郭佰匯,王曉霞,于芳健,王宏超,徐一丹,劉丹丹
(朝陽市氣象局,遼寧 朝陽 122000)
2018年第10號臺風(fēng)“安比”于7月18日晚上8時在西北太平洋洋面上生成,于7月22日12時30分在上海市崇明島沿海登陸,登陸時中心附近最大風(fēng)力有10級(28米/秒),中心最低氣壓為982hpa。7月24日17時前后移入遼寧省凌源市境內(nèi),外圍最大風(fēng)力8級(18米/秒),中心最低氣壓為990hpa。24日夜間在內(nèi)蒙古東南部減弱變性為溫帶氣旋,之后其強(qiáng)度持續(xù)減弱,25日2時對其停止編號。
“安比”是有氣象記錄以來,中心經(jīng)過朝陽地區(qū)的第一個臺風(fēng)?!鞍脖取币宦繁鄙系倪^程中頂前部的偏南氣流帶來了充沛的水汽。由于“安比”自上海登陸后,經(jīng)由多省受地面摩擦的作用進(jìn)入遼寧朝陽境內(nèi)時強(qiáng)度以有所減弱。但仍給朝陽地區(qū)帶來了較強(qiáng)降水,并伴隨著大風(fēng)天氣,對朝陽地區(qū)各地也帶來不同程度的損失。因此本文利用2018年7月24~26日的天氣資料對此次臺風(fēng)并入高空槽的天氣過程進(jìn)行分析。
2018年7月24日4時~26日5時,朝陽地區(qū)先后受減弱的臺風(fēng)“安比”及高空槽和低空切變線系統(tǒng)影響,部分地區(qū)降大到暴雨,局部地區(qū)降大暴雨。24日4時~25日4時受減弱臺風(fēng)影響降水分布如圖1a,降水主要集中在朝陽偏西地區(qū),最大降水區(qū)域出現(xiàn)在凌源市南部,其時段內(nèi)最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在凌源三道河子29.5毫米/小時,最大風(fēng)速出現(xiàn)在喀左縣國家氣象觀測站19.0米/秒(8級)。25日5時至26日5時受低空切變線影響降水分布如圖1b,降水主要集中在朝陽東南部,最大降水區(qū)域位于朝陽縣東部,其時段內(nèi)最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在朝陽縣六家子68.5毫米/小時。兩時段內(nèi)降水均存在降水落區(qū)分布不均勻,局部雨量偏大的特點。兩段降水落區(qū)差異較大,受臺風(fēng)影響降水小時雨強(qiáng)要小于后一時段受切變線產(chǎn)生的降水。
圖1 朝陽地區(qū)降水實況圖
500hpa西太平洋副熱帶高壓(以下簡稱副高)588hpa等值線演變可以看出,22日08時~20時副高呈帶狀,脊線呈東西向,臺風(fēng)在東南氣流的引導(dǎo)下向西北偏北方向移動。23日08時在臺風(fēng)的擠壓下,副高順時針旋轉(zhuǎn),脊線旋轉(zhuǎn)為西北—東南向,臺風(fēng)頂部還存留副高一角,阻礙臺風(fēng)北抬,臺風(fēng)仍呈西北偏西走向。24日8時高空槽東移至貝加爾湖以東至河套地區(qū)一線,對北部的副熱帶高壓有向東推進(jìn)作用,在與臺風(fēng)的共同作用下,副高繼續(xù)順時針旋轉(zhuǎn),脊線呈東北—西南向,臺風(fēng)北部徹底沒有阻礙,在副高西側(cè)西南氣流的引導(dǎo)下,臺風(fēng)移向發(fā)生東北方向轉(zhuǎn)折,向朝陽地區(qū)移動。24日20時臺風(fēng)進(jìn)入朝陽西北部建平,并開始向高空槽內(nèi)合并(見圖2)。25日8時臺風(fēng)減弱變性完全并入高空槽內(nèi),至26日5時,朝陽地區(qū)一直受合并后的高空槽及低空切變共同影響,高空槽攜帶的冷空氣與臺風(fēng)北上帶來的水汽在朝陽地區(qū)東南部結(jié)合,產(chǎn)生較強(qiáng)降水。
高、低空急流是影響熱帶氣旋暴雨的重要因子[1]。低空急流有利于在暴雨區(qū)低空形成高能高濕區(qū),從而建立和維持暴雨區(qū)低空的對流不穩(wěn)定層結(jié),并且低空急流左側(cè)有強(qiáng)的氣旋性切變,能觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放產(chǎn)生小尺度的強(qiáng)上升運動。丁一匯等的研究也表明[2],低空急流作為一種動量、熱量和水汽的集中帶,被認(rèn)為是給中緯度暴雨提供水汽和動量最重要的機(jī)制。高空急流附近具有強(qiáng)的水平風(fēng)切變和垂直風(fēng)切變,為降水提供動力條件。
24日8時,隨臺風(fēng)北上,渤海上空低空西南急流建立,朝陽地區(qū)位于急流出口處,使朝陽地區(qū)與海上的建立起一條水汽輸送通道,源源不斷地提供水汽。24日20時,低空急流減弱,至25日8時消失。24日20時,朝陽200hpa上空存在一條20米/秒的西南強(qiáng)風(fēng)速帶,隨著高空槽的東移,強(qiáng)風(fēng)速帶不斷增強(qiáng),25日20時強(qiáng)度增強(qiáng)達(dá)到最強(qiáng)28米/秒。
