黃欣 林麗萱

摘 要：2023年9月3—7日福州地區(qū)受“?？庇绊懀霈F(xiàn)連續(xù)性特大暴雨量級的強(qiáng)降水過程。利用福州S波段雷達(dá)資料、EC再分析資料和常規(guī)自動(dòng)站資料，分析了2023年第11號臺(tái)風(fēng)“海葵”的路徑特征、短時(shí)強(qiáng)降水落區(qū)和環(huán)境場形勢、物理量場。結(jié)果表明：（1）臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離倒槽在福建省中部停留、地面中尺度輻合區(qū)為極端暴雨提供了大環(huán)流背景；（2）冷空氣南下與暖濕氣流交匯、東風(fēng)急流和沿岸東南氣流輻合為極端降水提供了觸發(fā)機(jī)制和充沛的水汽條件；（3）該極端降水回波具有典型的低質(zhì)心特征；（4）福州盆地喇叭口地形對極端降水有一定的增幅作用。

關(guān)鍵詞：臺(tái)風(fēng)；極端降水；低質(zhì)心；倒槽；喇叭口

中圖分類號：P426.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：2095–3305（2024）02–00-03

臺(tái)風(fēng)是發(fā)生在熱帶海洋上空的一種具有暖中心結(jié)構(gòu)的強(qiáng)烈氣旋性渦旋，其帶來的強(qiáng)風(fēng)、暴雨和風(fēng)暴潮會(huì)對人類造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，而臺(tái)風(fēng)暴雨是預(yù)報(bào)的痛點(diǎn)與難點(diǎn)。研究表明，臺(tái)風(fēng)與西風(fēng)槽結(jié)合、與南支槽結(jié)合、與副高鄰近、與熱帶系統(tǒng)相結(jié)合、與臺(tái)風(fēng)附近中尺度系統(tǒng)的活動(dòng)等都會(huì)引發(fā)暴雨[1]。在2023年的11號臺(tái)風(fēng)“海葵”給福建帶來極端性降水過程中，福州地區(qū)12 h累計(jì)雨量達(dá)552.9 mm，其降水的集中程度與強(qiáng)度前所未見。以福州地區(qū)降水特征為例，分析此次臺(tái)風(fēng)過程的環(huán)流特征、物理場、地形和雷達(dá)特征，為防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)積累個(gè)例經(jīng)驗(yàn)。

1 臺(tái)風(fēng)過程及降水特點(diǎn)

1.1 臺(tái)風(fēng)過程

2023年第11號臺(tái)風(fēng)“?？?月28日在西太平洋生成，9月3日以強(qiáng)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度登陸中國臺(tái)灣省臺(tái)東市，繼而于5日早晨以熱帶風(fēng)暴級（8級，20 m/s）先后在福建省東山縣和廣東省饒平縣沿海登陸，登陸之后很快減弱為熱帶低壓，并繼續(xù)緩慢西行。

“?？迸_(tái)風(fēng)總特點(diǎn)：強(qiáng)度較強(qiáng)，等級跨度大，為Super TY-TD級別；二次登陸閩粵沿海地區(qū)，登陸后移速緩慢影響時(shí)間長；過程累計(jì)雨量大，影響范圍大，降水極端性強(qiáng)；總體路徑預(yù)報(bào)持續(xù)南調(diào)，從西北行調(diào)至西行。

1.2 降水實(shí)況及特征

受“?？迸_(tái)風(fēng)影響，在其登陸之前，9月5日00至08時(shí)，福州市區(qū)及南部縣市出現(xiàn)大暴雨，5日白天進(jìn)入短暫空窗期，5日傍晚起至6日08時(shí)，福州市出現(xiàn)持續(xù)性特大暴雨過程，其累計(jì)雨量、降水強(qiáng)度和降水落區(qū)均前所未有，6日白天仍有大暴雨量級。其主要特征為：

（1）極端性強(qiáng)降水持續(xù)時(shí)間較長，空間分布較為集中。主要集中在2個(gè)時(shí)段，第一個(gè)為5日00～08時(shí)，福州區(qū)域7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)超過200 mm，主要分布在永泰和福清2個(gè)南部市縣，最大為福清鏡洋鎮(zhèn)245.7 mm，小時(shí)雨強(qiáng)為112.6 mm；第二個(gè)是5日18時(shí)至6日08時(shí)，這也是降水達(dá)峰值的極端時(shí)段，福州地區(qū)37個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)超過250 mm，主要集中在福州市區(qū)、長樂區(qū)、閩侯縣和馬尾區(qū)的中部市縣，最大為倉山區(qū)蓋山鎮(zhèn)555.0 mm，雖然2個(gè)時(shí)段降水均集中在福州地區(qū)，但落區(qū)基本毫不重合，這就形成了距離非常近的市縣一個(gè)累計(jì)特大暴雨一個(gè)累計(jì)小雨的有趣現(xiàn)象。

