任麗，王曉雪，張桂華

(黑龍江省氣象臺(tái)，黑龍江 哈爾濱 150030)

1 引言

臺(tái)風(fēng)暴雨是我國(guó)最常見的災(zāi)害性天氣之一，臺(tái)風(fēng)活動(dòng)不僅能給東南沿海帶來(lái)大范圍的暴雨天氣[1-3]，還會(huì)轉(zhuǎn)向北上深入內(nèi)陸給內(nèi)陸地區(qū)帶來(lái)暴雨[4-6]，甚至創(chuàng)紀(jì)錄的極端降水，如75·8 特大暴雨[7]。西北太平洋上生成的臺(tái)風(fēng)近半數(shù)會(huì)向北或東北轉(zhuǎn)向發(fā)生變性[8]，變性過(guò)程中臺(tái)風(fēng)暖心結(jié)構(gòu)會(huì)遭到破壞，逐漸向溫帶氣旋轉(zhuǎn)變，強(qiáng)降水往往呈現(xiàn)非對(duì)稱性，還可能引發(fā)比變性前更強(qiáng)的災(zāi)害性天氣[9-11]。吳丹等[12]發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)“天兔”降水的非對(duì)稱分布與冷暖鋒的相對(duì)強(qiáng)弱、水汽輸送情況以及高空冷空氣下傳等有直接關(guān)系。程正泉等[13]研究臺(tái)風(fēng)“海馬”變性加強(qiáng)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)與高空槽前急流發(fā)生耦合，冷空氣侵入臺(tái)風(fēng)環(huán)流內(nèi)部形成半冷半暖結(jié)構(gòu)；“海馬”變性加強(qiáng)能量主要來(lái)自冷空氣下沉釋放的有效位能，以及臺(tái)風(fēng)與環(huán)境相互作用過(guò)程中總動(dòng)能通過(guò)輻散風(fēng)向低壓動(dòng)能的轉(zhuǎn)化。除了對(duì)單個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程的研究外，一些學(xué)者針對(duì)北上臺(tái)風(fēng)氣候特征及臺(tái)風(fēng)暴雨大尺度環(huán)流和物理量分布等開展一系列研究工作[14-17]。梁莉等[18]研究2008—2014年登陸我國(guó)大陸地區(qū)臺(tái)風(fēng)地面風(fēng)場(chǎng)演變和大風(fēng)分布特征、海島站和內(nèi)陸站的風(fēng)速差異以及海拔對(duì)風(fēng)力造成的影響。江漫等[19]對(duì)1959—2012 年的極端降水臺(tái)風(fēng)的氣候特征進(jìn)行研究，針對(duì)單個(gè)臺(tái)風(fēng)影響過(guò)程中所造成極端降水的影響范圍、降水日數(shù)和降水強(qiáng)度異常等指數(shù)進(jìn)行逐個(gè)評(píng)估，建立了極端降水臺(tái)風(fēng)綜合指數(shù)，統(tǒng)計(jì)分析了這些臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)及強(qiáng)度的月際分布特征和路徑特點(diǎn)。

黑龍江省地處祖國(guó)最北部，受到臺(tái)風(fēng)影響的機(jī)會(huì)不多，平均每年不足1 次，近年來(lái)有增多增強(qiáng)的趨勢(shì)。2015年以后每年都有北上臺(tái)風(fēng)給黑龍江省帶來(lái)暴雨天氣，但多數(shù)臺(tái)風(fēng)北上到較高緯度已經(jīng)停止編號(hào)或變性為溫帶氣旋[20-22]，或是與西風(fēng)帶冷渦（槽）發(fā)生相互作用而產(chǎn)生暴雨[23-25]。對(duì)東北地區(qū)臺(tái)風(fēng)暴雨的研究較少，且基本停留在個(gè)例分析階段，氣候特征統(tǒng)計(jì)方面基本是空白。本文通過(guò)研究近60 年（1961—2020 年）臺(tái)風(fēng)活動(dòng)規(guī)律、臺(tái)風(fēng)暴雨時(shí)空分布和環(huán)流形勢(shì)及各物理量統(tǒng)計(jì)特征等，來(lái)總結(jié)臺(tái)風(fēng)影響黑龍江省的氣候規(guī)律。

