摘要：利用地面觀測(cè)資料、多普勒雷達(dá)資料、中央氣象臺(tái)熱帶氣旋資料、數(shù)值模式預(yù)報(bào)資料以及全球再分析資料等，對(duì)北上熱帶氣旋（TC）“巴威”引發(fā)的遼寧不同階段降水特征和強(qiáng)降水形成機(jī)制進(jìn)行分析。結(jié)果表明：（1）北上熱帶氣旋“巴威”影響下，遼寧強(qiáng)降水過(guò)程分為T(mén)C遠(yuǎn)距離影響、外圍螺旋雨帶影響和TC本體影響三個(gè)階段；前兩個(gè)階段遼寧均產(chǎn)生了對(duì)流性強(qiáng)降水，第二階段對(duì)流強(qiáng)度弱于第一階段，而第三階段遼寧產(chǎn)生穩(wěn)定性降水，降水強(qiáng)度偏弱。（2） TC北上過(guò)程中為遼寧降水提供持續(xù)的水汽和能量輸送，前兩個(gè)階段均存在干冷空氣作用和鋒生強(qiáng)迫動(dòng)力機(jī)制：TC輸送的暖濕氣流與遼寧境內(nèi)干冷空氣相互作用產(chǎn)生較強(qiáng)鋒生，通過(guò)鋒生強(qiáng)迫作用，第一階段在對(duì)流不穩(wěn)定下激發(fā)垂直對(duì)流，而第二階段在濕對(duì)稱不穩(wěn)定下形成傾斜對(duì)流。TC本體影響階段，TC強(qiáng)度快速減弱，遼寧位于TC熱動(dòng)力均減弱明顯的偏西側(cè)，同時(shí)缺乏適當(dāng)?shù)睦淇諝舛h生較弱，導(dǎo)致降水偏弱。（3） TC外圍螺旋雨帶影響時(shí)，強(qiáng)降水與850 hPa強(qiáng)鋒生區(qū)域基本吻合，對(duì)TC降水預(yù)報(bào)具有一定指示作用。關(guān)鍵詞：熱帶氣旋“巴威”；強(qiáng)降水；鋒生；濕對(duì)稱不穩(wěn)定

中圖分類(lèi)號(hào)：P458.1+24" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A"" DOI：10.12406/byzh.2022-106

Analysis on the formation mechanism of heavy precipitation in Liaoning Province caused by northward-moving tropical cyclone \"Bavi\"

LIU Shuo1， 2， WANG Jindan ， YAN Qi ， LI Ping ， TIAN322 Li1， TAN Zhenghua2， SAI Han4

（1. Institute of Atmospheric Environment， China Meteorological Administration， Shenyang 110166;2. Liaoning ProvinceMeteorological Observatory， Shenyang 110166;3. Liaoning Province Meteorological Service Center，Shenyang， 110166;4. Dalian Meteorological Observatory， Dalian 116001）

Abstract： The precipitation characteristics and the formation mechanism of heavy precipitation in Liaoning Province in different stages caused by the northward-moving tropical cyclone （TC）\"Bavi\"， are analyzed based on the routine observations， the Doppler radar data， the tropical cyclone data from the Central Meteorological Observatory， the numerical model prediction data， and the global reanalysis data. The re- sults are shown below.（1） The heavy precipitation in Liaoning Province can be divided into three stages： the stage of long-distance influence by the TC， the stage of outer spiral rainband influence by the TC， and the stage of TC body influence. In the first two stages， convective heavy precipitation occurred in Liaoning Province. In the second stage， the convective intensity was weaker than that in the first stage， while in the third stage， stable precipitation occurred in Liaoning Province with weak intensity.（2） The northward movement of TC \"Bavi\" provided contin- uous transport of water vapor and energy for precipitation in Liaoning Province. Dry and cold air effect and frontogenesis forcing were present in both the long-distance and outer spiral rainband influence stages. The strong frontogenesis developed in Liaoning Province due to the warm and moist air transported by the TC. Through frontogenesis forcing， vertical convection was formed under the convective instability in the first stage， and inclined convection was formed under moist symmetric instability in the second stage， respectively， which led to convective heavy precipitation being generated in both stages. At the stage of TC body influence， the TC degraded rapidly， and Liaoning Province was located at the west side of TC， where both thermal and dynamic forces weakened significantly. At the same time， it lacked proper cold air， and fronto- genesis developed weakly， resulting in weak precipitation.（3） The heavy precipitation area in the stage of outer spiral rainband influence cor- responded to the strong frontogenesis area at 850 hPa that is certainly indicative for forecasting of precipitation caused by the TC.

