唐 文,肖志祥,蘇 洵,劉日勝
(廣西區(qū)氣象臺(tái),南寧 530022)
廣西地處低緯,南臨海洋,是我國(guó)受熱帶氣旋影響較多的地區(qū)。影響廣西的熱帶氣旋絕大多數(shù)情況下,是在廣東省中西部沿海或海南省登陸后西行或西北行進(jìn)入廣西內(nèi)陸,造成廣西大范圍暴雨天氣[1-5],從福建廈門以北登陸后影響廣西的臺(tái)風(fēng)就很少見了。而2006年第04號(hào)臺(tái)風(fēng)“碧利斯”是在福建省北部的霞浦北壁鎮(zhèn)沿海再次登陸后轉(zhuǎn)向影響廣西的,2012年第9號(hào)臺(tái)風(fēng)“蘇拉”是在福建省北部的福鼎市秦嶼鎮(zhèn)再次登陸后轉(zhuǎn)向影響廣西的,這兩個(gè)臺(tái)風(fēng)都是以少見的偏北路徑繞道江西、湖南省從桂林進(jìn)入廣西,從這條路徑進(jìn)入廣西造成大范圍暴雨的個(gè)例,歷史上是比較少見的。
一般學(xué)者認(rèn)為[6-10]移動(dòng)路徑、強(qiáng)度都相似的臺(tái)風(fēng)造成的風(fēng)雨影響也會(huì)大致相似。陳聯(lián)壽和丁一匯[11]、程正泉等[12]也指出,除了登陸熱帶氣旋環(huán)流本身的暴雨區(qū)外,在外部環(huán)境場(chǎng)、下墊面等因子的相互作用下,暴雨強(qiáng)度分布變得十分復(fù)雜。陳見等[13]對(duì)TC“尤特”殘留低渦造成廣西特大暴雨的成因進(jìn)行分析,指出“尤特”殘留低渦后期向南移動(dòng)過(guò)程中,與季風(fēng)急流(季風(fēng)涌)相遇獲得潛熱能,是造成殘留低渦復(fù)蘇并促使降水增幅的原因。實(shí)際上相似路徑臺(tái)風(fēng)的風(fēng)雨分布尤其是暴雨分布往往有很大差異,1209號(hào)臺(tái)風(fēng)“蘇拉”與0604號(hào)臺(tái)風(fēng)“碧利斯”這兩個(gè)臺(tái)風(fēng)生成的季節(jié)、移動(dòng)路徑、強(qiáng)度、對(duì)廣西的影響時(shí)間都較為相似,但造成降水的強(qiáng)度卻有很大的差異。
2006年第4號(hào)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“碧利斯”于7月9日06時(shí)在菲律賓以東洋面上生成,此后向西北偏西方向移動(dòng)。11日06時(shí)加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴,13日14時(shí)20分在臺(tái)灣省宜蘭附近登陸,隨后穿越臺(tái)灣北部地區(qū),l3日21時(shí)進(jìn)入臺(tái)灣海峽,14日04時(shí)5O分在福建省的霞蒲北壁鎮(zhèn)登陸,登陸時(shí)中心氣壓975hPa,近中心最大風(fēng)速 30m·s-1,“碧利斯”隨后繼續(xù)向西北方向移動(dòng),強(qiáng)度緩慢減弱,14日16時(shí)在福建閩候縣境內(nèi)減弱為熱帶風(fēng)暴,17時(shí)進(jìn)入江西南豐縣境內(nèi),15日減弱成熱帶風(fēng)暴及熱帶低壓,共在江西境內(nèi)逗留28小時(shí),直到15日21時(shí)移出江西進(jìn)入湖南省,17日填塞消亡,“碧利斯”殘留的低壓環(huán)流進(jìn)入廣西后仍然持續(xù)了2-3天,使得廣西出現(xiàn)了持續(xù)3天的暴雨天氣過(guò)程。l4—17日,受“碧利斯”臺(tái)風(fēng)及其環(huán)流的影響,福建、浙江、江西、湖南、廣東、廣西六省區(qū)普遍出現(xiàn)大暴雨與特大暴雨,部分地方累計(jì)降水達(dá)300~500mm,致使很多地方出現(xiàn)嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害和山體滑坡、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),因?yàn)?zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)244.8億元人民幣。受臺(tái)風(fēng)“碧利斯”減弱后形成的低壓影響,廣西從7月15日到18日出現(xiàn)了全區(qū)范圍的強(qiáng)降水過(guò)程。這次降水過(guò)程有降水范圍大、降水強(qiáng)度強(qiáng)的特點(diǎn),是廣西2006年最大的降水過(guò)程。2006年7月15日-18日,廣西出現(xiàn)了全區(qū)范圍的強(qiáng)降水天氣,過(guò)程降水量比歷史同期雨量比較大部分地區(qū)多2倍以上。全區(qū)89個(gè)站,雨量大于250mm的有12個(gè)站,雨量在100-249.9mm 的有 42 個(gè)站,雨量 50-99.9mm 的有 29 個(gè)站,分別占全區(qū)的 13.5%、47.2%和 32.6%,最大降雨量的浦北為457.2mm。