2 資料與方法

臺(tái)風(fēng)路徑使用中國(guó)氣象局上海臺(tái)風(fēng)研究所整編的1961—2020 年臺(tái)風(fēng)最佳路徑，降水資料使用黑龍江省83 個(gè)國(guó)家基本氣象站08—08 時(shí)的日降水量資料。1999—2020 年NCEP FNL 再分析資料，時(shí)間分辨率6 h，空間分辨率1 °×1 °；1961—2020 年NCEP/NCAR 再分析資料，時(shí)間分辨率6 h，空間分辨率2.5 °×2.5 °。

本文定義的臺(tái)風(fēng)暴雨的標(biāo)準(zhǔn)：出現(xiàn)暴雨的站次≥1，記為一個(gè)暴雨日；臺(tái)風(fēng)環(huán)流影響黑龍江省期間連續(xù)出現(xiàn)≥1個(gè)暴雨日，記為一次臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程。個(gè)例選取主要依據(jù)大氣環(huán)流形勢(shì)和衛(wèi)星云圖等觀測(cè)資料進(jìn)行綜合判斷，僅包括臺(tái)風(fēng)路徑到達(dá)35 °N以北且臺(tái)風(fēng)環(huán)流直接或間接影響產(chǎn)生的暴雨過(guò)程。

分別使用每種臺(tái)風(fēng)暴雨類型的暴雨站次排名最靠前的半數(shù)以上個(gè)例（且≥4個(gè)個(gè)例）形勢(shì)場(chǎng)進(jìn)行算術(shù)平均，得到合成形勢(shì)場(chǎng)。每個(gè)個(gè)例選取暴雨開始前最近時(shí)次的數(shù)據(jù)（若降水持續(xù)時(shí)間≥2 d，則選取臺(tái)風(fēng)主體離黑龍江省最近的一天）。使用每一次臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程中暴雨區(qū)各物理量面積平均值制作箱形圖。

3 臺(tái)風(fēng)暴雨氣候特征

近60年黑龍江省受臺(tái)風(fēng)環(huán)流影響出現(xiàn)暴雨的臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)為48 個(gè)，平均1 年不足1 個(gè)，暴雨日數(shù)70日。31 個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨持續(xù)時(shí)間為1 d，14 個(gè)為2 d，2個(gè)為3 d，1 個(gè)最長(zhǎng)為5 d（表1）。從年份上看（圖1a），臺(tái)風(fēng)暴雨分布很不均勻，集中時(shí)段為：1963—1966 年、1984—1987 年、1993—1995 年、2010—2012 年、2015—2020 年。2010 年以后臺(tái)風(fēng)暴雨個(gè)數(shù)明顯增加，11 年出現(xiàn)20 個(gè)，占據(jù)總個(gè)數(shù)的41.67%。

圖1 黑龍江省1961—2020年逐年出現(xiàn)暴雨的臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)（a）及年平均每個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨以上降水站次（b）

表1 不同環(huán)流類型臺(tái)風(fēng)暴雨的基本特征

從暴雨以上量級(jí)降水站次的逐年分布圖上看（圖1b），60 年來(lái)黑龍江省出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)暴雨397 站次，大暴雨量級(jí)的極端降水很少出現(xiàn)，僅出現(xiàn)34站次。使用年平均每個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨站次分布代表每年臺(tái)風(fēng)暴雨強(qiáng)度，從逐年分布上看，年平均每個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨站次最多的峰值出現(xiàn)在1965、1982、1994、2012、2020 年。值得注意的是2015 年之后逐年遞增，2020 年強(qiáng)度最大，年平均每個(gè)臺(tái)風(fēng)造成暴雨28.3站次。1982 年次之，平均每個(gè)臺(tái)風(fēng)造成暴雨24 站次。

從時(shí)間分布上看（圖2a），黑龍江省出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)暴雨的時(shí)段是6 月下旬至9 月中旬，生命史最強(qiáng)強(qiáng)度均是熱帶風(fēng)暴以上級(jí)別，其中臺(tái)風(fēng)以上強(qiáng)度為38 個(gè)，占79.17%，臺(tái)風(fēng)以上又以超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（19 個(gè)，39.58%）個(gè)數(shù)最多。8 月下旬以后，超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的比例迅速上升，9月中旬能給黑龍江省帶來(lái)暴雨的臺(tái)風(fēng)均是超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。臺(tái)風(fēng)暴雨站次最多的時(shí)間是7月下旬至9 月上旬基本與臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)成正比（圖2b）。9 月上旬臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)不多，僅為4 個(gè)，卻出現(xiàn)暴雨85 站次，僅次于8 月下旬（96 站次）和8 月上旬（91 站次）。可見要足夠重視9 月上旬能給黑龍江省帶來(lái)暴雨的臺(tái)風(fēng)。

