吳正可 鄭峰

(溫州市氣象局,浙江 溫州 325000)

0 引 言

臺風暴雨預測是臺風防災減災的重點也是難點,特別是臺風暴雨的落區(qū)、極端降水的強度目前仍缺乏有效的預測手段。程正泉等研究指出[1],臺風暴雨的預報不僅和臺風路徑、移速、本身結構相關,臺風環(huán)流與下墊面、不同緯度尺度環(huán)流系統(tǒng)的相互作用也是影響臺風暴雨的因子。葉子祥、谷風鳴[2]將臺風大暴雨與弱冷鋒、低層偏東風急流融合起來分析并分型研究。朱洪巖等[3]數(shù)值研究表明,臺風可通過水汽和能量輸送直接影響臺風遠距離降水的分布。陳聯(lián)壽等[4]的研究表明臺風的強度直接影響臺風遠距離降水和雨區(qū)的分布,槽的加強和減弱將導致降水的加強和減弱。本文在此基礎上通過對蘇迪羅和蘇力兩個臺風進行降水差異的對比分析,探討二者在要素配置上的差異。

1 兩個臺風的相似點

1513蘇迪羅和1307蘇力,均為夏季超強臺風。前者出現(xiàn)在8月上旬,后者在7月中旬;移動路徑相似,幾乎平行(見圖1),過臺灣島均出現(xiàn)“倒拋物線”路徑,均登陸福建。值得注意的是,1307蘇力登陸福州附近,1513蘇迪羅登陸廈門附近,后者登陸點距離溫州較前者遠,但在溫州造成的降水反而大得多。

圖1 1513蘇迪羅和1307蘇力臺風移動路徑

2 兩個臺風的要素差異

2.1 過程降水量

圖2a為2013年7月13日08時至7月14日20時,蘇力臺風在溫州的降水,過程面雨量為55.4 mm,單站最大降水量為155.4 mm。圖2b為2015年8月7日08時至8月10日20時,蘇迪羅臺風在溫州造成的降水,過程面雨量為260.9 mm,單站最大降水量達805.8 mm。兩者在溫州產(chǎn)生的降水差異顯著,盡管后者登陸溫州距離遠反而在溫州引起的降水比前者大得多。這是一個值得研究的有趣現(xiàn)象。

圖2 臺風過程降水量 (a)蘇力臺風 (b)蘇迪羅臺風

2.2 高層高度場

從500 hPa高度場看,蘇力影響溫州的時段內(nèi),中高緯地區(qū)形勢場呈緯向型(圖3a),北方始終沒有大槽活動,西風帶平直,在蘇力北側維持東西帶狀副熱帶高壓(簡稱副高)。不同的是,蘇迪羅影響溫州的時段內(nèi),中高緯地區(qū)形勢場呈經(jīng)向型(圖3b)當蘇迪羅在海上時,北方有大槽東移下探,在大槽東移南侵的過程中,蘇迪羅北側的東西帶狀副高不斷消減,當蘇迪羅登陸后,其北側的高壓已不復存在,緊隨其后,低層(850 hPa)達30 m/s的東南急流進入溫州。

圖3 500 hPa高度場 (a)蘇力臺風 (b)蘇迪羅臺風 灰線為高度線

2.3 低層溫度場

陶祖玉等[4]和劉愛鳴等[5]研究指出,臺風暴雨與臺風溫度場有密切關系,特別是當溫度場表現(xiàn)出明顯的西冷東暖特征時,將加強高層熱成風,增強低層的輻合和上升運動,導致暴雨增幅。

從850 hPa溫度場看,蘇力登陸大陸前(圖4a),溫州附近溫度場從陸地(22 ℃)到海洋(20 ℃)是遞減的,說明臺風未來影響區(qū)域較之臺風本體是“暖場”,根據(jù)祝啟桓等的研究成果,該“暖場”對臺風降水起削減作用,不利于臺風大降水的出現(xiàn)。而蘇迪羅登陸大陸前(圖4 b),溫州附近溫度場從陸地(19 ℃)到海洋(20 ℃)是遞增的,說明臺風未來影響區(qū)域較之臺風本體是“冷場”,即蘇迪羅登陸大陸,是進入“冷場”。說明臺風與北方冷空氣南下配合,易于發(fā)生臺風降水增幅,出現(xiàn)大降水。

圖4 850 hPa溫度場 (a)蘇力臺風 (b)蘇迪羅臺風

從1000 hPaθse平流分布圖看,蘇力登陸大陸前(圖5a),溫州附近的大陸上維持暖平流,溫州東南上游方海上維持冷平流,隨著臺風的登陸,東南氣流夾帶冷平流進入暖平流區(qū)域,即進入“暖場”,不利于強降水發(fā)生。相反,蘇迪羅登陸大陸前(圖5b),溫州附近的大陸上維持冷平流,溫州東南上游方海上是暖平流,隨著臺風的登陸,東南氣流夾帶暖平流進入冷平流區(qū)域,即進入“冷場”,出現(xiàn)降水增幅,激發(fā)強降水。