圖1 “蘇拉”與 “碧利斯”路徑和過(guò)程降雨量對(duì)比圖
2012年第9號(hào)臺(tái)風(fēng)“蘇拉”于7月28日生成于菲律賓以東的西太平洋洋面上,以西北方向移動(dòng),強(qiáng)度逐漸加強(qiáng),7月30日14時(shí)加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度,逐漸向臺(tái)灣北部沿海一帶靠近,于8月2日3時(shí)15分前后在臺(tái)灣花蓮市秀林鄉(xiāng)沿海登陸,登陸時(shí)為臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度,中心附近最大風(fēng)力有 13 級(jí)(38m·s-1)。 經(jīng)過(guò)臺(tái)灣海峽后于8月3日6時(shí)50分前后再次登陸福建省北部的福鼎市秦嶼鎮(zhèn),登陸時(shí)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴,中心附近最大風(fēng)力有 10 級(jí)(25m·s-1)?!疤K拉”登陸進(jìn)入陸地后迅速減弱為熱帶風(fēng)暴,于8月3日22時(shí)在江西省境內(nèi)減弱為熱帶低壓,低壓西南移動(dòng)進(jìn)入廣西,由于低壓環(huán)流云系非常強(qiáng)盛,而且持續(xù)了2天,使得廣西從8月4日晚上到8月7日出現(xiàn)了暴雨天氣過(guò)程。全區(qū)90個(gè)站,雨量大于250mm的有1個(gè)站,雨量在 100-249.9mm 的有 7 個(gè)站,雨量 50-99.9mm 的有 17 個(gè)站,分別占全區(qū)的 1.1%、7.8%和 18.9%,最大降雨量的北海為263.5mm。
從兩個(gè)臺(tái)風(fēng)生成的季節(jié)看,都是在7月份,都是比較早出現(xiàn)的臺(tái)風(fēng),“碧利斯”是2006年的第4個(gè)編號(hào)熱帶氣旋,“蘇拉”生成比“碧利斯”晚19天,是2012年的第9個(gè)編號(hào)熱帶氣旋。從生成源地看,兩個(gè)臺(tái)風(fēng)都是生成于菲律賓以東的西太平洋洋面,“碧利斯”更偏東一些。從強(qiáng)度和路徑來(lái)看,兩個(gè)臺(tái)風(fēng)都是西北方向移動(dòng),第一次在臺(tái)灣北部一帶登陸,后穿過(guò)臺(tái)灣海峽再次在福建省北部登陸,都是在江西減弱為低壓后西南移進(jìn)廣西,在廣西引起3天的暴雨天氣過(guò)程?!疤K拉”強(qiáng)度比“碧利斯”稍強(qiáng),“蘇拉”最強(qiáng)時(shí)為臺(tái)風(fēng),最大風(fēng)力 13 級(jí)(38m·s-1),碧利斯”最強(qiáng)時(shí)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴,最大風(fēng)力 11 級(jí)(30m·s-1),但在登陸福建北部時(shí)都是強(qiáng)熱帶風(fēng)暴的強(qiáng)度。
表1 “碧利斯”過(guò)程與“蘇拉”過(guò)程的降水對(duì)比
但是對(duì)比這兩個(gè)臺(tái)風(fēng)給廣西帶來(lái)的降水卻相差很多,“碧利斯”過(guò)程的降水量要明顯大于“蘇拉”過(guò)程的降水 (如表1),“碧利斯”過(guò)程有12站特大暴雨,最大降雨量的浦北為457.2mm,全區(qū)有93.3%的站點(diǎn)降雨量在暴雨以上,而“蘇拉”過(guò)程僅有1站特大暴雨,只有27.8%的站點(diǎn)降雨量在暴雨以上。兩個(gè)在生成季節(jié)、移動(dòng)路徑、強(qiáng)度、影響時(shí)間都很相近的臺(tái)風(fēng)對(duì)我區(qū)引起的降水卻有如此大的區(qū)別,是什么原因引起這樣的差異呢?