圖2 黑龍江省1961—2020年49個(gè)暴雨過(guò)程臺(tái)風(fēng)的逐旬分布（a）及暴雨以上降水站次的逐旬分布（b）

從空間分布上看（圖3），黑龍江省受臺(tái)風(fēng)影響出現(xiàn)暴雨的次數(shù)自東南向西北遞減，西北部的大興安嶺地區(qū)從未受臺(tái)風(fēng)影響出現(xiàn)過(guò)暴雨以上量級(jí)降水。中東部地區(qū)受臺(tái)風(fēng)影響出現(xiàn)暴雨的次數(shù)較多（＞5 次）。出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)暴雨次數(shù)較多的站點(diǎn)多數(shù)與地形有關(guān)：松嫩平原北部和東部向山區(qū)過(guò)度地區(qū)，及小興安嶺南側(cè)和長(zhǎng)白山脈北側(cè)的迎風(fēng)坡。綏芬河站位于長(zhǎng)白山脈北側(cè)東麓，出現(xiàn)暴雨以上量級(jí)降水12 次，其中大暴雨2 次；其次是佳木斯和湯原站位于三江平原西南側(cè)，有喇叭口地形，出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)暴雨11次。

圖3 黑龍江省83個(gè)國(guó)家基本氣象站出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)暴雨（數(shù)值）和大暴雨（填色圓點(diǎn)）次數(shù)

4 臺(tái)風(fēng)暴雨分型及各類型特征

4.1 臺(tái)風(fēng)暴雨分型

將48 個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程的高空環(huán)流形勢(shì)分為3型8類（圖4）：臺(tái)風(fēng)環(huán)流暴雨型A、臺(tái)風(fēng)和冷渦（槽）相互作用暴雨型B及冷渦（槽）暴雨型C。

圖4 A-Ⅰ（a）、A-Ⅱ（b）、A-Ⅲ（c）、B-Ⅰ（d）、B-Ⅱ（e）、B-Ⅲ（f）、C-Ⅰ（g）、C-Ⅱ（h）類臺(tái)風(fēng)暴雨的臺(tái)風(fēng)路徑圖

臺(tái)風(fēng)環(huán)流暴雨型是指臺(tái)風(fēng)北上登陸后環(huán)流直接移入黑龍江省產(chǎn)生的暴雨過(guò)程，到達(dá)黑龍江時(shí)可能為臺(tái)風(fēng)、變性臺(tái)風(fēng)或臺(tái)風(fēng)殘渦。分為3 類：由內(nèi)蒙古移入的西路類（A-Ⅰ）只出現(xiàn)過(guò)1 個(gè)臺(tái)風(fēng)，1974 年8 月30 日，造成3 站次暴雨（表1）；由吉林移入的中路類（A-Ⅱ），出現(xiàn)過(guò)16 個(gè)臺(tái)風(fēng)，有6 個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨持續(xù)時(shí)間≥2 d（占比37.5%），其中1 個(gè)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)為3 d。時(shí)間分布在7 月末至9 月上旬，最早在7 月30 日（1964 年），最晚9 月8 日（2020年），平均每個(gè)臺(tái)風(fēng)會(huì)帶來(lái)暴雨以上量級(jí)降水13.2站次；移經(jīng)俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)北上的東路類（A-Ⅲ），出現(xiàn)過(guò)6 個(gè)臺(tái)風(fēng)，暴雨持續(xù)時(shí)間1 d（50%）或2 d（50%）。時(shí)間跨度從7 月16 日（1987 年）到9 月18日（2012 年），平均每個(gè)臺(tái)風(fēng)會(huì)帶來(lái)暴雨以上量級(jí)降水4.3站次。