Key words： Tropical cyclone Bavi; Heavy precipitation; Frontogenesis; Moist symmetric instability

引言

2010年以來(lái)，影響東北地區(qū)的熱帶氣旋（Tropical Cyclone，TC）數(shù)量增多，TC北上后造成的風(fēng)雨影響不容小覷。一方面，北上TC影響區(qū)域不局限于TC附近或登陸點(diǎn)周?chē)?，可能出現(xiàn)TC遠(yuǎn)距離暴雨（叢春華等，2012；陳淑琴等，2021）；另一方面，北上TC變性階段的風(fēng)雨強(qiáng)度可能更大，強(qiáng)風(fēng)雨集中于一側(cè)，其內(nèi)部可能分布不均而具有局地性（王承偉等，2017；向純怡等，2020；任麗等，2021）。對(duì)于北上TC降水，我國(guó)學(xué)者做了許多相關(guān)研究。強(qiáng)降水的發(fā)生多與TC環(huán)流和中緯度系統(tǒng)相互作用有關(guān)，冷空氣侵入導(dǎo)致TC變性，系統(tǒng)重新發(fā)展，會(huì)造成降水增強(qiáng)、范圍增廣（程正泉等，2005）。當(dāng)北上TC與西風(fēng)槽和低空急流相互作用，北側(cè)螺旋云系會(huì)得到發(fā)展，冷暖平流交匯形成能量鋒帶而產(chǎn)生強(qiáng)降水（梁軍等，2020）。除了明顯的中緯度系統(tǒng)外，弱冷空氣南下進(jìn)入TC倒槽形成冷墊， TC東側(cè)暖濕空氣沿冷墊爬升而上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，也可以產(chǎn)生強(qiáng)降水（叢春華等，2011），根本原因是由于干冷空氣導(dǎo)致大氣層結(jié)條件發(fā)生變化，為對(duì)流發(fā)展提供不穩(wěn)定能量和動(dòng)力條件（程正泉等，2014；趙宇等，2016）。盡管前人得到許多研究成果，然而TC北上過(guò)程結(jié)構(gòu)演變及與周?chē)到y(tǒng)作用復(fù)雜，不同階段和不同位置降水差異可能很大，強(qiáng)降水中尺度落區(qū)和精細(xì)化預(yù)報(bào)仍然是TC 降水預(yù)報(bào)中的難點(diǎn)問(wèn)題。

2020年8月26日—9月8日半個(gè)月內(nèi)東北地區(qū)遭受臺(tái)風(fēng)“三連擊”，為有氣象記錄以來(lái)第一次。其中第8號(hào) TC“巴威”直接經(jīng)海上一路北上影響遼寧，登陸后逐漸變性為溫帶氣旋（高榮珍和馬艷，2021），TC 登陸點(diǎn)和風(fēng)雨影響給當(dāng)時(shí)的預(yù)報(bào)帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。TC中心距離較遠(yuǎn)時(shí)遼寧產(chǎn)生強(qiáng)降水，而TC變性階段直接影響時(shí)遼寧降水明顯減弱，這與以往北上TC變性期間造成強(qiáng)降水的研究結(jié)果有所不同，數(shù)值模式也對(duì)此次過(guò)程降水預(yù)報(bào)偏差較大，因此有必要開(kāi)展深入研究。本文利用多源觀測(cè)資料、中央氣象臺(tái)熱帶氣旋資料、數(shù)值模式預(yù)報(bào)以及全球再分析資料等，對(duì)北上TC“巴威”引發(fā)的遼寧不同階段降水特征和強(qiáng)降水形成機(jī)制進(jìn)行分析。