造成廣西大范圍臺(tái)風(fēng)暴雨的因素不僅取決于臺(tái)風(fēng)登陸地點(diǎn)和登陸后的路徑以及中心是否直接進(jìn)入廣西內(nèi)陸有關(guān),而且還與副熱帶高壓 (以下簡(jiǎn)稱副高)的面積指數(shù)、強(qiáng)度指數(shù)和脊線位置的變化有著密切關(guān)系。副熱帶高壓是熱帶氣旋北側(cè)和東側(cè)的主要天氣系統(tǒng)。西太平洋熱帶氣旋進(jìn)入南海之前路徑西行,主要是受副熱帶高壓南側(cè)深厚而持續(xù)的偏東氣流所牽引,熱帶氣旋到達(dá)120°E附近以后,路徑所發(fā)生的變化往往與副熱帶高壓的分布、強(qiáng)度的變化有密切的關(guān)系。熱帶氣旋進(jìn)入120°E以西時(shí),登陸影響廣西產(chǎn)生暴雨的范圍、強(qiáng)度都與副高的強(qiáng)度變化有非常密切的關(guān)系。副高脊線位置偏南時(shí),如在25°N附近,這時(shí)臺(tái)風(fēng)不能北上深入廣西內(nèi)陸,而只能影響到桂南、沿海一帶,只能產(chǎn)生區(qū)域性暴雨天氣;只有當(dāng)副熱帶高壓脊線明顯偏北,平均在30~33°N時(shí),這時(shí)才有利于臺(tái)風(fēng)西行北翹,深入到廣西內(nèi)陸,造成全區(qū)性的暴雨,局部大暴雨或特大暴雨天氣。而臺(tái)風(fēng)影響廣西時(shí),副高非常弱,退到太平洋較東的位置,在大陸或者中國(guó)東海、南海都沒(méi)有副高存在,這時(shí)臺(tái)風(fēng)缺少副高的東南氣流,水汽輸送不足,而且缺少輻合抬升的動(dòng)力機(jī)制,使得降水也不是很強(qiáng)。
圖2 碧利斯移動(dòng)過(guò)程中副高588線變化圖
表2 “碧利斯”過(guò)程中副高面積指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)變化
表3 “蘇拉”過(guò)程中副高面積指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)變化
表2、表3分別是“碧利斯”和“蘇拉”過(guò)程中副高面積指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)變化,可以看出“碧利斯”過(guò)程中副高的高面積指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)要明顯比“蘇拉”過(guò)程中強(qiáng)。在“碧利斯”過(guò)程中,隨著“碧利斯”逐漸西行,副高也緊緊的跟隨著向西伸展,在靠近陸地時(shí),副高強(qiáng)度指數(shù)增加到100以上,14日20時(shí)達(dá)到184,以后幾天都保持在100以上,說(shuō)明副高都是維持一個(gè)較強(qiáng)的強(qiáng)度。15日08時(shí),“碧利斯”北側(cè)副高588線明顯西伸到大陸內(nèi)地,15日14時(shí)西脊點(diǎn)達(dá)98°E,此后15—18日在我國(guó)西北地區(qū)閉合出一588塊狀大陸高壓(圖略),副高588線在TD北側(cè)斷裂開來(lái),使“碧利斯”北側(cè)的偏東引導(dǎo)氣流明顯減弱,故TD西行中一方面受西北地區(qū)大陸高壓阻擋,另一方面其北側(cè)偏東氣流減弱,導(dǎo)致“碧利斯”在華南西行速度減慢,從而致使強(qiáng)暴雨在華南持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)。另外,隨著副高一直緊跟“碧利斯”西進(jìn),副高西側(cè)邊緣的東南氣流輸入到“碧利斯”環(huán)流中,與環(huán)流西側(cè)的西南氣流形成強(qiáng)烈的輻合,為降水提供了很好的抬升機(jī)制。副高邊緣的東南氣流攜帶了大量的水汽,使得中尺度對(duì)流云系發(fā)展十分旺盛,尺度達(dá)到400km,覆蓋了廣西大部地區(qū),而且長(zhǎng)時(shí)間持續(xù),因此使得大范圍降水能夠持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。