臺(tái)風(fēng)和冷渦（槽）相互作用暴雨型是指冷渦（槽）系統(tǒng)位于東北地區(qū)，臺(tái)風(fēng)移入日本海后西折或在華東以南地區(qū)登陸（或近海北上），與冷渦（槽）合并加強(qiáng)或相距10 個(gè)經(jīng)距以內(nèi)，兩者有明顯的相互作用。分為3 類：臺(tái)風(fēng)和冷渦相互作用類（B-Ⅰ）出現(xiàn)過(guò)5 個(gè)臺(tái)風(fēng)，有3 個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨持續(xù)時(shí)間≥2 d（60%），其中1 個(gè)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)為3 d。時(shí)間跨度大：從6月21日（1963年）到8月31日（2016年），平均每個(gè)臺(tái)風(fēng)會(huì)帶來(lái)暴雨以上量級(jí)降水6站次；臺(tái)風(fēng)減弱并入高空槽類（B-Ⅱ）出現(xiàn)過(guò)5 個(gè)臺(tái)風(fēng)，暴雨持續(xù)時(shí)間1 d（60%）或2 d（40%）。時(shí)間分布在7月12 日（2015 年）到8 月20 日（2018 年），平均每個(gè)臺(tái)風(fēng)會(huì)帶來(lái)暴雨以上量級(jí)降水13.6 站次；臺(tái)風(fēng)和冷槽相互作用類（B-Ⅲ）出現(xiàn)過(guò)3個(gè)臺(tái)風(fēng)，暴雨持續(xù)時(shí)間均為1 d。時(shí)間分布在7 月4 日（2018 年）到8月21 日（1970 年），平均每個(gè)臺(tái)風(fēng)會(huì)帶來(lái)暴雨以上量級(jí)降水3.7站次。

冷渦（槽）暴雨型是指降水主體為冷渦（槽），臺(tái)風(fēng)北上且從日本海附近區(qū)域經(jīng)過(guò)，距離黑龍江省較遠(yuǎn)，臺(tái)風(fēng)為暴雨提供水汽輸送。分為2 類：冷渦類（C-Ⅰ）出現(xiàn)過(guò)10 個(gè)臺(tái)風(fēng)，有3 個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨持續(xù)時(shí)間≥2 d（30%），其中1 個(gè)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)為5 d。時(shí)間分布在7 月11 日（2006 年）到9 月16 日（2000年），平均每個(gè)臺(tái)風(fēng)會(huì)帶來(lái)暴雨以上量級(jí)降水7.9站次；淺槽類（C-Ⅱ）出現(xiàn)過(guò)2 個(gè)臺(tái)風(fēng)，暴雨持續(xù)時(shí)間均為1 d。集中出現(xiàn)在7 月25 日（1995 年）到7月27 日（1999 年），平均每個(gè)臺(tái)風(fēng)會(huì)帶來(lái)暴雨以上量級(jí)降水2站次。

可見A-Ⅱ和C-Ⅰ的臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)最多。能給黑龍江省帶來(lái)較大范圍暴雨（平均每個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程暴雨以上量級(jí)降水＞4 站次）的環(huán)流形勢(shì)為：A-Ⅱ、A-Ⅲ、B-Ⅰ、B-Ⅱ、C-Ⅰ，且只有以上5類出現(xiàn)暴雨持續(xù)時(shí)間≥2 d的個(gè)例，占比30%～60%。又以A-Ⅱ和B-Ⅱ造成的暴雨范圍最廣（＞13 站次），它們的共同特點(diǎn)是臺(tái)風(fēng)攜帶大量暖濕空氣以偏南路徑直接移入（近），給黑龍江省帶來(lái)大范圍的暴雨。

表2 為暴雨以上量級(jí)站次最多的前18 個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程，A-Ⅱ類9次，A-Ⅲ類1次，B-Ⅰ類1次，B-Ⅱ類3次，C-Ⅰ類4次。造成大范圍暴雨的臺(tái)風(fēng)以A-Ⅱ類最多，暴雨以上降水站次最多的臺(tái)風(fēng)是2009 號(hào)臺(tái)風(fēng)“美莎克”，42 站次。1908 號(hào)臺(tái)風(fēng)“范斯高”暴雨持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)（持續(xù)5 d），造成的單日降水量最大，為170.4 mm。B 型和C 型暴雨過(guò)程有較強(qiáng)冷空參與，對(duì)流活躍，通常雨強(qiáng)較大，單日降水量＞120 mm 的臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程多數(shù)為這兩型。而A 型暴雨過(guò)程以臺(tái)風(fēng)環(huán)流降水為主，多數(shù)為穩(wěn)定性降水，以降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)為主要特點(diǎn)。