1資料與方法

1.1資料說(shuō)明

TC中心位置、中心氣壓和最大風(fēng)速數(shù)據(jù)來(lái)自于中央氣象臺(tái)熱帶氣旋資料，時(shí)間分辨率為3 h；實(shí)況降水量采用中國(guó)氣象局常規(guī)地面觀測(cè)站資料，時(shí)間分辨率為1 h；雷達(dá)反射率因子采用中國(guó)氣象局多普勒天氣雷達(dá)組網(wǎng)拼圖數(shù)據(jù)，時(shí)間分辨率為6 min，水平為等經(jīng)緯度網(wǎng)格，分辨率為0.01°×0.01°，垂直高度共21層；降水量預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)來(lái)自于歐洲中心全球數(shù)值預(yù)報(bào)模式（EC- MWF）和中國(guó)氣象局中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式（CMA-ME- SO），水平分辨率分別為0.125°×0.125°和3 km×3 km；全球再分析資料來(lái)自于美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心/國(guó)家大氣研究中心（NCEP/NCAR），時(shí)間分辨率為6 h，水平分辨率為1°×1°。

1.2分析方法

1.2.1鋒生函數(shù)

研究表明鋒生強(qiáng)迫作用是形成暴雨和強(qiáng)對(duì)流的動(dòng)力機(jī)制之一（鄭婧等，2017；趙強(qiáng)等，2022a）。鋒生強(qiáng)度可通過(guò)鋒生函數(shù)進(jìn)行診斷，計(jì)算采用P坐標(biāo)下的公式（朱乾根等，2000）。

式（1）—（4）中，θ為位溫，u、v 為水平風(fēng)速，w 為垂直速度，F(xiàn) 表示總鋒生函數(shù)，F(xiàn)1表示空氣水平運(yùn)動(dòng)對(duì)鋒生的作用，F(xiàn)2表示垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)鋒生的作用，F(xiàn)3表示非絕熱加熱對(duì)鋒生的作用。當(dāng) F0時(shí)鋒生，F(xiàn) 0時(shí)鋒消。

此次降水過(guò)程大氣中水汽含量充足，則式（2）—（4）中用假相當(dāng)位溫θse 代替位溫（Chen et al.，2007；徐亞欽等，2019）。另外，非絕熱加熱項(xiàng) F3需近似計(jì)算，難以準(zhǔn)確分析，文中未作計(jì)算和討論，因此鋒生函數(shù)主要包括水平運(yùn)動(dòng)作用 F1和垂直運(yùn)動(dòng)作用 F2兩部分。

1.2.2濕對(duì)稱不穩(wěn)定判據(jù)

濕對(duì)稱不穩(wěn)定（Moist Symmetric Instability，MSI）是一種傾斜方向的大氣不穩(wěn)定特征，是傾斜對(duì)流發(fā)展的必要條件（鄧承之等，2019），文中通過(guò)以下兩種方法進(jìn)行診斷：（1） Mθe剖面圖法：濕大氣中，當(dāng)?shù)冉^對(duì)地轉(zhuǎn)動(dòng)量（M）面坡度小于等相當(dāng)位溫面（θe）坡度時(shí)，空氣傾斜上升產(chǎn)生濕對(duì)稱不穩(wěn)定（王晨曦等，2018；章麗娜等，2018）。（2）濕位渦分析法：大氣慣性穩(wěn)定和對(duì)流性穩(wěn)定的條件下，當(dāng)以地轉(zhuǎn)風(fēng)計(jì)算的濕位渦為負(fù)值時(shí)（ MPVg0），則存在濕對(duì)稱不穩(wěn)定（Schultz and Schumacher，1999；費(fèi)建芳等，2009）。其中，慣性穩(wěn)定條件可由絕對(duì)地轉(zhuǎn)渦度（ζgf ）大于0判定。

