宋曉君，章文鑫，周靜，李玉環(huán)

（1.肇慶市氣象局，廣東肇慶 526040；2.懷集縣氣象局，廣東懷集 526400）

熱帶氣旋是廣東省一種極其嚴重的災害性天氣系統［1］，成災強度大，尤其是在接近陸地及登陸后容易威脅人民群眾的生命財產安全。目前，眾多氣象工作者對熱帶氣旋引發(fā)的災害性天氣的研究成果豐富［2-7］。程正泉等［2］研究表明造成大范圍強降水的臺風在登陸后仍與深厚西南急流相連并維持很長時間；羅秋紅等［3］指出強臺風“尤特”登陸減弱成氣旋環(huán)流長時間維持造成廣東連續(xù)暴雨。熱帶氣旋引發(fā)降水的強度和落區(qū)與地形關系密切，如“菲特”造成的浙江大暴雨就在喇叭口和迎風坡地帶［4］；周靜等［5］對近15年來影響肇慶地區(qū)的熱帶氣旋統計分析，發(fā)現在電白到珠江口之間沿海地區(qū)登陸的臺風對肇慶的影響最大。“天鴿”與“山竹”分別是2017、2018年登陸我國最強的臺風，均是正面襲擊珠三角，對肇慶造成了明顯的風雨影響，但“山竹”過程大風、暴雨天氣范圍更大、強度更強、持續(xù)時間更長，且局地出現了龍卷天氣。本研究利用常規(guī)氣象觀測資料、區(qū)域加密自動站資料、多普勒天氣雷達資料和衛(wèi)星云圖資料等對比分析這兩次臺風過程影響下肇慶的風雨分布特征，并對其成因進行初步探討，以期為今后該類型臺風影響預報提供參考。

1 臺風“天鴿”和“山竹”概況

1713號臺風“天鴿”是2017年登陸我國最強的臺風，也是1949年以來登陸珠三角最強的臺風，2017年8月23日12：50（北京時，下同）以強臺風級別在珠海市金灣區(qū)登陸，登陸時中心最大風力14級（45 m／s），中心最低氣壓950 hPa。1822號“山竹”是2018年登陸我國最強的臺風，也是1949年以來登陸珠三角次強的臺風，2018年9月16日17：00前后以強臺風級別在江門市臺山海晏登陸，登陸時中心最大風力14級（45 m／s），中心最低氣壓955 hPa。從路徑和強度來看，兩個臺風都是在珠江口西側以強臺風級別登陸，之后以30 m／s左右的速度向西偏北方向移動，穿過江門、陽江、茂名進入廣西（“山竹”比“天鴿”偏南約40 km），在廣西境內減弱為熱帶低壓。

2 肇慶風雨分布特征

2.1 雨量分布

“天鴿”外圍環(huán)流在登陸前一天已經開始影響肇慶，受臺前颮線影響，肇慶東南部出現暴雨到大暴雨；登陸后強度迅速減弱，其本體環(huán)流的降水并不強。過程累計雨量分布不均，大暴雨以上落區(qū)主要位于東南部，中心在高要南部，與臺前颮線暴雨落區(qū)一致，最大雨量為高要活道211.7 mm，雨帶呈東北-西南向，強度從東南向西北遞減。臺風“山竹”降雨則主要是本體環(huán)流降水及臺風遠離后東側外圍云系的降水，除西北部谷地區(qū)域，肇慶普降暴雨到大暴雨局部特大暴雨；大暴雨以上落區(qū)是以廣寧、德慶、肇慶城區(qū)為中心的三個區(qū)域，特大暴雨主要集中在東南部北嶺山迎風坡，最大雨量為鼎湖鳳凰鎮(zhèn)南寮村386.4 mm。對比兩次過程肇慶的雨量分布（圖略）和雨量分級站數（表1）看出，“山竹”過程暴雨范圍更廣、過程累積雨量更大。

表1 臺風“山竹”和“天鴿”過程不同級別雨量的站點個數1）

2.2 大風分布

“天鴿”影響期間，肇慶大部出現8級以上大風，最大陣風為12級，錄得最大風速為高要金渡35.8 m／s（12級），其次為高要國家觀測站35.7 m／s（12級）；高要國家觀測站錄得最大10 min平均風速22.6 m／s（9級）。“山竹”影響期間，肇慶全區(qū)出現8級以上大風，最大陣風達13級，錄得最大風速為高要國家觀測站40.7 m／s（13級），創(chuàng)肇慶市氣象建站以來受臺風影響的最大風速歷史記錄；高要國家觀測站錄得最大10 min平均風速27.3 m／s（10級）。從兩次過程的肇慶大風分布狀況（圖略）和大風分級站數（表2）看出，兩次過程10級以上陣風大部分集中在肇慶南部，但“山竹”過程大風的影響范圍和強度都更大，且出現了局地龍卷天氣。