表2 暴雨站次排名前18位的臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程概況

4.2 不同類型臺(tái)風(fēng)暴雨環(huán)流形勢(shì)特征

下面對(duì)于影響最大的A-Ⅱ、A-Ⅲ、B-Ⅰ、B-Ⅱ和C-Ⅰ共5 類臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程的500 hPa 大尺度環(huán)流結(jié)構(gòu)、850 hPa 環(huán)流及水汽特征等進(jìn)行合成分析，來(lái)研究每一類臺(tái)風(fēng)暴雨的環(huán)流形勢(shì)特點(diǎn)。

臺(tái)風(fēng)由吉林移入黑龍江的A-Ⅱ類，500 hPa 高空環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)合成后如圖5a所示，副高呈塊狀，位置最偏北。副高北界到達(dá)本州島，西界近南北向，多數(shù)臺(tái)風(fēng)沿副高西側(cè)近海北上（圖4b），在遼東半島到朝鮮半島一帶登陸，由吉林移入黑龍江。臺(tái)風(fēng)北上到東北地區(qū)后，其中心在500 hPa上依然有閉合的環(huán)流，表明臺(tái)風(fēng)依然維持一定的強(qiáng)度。高緯度環(huán)流較為平直，在貝加爾湖附近有短波槽引導(dǎo)冷空氣南下，促使臺(tái)風(fēng)北上變性。通常給黑龍江省帶來(lái)大范圍的暴雨天氣。850 hPa 上（圖5f）低渦中心位于吉林東部，表現(xiàn)為3圈完整的閉合環(huán)流，中心最低氣壓達(dá)到132 dagpm。具有半冷半暖結(jié)構(gòu)：東側(cè)有20 ℃暖中心，西北側(cè)冷空氣＜14 ℃。偏南氣流將日本海水汽向黑龍江輸送，水汽輸送帶上的通量大值中心＞35 g/（s·cm·hPa）；黑龍江中南部地區(qū)有大范圍的水汽輻合區(qū)，中心強(qiáng)度＜-2×10-7g/（s·cm2·hPa）。

圖5 A-Ⅱ（a，f）、A-Ⅲ（b，g）、B-Ⅰ（c，h）、B-Ⅱ（d，i）、C-Ⅰ（e，j）類臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程500 hPa位勢(shì)高度圖（黑色實(shí)線，單位：dagpm）（a～e）及850 hPa位勢(shì)高度（黑色實(shí)線，單位：dagpm）、溫度（紅色虛線，單位：℃）、水汽通量（箭矢，單位：g·s-1·cm-1·hPa-1）和水汽通量散度（陰影，單位：10-7 g/(s·cm·hPa）合成圖（f～j）

移經(jīng)俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)北上的A-Ⅲ類，高空環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)合成后如圖5b所示，副高位置偏東，位于西太平洋上，黑龍江省大興安嶺以北地區(qū)有冷渦活動(dòng)，臺(tái)風(fēng)移經(jīng)日本海北上（圖4c）減弱為高空槽，通常給黑龍江東部地區(qū)帶來(lái)暴雨。低層渦中心位于朝鮮東北部與日本海交界附近（圖5g），也可見3圈完整的閉合環(huán)流，中心最低氣壓達(dá)到132 dagpm。同樣具有半冷半暖結(jié)構(gòu)：東側(cè)有18 ℃暖脊，西北側(cè)冷空氣＜12 ℃，低層溫度比A-Ⅱ類低。偏南和偏東氣流將日本海水汽向黑龍江輸送的，水汽輸送帶上的通量大值中心＞35 g/（s·cm·hPa）；黑龍江東部地區(qū)為水汽輻合區(qū)，中心強(qiáng)度可達(dá)-2×10-7g/（s·cm2·hPa）。