2熱帶氣旋“巴威”實(shí)況和降水特征

2.1熱帶氣旋路徑和強(qiáng)度

2020年第8號(hào)TC“巴威”（Bavi）于2020年8月22日08∶00（北京時(shí)，下同）在臺(tái)灣以東洋面生成（熱帶風(fēng)暴級(jí)），隨后偏北方向移動(dòng)；25日11∶00在東海加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，最強(qiáng)時(shí)中心最大風(fēng)速和最低氣壓分別為45m ·s-1和950 hPa；27日05∶00在黃海北部減弱為臺(tái)風(fēng)級(jí)；27日08∶30前后在朝鮮平安北道沿海登陸（臺(tái)風(fēng)級(jí)，中心最大風(fēng)速和最低氣壓分別為35 m·s-1和970 hPa），11∶00進(jìn)入我國(guó)（強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級(jí)，中心最大風(fēng)速和最低氣壓分別為25 m·s-1和988 hPa），強(qiáng)度繼續(xù)減弱，17∶00減弱為熱帶低壓，20∶00停止編號(hào)（圖1a、b）。TC “巴威”生命史較長(zhǎng)（6 d），在海上 41 h 維持強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)，前期移速緩慢，進(jìn)入黃海后移速明顯加快（50 km·h-1 ），登陸后強(qiáng)度迅速減弱（圖1a）。

2.2 降水特征

受TC“巴威”影響，2020年8月26日00∶00—28日 08∶00我國(guó)東北地區(qū)中南部和東部出現(xiàn)了50 mm以上強(qiáng)降水，局部達(dá)到100 mm以上（圖2a）。其中，遼寧降水過(guò)程主要分為三個(gè)階段：TC遠(yuǎn)距離影響階段（第一階段，8月26日00∶00—20∶00）；TC外圍螺旋雨帶影響階段（第二階段，8月26日20∶00—27日08∶00）；TC本體影響階段（第三階段，8月27日08∶00—20∶00）。由各階段降水量分布（圖2b、c、d）可見(jiàn)，第一、二階段分別在遼寧東南部和中南部出現(xiàn)暴雨，局部大暴雨；第三階段降水明顯減弱，遼寧中東部出現(xiàn)小到中雨，局部大雨。

為了分析遼寧三個(gè)階段降水性質(zhì)特征，圖3給出雷達(dá)反射率因子的水平分布和緯向垂直剖面。第一階段（圖3a、b），雷達(dá)強(qiáng)回波位于遼東半島，水平最強(qiáng)為55 dBz，垂直方向最強(qiáng)達(dá)60 dBz以上，55 dBz以上強(qiáng)回波發(fā)展高度接近9 km，具有對(duì)流性強(qiáng)降水特征；第二階段（圖3c、d），雷達(dá)回波水平呈螺旋帶狀分布并向西北擴(kuò)展，強(qiáng)回波區(qū)向遼寧中部推移，最強(qiáng)55 dBz，強(qiáng)回波發(fā)展高度接近6 km，低于第一階段，遼寧中東部為大范圍穩(wěn)定性降水（反射率因子35dBz以下），中部具有對(duì)流性特征，但對(duì)流強(qiáng)度弱于第一階段；第三階段（圖3e、f），雷達(dá)回波強(qiáng)度明顯減弱，最強(qiáng)35～40 dBz，降水表現(xiàn)為穩(wěn)定性特征。結(jié)合遼寧降水量分布（圖2）表明，三個(gè)階段降水性質(zhì)有所不同，第一、二階段遼寧強(qiáng)降水區(qū)均存在對(duì)流性降水且第一階段對(duì)流性更強(qiáng)，而第三階段主要為穩(wěn)定性弱降水。

圖4為三個(gè)階段ECMWF模式和CMA-MESO模式降水量預(yù)報(bào)偏差分布，從中可見(jiàn)，第一階段，ECMWF 和 CMA-MESO對(duì)遼寧東南部降水量預(yù)報(bào)為明顯負(fù)偏差，預(yù)報(bào)偏弱；第二階段，兩個(gè)數(shù)值模式對(duì)遼寧中部降水量預(yù)報(bào)均偏弱，尤其中南部強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)偏差較大；第三階段，兩個(gè)數(shù)值模式對(duì)遼寧降水落區(qū)的預(yù)報(bào)偏東，導(dǎo)致對(duì)遼寧東部降水量預(yù)報(bào)偏大。由此可見(jiàn)，兩個(gè)數(shù)值模式對(duì)此次TC影響下的降水過(guò)程預(yù)報(bào)能力較差。因此，有必要對(duì)遼寧三個(gè)階段不同強(qiáng)度降水的形成機(jī)制進(jìn)行分析，以加深對(duì)北上TC降水形成機(jī)制的理解，提高北上TC降水的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

