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        臺風“達維”造成岫巖暴雨的過程分析

        2017-04-06 07:22:19黃旭宏張曉輝韓艷鳳
        中國綠色畫報 2017年2期
        關鍵詞:達維臺風暴雨

        黃旭宏 張曉輝 韓艷鳳

        【摘要】:本文利用國家衛(wèi)星氣象中心FY2E衛(wèi)星TBB資料、NCEP的1°×1°全球再分析資料,加密自動站觀測資料和鞍山地區(qū)觀測站資料,結合中央氣象臺的臺風定位報的診斷物理量,分析總結2012年臺風“達維”低壓環(huán)流在遼寧中東部及南部地區(qū)引發(fā)暴雨天氣過程的成因。結果表明:臺風外圍氣旋性環(huán)流系統(tǒng)是強降水的重要基礎;臺風陸上強降水的維持與低空水汽通道的連接、高空流出氣流的強輻散有關,高低空急流是強降水的有利條件。研究此次暴雨過程,對今后的臺風降水預報有一定的參考。

        【關鍵詞】:臺風“達維”;暴雨;成因

        1、引言

        受2012年10號臺風“達維”外圍云系的影響,遼寧省鞍山市岫巖縣在8月3—4日出現(xiàn)了特大暴雨,石灰窯鎮(zhèn)李家堡區(qū)域自動站降雨量達到511毫米,是岫巖縣有氣象記錄以來最大雨量。遼寧省氣象局對本次暴雨過程進行了評估:岫巖Ⅰ級暴雨災害,屬最嚴重級別。岫巖地處山區(qū),是山洪泥石流易發(fā)區(qū)。山高坡陡,短時超強降雨致使山洪暴發(fā),大雨導致岫巖堤防決口2080處104公里。道路、通信、電力等全部中斷,全縣75個無人自動雨量站,有8個站全部沖毀。全縣受災人口近26.57萬人,直接經濟損失達51.1億元。

        關于暴雨的預報研究工作,陶詩言等[1] 曾進行了系統(tǒng)的分析和總結,同時也一直是氣象工作者關注的課題之一[2]。臺風作用下引起的暴雨及特大暴雨、爆發(fā)性洪水等自然災害的破壞性極強。岫巖縣屬遼寧東南部山區(qū),地形似口袋型,促使雨團的增強和停滯,為產生暴雨提供條件。在此次9號“蘇拉”和10號“達維”的雙重影響下,岫巖地區(qū)的暴雨是由臺風外圍云系和弱冷空氣結合為主導,鄂海高壓阻擋及副熱帶高壓西伸北抬和充足的水汽為輔,相互作用,共同影響的結果。

        本文主要采用常規(guī)氣象資料和天氣分析方法,對引發(fā)此次暴雨過程的環(huán)流形勢進行診斷分析,以了解事件的發(fā)生、發(fā)展機制,同時也為提高受臺風影響產生暴雨的預報水平,增強防范極端天氣的應變能力,提供預報著眼點。

        2、臺風暴雨過程概況

        2.1臺風路徑及降水實況

        2.1.1臺風路徑

        2012年第10號熱帶風暴“達維” 于7月28日20時在日本東京東南方約1330公里的西北太平洋洋面上北緯25.7度,東經147.4度生成,中心附近最大風力有8級(18米/秒),中心最低氣壓為1000百帕。7月31日早晨在西北太平洋洋面上加強為強熱帶風暴,8月1日8時在日本九州島東南部海面加強為臺風,并于2日21時30分前后在江蘇省響水縣陳家港鎮(zhèn)沿海登陸。登陸后,“達維”強度逐漸減弱,3日1時在江蘇省北部減弱為強熱帶風暴,4時前后進入山東省境內,3日9時在山東省境內減弱為熱帶風暴,22時位于濱州市境內,即北緯37.8度,東經117.9度,中心附近最大風力9級(23米/秒),中心最低氣壓為994百帕。隨后進入渤海西部海面。4日8時在河北省東北部近海減弱為熱帶低壓,11時停止編號。