臺(tái)風(fēng)和冷渦相互作用的B-Ⅰ類，高空環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)合成后如圖5c 所示，西太平洋到鄂霍次克海為強(qiáng)大穩(wěn)定的暖高壓脊，東北地區(qū)南部為冷渦。臺(tái)風(fēng)沿日本海北上（圖4d），多數(shù)到40 °N 向西轉(zhuǎn)向，與冷渦互旋發(fā)生藤原效應(yīng)，有的臺(tái)風(fēng)與冷渦合并，有的再度東移北上，通常給黑龍江東部地區(qū)帶來(lái)暴雨。低渦位置與A-Ⅲ類相近（圖5h），只是強(qiáng)度偏弱，低渦北側(cè)有偏東氣流將日本海上水汽向黑龍江輸送，水汽輸送帶上的通量大值中心位于俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)，達(dá)25 g/（s·cm·hPa），低層強(qiáng)水汽輻合區(qū)位于黑龍江中東部，輻合中心強(qiáng)度＜-1.5×10-7g/（s·cm2·hPa）。低渦東側(cè)為暖氣團(tuán)，暖中心強(qiáng)度＞18 ℃；西北側(cè)有冷空氣活動(dòng)，冷中心強(qiáng)度＜12 ℃。

臺(tái)風(fēng)減弱并入高空槽的B-Ⅱ類，高空環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)合成后如圖5d所示，副高位置最偏西，向西伸展到黃海和朝鮮半島，副高西側(cè)的華北到內(nèi)蒙古一帶為高空槽。多數(shù)臺(tái)風(fēng)在華南到華東一帶登陸后，在內(nèi)陸北上迅速減弱并入到高空槽中。黑龍江大興安嶺地區(qū)為淺槽，向南輸送冷空氣，與華北高空槽向北輸送的暖濕空氣交綏，降水加強(qiáng)（表2）。低層?xùn)|北到華東地區(qū)為槽區(qū)（圖5i），在內(nèi)蒙古到遼寧一帶形成低渦，低渦東側(cè)偏南氣流將黃渤海水汽向北輸送，水汽輸送帶上的通量大值中心位于遼寧和吉林，達(dá)25 g/（s·cm·hPa），低層強(qiáng)水汽輻合區(qū)位于吉林西部，黑龍江西南部輻合強(qiáng)度＜-1.5×10-7g/（s·cm2·hPa）。槽前暖氣團(tuán)強(qiáng)度和范圍最大，＞20 ℃的暖空氣到達(dá)黑龍江省東南部；低渦西北側(cè)有16 ℃的冷空氣活動(dòng)。

冷渦暴雨C-Ⅰ類，降水主體為冷渦。高空環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)合成后如圖5e 所示，副高位于日本島東南側(cè)，冷渦位于內(nèi)蒙古中東部，臺(tái)風(fēng)沿副高西側(cè)北上到日本海向東轉(zhuǎn)向（圖4g），在500 hPa上表現(xiàn)為冷渦向日本海伸出的淺槽，沿冷渦旋轉(zhuǎn)減弱消失。臺(tái)風(fēng)與降水系統(tǒng)相距較遠(yuǎn)，通常經(jīng)向上相距15 °以上，臺(tái)風(fēng)為降水提供水汽輸送。此類暴雨表現(xiàn)為不穩(wěn)定性降水，具有局地性強(qiáng)、雨強(qiáng)大等典型冷渦暴雨特征。冷渦范圍較大，低層占據(jù)整個(gè)東北地區(qū)，南至華東地區(qū)，東至日本島（圖5j）。冷渦北側(cè)有偏東氣流將日本海水汽向西輸送，水汽通量普遍＜10 g（/s·cm·hPa），低層強(qiáng)水汽輻合區(qū)位于吉林中部到黑龍江中南部，輻合強(qiáng)度＜-1×10-7g/（s·cm2·hPa）。冷渦東側(cè)為暖氣團(tuán)，暖中心強(qiáng)度＞20 ℃；西北側(cè)有冷空氣活動(dòng)，冷中心強(qiáng)度＜14 ℃。