3環(huán)流背景

TC“巴威”進(jìn)入東海后幾乎一路北上影響遼寧，從500 hPa位勢(shì)高度和850 hPa風(fēng)場(chǎng)分布（圖5）可見(jiàn)，中緯度西風(fēng)槽位于110°E附近，經(jīng)向度較大，副熱帶高壓呈塊狀分布，西界位于130°E 附近，北界伸至日本海40°N以北，TC 處于西風(fēng)槽和副熱帶高壓之間（圖5a）。 TC 進(jìn)入黃海前，受500 hPa東南氣流引導(dǎo)，總體向北偏西方向移動(dòng)（圖略）；8月26日08∶00，500 hPa位勢(shì)高度中心與低層風(fēng)場(chǎng)中心重合，TC環(huán)流和風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)稱， TC發(fā)展強(qiáng)盛，08∶00—20∶00 TC北側(cè)584 dagpm等高線東退，TC總體向北移動(dòng)且偏東分量逐漸增大（圖5a）；8月27日08∶00，副熱帶高壓及其西北側(cè)584 dagpm等高線進(jìn)一步東退，受副熱帶高壓外圍及西風(fēng)槽前西南氣流共同引導(dǎo)，TC 東北向移動(dòng)并登陸，此時(shí) TC 中心區(qū)風(fēng)速減小，東側(cè)等高線梯度較大，導(dǎo)致大風(fēng)速區(qū)偏向TC中心東側(cè)，TC強(qiáng)度明顯減弱并具有非對(duì)稱性（圖5b）；登陸后TC環(huán)流進(jìn)一步快速減弱，加速向北偏東方向移動(dòng)并變性為溫帶氣旋（圖略）。

4降水熱力和動(dòng)力機(jī)制

TC“巴威”遠(yuǎn)距離影響階段自身發(fā)展成熟，外圍螺旋雨帶階段其強(qiáng)度減弱，但兩階段遼寧均產(chǎn)生了較強(qiáng)降水，而TC本體影響時(shí)遼寧降水明顯減弱。TC影響下的降水與TC 自身結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度、移動(dòng)路徑和相對(duì)位置，以及環(huán)境場(chǎng)中天氣系統(tǒng)和水汽輸送密切相關(guān)。那么，此次過(guò)程造成遼寧三個(gè)階段不同強(qiáng)度降水的原因是什么？下文針對(duì)三個(gè)階段遼寧降水性質(zhì)和熱動(dòng)力形成機(jī)制及差異進(jìn)行分析。

4.1遠(yuǎn)距離影響階段

第一階段降水為熱帶氣旋遠(yuǎn)距離影響。8月26日08∶00，遼寧東南部500 hPa TC北側(cè)倒槽和中緯度西風(fēng)槽疊加，850 hPa存在風(fēng)切變輻合，動(dòng)力抬升較強(qiáng)（圖6a）；此時(shí)TC中心位于黃海南部，正值發(fā)展強(qiáng)盛，其東北側(cè)沿副熱帶高壓外圍形成遠(yuǎn)距離東南暖濕氣流的輸送，水汽在遼寧東南部輻合，水汽通量散度接近-40×10-8 g·hPa-1·cm-2·s-1，水汽條件較好（圖6b）；另外，遼東半島東部丘陵地形具有產(chǎn)生降水增幅作用。應(yīng)用鋒生函數(shù)診斷發(fā)現(xiàn)，TC北側(cè)的低壓倒槽區(qū)存在鋒生，呈東北—西南向帶狀分布，與TC遠(yuǎn)距離能量輸送的前沿即假相當(dāng)位溫等值線密集帶相對(duì)應(yīng)，遼寧東南部鋒生較強(qiáng)，最大鋒生強(qiáng)度（F）為15×10-9 k·m-1·s-1，明顯強(qiáng)于中緯度地區(qū)發(fā)生鋒生類(lèi)暴雨和強(qiáng)對(duì)流的特征值（王宗敏等，2014；任麗等，2019；趙強(qiáng)等，2022b），降水與鋒生機(jī)制相關(guān)，強(qiáng)降水對(duì)應(yīng)于強(qiáng)鋒生區(qū)的暖濕空氣一側(cè)（圖6c）。