        2.1.2降水實況

        受“達維”外圍云系和冷空氣共同作用影響下,8月2日8時至3日8時,全省61個國家氣象觀測站中,有46個站出現(xiàn)降雨,平均降雨量16毫米,最大降雨量81毫米,出現(xiàn)在長海。其中大連大部及岫巖、草河口、大石橋降暴雨,降雨量51~81毫米。省級自動站中,有118個站出現(xiàn)暴雨,其中有5個站出現(xiàn)大暴雨,分布在大連、鞍山地區(qū)。最大降雨量為120毫米,出現(xiàn)在岫巖縣哈達碑自動站。

        2.2臺風過程對岫巖降水的影響

        2012年第9號臺風“蘇拉”和第10號臺風“達維”的登錄時間相差不到12小時。根據(jù)現(xiàn)有歷史資料記錄,這是第一次出現(xiàn)這樣的情況。第10號臺風“達維”是2012年影響岫巖縣最嚴重的臺風之一。臺風“達維”特點:一是強度強、尺度小。由于其北側的副熱帶高壓將“達維”和北方的冷空氣隔離,再加上海洋熱力狀況合適,所以“達維”進入東海后強度進一步得以加強,中心附近最大風力由剛進入東海的33米/秒增強到40米/秒。二是高緯度生成并西移進入黃海登陸我國。這是歷史上少見的。三是風雨潮三碰頭。由于“達維”登陸是恰逢農歷十五天文大潮期,將形成風雨潮三碰頭的災害性影響,同時該臺風登陸時強度仍保持臺風強度,也是1949年以來登陸長江以北的最強臺風。四是移動速度快?!斑_維”生成后,28日至30日回旋少動,31日起開始加速,并以每小時30~40公里/小時快速向西偏北方向移動。五是和南面的“蘇拉”形成雙臺風效應。此外,“達維”的外圍云系和冷空氣相結合,使得降水加強。實際上遼寧的災害是冷空氣降水和臺風降水的疊加效應。

        8月2日至3日,受冷空氣和副高西南側暖濕空氣的共同影響,遼寧大部出現(xiàn)了中到大雨,遼寧西南部和遼東半島等地還出現(xiàn)了暴雨。3日04時至3日16時,此期間臺風為一個強度相對較強的副高西側的孤立低壓系統(tǒng),降水落區(qū)主要在遼寧東南部大連、丹東、岫巖一帶。3日至5日,受“達維”和冷空氣的共同影響,遼寧大部又出現(xiàn)了區(qū)域性暴雨。8月2日8時至5日8時,岫巖地區(qū)總降水量為405mm,達到大暴雨量級。8月3日20時,遼寧省降水落區(qū)為東南部雨量偏大,鞍山地區(qū)為岫巖縣降水最大,最大降水量為岫巖鎮(zhèn)內170.9 mm左右,而岫巖縣小時最大降水量出現(xiàn)在12時、14時兩個時次,14時降水量為19.9mm。

        3、臺風造成強降水成因分析

        3.1衛(wèi)星資料分析

        臺風“達維”登陸后FY2E衛(wèi)星紅外通道反演的TBB圖像揭示了臺風“達維”登陸后外圍云系的演變過程并對遼寧地區(qū)的影響。圖中(圖略),臺風“達維”登陸后,其北側外圍云系強度大大增強,并在3日04時左右開始影響遼寧省。3日06時,強臺風云系中心位于臺風中心及其北側、東北側的渤海灣及遼寧南部地區(qū),對流云團最低亮溫小于-40℃,對應著鞍山岫巖地區(qū)的強降水的開始;隨后,隨著臺風繼續(xù)西移,其外圍云系進一步影響到遼寧大部分地區(qū);隨后,臺風外圍云系強度基本保持,其北側、東北側進一步影響到遼寧大部分地區(qū),對流云團最低亮溫仍小于-40℃,且范圍有所擴大,與岫巖地區(qū)這一時期強降水相對應;隨著臺風轉向東移,臺風對流云團最低亮溫中心的位置移向渤海灣一帶,且強度加大,最低亮溫已經增強到-50℃,對應著遼寧南部中部地區(qū)強降水,此時鞍山、營口地區(qū)降水強度加大。臺風云系中心即對流云團最低亮溫中心的位置與實況的強降水落區(qū)基本一致,對應關系較好。