而在“蘇拉”過(guò)程中副高強(qiáng)度一直不是很強(qiáng),雖然后期有所增大,但強(qiáng)度指數(shù)都沒(méi)有超過(guò)90的,強(qiáng)度明顯比“碧利斯”過(guò)程弱。在“蘇拉”西行時(shí),副高沒(méi)有跟隨西進(jìn),而是停留在偏東偏北的區(qū)域,“蘇拉”進(jìn)入廣西引起降水時(shí),沒(méi)有副高的東南氣流輸入,缺少水汽輸送和輻合的動(dòng)力抬升機(jī)制,降水僅有“蘇拉”環(huán)流本身引起,因而降水云系比較松散,發(fā)展范圍較小,“蘇拉”環(huán)流移過(guò)后降水就很快減弱,過(guò)程中8月5日強(qiáng)降水主要在桂東北,8月6日強(qiáng)降水主要在桂西、沿海地區(qū),8月7日強(qiáng)降水主要在沿海地區(qū),區(qū)域上的降水時(shí)間較短,因此總體過(guò)程降水較“碧利斯”明顯偏小。
很多研究表明[14-17],進(jìn)人廣西內(nèi)陸造成大范圍暴雨天氣過(guò)程的熱帶氣旋,其后部的偏南(或東南)風(fēng)急流輸送大量的水汽對(duì)造成廣西大范圍的暴雨起著非常重要的作用。孟加拉灣或者南海的水汽通過(guò)西南低空急流輸入到臺(tái)風(fēng)環(huán)流中,能為臺(tái)風(fēng)環(huán)流的維持、發(fā)展提供能量和水汽的補(bǔ)充,因此是否有西南低空急流卷入到臺(tái)風(fēng)環(huán)流中,對(duì)臺(tái)風(fēng)環(huán)流能造成多大范圍、強(qiáng)度的降水有非常重要的影響。
在“蘇拉”生命史中,西太平洋熱帶氣旋活動(dòng)非常頻繁,7月28日20時(shí),第10號(hào)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”生成,西偏北移動(dòng),8月2號(hào)在江蘇陳家港登陸,后轉(zhuǎn)向東北移動(dòng)經(jīng)過(guò)山東進(jìn)入渤海。8月3日,第11號(hào)臺(tái)風(fēng)“??币采闪?,在日本島東南方,緯度在 23.2°N,“??币云饕苿?dòng)。8月5日,“蘇拉”減弱的低壓進(jìn)入廣西時(shí),“??痹谡憬瓥|面的海面上(圖2a),在圖上可以看到,從孟加拉灣來(lái)的西南暖濕季風(fēng)氣流通過(guò)中南半島、南海被卷入到“??敝?,而“蘇拉”環(huán)流幾乎沒(méi)有西南季風(fēng)的卷入,這使得“蘇拉”環(huán)流無(wú)法得到充足的能量和水汽補(bǔ)充,環(huán)流的對(duì)流云系不能有利發(fā)展,從而使得降水不強(qiáng)。
圖2(a) 蘇拉2012年8月3日850hpa風(fēng)場(chǎng)
圖2(b) 碧利斯2006年7月17日850hpa風(fēng)場(chǎng)
而“碧利斯”在福建省霞浦北壁鎮(zhèn)沿海二次登陸后,減弱成的熱帶低壓繞道江西、湖南于16日進(jìn)人廣西東北部,在“碧利斯”進(jìn)人廣西前后的過(guò)程中,南海季風(fēng)異常強(qiáng)盛。在7月16~17日的850hPa流場(chǎng)上,可以清楚的看到南海有一支≥12m·s-1的西南急流卷人到“碧利斯”環(huán)流中心(圖2b),為“碧利斯”的維持提供了能量補(bǔ)充,同時(shí)將大量的水汽的輸送到廣西上空,造成廣西連續(xù)兩天大范圍的暴雨、大暴雨天氣。
從西南季風(fēng)看,“碧利斯”過(guò)程中,7月13日20時(shí)一14日14時(shí)850hPa從中南半島到南海,西南季風(fēng)風(fēng)向以正西方向?yàn)橹?,風(fēng)速不大,為 8~16m·s-1。14日20時(shí),南海西南季風(fēng)開始加強(qiáng),同時(shí)加上西移的“碧利斯”南側(cè)西南風(fēng)與沿海西南季風(fēng)的疊加作用,使南海北部由偏西風(fēng)轉(zhuǎn)為西南風(fēng),且風(fēng)速加強(qiáng)北擴(kuò),華南沿海出現(xiàn)21m·s-1的強(qiáng)風(fēng)速中心。