從強(qiáng)降水區(qū)假相當(dāng)位溫和風(fēng)場(chǎng)的緯向垂直剖面（圖6d）可以看到，干冷空氣（假相當(dāng)位溫θse ≤336 K，李英等，2006）從中層侵入，與TC輸送的暖濕空氣在遼寧東南部交匯，垂直方向形成“上干冷、下暖濕”的對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)（0），對(duì)流有效位能在500 J·kg-1以上（大連站），達(dá)到遼寧發(fā)生短時(shí)暴雨的統(tǒng)計(jì)閾值（崔勝權(quán)等，2015）；冷暖空氣在輻合流場(chǎng)中結(jié)合造成假相當(dāng)位溫梯度增大，形成明顯的暖鋒鋒生，鋒生強(qiáng)迫作用在暖濕區(qū)激發(fā)強(qiáng)烈的垂直上升運(yùn)動(dòng)，并與西側(cè)下沉氣流形成垂直環(huán)流（圖6d黑色方框區(qū)），促使對(duì)流不穩(wěn)定能量釋放，因此該階段遼寧東南部產(chǎn)生對(duì)流性強(qiáng)降水。

4.2外圍螺旋雨帶影響階段

第二階段降水為熱帶氣旋外圍螺旋雨帶影響。8月27日02∶00，遼寧受500 hPa TC倒槽影響，850 hPa存在風(fēng)速和風(fēng)切變輻合，動(dòng)力條件增強(qiáng)并在遼寧中部最為有利（圖7a）；伴隨TC繼續(xù)北上，TC外圍850 hPa東南急流達(dá)24 m·s-1，水汽和能量輸送較第一階段進(jìn)一步增強(qiáng)，遼寧中東部最大水汽通量達(dá)300×10-1g·hPa-1·cm-1·s-1，最大輻合區(qū)位于遼寧省的中部，水汽通量散度達(dá)到-60×10-8 g·hPa-1·cm-2·s-1，超過(guò)遼寧臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程物理量統(tǒng)計(jì)閾值（孫欣和陳力強(qiáng)，2016），水汽條件充沛（圖7b）。TC 輸送的暖濕氣流在遼寧中部沿干冷氣墊傾斜上升，冷暖空氣交匯產(chǎn)生強(qiáng)暖鋒鋒生并形成傾斜鋒面，鋒面附近為對(duì)流穩(wěn)定層結(jié)（0），遼寧中東部受暖濕氣團(tuán)控制，形成了大范圍中等強(qiáng)度的穩(wěn)定性降水（圖7d）。由于風(fēng)場(chǎng)輻合和暖濕輸送的增強(qiáng)，此階段遼寧鋒生進(jìn)一步發(fā)展，強(qiáng)鋒生發(fā)生在TC倒槽頂部的風(fēng)切變輻合區(qū)，沿TC外圍氣流方向由遼寧東南部移至中部，最大鋒生強(qiáng)度（F）增強(qiáng)至22.5×10-9 k ·m-1·s-1，強(qiáng)雨帶與850 hPa強(qiáng)鋒生區(qū)域基本吻合，同樣推進(jìn)至中部地區(qū)（圖7c）。

由降水量分布（圖2c）及雷達(dá)回波特征（圖3c、d）可知，中部地區(qū)強(qiáng)雨帶具有對(duì)流性，為進(jìn)一步分析該區(qū)域可能存在的大氣不穩(wěn)定特征，圖8給出沿垂直于鋒面經(jīng)強(qiáng)降水區(qū)的絕對(duì)地轉(zhuǎn)動(dòng)量、濕位渦、相當(dāng)位溫、絕對(duì)渦度和相對(duì)濕度的緯向垂直剖面。由圖可見(jiàn)，中部地區(qū)位于鋒面附近，大氣接近飽和（相對(duì)濕度80%以上），存在明顯的等絕對(duì)地轉(zhuǎn)動(dòng)量（M）線斜率小于等相當(dāng)位溫（θe ）線斜率區(qū)域，通過(guò) M θe剖面圖法判定該區(qū)域存θe700 hPa存在濕位渦負(fù)值區(qū)（-0.8～-0.2 PVU，即MPVg小于0），通過(guò)濕位渦分析法可以判定該區(qū)域具有濕對(duì)稱不穩(wěn)定，并且發(fā)展旺盛的濕對(duì)稱不穩(wěn)定主要位于對(duì)流層低層。通過(guò)1.2.2節(jié)與 MSI的兩種判據(jù)均判斷出鋒面附近遼寧中部存在濕對(duì)稱不穩(wěn)定，且不穩(wěn)定區(qū)與強(qiáng)降水區(qū)存在較好對(duì)應(yīng)，該分析結(jié)果印證了前人研究得出的“鋒面帶狀降水、熱帶氣旋等中尺度對(duì)流天氣可能存在濕對(duì)稱不穩(wěn)定機(jī)制”結(jié)論（王宗敏等，2014；張芳華等，2014；王晨曦等，2018）。