可見A-Ⅱ和A-Ⅲ兩類暴雨過(guò)程水汽輸送和水汽輻合是所有過(guò)程中最強(qiáng)的。兩類過(guò)程的不同之處在于：A-Ⅱ類低渦強(qiáng)度更大、渦中心位置更偏西偏北、水汽輻合區(qū)的范圍和強(qiáng)度更大、低層氣溫更高?？梢夾-Ⅱ類水汽、熱力和動(dòng)力條件較A-Ⅲ類更好，更有利于出現(xiàn)大范圍的暴雨。B-Ⅱ類暴雨過(guò)程副高位置最偏西、低層氣溫最高，即熱力條件最好，成為暴雨站次最多的一類臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程。C-Ⅰ類過(guò)程具有典型冷渦暴雨的特征。

5 物理量特征

計(jì)算暴雨開始前最近時(shí)次（若降水持續(xù)時(shí)間≥2 d，則選取臺(tái)風(fēng)主體離黑龍江省最近的一天）的850 hPa 假相當(dāng)位溫和比濕；降水最強(qiáng)時(shí)間最近時(shí)次的850 hPa 水汽通量、925 hPa 水汽通量散度、700 hPa 垂直速度和渦度、925 hPa 和300 hPa 散度及850 hPa 鋒生函數(shù)。制作箱形圖時(shí)，850 hPa 水汽通量選取黑龍江省內(nèi)最大格點(diǎn)值。其它物理量選取暴雨區(qū)面積平均值，這里同一暴雨過(guò)程中的不同物理量采用相同格點(diǎn)；不同暴雨過(guò)程所選取的暴雨區(qū)不相同。統(tǒng)計(jì)全部個(gè)例及5 類典型臺(tái)風(fēng)暴雨的物理量特征。

臺(tái)風(fēng)北上能給黑龍江帶來(lái)暴雨的熱力和水汽條件，暴雨開始前850 hPa假相當(dāng)位溫平均會(huì)達(dá)到336.5 K（圖6a）、比濕達(dá)到11.6 g/kg（圖6b）。其中B-Ⅱ類和A-Ⅱ類個(gè)例θse和比濕的均值最大，θse均值分別為342 K 和340.7 K，比濕均值分別為13 g/kg和12.4 g/kg?？梢姛崃退麠l件好，是造成大范圍臺(tái)風(fēng)暴雨的重要條件。A-Ⅲ類平均θse和比濕最小，分別為326.3 K和9.7 g/kg。

圖6 所有個(gè)例及5類臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程850 hPa假相當(dāng)位溫（a，單位：K）、比濕（b，單位：g/kg）和水汽通量（c，單位：g/（s·cm·hPa）、925 hPa水汽通量散度（d，單位：10-7 g/（s·cm2·hPa））的箱形圖

降水最強(qiáng)時(shí)到達(dá)黑龍江省的850 hPa 水汽通量平均可達(dá)15.1 g（/s·cm·hPa）（圖6c）；暴雨區(qū)925 hPa 水汽通量散度平均為-2.3×10-7g（/s·cm2·hPa）（圖6d）。A-Ⅱ、B-Ⅰ和B-Ⅱ類超過(guò)平均值，其中A-Ⅱ類個(gè)例的水汽輸送和輻合最強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其它類型個(gè)例，850 hPa 水汽通量平均為19.5 g（/s·cm·hPa）；暴雨區(qū)925 hPa 水汽通量散度平均為-3.3×10-7g（/s·cm2·hPa）。

臺(tái)風(fēng)北上到較高緯度給黑龍江帶來(lái)暴雨降水最強(qiáng)時(shí)，暴雨區(qū)對(duì)流層中下層均為正渦度，700 hPa 正渦度平均為3.8×10-5s-1，A-Ⅱ、A-Ⅲ和B-Ⅱ類暴雨過(guò)程超過(guò)平均值（圖7a）。A-Ⅱ類是臺(tái)風(fēng)由吉林移入黑龍江的過(guò)程中逐漸變性加強(qiáng)，平均渦度最大，達(dá)到5.3×10-5s-1。暴雨區(qū)低層輻合與高層輻散量級(jí)相當(dāng)，輻合強(qiáng)度略大于輻散：925 hPa 輻合平均為-1.7×10-5s-1，300 hPa 輻散為1.3×10-5s-1。各類型暴雨高層輻散相差不大，離散度較小。A-Ⅱ類低層輻合最強(qiáng)，平均可達(dá)-2.3×10-5s-1。臺(tái)風(fēng)暴雨降水最強(qiáng)時(shí)間一般最大上升速度出現(xiàn)在中下層，所以選取700 hPa 垂直速度做箱形圖（圖7b），可見平均垂直速度-0.29 Pa/s，A-Ⅱ類最大可達(dá)-0.39 Pa/s。

