)生的強(qiáng)上升運(yùn)動造成的。

(4)地形對暴雨的強(qiáng)度以及落區(qū)等起重要作用，由于西南地區(qū)特殊的西高東低的地形，中尺度輻合系統(tǒng)對中尺度對流云團(tuán)的形成和發(fā)展起重要的作用，導(dǎo)致中低層?xùn)|南風(fēng)急流帶在此滯留，降雨時間持續(xù)。臺風(fēng)“海鷗”云團(tuán)的加強(qiáng)和發(fā)展與地形作用密切相關(guān)。

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Effects of Typhoon Haiou on Heavy Rainfall of Guizhou Province

SHANG Yuan-yuan, XIA Xiao-ling, TANG Yan-jing

(Meteorological Service Center of Guizhou Province, Guiyang, Guizhou 550002)

According to the precipitation data of seven elements of automatic meteorological station, the precipitation data of regional automatic weather station and the conventional observation, we comprehensively analyzed a regional heavy rainfall weather process in west and south Guizhou Province affected by typhoon Haiou from 8:00 on September 16 to 8:00 on September 19, 2014. Results showed that under the favorable large-scale conditions, cold trough on 500 hPa long wave and strong East airflow blocked the typhoon moving to north. The path of typhoon was west. Long wave guided the cold air move toward to south, with invasion of the typhoon depression, and the increase of convergence motion. The invasion of cold air made the whole structure change into the "warm up and cool down". The high and low altitude power, heat, water vapor and unstable conditions in Guizhou Province were beneficial for the rainfall process. The special landform of west and high east low in southwest region played an important role in the intensity of the heavy rainfall and its predicted area.

Typhoon; Heavy rainfall; Circulation pattern; Physical quantity; Landform

尚媛媛(1987- )，女，江蘇贛榆人，工程師，碩士，從事短期天氣相關(guān)業(yè)務(wù)及氣象服務(wù)研究。

2016-07-20

S 16

A

0517-6611(2016)28-0186-05