15日02—20時(shí)南海西南季風(fēng)繼續(xù)加強(qiáng),風(fēng)速加大到 12~21m·s-1。15日08時(shí)華南沿海強(qiáng)風(fēng)速中心加大到29m·s-1,16日20時(shí)該強(qiáng)風(fēng)速中心西移至廣西到廣東陸地上。以上表明,“碧利斯”登陸后,南海西南季風(fēng)呈迅速加強(qiáng)北擴(kuò)態(tài)勢(shì),造成強(qiáng)盛水汽輸送直達(dá)臺(tái)風(fēng)南側(cè),圖3b(見彩頁(yè))可以看出從孟加拉灣到中南半島一帶向廣西輸送水汽的季風(fēng)云系非?;钴S。而14日晚上福建到江西一帶強(qiáng)暴雨開始加強(qiáng)的時(shí)段。另一方面,15日,隨著“碧利斯”西移至福建西部,臺(tái)風(fēng)低壓西側(cè)的偏北氣流與華南沿海逐漸加強(qiáng)的西南季風(fēng)相遇,使得從臺(tái)風(fēng)低壓中心到廣東、廣西形成一條由強(qiáng)西南氣流和偏北氣流構(gòu)成的強(qiáng)切變線,由于切變線兩側(cè)風(fēng)速均較大,且西南季風(fēng)攜帶充足水汽,因此切變線附近水汽輻合非常強(qiáng),這就導(dǎo)致了15日晚~17日廣西出現(xiàn)了持續(xù)3天的大暴雨和特大暴雨。
“蘇拉”過(guò)程中,在8月3日20時(shí)以前,孟加拉灣季風(fēng)很弱,風(fēng)速小于6m·s-1,中南半島到南海為偏西風(fēng),風(fēng)速也只有 6-12m·s-1,偏南風(fēng)分量很小。 4 日08 時(shí),季風(fēng)有所加強(qiáng),達(dá)到 12-18m·s-1,但仍然是以偏西風(fēng)為主。5日08時(shí)“蘇拉”進(jìn)入廣西時(shí),西南季風(fēng)位置偏南,主要是向東輸送到東側(cè)臺(tái)風(fēng)“海葵”中去,廣西地區(qū)的偏南季風(fēng)只有 6-8m·s-1,水汽和能量輸送十分有限(圖3a,見彩頁(yè)),因而“蘇拉”在廣西生存時(shí)間有限,降雨過(guò)程只有一天,而且雨量不大。
(1)1209 號(hào)臺(tái)風(fēng)“蘇拉”與 0604 號(hào)臺(tái)風(fēng)“碧利斯”這兩個(gè)臺(tái)風(fēng)都是以偏北路徑影響廣西的,不是影響廣西臺(tái)風(fēng)的主要路徑。這兩個(gè)臺(tái)風(fēng)在生成的季節(jié)、移動(dòng)路徑、強(qiáng)度等方面都較相似,都對(duì)廣西造成了暴雨天氣過(guò)程,但在造成降水的強(qiáng)度上卻有很大的差異。
(2)副高不僅是臺(tái)風(fēng)的路徑主要引導(dǎo)系統(tǒng),對(duì)臺(tái)風(fēng)引起的暴雨天氣也有非常大的影響。臺(tái)風(fēng)西移登陸后,副高能否加強(qiáng)西伸,副高邊緣氣流攜帶的水汽能否輸送到臺(tái)風(fēng)環(huán)流中,對(duì)臺(tái)風(fēng)能夠引起的降水強(qiáng)度大小有至關(guān)重要的作用。副高邊緣的東南氣流不僅輸送水汽,東南氣流還能與臺(tái)風(fēng)環(huán)流的西南氣流形成強(qiáng)烈的輻合,為降水提供動(dòng)力抬升機(jī)制。
(3)西南低空急流卷入到臺(tái)風(fēng)環(huán)流中,對(duì)臺(tái)風(fēng)環(huán)流能造成多大范圍、強(qiáng)度的降水有非常重要的影響。“碧利斯”的過(guò)程中南海季風(fēng)異常強(qiáng)盛,有一支≥12m·s-1的西南急流卷人到“碧利斯”環(huán)流中心,為“碧利斯”的維持提供了能量補(bǔ)充,同時(shí)將大量的水汽的輸送到廣西上空,造成廣西大范圍的暴雨天氣。而“蘇拉”過(guò)程中,西南急流被“海葵”吸引,大部分卷入到“??敝?,使得“蘇拉”環(huán)流缺少能量和水汽補(bǔ)充,因而降水有限。
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