徐玉秀 蔣姍姍 張 璇 周福然 曲梓祎 姜 文

（1.錦州市氣象局，遼寧 錦州 121000；2.通遼市氣象局，內(nèi)蒙古 通遼 028000；3.遼寧省氣象臺(tái)，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

0 引言

臺(tái)風(fēng)和暴雨是我國(guó)沿海地區(qū)夏季主要的災(zāi)害性天氣系統(tǒng)，臺(tái)風(fēng)災(zāi)害多是由大風(fēng)、暴雨和風(fēng)暴潮等引起的，會(huì)對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅［1］。臺(tái)風(fēng)北上與冷空氣相互作用，通常會(huì)產(chǎn)生大范圍暴雨天氣。狄利華等［2］研究表明冷空氣入侵臺(tái)風(fēng)環(huán)流，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，使位能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，對(duì)觸發(fā)暴雨也有重要作用。蔣小平等［3］研究指出，環(huán)境流場(chǎng)輸送暖濕氣流為暴雨區(qū)補(bǔ)充不穩(wěn)定能量和水汽，對(duì)暴雨的產(chǎn)生起到了十分重要的作用。雖然目前相關(guān)學(xué)者對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨的研究較為廣泛，但由于臺(tái)風(fēng)暴雨的影響因子較多，成因復(fù)雜，影響東北地區(qū)的臺(tái)風(fēng)又相對(duì)較少，因此對(duì)臺(tái)風(fēng)的路徑、強(qiáng)度及冷空氣作用下臺(tái)風(fēng)倒槽的斜壓發(fā)展及降水落區(qū)和強(qiáng)度的預(yù)報(bào)一直以來(lái)都是天氣預(yù)報(bào)工作中的難點(diǎn)，需通過(guò)總結(jié)分析東北地區(qū)臺(tái)風(fēng)暴雨的成因，不斷提高臺(tái)風(fēng)暴雨精細(xì)化預(yù)報(bào)能力。

1 降水實(shí)況特征

2019 年8 月10 日05 時(shí)至15 日08 時(shí)，錦州地區(qū)出現(xiàn)總降水量達(dá)暴雨到大暴雨，局部特大暴雨天氣。此次降水過(guò)程的特點(diǎn)為：①持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。受西風(fēng)帶冷空氣和副熱帶高壓影響，錦州地區(qū)自10日05時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)降水，11 日08 時(shí)開(kāi)始，受臺(tái)風(fēng)“利奇馬”外圍云系等連續(xù)影響，降水截至15 日00 時(shí)結(jié)束，累計(jì)時(shí)長(zhǎng)為115 h；②累計(jì)雨量大。錦州地區(qū)平均降水量為129 mm，全市109個(gè)氣象觀測(cè)站，全部出現(xiàn)降水，其中累計(jì)降水量最大為253.5 mm，出現(xiàn)在凌海市大業(yè)鎮(zhèn)，累計(jì)降水量超過(guò)200 mm的有32個(gè)站，累計(jì)降水量在100～200 mm之間的有66個(gè)站，其他各站累計(jì)降水量在50～100 mm 之間（如圖1 所示）。③風(fēng)雨齊上陣。受臺(tái)風(fēng)影響，降水期間同時(shí)還出現(xiàn)了大風(fēng)天氣，錦州地區(qū)陸地出現(xiàn)東北風(fēng)5～6 級(jí)，陣風(fēng)7～8 級(jí)；渤海北部海域出現(xiàn)東北風(fēng)6～7 級(jí)，陣風(fēng)8～9 級(jí)。④致災(zāi)程度高。此次錦州地區(qū)暴雨評(píng)估為一級(jí)暴雨災(zāi)害，屬最嚴(yán)重級(jí)別。