因此,分析此次降水過程,高低空急流沒有一個很好的配合。24日8時~24日20時低空急流盛行時,高空強(qiáng)風(fēng)速帶還未建立。25日8時高空強(qiáng)風(fēng)速帶開始增強(qiáng)時,低空急流消失。前期臺風(fēng)影響下的降水有充沛的水汽,但動力條件不足。后期高空槽影響下的降水,擁有前期的水汽積累和良好的動力條件,但缺少水汽的供應(yīng)。
圖3 2018年7月23日20時-25日20時朝陽建平(41.9°N,119.6°E)溫度垂直剖面圖
圖4 850hpa、200hpa散度疊加圖,紅色虛線為850hpa,黑色實線為200hpa(a.24日20時;b.25日8時)
臺風(fēng)“安比”北上過程中由于陸地摩擦作用不斷減弱,7月24日17時前后移入遼寧省凌源市境內(nèi),外圍最大風(fēng)力減弱至8級(18米/秒),中心最低氣壓為990hpa。24日21時,臺風(fēng)“安比”移至朝陽建平(41.9°N,119.6E),對該點做溫度垂直剖面發(fā)現(xiàn)(圖3),24日20時,“安比”僅700hpa以下高度維持暖心結(jié)構(gòu),同時850hpa內(nèi)蒙古東部至山西一帶的高空冷槽逐漸侵入臺風(fēng)中,其暖心結(jié)構(gòu)逐漸消亡,至25日8時開始逐漸轉(zhuǎn)為中層冷心結(jié)構(gòu),并入高空槽內(nèi)繼續(xù)影響朝陽地區(qū)。
散度能表征流體的水平輻合、輻散程度。高層散度和低層散度差越大,越有利于降水的維持和發(fā)展。從850hpa和200hpa散度場的疊加圖(圖4a)可以看出,在850hpa高度上內(nèi)蒙古東南部有一散度負(fù)值區(qū),其中心值為-2×10-5s-1,表征著低層有弱的輻合;對應(yīng)200hpa高度散度值為正,表征高空的輻散。朝陽地區(qū)位于輻合輻散中心的外圍,抽吸作用對朝陽地區(qū)產(chǎn)生的上升運動較弱。
25日8時(圖4b),朝陽地區(qū)低層仍然處于輻合中心的外圍,高層位于輻散中心內(nèi),抽吸作用對朝陽地區(qū)產(chǎn)生的上升運動明顯增強(qiáng)。表明臺風(fēng)并入高空槽后降水的動力條件要優(yōu)于并入前。整個降水過程中散度場的垂直分布具有低層輻合上升、高層輻散抽吸的配置形勢形成了降水區(qū)上空上升運動的動力結(jié)構(gòu)。
假相當(dāng)位溫是表征大氣溫度、壓力、濕度的綜合特征量,表示了大氣的溫濕特征和垂直運動。分析24~26日850hPa假相當(dāng)位溫場發(fā)現(xiàn),在此次過程中,從24日8時開始,30°~40°N 850hpa假相當(dāng)位溫在72℃~76℃,沿經(jīng)向分布,江淮沿海一帶有高能舌向遼西地區(qū)伸展,24日20時~25日8時隨西南氣流輸送的暖濕空氣的加強(qiáng),高能舌明顯向北擴(kuò)張,遼西地區(qū)位于高能區(qū)里,25日20時,高能區(qū)開始不斷東北移,移過朝陽上空,說明此次降水落區(qū)與假相當(dāng)位溫高能區(qū)有很好的對應(yīng)關(guān)系。
對24日5時~25日5時和25日5時~26日5時兩時段的降水大值區(qū)凌源南部和朝陽縣東南部作比濕的垂直剖面可發(fā)現(xiàn),在整個降水時段兩個區(qū)域的比濕差別不大,水汽均集中在500hpa高度以下,850hpa以下大氣的比濕一直維持在12克/公斤以上。
分析24日8時~26日8時850hpa水汽通量可知,24日8時~20時鏈接渤海至朝陽地區(qū)上空有一條較強(qiáng)的水汽輸送帶,25日8時之后此輸送帶向東北移,朝陽地區(qū)的缺少持續(xù)的水汽供應(yīng)。
此次過程臺風(fēng)先受副高外圍引導(dǎo)氣流作用西北上至河北一帶,由于西來高空槽的推動作用發(fā)生東北向轉(zhuǎn)折,于24日17時移至朝陽凌源市。
此次降水過程中高低空急流沒有一個很好的配合。前期低空急流盛行時,高空強(qiáng)風(fēng)速帶還未建立。后期高空強(qiáng)風(fēng)速帶開始增強(qiáng)時,低空急流消失。
臺風(fēng)北上過程中由于陸地摩擦作用不斷減弱,至朝陽境內(nèi)僅700hpa以下維持暖心結(jié)構(gòu),伴隨著高空槽帶來冷空氣的侵入,在24日夜間臺風(fēng)“安比”變性并入高空槽內(nèi)繼續(xù)影響朝陽地區(qū)。
降水過程中,臺風(fēng)前部西南急流給朝陽地區(qū)帶來了充沛的水汽和能量,由于動力條件不是很有利,僅給朝陽西南部帶來大到暴雨。臺風(fēng)合并入高空槽后水汽通道被切斷,高空槽帶來了相對較好的動力條件,又有臺風(fēng)過境本地留存的水汽,給朝陽東南部大片區(qū)域帶來暴雨天氣。