臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”造成營(yíng)口特大暴雨過(guò)程診斷分析

孫瑤 崔修來(lái) 馬紅旭 牛星雅 陳海濤 廖晶晶 王東 孫永聯(lián)

摘要利用常規(guī)氣象觀測(cè)資料及衛(wèi)星云圖資料對(duì)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”影響營(yíng)口地區(qū)造成出現(xiàn)特大暴雨的原因進(jìn)行了診斷分析。結(jié)果表明，2012年8月3～4日營(yíng)口特大暴雨是受臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”、副熱帶高壓、高空槽3種天氣系統(tǒng)共同影響。良好的水汽條件也是此次臺(tái)風(fēng)暴雨產(chǎn)生的重要條件之一，低空急流作為紐帶，輸送大量水汽，暴雨過(guò)程中水汽通量散度輻合中心分別對(duì)應(yīng)低空急流的左前方，水汽通道的水汽輸送由北向南，水汽通量輻合區(qū)與暴雨區(qū)對(duì)應(yīng)關(guān)系較好；低層輻合、高層輻散為遼寧暴雨的產(chǎn)生提供動(dòng)力條件；暴雨發(fā)生在高能舌的頂部；地面輻合線是對(duì)流云團(tuán)發(fā)生發(fā)展的必要條件之一，與強(qiáng)降水區(qū)有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

關(guān)鍵詞“達(dá)維”；營(yíng)口；特大暴雨；原因；診斷分析

中圖分類號(hào)S161.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）22-07516-05

10號(hào)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”8月2日21：30前后在江蘇省響水縣陳家港鎮(zhèn)沿海登陸。登陸后，“達(dá)維”穿山東越河北，4日在渤海北部消失。臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”在高緯度生成并西行進(jìn)入黃海登陸我國(guó)，歷史上非常少見(jiàn)。1日“達(dá)維”進(jìn)入日本西南部海面后強(qiáng)度持續(xù)增強(qiáng)，特別是進(jìn)入黃海以后中心風(fēng)力加強(qiáng)至40 m/s，而該臺(tái)風(fēng)七級(jí)風(fēng)圈半徑一直小于200 km。“達(dá)維”登陸是恰逢農(nóng)歷十五天文大潮期，形成風(fēng)雨潮三碰頭的災(zāi)害性影響，同時(shí)該臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)強(qiáng)度將保持臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度，也是1949年以來(lái)登陸長(zhǎng)江以北的最強(qiáng)臺(tái)風(fēng)?！斑_(dá)維”生成后，7月28～30日迴旋少動(dòng)，31日起開(kāi)始加速，并以30～40 km/h快速向西偏北方向移動(dòng)和南面的“蘇拉”形成雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)。隨著“蘇拉”和“達(dá)維”距離的接近，雙臺(tái)風(fēng)效應(yīng)明顯，且2個(gè)臺(tái)風(fēng)差不多同時(shí)在我國(guó)華東沿海登陸，這種情況以前非常少見(jiàn)。筆者從天氣形勢(shì)、動(dòng)力熱力條件、水汽條件和衛(wèi)星云圖對(duì)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”影響營(yíng)口地區(qū)造成特大暴雨的原因進(jìn)行分析，特別是中小尺度[1]的分析，以期為以后相似路徑臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)進(jìn)行參考，為政府防災(zāi)減災(zāi)決策提供有效信息，最大程度減少災(zāi)害損失。