圖1 錦州市8月10日00時(shí)至15日08時(shí)降雨量分布

2 環(huán)流形勢(shì)演變分析

8 月10 日、12 日和13 日08 時(shí)500 hPa、850 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)如圖2所示。由圖2可知，10日08時(shí)，500 hPa 高空?qǐng)D上副熱帶高壓偏東，遼寧地區(qū)受副高外圍影響，西風(fēng)槽位于河套中東部，中低空相應(yīng)存在切變線和西南急流，與200 hPa高空急流分散區(qū)相耦合，提供了充足的水汽輸送和較好的輻合上升條件，錦州地區(qū)自南向北逐漸出現(xiàn)降水天氣。11 日08 時(shí)南亞高壓東退南落，臺(tái)風(fēng)由出流區(qū)進(jìn)入入流區(qū)，輻散條件變差，副熱帶高壓偏東引導(dǎo)氣流較弱，西風(fēng)槽東移南壓，槽線位于內(nèi)蒙古東部，熱帶風(fēng)暴減弱北上，雨帶螺旋移至大連地區(qū)，并入高空槽。12日08時(shí)，500 hPa 中緯度無(wú)明顯西風(fēng)槽槽前引導(dǎo)氣流，10 號(hào)臺(tái)風(fēng)“羅莎”使副熱帶高壓長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定，西側(cè)大陸高壓強(qiáng)，東西兩高對(duì)峙，前進(jìn)方向周?chē)际潜容^明顯的高壓（鞍形場(chǎng)），形勢(shì)穩(wěn)定，北側(cè)的內(nèi)蒙古有東北-西南向阻塞高壓，“利奇馬”移速變慢，850 hPa臺(tái)風(fēng)暖濕切變北抬逐漸影響遼寧中西部地區(qū)，錦州處于切變的右前方，配合地面倒槽輻合，動(dòng)力條件非常有利，850 hPa 上東南急流建立，順著臺(tái)風(fēng)環(huán)流在遼寧中部上空明顯輻合，帶來(lái)源源不斷的水汽輸送，錦州地區(qū)出現(xiàn)較強(qiáng)降水。12 日20 時(shí)“利奇馬”在山東半島北部萊州灣西折回旋，強(qiáng)度進(jìn)一步減弱。13 日08 時(shí)，臺(tái)風(fēng)倒槽與西風(fēng)帶高空槽結(jié)合，高空槽后的冷空氣與臺(tái)風(fēng)攜帶的暖濕水汽相遇，冷暖空氣勢(shì)力相當(dāng)，切變維持少動(dòng)，錦州地區(qū)出現(xiàn)第三階段降水。14日20時(shí)系統(tǒng)移至遼寧東部，錦州降水陸續(xù)結(jié)束。

圖2 8月10日08時(shí)、12日08時(shí)、13日08時(shí)500 hPa、850 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)

3 暴雨成因分析

3.1 暴雨的水汽條件診斷

充分的水汽是產(chǎn)生暴雨的必要條件之一。從此次強(qiáng)降水第一階段來(lái)看，850 hPa 西南氣流逐漸加強(qiáng)，將渤海的水汽輸送到錦州地區(qū)，分析850 hPa 水汽通量散度場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)降水落區(qū)基本與水汽通量散度大值區(qū)相吻合。10 日08 時(shí)錦州地區(qū)處于水汽通量散度較強(qiáng)負(fù)值區(qū)內(nèi)，表明此時(shí)水汽在錦州地區(qū)有強(qiáng)輻合，錦州處于強(qiáng)降水階段。10 日20 時(shí)，水汽通量散度負(fù)值區(qū)移出錦州，降水減弱。11日08時(shí)開(kāi)始受減弱臺(tái)風(fēng)“利奇馬”影響，錦州地區(qū)進(jìn)入第二階段降水，水汽通道集中在臺(tái)風(fēng)“利奇馬”的東北側(cè)，副熱帶高壓西側(cè)。12日08時(shí)，隨著臺(tái)風(fēng)“羅莎”西移，其外圍輸送的水汽帶與“利奇馬”水汽通道打通，黃渤海水汽通道建立，兩個(gè)臺(tái)風(fēng)為遼寧地區(qū)輸送豐富的水源（如圖3 所示），此時(shí)錦州地區(qū)處于水汽輻合區(qū)，低層水汽通量達(dá)18～20 g·cm-1·hPa-1·s-1，水汽通量散度達(dá)-30 g·cm-2·hPa-1·s-1，850 hPa 比濕達(dá)14 g/kg，達(dá)到了區(qū)域性暴雨閾值。12日20時(shí)，云帶減弱移除，降水趨于結(jié)束，錦州地區(qū)又一次進(jìn)入降水間歇期。13 日08 時(shí)，西風(fēng)槽后部冷空氣南下，與臺(tái)風(fēng)輸送的暖濕空氣結(jié)合，錦州地區(qū)進(jìn)入第三階段降水，降水期間水汽通量及水汽通量散度明顯增強(qiáng)，錦州地區(qū)降水加強(qiáng)。13日20時(shí)，隨著“利奇馬”進(jìn)一步減弱，水汽通量散度負(fù)值區(qū)逐漸移出錦州地區(qū)，錦州降水基本趨于結(jié)束。

