葛海燕

(赤峰市氣象局，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

1 概述

2018年7月18日20時，第10號臺風(fēng)“安比”在西北太平洋洋面上生成。2018年7月22日12時30分，臺風(fēng)“安比”的中心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 m/s)，中心最低氣壓為982 hPa。成為1949年以來第3個直接登陸上海的臺風(fēng)。隨后，“安比”一路北上經(jīng)上海、江蘇、山東、河北、天津，于24日19時進入內(nèi)蒙古赤峰市，此時臺風(fēng)仍維持在熱帶風(fēng)暴級別，中心風(fēng)力18 m/s。24日23時“安比”進入內(nèi)蒙古通遼境內(nèi)，同時減弱為熱帶低壓，之后變性為溫帶氣旋并入西風(fēng)帶中，臺風(fēng)編號解除。

臺風(fēng)“安比”在內(nèi)蒙古境內(nèi)只有短短的5 h，而其影響從24日08時就已經(jīng)開始。臺風(fēng)“安比”給內(nèi)蒙古赤峰市造成大范圍暴雨天氣，主雨帶呈西南—東北走向，全市有86個站降水量超過50 mm，其中16站超過100 mm，最大降水量達(dá)到了174.1 mm。從逐6小時降水可以看出，24日08時—24日14時，降水主要集中在赤峰市南部地區(qū)，6 h累計降水量最大達(dá)到了85.5 mm。24日14時—24日20時，赤峰市南部降水仍在持續(xù)，但大的降水區(qū)域已經(jīng)移到赤峰市中部到東北部一線，赤峰市西部受西風(fēng)槽影響也出現(xiàn)了降水。而到了24日20時—25日02時，強降水主要在赤峰市的東北部地區(qū)，大部地區(qū)降水減弱，以小雨為主。25日02時以后強降水減弱停止。從出現(xiàn)強降水站點的逐小時降水量可以看出，南部的降水主要集中在24日白天，北部地區(qū)的降水從24日14時逐漸開始，而且有兩個降水較強的時段，第一個時段在24日17時—20時，第二個時段在24日21時—25日01時(見圖1)。

圖1 2018年7月24日08時—25日08時降水量(a)及強降水站點逐小時降水量曲線(b)

2 環(huán)流背景分析

23日20時，西太平洋副熱帶高壓呈經(jīng)向型塊狀分布，其北界位于45°N附近，西界位于120°E附近，在副高的東側(cè)有深厚的冷渦存在，這種形勢有利于副高的穩(wěn)定維持，位于副高西側(cè)的臺風(fēng)在引導(dǎo)氣流的作用下，以向偏北方向移動為主。在貝加爾湖南側(cè)到我國西北地區(qū)東部有西風(fēng)槽緩慢東移。24日08時(圖2 a)，臺風(fēng)移動到天津市，副熱帶高壓北段東退，西風(fēng)槽向東移動，臺風(fēng)已進入槽前的西南氣流中，在兩支氣流的作用下，臺風(fēng)開始向北偏東方向移動。此時赤峰市受臺風(fēng)東北側(cè)的東南風(fēng)影響，開始出現(xiàn)降水。24日14時，臺風(fēng)位于河北省東北部，副高北段繼續(xù)東退，西風(fēng)槽東移，臺風(fēng)依舊保持東北上路徑，臺風(fēng)在500 hPa等壓面上等高線開始擴散，預(yù)示臺風(fēng)即將減弱。24日20時(圖2 b)，“安比”進入內(nèi)蒙古境內(nèi)，臺風(fēng)減弱明顯，沒有閉合等高線。24日23時，“安比”減弱為熱帶低壓，之后變性并入西風(fēng)槽中。23日20時，在對流層高層200 hPa槽前有高空急流存在，此時臺風(fēng)高層的出流區(qū)位于臺風(fēng)中心東北側(cè)，散度為5×10-5s-1。到24日08時(圖3 a)，臺風(fēng)北移進入高空急流入口區(qū)的右側(cè)，高空急流入口區(qū)右側(cè)的輻散區(qū)與臺風(fēng)高層的出流區(qū)相疊加，散度達(dá)到了10×10-5s-1，抽吸作用加強，上升運動也得到了加強，同時也增強了低層潛熱的釋放，潛熱釋放的正反饋作用，使臺風(fēng)得到維持。24日14時(圖3 b)，高空急流東移北上，高空急流右側(cè)輻散區(qū)略有減弱，散度為6×10-5s-1，而且輻散中心明顯偏離低層臺風(fēng)中心，高層出流減弱，也是臺風(fēng)減弱的預(yù)兆。24日20時，高空急流繼續(xù)東移，臺風(fēng)上空沒有明顯的輻散區(qū)，臺風(fēng)低層填塞加快。