表2 臺風“山竹”和“天鴿”過程不同級別大風的站點個數1）

2.3 風雨逐時變化特征

以高要國家觀測站為代表，分析兩次臺風過程中肇慶風雨實況隨時間的變化（圖1）。“天鴿”過程中，臺風登陸后測站風力陡增，在16：00—17：00達到峰值，此時是“天鴿”西北移過程中距離測站最近的時候（約80 km）；降水方面，“天鴿”過程主要是臺前颮線帶來的短時強降水，臺風登陸后的降水并不強，最大時雨量為10.3 mm，出現在臺風移過測站下方，測站轉受偏南氣流影響的時候，其它時間時雨強基本在5 mm以下；20：00“天鴿”進入廣西后，對肇慶的風雨影響顯著減小。而“山竹”過程大風的影響比降雨提前約4 h，臺風登陸前測站風力就隨著臺風靠近開始逐漸增大，登陸后風力進一步加大，在18：00—19：00達到峰值，10級以上的大風持續(xù)時間超過11 h；降水則從臺風登陸前一直持續(xù)到第二天上午，時雨強維持在5 mm左右；23：00“山竹”進入廣西后，對肇慶的風雨影響仍舊持續(xù)了5 h左右。

圖1 “天鴿”2017年8月22日20：00—24日20：00（a）和“山竹”2018年9月15日20：00—17日20：00（b）高要測站逐時氣象要素變化

3 成因分析

熱帶氣旋影響地區(qū)的風雨分布非常復雜，主要有熱帶氣旋的路徑、強度、結構范圍、登陸后維持的時間和移動速度、環(huán)境場等因素，以及地形對降水的增幅作用［6，8］。臺風“天鴿”和“山竹”登陸時強度相當，登陸后移動路徑相似、移速相仿，本研究從幾個方面初步分析這兩次臺風過程影響肇慶風雨分布的成因。

3.1 臺風結構及范圍大小

從圖2臺風登陸前的衛(wèi)星云圖和雷達拼圖對其形態(tài)結構分析發(fā)現，“天鴿”云系范圍約為1 000 km，眼區(qū)清晰、眼壁密蔽，云區(qū)結構緊密、不對稱，云頂亮度溫度低至-81℃，南側云墻強于北側；雷達圖像中強回波主要集中在眼區(qū)附近，眼壁回波范圍小，其強風雨主要出現臺風云墻強回波區(qū)，影響肇慶的螺旋雨帶時雨強在1～10 mm，雨帶移動速度快，風雨影響持續(xù)約7 h。而“山竹”云系范圍超過1 400 km，結構對稱、環(huán)流龐大、云系廣闊，幾乎覆蓋整個廣東和海南，登陸前西南水汽卷入明顯，云頂亮度溫度約-65℃，對流云團不活躍；對應雷達回波也表現為雷達反射率因子較均勻在30 dBz左右，時雨強維持在2～7 mm，但眼壁回波范圍廣，風雨影響持續(xù)時間長達18 h。

圖2 臺風登陸前的天氣雷達拼圖（a、b）和風云4A紅外圖像（c、d）

3.2 登陸后維持時間

一般來說，熱帶氣旋強度越強、登陸后維持的時間越長，帶來的風雨影響可能越大［1］。雖然“天鴿”登陸時強度略強、登陸后距離肇慶更近，但是它強度減弱比“山竹”快?！疤禅潯钡顷懞缶S持了近28 h，但短短8 h就已經減弱為熱帶風暴級；“山竹”體積龐大、強度減弱慢，登陸后維持了約24 h，13 h后才減弱至熱帶風暴級，其中維持在臺風級以上持續(xù)了近10 h。兩次臺風過程影響最大的時段基本上是距離肇慶最近的幾個時次，“天鴿”登陸后的6 h內風雨明顯，而“山竹”登陸前后風雨影響持續(xù)了12 h，與其登陸后維持在臺風級別的持續(xù)時間有關。