圖7 所有個(gè)例及5類臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程700 hPa渦度、925 hPa和300 hPa散度（a，單位：10-5 s-1），700 hPa垂直速度（b，單位：Pa/s），850 hPa 鋒生函數(shù)（c，單位：10-2 K/（h·km）的箱形圖

臺(tái)風(fēng)影響黑龍江時(shí)總是伴隨著低層鋒生，850 hPa 鋒生強(qiáng)度平均為1.1×10-2K/(h·km)，A-Ⅱ類最大可達(dá)1.6×10-2K/(h·km)（圖7c）。最小的是C-Ⅰ類冷渦暴雨，鋒生強(qiáng)度只有0.5×10-2K/(h·km)，說(shuō)明此類暴雨與鋒生關(guān)系不大。

綜上可見，從產(chǎn)生暴雨的熱力、動(dòng)力和水汽條件上看，A-Ⅱ類臺(tái)風(fēng)暴雨的各個(gè)物理量特征最突出（θse和比濕略小于B-Ⅱ類），18 次大范圍暴雨過(guò)程中有9 次暴雨以上量級(jí)站次超過(guò)10 站，范圍最大的臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程（2009 號(hào)臺(tái)風(fēng)“美莎克”）正是A-Ⅱ類。B-Ⅱ類臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程的暖濕空氣最強(qiáng)，盡管動(dòng)力條件稍差，但較好的熱力和水汽條件也足以造成大范圍的暴雨天氣成為平均單個(gè)過(guò)程出現(xiàn)暴雨以上站次最多的類型。

6 結(jié)論與討論

（1）黑龍江省臺(tái)風(fēng)暴雨年度分布不均勻，2010 年以后造成暴雨的臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)增加，2015 年之后臺(tái)風(fēng)暴雨強(qiáng)度持續(xù)增強(qiáng)，2020 年達(dá)到最強(qiáng)。黑龍江省臺(tái)風(fēng)暴雨站次最多的時(shí)間是7 月下旬至9月上旬。影響黑龍江省的臺(tái)風(fēng)生命史最強(qiáng)強(qiáng)度均是熱帶風(fēng)暴以上級(jí)，又以超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)最多。從空間分布上看，黑龍江省受臺(tái)風(fēng)影響出現(xiàn)暴雨的次數(shù)自東南向西北遞減，暴雨次數(shù)多的站點(diǎn)一般與地形有關(guān)。

（2）將臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程的高空環(huán)流形勢(shì)分為3型8 類，A 型暴雨過(guò)程以臺(tái)風(fēng)環(huán)流降水為主，多數(shù)為穩(wěn)定性降水，降水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，B 型和C 型暴雨過(guò)程有較強(qiáng)冷空參與，對(duì)流活躍，通常雨強(qiáng)較大。A-Ⅱ和C-Ⅰ兩種環(huán)流形勢(shì)出現(xiàn)的臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)最多。給黑龍江省帶來(lái)較大范圍和較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的暴雨環(huán)流形勢(shì)為：B-Ⅱ、A-Ⅱ、C-Ⅰ、B-Ⅰ、A-Ⅲ，又以A-Ⅱ和B-Ⅱ造成的暴雨范圍最廣（＞13站次）。

（3）黑龍江省臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程低空均有低渦活動(dòng)，低渦東側(cè)為暖濕氣團(tuán)，西北側(cè)有冷空氣活動(dòng)；水汽主要來(lái)自日本海；低層輻合中心與暴雨區(qū)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。從產(chǎn)生暴雨的熱力、動(dòng)力和水汽條件上看，A-Ⅱ類臺(tái)風(fēng)暴雨的各個(gè)物理量特征最突出（θse和比濕略小于B-Ⅱ類），B-Ⅱ類臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程的暖濕空氣最強(qiáng)，盡管動(dòng)力條件稍差，但較好的熱力和水汽條件也足以造成大范圍的暴雨天氣成為平均單個(gè)過(guò)程出現(xiàn)暴雨以上站次最多的類型。