此階段，TC外圍輸送的暖濕氣流與遼寧境內(nèi)干冷氣墊相結(jié)合產(chǎn)生暖鋒鋒生，氣流沿鋒面斜升，鋒面附近存在濕對(duì)稱不穩(wěn)定而形成傾斜對(duì)流，遼寧中部的強(qiáng)降水是鋒生及傾斜對(duì)流共同釋放濕對(duì)稱不穩(wěn)定性產(chǎn)生的結(jié)果（Schultz and Schumacher，1999）。這一階段鋒生效應(yīng)既提供了觸發(fā)濕對(duì)稱不穩(wěn)定釋放所需的抬升條件，也有利于濕對(duì)稱不穩(wěn)定的產(chǎn)生。總體而言，第二階段遼寧中東部在對(duì)流穩(wěn)定層結(jié)下形成廣泛的穩(wěn)定性降水，冷暖空氣交匯的鋒面附近存在濕對(duì)稱不穩(wěn)定，導(dǎo)致局部對(duì)流性降水較強(qiáng)，總體表現(xiàn)為混合性降水。

第一、二階段強(qiáng)降水的發(fā)生均存在干冷空氣作用和鋒生強(qiáng)迫動(dòng)力機(jī)制，并且強(qiáng)降水均表現(xiàn)出對(duì)流性，但對(duì)流形成機(jī)制存在明顯差異：第一階段，干冷空氣從中層侵入，遼寧東南部在對(duì)流不穩(wěn)定條件下強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)激發(fā)垂直對(duì)流；第二階段，干冷空氣從底層作用，同時(shí)TC北上后強(qiáng)度減弱造成其外圍垂直方向的不穩(wěn)定性減弱，遼寧中部在對(duì)流穩(wěn)定而濕對(duì)稱不穩(wěn)定條件下產(chǎn)生傾斜對(duì)流，對(duì)流強(qiáng)度弱于第一階段。

4.3 TC 本體影響階段

第三階段降水為熱帶氣旋本體影響。8月27日08∶00，TC 環(huán)流攜帶的水汽和能量輸送至遼寧中西部和北部，但最強(qiáng)水汽輻合區(qū)位于 TC 東北象限（圖9a、b），遼寧大部中低層大氣接近飽和，垂直方向整層受暖濕氣團(tuán)控制，且為對(duì)流穩(wěn)定層結(jié)（0）（圖9d）；TC登陸后強(qiáng)度快速減弱并變性，具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，遼寧處于TC中心偏西側(cè)，高低層風(fēng)力均明顯減弱，動(dòng)力條件偏弱；同時(shí)遼寧境內(nèi)122°—125°E 區(qū)域內(nèi)缺乏適當(dāng)?shù)睦淇諝舛鴾囟忍荻容^小，導(dǎo)致鋒生條件較差，沒(méi)有形成較強(qiáng)鋒生（圖9d）。從鋒生函數(shù)分布（圖9c）也可以看到，鋒生主要發(fā)生于TC 西北側(cè)的東北環(huán)流中，強(qiáng)度明顯減弱，F(xiàn)減小至10×10-9 K·m-1·s-1以下，降水發(fā)生在弱鋒生或鋒消區(qū)?？梢?jiàn)，此階段遼寧位于TC 熱動(dòng)力均減弱明顯的偏西側(cè)，同時(shí)缺乏適當(dāng)?shù)睦淇諝舛h生較弱，在對(duì)流穩(wěn)定條件下形成穩(wěn)定性降水，因此降水強(qiáng)度總體偏弱。