（2）雨團(tuán)移動(dòng)緩慢，降水效率倍增，累計(jì)雨量突破歷史極值。5日傍晚起的極端降水極具有代表性，統(tǒng)計(jì)5日18：00至6日08：00福州地區(qū)共15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)小時(shí)雨強(qiáng)超過100 mm，最大為倉山蓋山鎮(zhèn)148.9 mm（圖1），并且大部分累計(jì)雨量在200 mm以上的市縣均保持著3～4 h、＞50 mm的高強(qiáng)度降水。福州市和永泰縣的國家氣象觀測站3、6、12、24 h累計(jì)雨量與長樂區(qū)國家氣象觀測站12、24 h累計(jì)雨量紛紛打破氣象數(shù)據(jù)有記錄以來的降水極值。

2 環(huán)境場分析

2.1 高度場特征

9月5日08時(shí)，500 hPa圖上副高斷裂，在“?？钡臇|側(cè)和西北側(cè)形成大陸高壓與副熱帶高壓系統(tǒng)對峙的局面，同時(shí)形成鞍形場，“?？眾A在其中缺乏引導(dǎo)氣流，導(dǎo)致移動(dòng)緩慢，這是降水持續(xù)時(shí)間長、累計(jì)降水量大的前提條件；850 hPa橫向看在福建省中北部沿海存在一條偏東-東南風(fēng)速、風(fēng)向中尺度輻合帶；縱向看在福建省中部形成一條南北走向的臺(tái)風(fēng)倒槽，并且“海葵”處在2個(gè)暖中心之間；9月5日20時(shí)，850 hPa臺(tái)風(fēng)倒槽向福建省西南移動(dòng)，暖中心向北擴(kuò)散至我省北部沿海，6日08時(shí)后輻合帶有所南移（圖1）。

分析表明，此次暴雨過程受臺(tái)風(fēng)倒槽低層?xùn)|北和東南輻合氣流的影響，在福州地區(qū)形成了水汽輻合中心，同時(shí)冷空氣南下與暖濕氣流交匯，利于臺(tái)風(fēng)外圍形成不穩(wěn)定層結(jié)，北高南低氣壓場穩(wěn)定維持，使得臺(tái)風(fēng)外圍東南風(fēng)與冷高壓外圍東北風(fēng)匯合加速成低空急流，加劇了對流觸發(fā)機(jī)制[1]。

2.2 流場特征

“?？庇覀?cè)偏東氣流裹挾的暖濕氣流源源不斷地涌向福州地區(qū)，并把西南季風(fēng)和南海季風(fēng)充沛的水汽聚集到環(huán)流途徑區(qū)域，恰巧與南下的冷空氣在福州地區(qū)形成冷暖對峙，激發(fā)出長而強(qiáng)的暴雨云團(tuán)，而這條暴雨云團(tuán)，剛好在東南氣流的引導(dǎo)下形成列車效應(yīng)，影響效果不斷疊加在福州上空，進(jìn)而加強(qiáng)了極端對流性強(qiáng)降雨的出現(xiàn)，并且通過強(qiáng)對流的釋放轉(zhuǎn)換為動(dòng)力抬升水汽，更進(jìn)一步觸發(fā)強(qiáng)降水機(jī)制[2]。同時(shí)，“海葵”中心附近洋面海溫接近28 ℃，這說明臺(tái)風(fēng)中心附近海溫普遍較高，且地面溫度溫差梯度大，比濕在

16 g/kg以上，也是助力強(qiáng)對流的“幫兇”[3-4]。正是這些“巧合”，導(dǎo)致福州地區(qū)此次暴雨過程持續(xù)時(shí)間長、降水量級極端、小時(shí)雨強(qiáng)居高不下，在“海葵”緩慢西行后，福州地區(qū)降水才逐漸減弱。