圖2 2018年7月24日08時(a)、20時(b)500 hPa形勢場(黑實線為等高線、紅虛線為等溫線及風(fēng)矢量)

圖3 2018年7月24日08時(a)、14時(b)200 hPa風(fēng)矢量、等風(fēng)速線(黑實線)、散度(綠實線)

陳聯(lián)壽[1]指出臺風(fēng)登陸后，臺風(fēng)從水面獲取水汽被截斷，加上摩擦的損耗，臺風(fēng)會快速減弱，而環(huán)境水汽輸送通道的建立，特別是低空急流的建立，充足的水汽輸入，轉(zhuǎn)化為潛熱能量，可以延長臺風(fēng)的壽命。此次過程中，在對流層低層存在明顯的低空急流，低空急流的最大風(fēng)速達(dá)到27 m/s，有利于將近海水汽向臺風(fēng)輸送，補充臺風(fēng)消耗的能量。從24日14時—24日20時(見圖4)，強降水時段內(nèi)，有-16×10-7g·s-1·hPa-1·cm-2和-14×10-7g·s-1·hPa-1·cm-2的水汽輻合中心分別位于赤峰市的南部和北部，為強降水提供了水汽和能量的補充。

圖4 2018年7月24日08時(a)、20時(b)850 hPa風(fēng)矢量、等風(fēng)速線(填色)、水汽通量散度(黑虛線)

3 物理量場分析

3.1 動力條件

高層輻散、低層輻合的動力結(jié)構(gòu)有利于北上臺風(fēng)的維持，也是臺風(fēng)暴雨形成和增強的原因[2]。此次暴雨過程主要有南部和東北部兩個中心，因此我們做了119°E，42°N和120°E，44°N兩個強降水中心散度和垂直速度的時間剖面。南部強降水中心高層輻散和低層輻合的特征從24日08時以前逐漸形成(圖5 a)，并且逐漸開始增大，這與降水增強的時間吻合。在24日14時前后高層輻散中心和低層輻合中心出現(xiàn)，輻散中心位于450 hPa附近，散度為6×10-5s-1，輻合中心為于850 hPa附近，散度為-11×10-5s-1。在24日17時以后400 hPa的輻散中心逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檩椇现行?，此時南部降水強度減小。而在24日20時前后，750 hPa出現(xiàn)輻散中心，之后低層輻合和高層輻散，降水減弱。相對于散度場，垂直速度場表現(xiàn)的并不明顯，雖然垂直速度有兩個中心，但強度較小，分別為1.5 Pa·s-1和0.5 Pa·s-1。在東北部強降水中心，散度場和垂直速度場都比南部要明顯(圖5 b)，散度場上輻散中心出現(xiàn)24日20時的350 hPa，散度為9×10-5s-1，輻合中心出現(xiàn)850 hPa附近，散度為-9×10-5s-1。垂直速度中心位于750 hPa，最大上升速度為4 Pa·s-1。從兩個點的對比來看，東北部的動力條件有好于南部，所以,在同等的水汽條件下，東北部的降水強度要好于南部。