圖3 8月12日08時(shí)850 hPa水汽通量和水汽通量散度

3.2 動(dòng)力條件分析

一次暴雨的發(fā)生發(fā)展，較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)是必不可少的。錦州站時(shí)間垂直剖面如圖4 所示。由圖4可知，10日06時(shí)錦州為水汽高值中心，達(dá)到20 g/kg，良好的水汽條件一直持續(xù)到11 日06 時(shí)，錦州上空維持較高的水汽水平，因此，只要抬升觸發(fā)系統(tǒng)存在，即使系統(tǒng)不明顯，也會(huì)導(dǎo)致錦州地區(qū)產(chǎn)生明顯的降水過(guò)程。11 日08 時(shí)后，水汽條件減弱，低層動(dòng)力條件仍一般，11 日白天錦州地區(qū)降水強(qiáng)度減弱。12 日錦州上空氣團(tuán)的垂直運(yùn)動(dòng)速度存在增強(qiáng)的趨勢(shì)，但低層仍維持弱輻散，錦州地區(qū)出現(xiàn)一定程度的降水，但降水強(qiáng)度較10 日較小。然而12 日傍晚，低層水汽條件存在增強(qiáng)趨勢(shì)，18 時(shí)出現(xiàn)水汽的高值中心，比濕值達(dá)到15 g/kg，同時(shí)大氣低層對(duì)應(yīng)一定的上升運(yùn)動(dòng)，低層有輻合，12 日傍晚到13日降水強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，13 日夜間至14 日凌晨，水汽、垂直條件逐漸減弱，上升運(yùn)動(dòng)速度減弱，對(duì)應(yīng)錦州地區(qū)降水強(qiáng)度逐漸減弱直至停止。

圖4 錦州站時(shí)間垂直剖面

3.3 冷空氣的影響

冷空氣侵入臺(tái)風(fēng)外圍，使得中小尺度對(duì)流系統(tǒng)發(fā)展旺盛，可以大幅度增加臺(tái)風(fēng)外圍及倒槽的降水，產(chǎn)生強(qiáng)降水天氣［4-5］，由環(huán)流形勢(shì)可知，10 日08 時(shí)，受西風(fēng)帶冷空氣與副熱帶高壓西側(cè)的暖濕氣流共同影響，錦州地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣。13日08時(shí)，500 hPa中緯度西風(fēng)帶系統(tǒng)較弱，850 hPa上臺(tái)風(fēng)主體與暖中心分離，逐漸有弱冷空氣從底層卷入使臺(tái)風(fēng)“利奇馬”斜壓發(fā)展，冷空氣侵入臺(tái)風(fēng)內(nèi)部，使其結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致利奇馬減弱北上，進(jìn)而回旋消亡，冷暖空氣對(duì)峙造成遼寧中西部輻合加強(qiáng)、切變維持少動(dòng)，延長(zhǎng)了降水時(shí)間，形成了長(zhǎng)時(shí)效穩(wěn)定性降水。

4 結(jié)論

①受西風(fēng)帶冷空氣、副熱帶高壓以及減弱臺(tái)風(fēng)“利奇馬”外圍云系等連續(xù)影響，錦州地區(qū)此次暴雨過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、累計(jì)雨量大、風(fēng)力較強(qiáng)、致災(zāi)程度高，總降水量達(dá)暴雨到大暴雨量級(jí)，局部特大暴雨。

②高層輻散、低層輻合的高低空配置有利于垂直上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展，產(chǎn)生強(qiáng)降水。副熱帶高壓偏東，引導(dǎo)氣流較弱，西側(cè)大陸高壓強(qiáng)，東西兩高對(duì)峙，移速較慢，“羅莎”外圍輸送的水汽帶與“利奇馬”水汽通道打通，黃渤海水汽通道建立，兩個(gè)臺(tái)風(fēng)為遼寧地區(qū)輸送源源不斷的水汽和能量補(bǔ)充，為此次暴雨持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、累計(jì)雨量大提供有利條件。

③冷空氣從底層卷入使臺(tái)風(fēng)“利奇馬”結(jié)構(gòu)破壞，減弱填塞，斜壓發(fā)展，冷空氣雖然縮短了臺(tái)風(fēng)生命史，卻是造成本次暴雨“長(zhǎng)時(shí)效”特點(diǎn)的關(guān)鍵。