1天氣實(shí)況

受臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”影響，8月3日03：00～4日21：00營(yíng)口地區(qū)出現(xiàn)大暴雨、局部特大暴雨天氣過(guò)程（圖1）。這次降雨過(guò)程主要有3個(gè)特點(diǎn)：①降雨量大。4個(gè)國(guó)家基本氣象站降水量分別為營(yíng)口市171 mm、大石橋市250 mm、蓋州市264 mm、熊岳191 mm；67個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象和雨量站監(jiān)測(cè)最大雨量出現(xiàn)在黃土嶺鎮(zhèn)虎皮峪村，降水量為398 mm，其中22個(gè)區(qū)域自動(dòng)雨量站降水量超過(guò)250 mm，其余45個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站降水量超過(guò)145 mm。②分布范圍廣。營(yíng)口市全境普降大暴雨，局部特大暴雨，東部山區(qū)尤為嚴(yán)重。③持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。這次降雨在8月3日03：00～4日21：00長(zhǎng)達(dá)42 h。歷史上遼寧省80%的暴雨過(guò)程在24 h內(nèi)結(jié)束。此次降水過(guò)程是營(yíng)口地區(qū)1975年以來(lái)降水量最大的一次，為60年來(lái)所罕見(jiàn)。

圖12012年8月3日03：00～4日14：00營(yíng)口地區(qū)降雨量分布2環(huán)流背景分析

2.1500 hPa形勢(shì)8月2日20：00～4日20：00 500 hPa高空?qǐng)D（圖2），2日20：00亞歐中高緯度環(huán)流為兩槽兩脊型，巴爾克什湖到新疆北部為一低槽，蒙古西部高壓脊逐漸東移至貝加爾湖附近，鄂霍次克海地區(qū)為一高壓脊區(qū)，兩脊之間為寬廣槽區(qū)，以平直氣流為主，寬廣槽區(qū)多短波槽脊活動(dòng)，營(yíng)口地區(qū)處于槽后西南氣流控制，副熱帶高壓中心位于日本島中南部，呈東西向塊狀分布，營(yíng)口地區(qū)位于副熱帶高壓588 dagpm線外圍線以內(nèi)控制，2日21：30前后第10號(hào)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”在江蘇省響水縣陳家港鎮(zhèn)沿海登陸繼續(xù)向偏北方向移動(dòng)，副高東退，588 dagpm線西伸點(diǎn)至遼東半島附近，營(yíng)口地區(qū)受副高外圍線控制，3日01：00在江蘇省北部減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，04：00前后進(jìn)入山東省境內(nèi)，營(yíng)口地區(qū)受其影響，降水開(kāi)始，09：00在山東省境內(nèi)減弱為熱帶風(fēng)暴，隨后進(jìn)入渤海西部海面；4日08：00在河北省東北部近海減弱為熱帶低壓。3日08：00～4日08：00副高穩(wěn)定少動(dòng)，臺(tái)風(fēng)沿副熱帶高壓西側(cè)北上氣流引導(dǎo)下向北移動(dòng)，帶來(lái)大量的暖濕空氣，營(yíng)口地區(qū)處于槽前16～22 m/s的西南急流控制；4日20：00副高西進(jìn)北上，營(yíng)口地區(qū)由副熱帶高壓588 dagpm線以內(nèi)偏西氣流控制，此次強(qiáng)降水過(guò)程基本結(jié)束。注：a.2日20：00；b.3日08：00；c.3日20：00；d.4日08：00；e.4月20：00。

圖22012年8月2日20：00～ 4日20：00 500 hPa形勢(shì)場(chǎng)2.2850 hPa形勢(shì)由圖3可見(jiàn)，3日08：00，850 hPa沿副熱帶高壓西側(cè)有一條西南急流從山東半島到大連，為“達(dá)維”提供了豐富的動(dòng)力條件和水汽條件，渤海海面的加濕作用為“達(dá)維”提供了豐富的水汽和能量；3日08：00～4日20：00渤海灣有一低渦切變，營(yíng)口地區(qū)處于切變前部，臺(tái)風(fēng)北上，低空急流源源不斷將能量、水汽向遼寧上空輸送，合并槽東移南下冷空氣與急流輸送的暖濕空氣在營(yíng)口地區(qū)交匯，暴雨出現(xiàn)在低空急流頂部的風(fēng)速輻合區(qū)、冷暖空氣交匯處。王達(dá)文等分析指出急流作為中低緯系統(tǒng)相互作用的一支紐帶，向暴雨區(qū)輸送水汽，與中緯度冷空氣相互作用形成低層輻合，在暴雨區(qū)造成強(qiáng)對(duì)流不穩(wěn)定條件，對(duì)中尺度擾動(dòng)具有觸發(fā)作用[2-3]。