圖5 強降水中心(119°N，42°N)(a)和(120°E，44°N)(b)散度和垂直速度的時間剖面

3.2 水汽條件

源源不斷的水汽供應(yīng)是強降雨形成的重要條件，水汽通量及水汽通量散度能夠直觀地反映水汽輸送方向、大小及輻合情況，強降雨的持續(xù)時間與急流帶來的水汽輸送有很好的相關(guān)性[3，4]。從850 hPa水汽通量和比濕上可以看出，24日08時，赤峰市南部比濕為14 g/kg，這也超過850 hPa暴雨比濕指標(biāo)，臺風(fēng)位于水汽通量大值區(qū)的左側(cè)，水汽通量大值區(qū)位于渤海和河北的東北部，最大水汽通量為40 g·s-1·hPa-1·cm-1，水汽輻合區(qū)位于河北的北部及北京地區(qū)。此時水汽向內(nèi)蒙古東南部的輸送并不大，為20 g·s-1·hPa-1·cm-1，但由于臺風(fēng)北側(cè)的倒槽和明顯的風(fēng)速輻合，赤峰市南部出現(xiàn)了弱降水。24日14時(圖6 a)，赤峰市南部的比濕達(dá)到了15 g/kg，水汽通量大值區(qū)的長軸由西北—東南向順轉(zhuǎn)為南北向，臺風(fēng)位于河北的東北部，赤峰市位于水汽通量大值區(qū)的左側(cè)，水汽向內(nèi)蒙古東南部的輸送轉(zhuǎn)好，最大水汽通量仍為40 g·s-1·hPa-1·cm-1，水汽輻合區(qū)的中心也移到了赤峰市南部，最大水汽通量散度為-16×10-7g·s-1·hPa-1·cm-2，這一階段赤峰市南部的雨強較大。24日20時(圖6 b)，臺風(fēng)向東北移動，移至赤峰市南部，水汽通道也向東移，水汽向赤峰市東北部輸送加強，最大水汽通量為45 g·s-1·hPa-1·cm-1，赤峰市東部比濕為15 g/kg，而且水汽輻合大值區(qū)也東北向西南貫穿赤峰，水汽輻合的中心位于赤峰市東北部，最大水汽通量散度為-14×10-7g·s-1·hPa-1·cm-2，這些特征也與赤峰市東北部的強降水相對應(yīng)。

圖6 2018年7月24日14時(a)、20時(b)850 hPa比濕(黑實線)、水汽通量(填色)

4 結(jié)論

①臺風(fēng)“安比”北上是建立在穩(wěn)定的天氣尺度上的，副熱帶高壓強盛穩(wěn)定并且呈經(jīng)向型塊狀，臺風(fēng)在副熱帶高壓西側(cè)的偏南引導(dǎo)氣流中一路北上，臺風(fēng)及后期與之結(jié)合的西風(fēng)槽給內(nèi)蒙古東南部造成強降水。②一般臺風(fēng)登陸后由于缺少能源的補充，會很快填塞消散。“安比”在北上過程中一直維持在熱帶風(fēng)暴級別，主要是因為高低空 急流的耦合作用，前者使其高空輻散，加強上升運動；后者為臺風(fēng)提供了充足的水汽，潛熱釋放，以延長臺風(fēng)壽命。③強降水位于高空急流入口區(qū)右側(cè)，低空急流出口區(qū)的左前側(cè)，輻散中心位于450 hPa附近，散度為6×10-5s-1，輻合中心位于850 hPa附近，散度為-11×10-5s-1。④充足的水汽供應(yīng)和強烈的上升運動是暴雨產(chǎn)生的先決條件，強降水位于水汽通量大值區(qū)左前側(cè)，水汽通量散度負(fù)值區(qū)中，最大水汽通量仍為40 g·s-1·hPa-1·cm-1，最大水汽通量散度為-16×10-7g·s-1·hPa-1·cm-2。