綜上，北上熱帶氣旋“巴威”為遼寧降水提供了持續(xù)的水汽和能量輸送，TC遠(yuǎn)距離和外圍螺旋雨帶影響階段，暖濕氣流與遼寧境內(nèi)干冷空氣結(jié)合而產(chǎn)生較強(qiáng)鋒生，通過(guò)鋒生強(qiáng)迫，分別在對(duì)流不穩(wěn)定和濕對(duì)稱不穩(wěn)定下產(chǎn)生對(duì)流性強(qiáng)降水，強(qiáng)降水與850 hPa強(qiáng)鋒生相對(duì)應(yīng)，外圍螺旋雨帶影響時(shí)兩者區(qū)域基本吻合；而 TC本體影響階段，一方面遼寧所處TC的相對(duì)位置不利，造成熱動(dòng)力條件明顯減弱，另一方面由于缺乏適當(dāng)?shù)睦淇諝舛h生較弱，導(dǎo)致降水偏弱。干冷空氣作用下的大氣不穩(wěn)定條件和鋒生強(qiáng)度造成了前兩個(gè)階段和第三階段降水強(qiáng)度的差異。

5結(jié)論與討論

本文對(duì)熱帶氣旋（TC）“巴威”北上過(guò)程中引發(fā)的遼寧不同階段降水特征和強(qiáng)降水形成機(jī)制進(jìn)行了分析。得出主要結(jié)論如下：

（1）北上TC“巴威”影響下，遼寧強(qiáng)降水過(guò)程分為 TC遠(yuǎn)距離影響、外圍螺旋雨帶影響和TC本體影響三個(gè)階段。前兩個(gè)階段遼寧均產(chǎn)生了對(duì)流性強(qiáng)降水，第二階段對(duì)流強(qiáng)度弱于第一階段；第三階段遼寧產(chǎn)生穩(wěn)定性降水，降水強(qiáng)度偏弱。

（2） TC“巴威”北上過(guò)程中為遼寧降水提供了持續(xù)的水汽和能量。前兩個(gè)階段均存在干冷空氣作用和鋒生強(qiáng)迫動(dòng)力機(jī)制，但對(duì)流的形成機(jī)制不同：第一階段，TC輸送的暖濕氣流在遼寧東南部與中層干冷空氣交匯而形成對(duì)流不穩(wěn)定和較強(qiáng)鋒生，鋒生強(qiáng)迫促使對(duì)流不穩(wěn)定能量釋放而激發(fā)垂直對(duì)流；第二階段，TC外圍暖濕空氣在遼寧中部沿干冷氣墊斜升而形成濕對(duì)稱不穩(wěn)定和強(qiáng)鋒生，鋒面強(qiáng)迫抬升促使?jié)駥?duì)稱不穩(wěn)定釋放而產(chǎn)生傾斜對(duì)流。第三階段，TC登陸后強(qiáng)度快速減弱，遼寧處于TC熱動(dòng)力均明顯減弱的偏西側(cè)，同時(shí)缺乏適當(dāng)?shù)睦淇諝舛h生較弱，導(dǎo)致降水偏弱。

（3）強(qiáng)降水與850 hPa強(qiáng)鋒生相對(duì)應(yīng)，外圍螺旋雨帶影響時(shí)兩者區(qū)域基本吻合，對(duì)TC降水預(yù)報(bào)具有一定的指示作用。

本文研究表明，干冷空氣作用下TC 可引發(fā)遠(yuǎn)距離的對(duì)流性強(qiáng)降水，TC北上后即使強(qiáng)度減弱，仍可產(chǎn)生傾斜對(duì)流而導(dǎo)致遼寧局部降水偏強(qiáng)；TC降水預(yù)報(bào)中要特別關(guān)注TC與干冷空氣相互作用能否引起鋒生和大氣不穩(wěn)定的發(fā)展。另外，本文僅定性分析了干冷空氣在不同階段降水中的作用，其強(qiáng)度對(duì)TC降水的定量貢獻(xiàn)有待進(jìn)一步研究。

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（責(zé)任編輯唐永蘭）