2.3地面形勢(shì)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”穿山東北上進(jìn)入河北，然后在渤海北部消失，營(yíng)口地區(qū)逐漸受臺(tái)風(fēng)倒槽頂部影響（圖4）。從地面風(fēng)場(chǎng)（圖5）可以看到，3日08：00，臺(tái)風(fēng)中心位于山東中部，有強(qiáng)烈的輻合區(qū)；遼寧西北部為大片偏北氣流，遼寧東南部為大片偏南氣流，在營(yíng)口地區(qū)形成風(fēng)向的輻合，輻合線發(fā)展，強(qiáng)降水開(kāi)始；14：00遼寧東南部的偏南氣流風(fēng)速自東南向西北逐漸遞減，在營(yíng)口地區(qū)形成風(fēng)速輻合之勢(shì)，降水加強(qiáng)，強(qiáng)降水中心伴隨輻合線的影響；20：00輻合線有所東移，但依然影響營(yíng)口地區(qū)；4日14：00輻合線東移至營(yíng)口與丹東之間，強(qiáng)降雨區(qū)域進(jìn)一步東移，此次降水過(guò)程也逐漸趨于結(jié)束。在天氣尺度影響系統(tǒng)具備的條件下，地面中尺度輻合線的產(chǎn)生、發(fā)展以及強(qiáng)度和位移對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生時(shí)段、落區(qū)有很好的指示性[4-5]。

3物理量分析

3.1動(dòng)力條件渦度和散度在一定程度上能反映大氣的水平輻合輻散。低層輻合、高層輻散有利于垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，與強(qiáng)降水天氣有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系[6]。從8月3日08：00～4日20：00 500、850 hPa渦度場(chǎng)（圖6）變化情況可以看出，對(duì)流注：a.3日08：00；b.3日20：00；c.4日08：00；d.4日20：00。

圖32012年8月3日08：00～4月20：00 850 hPa高空形勢(shì)場(chǎng)圖42012年8月3日20：00（a）和4日05：00（b）地面形勢(shì)場(chǎng)注：a.3日08：00；b.3日14：00；c.3日20：00；d.4日14：00。紅色標(biāo)記為營(yíng)口地區(qū)。

圖52012年8月3日08：00～4日14：00地面風(fēng)場(chǎng)安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2014年層中下層渦度均是增大的過(guò)程，隨著氣旋北上，500和850 hPa正渦度中心由山東經(jīng)渤海至遼寧西部地區(qū)移動(dòng)。對(duì)應(yīng)高空?qǐng)D，高空急流的出口區(qū)的左側(cè)和入口區(qū)的右側(cè)為正渦度平流區(qū)且有利于在對(duì)流層中低層的上升運(yùn)動(dòng)，因而有利于暴雨的發(fā)展。從8月3日08：00～4日20：00 200和850 hPa散度場(chǎng)上看，遼寧地區(qū)低層輻合、高層輻散也是很明顯的，3日200 hPa遼寧中部和西部地區(qū)形成一個(gè)正散度場(chǎng)中心，高層形成一個(gè)負(fù)散度場(chǎng)中心，850 hPa輻合中心基本垂直向上的位置對(duì)應(yīng)對(duì)流層高層200 hPa則為強(qiáng)的輻散中心，低層輻合、高層輻散有利于遼寧暴雨的產(chǎn)生。注：a1、b1為3日08：00；a2、b2為3日20：00；a3、b3為4日08：00；a4、b4為4日20：00。

圖62012年8月3日08：00～4日20：00 500 hPa（a）和850 hPa（b）渦度場(chǎng)3.2熱力條件假相當(dāng)位溫是表征大氣溫度、壓力、濕度的綜合特征量，它的分布反映了大氣中能量的分布[6]。由圖7可見(jiàn)，前期遼寧中部和南部有暖濕舌，隨著系統(tǒng)的移動(dòng)和能量的積累，8月4日20：00暖濕舌由西南向東北伸展，暴雨發(fā)生在暖濕舌的頂部。