2.3 地形增幅作用

研究表明，在一定條件下地形對降水有2個(gè)動(dòng)力作用：一是地形的強(qiáng)迫抬升，二是地形輻合[5]。當(dāng)盛行風(fēng)朝著喇叭口地形灌入時(shí)，由于地形收縮，常常引起輻合上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)和降水量的增大。福州地形屬于典型的河口盆地，盆地三面環(huán)山，一面開口朝海的盆地，此次5日夜間極端降水落區(qū)大部分位于喇叭口地形輻合區(qū)，偏東氣流與東南氣流在此地輻合，有利于激發(fā)對流云團(tuán)并快速發(fā)展；潮濕空氣向喇叭口灌入，喇叭口的急速收縮又會(huì)造成低層暖濕氣流加劇匯聚，有利于地形輻合抬升加強(qiáng)；小時(shí)雨強(qiáng)迅速翻倍，對極端強(qiáng)降水起到了增幅作用，造成了5日夜里的特大暴雨。對比福州盆地地形示意圖與此次“?？迸_(tái)風(fēng)影響期間（9月4日20時(shí)至6日20時(shí)）的累計(jì)雨量分布圖（圖2），福州盆地地形與此次“?？迸_(tái)風(fēng)過程福州地區(qū)累計(jì)降水落區(qū)高度吻合。因此，此次降水過程完全符合地形增幅作用的降水特點(diǎn)。

3 雷達(dá)特征

從組合反射率雷達(dá)資料可以看出，9月5日18：30左右，福州市長樂區(qū)東北沿海突然向內(nèi)陸涌入一連串的對流單體，同時(shí)我國的臺(tái)灣海峽上不斷有新回波單體生成并像開火車一樣駛向福州地區(qū)，渦旋對流和鋒面對流合并（圖3a），加持列車效應(yīng)的形成，在20：00～22：00短短2 h內(nèi)，海上對流輻合帶連接成帶，并一路半圓曲線延伸至閩侯縣中部地區(qū)，強(qiáng)降水中心明顯看出有中γ尺度系統(tǒng)，存在偏東和偏南氣流輻合（圖3b）。

從雷達(dá)剖面圖看，降水回波高度不高，對流單體質(zhì)心主要集中在5 km以下（圖3c），暖云內(nèi)余地密集，單體排列緊密范圍較大，屬于低質(zhì)心熱帶海洋性降水，降水效率高，19時(shí)至次日02時(shí)回波強(qiáng)度持續(xù)維持在

55 dBz以上，最強(qiáng)達(dá)到67 dBz（圖3d）。

4 預(yù)警預(yù)報(bào)難點(diǎn)分析

（1）缺少我國臺(tái)灣海峽海面觀測資料，無法觀測到我國臺(tái)灣海峽附近回波，給后續(xù)過程的研判帶來一定困難，風(fēng)廓線雷達(dá)有滯后，對中小尺度系統(tǒng)判斷實(shí)用性不大。

（2）對“?？蓖鈬鷸|南風(fēng)與變性冷高壓東北風(fēng)形成的輻合帶判斷不夠及時(shí)，并且各家模式預(yù)報(bào)降水量級偏小和落區(qū)偏南，邊界層內(nèi)偏東急流預(yù)報(bào)難以把握，數(shù)值預(yù)報(bào)對此次降水預(yù)報(bào)路徑和強(qiáng)度分歧較大，調(diào)整頻繁，參考意義不大。

（3）9月5日21：35省臺(tái)的短時(shí)臨近預(yù)報(bào)兩小時(shí)的雨量為80～100 mm，而實(shí)況在120～150 mm/h，并未起到很好的預(yù)測作用；紅色預(yù)警信號提前量不長且預(yù)報(bào)量級把握不夠，導(dǎo)致只能依靠實(shí)況去加頻更新，致使準(zhǔn)確率較低，但服務(wù)效果較好。

5 結(jié)論

（1）“?？迸_(tái)風(fēng)在登陸之前，9月5日凌晨福州南部的福清市和永泰縣出現(xiàn)特大暴雨過程；臺(tái)風(fēng)登陸后，5日傍晚起的渦旋雨帶形成的列車效應(yīng)導(dǎo)致福州市區(qū)、

長樂區(qū)、馬尾區(qū)和閩侯縣出現(xiàn)特大暴雨過程，降水強(qiáng)度的極端性和持續(xù)時(shí)間之長均是前所未有的。

（2）福州地區(qū)在遠(yuǎn)離 “海葵”臺(tái)風(fēng)中心，處于臺(tái)風(fēng)外圍環(huán)流輻合帶上對流帶中，是造成福州地區(qū)9月4—6日特大暴雨的原因。

（3）雷達(dá)圖形成中尺度氣旋，且低層有輻合中心、高空有下沉輻散相配合有利于“?？迸_(tái)風(fēng)暴雨的維持和加強(qiáng)。

（4）福州盆地地形的喇叭口特點(diǎn)對暴雨的強(qiáng)度起一定的增幅作用。

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