        3.2 動力條件分析

        3.2.1垂直運動場分析

        深厚的對流系統(tǒng)有利于降水率顯著提高。從每6小時的沿臺風中心東北側的對流云團最低亮溫區(qū)域(遼寧境內)南北向的垂直運動場剖面圖(圖略)知道,臺風“達維”登陸后其外圍云系北側(遼寧境內)很長時間都維持了強且深厚的上升運動,圖中強上升運動區(qū)位于400hpa高度,由于格點數(shù)據(jù)問題,圖中所示中心強度比實際要小,也就是實際上升運動更強。由圖中亦可見,遼寧境內上空直到100hpa仍為強大的上升運動區(qū),表明對流高度的增高有利于云體的增厚,這是出現(xiàn)高效降水的重要機理,垂直運動的伸展高度表明臺風外圍云系對流系統(tǒng)的深厚性,也是對流旺盛的表現(xiàn)。所以與一般中等強度的臺風相比,臺風“達維”的外圍云系要深厚得多,其深厚的對流結構有利于強降水的產生和維持。同時,強盛的上升氣流有利于不穩(wěn)定能量的釋放,進而又加強了臺風外圍對流系統(tǒng),這種對流的深厚性是臺風“達維”外圍對流云系在大陸上產生降水的直接原因。

        3.2.2水汽條件分析

        暴雨產生的必要條件之一就是要有充沛的水汽供應,臺風登陸后造成的水汽條件往往是具備的。下面主要分析臺風水汽特征來反映其對臺風降水的貢獻。

        研究和模擬表明,登陸臺風與水汽通道相連接,臺風可連續(xù)不斷地從低空輸送和補充的水汽賴以維持,當水汽輸送通道被切斷,臺風迅速消亡。據(jù)統(tǒng)計資料,臺風“達維”的水汽通道主要為西太平洋到東海地區(qū)和西太平洋到黃海地區(qū)。臺風“達維”影響岫巖境內的大暴雨的水汽通道主要來源于西太平洋到黃海地區(qū)。3日08時,水汽通量輻合中心位于臺風中心北側和東側,且遼寧南部渤海灣大連一帶也有水汽輻合中心,為岫巖地區(qū)的強降水提供了較好的水汽條件。到4日02時,水汽通量輻合中心位于臺風中心北側、東北側,渤海灣、遼寧南部西南部境內維持一個強的水汽輻合區(qū),為遼寧地區(qū)的持續(xù)大暴雨提供了持續(xù)的水汽條件,但是這時遼寧地區(qū)的強降水落區(qū)位于遼寧中部地區(qū),與這時水汽輻合中心不一致,這正對應了丁治英[3]等人研究對8407號臺風的環(huán)境水汽的數(shù)值試驗得出,臺風中心右側水汽通道區(qū)得水汽的多寡對臺風降水的影響最大。臺風中心左側水汽的多少對臺風降水幾乎沒有影響。

        結論

        經過以上的分析,得出結論:

        (1) 臺風“達維”登陸后外圍的氣旋性環(huán)流系統(tǒng)是出現(xiàn)強降水的重要基礎。

        (2)強烈的上升運動和不穩(wěn)定層結也是暴雨產生的不可或缺的條件。副熱帶高壓西伸北抬,使得臺風路徑向西北上。由于地形原因,岫巖地區(qū)屬于口袋型,南面對海水汽輸送充沛,北面環(huán)山起到阻擋作用,造成臺風云系移動緩慢,是臺風登陸岫巖地區(qū)出現(xiàn)強降水的天氣。

        (3) 充沛的水汽條件是暴雨產生的必要條件。臺風陸上的長久維持與低空水汽通道的連接有關。臺風“達維”影響遼寧境內的大暴雨的水汽通道主要來源于西太平洋到黃海地區(qū)。同時,東海、黃海西南低空急流一直擴展到遼寧南部,帶來了源源不斷的水汽,構成了岫巖大暴雨的主要水汽通道,是岫巖大暴雨的主要水汽來源。

        【參考文獻】:

        [1]朱乾根 林錦瑞.天氣學原理和方法.北京:氣象出版社.2000.552-528.

        [2] 李云泉 陸琛莉.杰拉華臺風登陸后迅速減弱的原因.氣象.2001.27(9):18-22.

        [3]丁治英 陳久康.臺風暴雨與環(huán)境水汽場的數(shù)值試驗.南京氣象學院報.1995.18(1):33-38.

        第一作者簡介:黃旭宏(1985-11),女 ,滿族,遼寧省鞍山市岫巖縣,本科 ,助理工程師,從事縣級綜合業(yè)務工作。

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