圖5 1000 hPa θse平流 (a)蘇力臺風 (b)蘇迪羅臺風

總之,可以看出,1000 hPaθse平流和850 hPa溫度場呈現(xiàn)的現(xiàn)象是一致的,這與500 hPa高度場形勢特征也是對應的,主要在于緯向型高度場沒有低層冷空氣侵入,受“暖場”影響,經(jīng)向型高度場有低層冷空氣侵入,“冷場”起作用。

2.4 低空急流和水汽通量差異

葉子祥等[6]的研究表明,E-SE風急流不僅為暴雨的發(fā)生輸送水汽和能量,也是波動動量輸送及有利于急流下游發(fā)生超地轉運動的重要因素,急流促進位勢不穩(wěn)定、動力輻合上升運動。圖6a和圖7a分別為蘇力臺風850 hPa急流、水汽通量平均分布圖,其特征為:南海到臺灣沒有明顯的西南風急流和偏東風急流,溫州沿海的急流風速也明顯偏弱,溫州沿海的低空急流軸及水汽通道偏北偏東,朝向為SSE-NNW,臺風登陸前Fh≥21g·cm-1·hPa-1·s-1的水汽通道沒有伸入溫州內(nèi)陸,Fh等值線密集區(qū)較弱。圖6b和圖7b分別為蘇迪羅臺風850 hPa從南海經(jīng)東海到溫州沿海伸入皖東南、贛東北的SE-E風急流,浙江沿海E-W向的急流軸在27°～29°N附近,急流軸內(nèi)最大風速≥22 m/s,臺風登陸后12 h SE-E風急流維持,急流軸內(nèi)最大風速仍≥22 m/s。臺風登陸前后E-SE急流的長時間維持有利于中低層建立從孟加拉灣、南海、臺灣東部到溫州沿海并伸入溫州內(nèi)陸的水汽通道(圖6b),溫州地區(qū)處于水汽通道的SW側Fh高低值中心間的等值線密集帶。大暴雨通常出現(xiàn)在水汽通量高低中心間等值線的密集帶附近(陸漢城等[7]);蘇迪羅臺風的登陸時和登陸后12 h溫州維持E-W低空急流及與之相伴隨的高水汽通量分布,有利于發(fā)生臺風暴雨增幅。

圖6 850 hPa流場(a)蘇力臺風 (b)蘇迪羅臺風

圖7 850 hPa水汽通量(a)蘇力臺風 (b)蘇迪羅臺風

2.5 高低空散度配置差異

研究表明,低層輻合高層輻散有利于臺風大暴雨的發(fā)生[8]。蘇迪羅臺風影響期間,浙中南高層始終維持強輻散區(qū),低層為明顯的輻合區(qū)。圖8b為蘇迪羅臺風登陸前后的散度場和渦度場垂直結構平均圖,登陸時臺風中心呈高層輻散(散度200 hPaD≥2×10-4s-1)、低層強輻合(925 hPaD≤-2×10-4s-1)的結構,有利于中小尺度的強對流系統(tǒng)發(fā)展和維持、發(fā)生臺風暴雨增幅。登陸后12 h的散度場垂直結構基本維持不變(圖略)。

圖8 高低空散度配置 (a)蘇力臺風 (b)蘇迪羅臺風

而在蘇力影響時,高層輻散和低層輻合均不明顯。圖8a為蘇力臺風登陸前后的200 hPa、925 hPa散度場平均圖,由圖可見,登陸時臺風200 hPa高層為無輻散或弱輻合、925 hPa低層為弱輻合(散度D為0～-2×10-4s-1),與蘇迪羅比較,低層的輻合區(qū)范圍偏小、強度明顯偏弱;高層的輻散區(qū)同樣范圍偏小、強度明顯偏弱。

3 結 語

1)盡管1517臺風蘇迪羅和1307臺風蘇力路徑、強度相似,且前者登陸點距離溫州比后者遠,但臺風過程降水遠大于后者。說明臺風暴雨的發(fā)生盡管與路徑有密切關系,但不是絕對的,主要是臺風除自身暴雨落區(qū)外還有遠距離暴雨落區(qū)等。

2)造成降水差異顯著的原因在與,高空中高緯形勢場緯向型、經(jīng)向型不同配置、低空冷、暖場分布及東風急流、水汽輸送充沛與否,以及高空輻散低空輻合的垂直配合有重要關系。

3)利用多種物理量進行綜合診斷臺風暴雨,預報效果會更好。

致謝:葉子祥、陳宣淼開發(fā)的溫州臺風檢索系統(tǒng)為本文提供數(shù)據(jù)和圖形支持。