3.3水汽條件強(qiáng)降水的發(fā)生不僅需要?jiǎng)恿l件、熱力條件，還需要有一定的水汽條件，良好的水汽條件是臺(tái)風(fēng)暴雨產(chǎn)生的重要條件之一[7]。低空急流給營(yíng)口地區(qū)帶來(lái)源源不斷的水汽，暴雨過(guò)程中水汽通量散度輻合中心分別對(duì)應(yīng)低空急流的左前方，3日08：00水汽通量散度最大負(fù)值區(qū)位于河北東部到山東東部一帶（圖8a）；3日20：00最大負(fù)值區(qū)位于遼寧地區(qū)，水汽通道的水汽輸送由北向南（圖8b）；4日08：00水汽通量散度負(fù)值中心明顯加強(qiáng)（圖8c），達(dá)到較高值，這與云系的發(fā)展一致，水汽通量輻合區(qū)與暴雨區(qū)對(duì)應(yīng)關(guān)系較好；到4日20：00，低層風(fēng)速減小，急流消失，水汽通量明顯減?。▓D8d）。

4衛(wèi)星云圖分析

臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”在洋面上臺(tái)風(fēng)眼結(jié)構(gòu)明顯，周圍的螺旋云系清晰[8]。8月2日21：30前后在江蘇省響水縣陳家港鎮(zhèn)沿海登陸。登陸后，由于降水消耗能量導(dǎo)致云系消弱以及地面摩擦作用的增強(qiáng)，“達(dá)維”云系開(kāi)始減弱。3日04：00“達(dá)維”外圍云系已經(jīng)開(kāi)始影響遼寧南部地區(qū)，云圖上可以清楚地看到“達(dá)維”螺旋云系逐漸消散（圖9a），其中一條螺旋云帶已經(jīng)影響南部地區(qū)，營(yíng)口地區(qū)開(kāi)始降水，3日09：00遼寧大部分地區(qū)被“達(dá)維”外圍云系所覆蓋（圖9b）；4日03：00“達(dá)維”外圍云系逐漸北移減弱消散，營(yíng)口地區(qū)開(kāi)始脫離云系影響（圖9c）。注：a.3日08：00；b.3日20：00；c.4日08：00；d.4日20：00。

圖72012年8月3日08：00～4日20：00 850 hPa假相當(dāng)位溫注：a.3日08：00；b.3日20：00；c.4日08：00；d.4日20：00。

圖82012年8月3日08：00～4日20：00 850 hPa水汽通量散度場(chǎng)圖92012年8月3日04：00（a）、09：00（b）和4日03：00（c）紅外云圖5小結(jié)與討論

（1）臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”、副熱帶高壓、高空槽3種天氣系統(tǒng)相互配合時(shí)，是產(chǎn)生遼寧區(qū)域性大暴雨的必要條件。

（2）良好的水汽條件是臺(tái)風(fēng)暴雨產(chǎn)生的重要條件之一，低空急流作為紐帶，為此次營(yíng)口特大暴雨提供了充足的水汽，這也是臺(tái)風(fēng)暴雨的明顯特征之一。渦度和散度在一定程度上能反映大氣的水平輻合輻散。低層輻合、高層輻散有利于垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，此次過(guò)程營(yíng)口地區(qū)低層輻合、高層輻散也是很明顯的，利于營(yíng)口地區(qū)暴雨產(chǎn)生。假相當(dāng)位溫反映了大氣中能量的分布， 暴雨發(fā)生在暖濕舌的頂部。

（3）地面輻合線的存在與維持加強(qiáng)了地面的輻合上升力量，與強(qiáng)降水區(qū)有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。強(qiáng)降水過(guò)程隨著地面輻合線的發(fā)展而發(fā)展，隨著地面輻合線的消失強(qiáng)降水過(guò)程也隨之結(jié)束。

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