3.3 環(huán)流背景場

熱帶氣旋登陸后，西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱副高）加強西伸，廣東省的降水往往隨之減弱和較快結束［1］；熱帶氣旋南側的西南季風跟隨北上，將大大增強熱帶氣旋過程雨量及其降水時間［1-2］?！疤禅潯边^程中副高強盛，脊線穩(wěn)定在32°N附近，西脊點一直伸到89°E附近，在中低緯度形成了東西走向的高壓壩，“天鴿”受副高南側的偏東氣流引導；23日20：00珠江口700、850 hPa的風速約15 m／s，南海北部風速減小到10 m／s。“山竹”過程中副高呈方頭狀控制華東沿海及江南地區(qū)，脊線穩(wěn)定在30°N附近，西伸脊點在107°E附近；16日20：00，肇慶市處于“山竹”與副高之間氣壓梯度大值區(qū)，中低層存在強東南急流，700、850 hPa珠江口的東南風風速達到28 m／s以上，17日14：00仍維持在16 m／s以上。低層暖濕氣流為臺風源源不斷輸送大量的水汽和能量，是“山竹”長時間維持臺風級別和降雨持續(xù)的重要原因。

3.4 地形作用

“山竹”路徑比“天鴿”偏南（圖3），從華南地區(qū)和肇慶的地形（圖略）來看，廣東境內“天鴿”經過的路段多山地，地面摩擦作用對“天鴿”登陸后快速減弱效果顯著，而“山竹”經過的地方較平坦，進入廣西前一直維持在臺風級別以上。

圖3 臺風路徑圖

開闊平坦的地形有利于大風的出現［1］，就肇慶而言，東南部地形開闊、平坦，中北部則多山地，兩次臺風過程的強風大部分集中在肇慶東南部。另外，地形對降水的增幅作用也很明顯，“山竹”過程中的特大暴雨點就位于北嶺山迎風坡；而懷集中部地勢較低處，受周圍山地阻擋，過程雨量小于50 mm。

3.5 臺風龍卷環(huán)境場

龍卷屬于中小尺度天氣系統［9-10］，影響范圍小、生命史短，歷來是預測科學的難點和“盲區(qū)”，對其預報準確率較低、有效預警能力不足。根據肇慶市氣象建站以來的氣象記錄，肇慶地區(qū)發(fā)生龍卷的記錄僅有2次，一次是產生在0606“派比安”殘余環(huán)流中的龍卷［11］，另一次就是出現在1822“山竹”外圍環(huán)流中的龍卷。以往的研究表明，當臺風移入廣西的玉林到南寧一帶，強度仍維持在熱帶風暴級，且高層輻散、底層輻合及中低空有強盛東南急流在珠江三角洲疊加時有利于珠三角區(qū)域臺風龍卷的產生［10］。“天鴿”和“山竹”的外圍殘余環(huán)流都給肇慶帶來明顯風雨，但后者還在肇慶產生了局地龍卷天氣。對比兩次過程的清遠站探空圖（圖略）可以看出，兩次過程大氣對流有效位能CAPE都較小，低層大氣都非常暖濕、抬升凝結高度低、K指數在35℃左右、對流抑制能量CIN比較小，有利于濕對流天氣發(fā)生。但“山竹”過程的強對流天氣威脅指數SWEAT更高（340以上），粗理查遜數BRN更大（20以上），且其低空的東南急流更強，850 hPa東南風風速高達24 m／s，0～1.5 km垂直風切變WSR為12×10-3s-1，達到臺風龍卷的閾值10-2s-1標準［10-13］。極不穩(wěn)定的大氣層結、低的抬升凝結高度、強的低層垂直風切變，為“山竹”外圍龍卷的發(fā)生發(fā)展提供了有利的環(huán)境條件。

4 結論

1）“天鴿”和“山竹”登陸時強度相當，登陸后移動路徑相似、移速相仿，兩次臺風過程對肇慶風雨影響的強度都是自東南向西北遞減，但“山竹”過程大風、暴雨天氣范圍更大，強度更強，持續(xù)時間更長，且局地出現了龍卷天氣。

2）熱帶氣旋對肇慶的風雨影響差異主要與其結構、范圍大小、登陸后維持在臺風級別的持續(xù)時間，以及肇慶獨特的地形分布有關?！吧街瘛苯Y構對稱、環(huán)流龐大，配合強盛的東南急流輸送水汽和能量，使其強度減弱慢、維持時間長、影響范圍廣。

3）極不穩(wěn)定的大氣層結、低的抬升凝結高度、強的低層垂直風切變，為“山竹”外圍龍卷的發(fā)生發(fā)展提供了有利的環(huán)境條件。低層垂直風切變、強天氣威脅指數和粗理查遜數對局地龍卷天氣的發(fā)生具有指示意義。