臺風“達維”影響山東的暴雨落區(qū)及路徑特征分析

高曉梅，王令軍，閆鳳君，王文波，徐桂華，韓曉，蘇莉莉（.濰坊市氣象局，山東濰坊60；.高密市氣象局，山東高密6500）

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臺風“達維”影響山東的暴雨落區(qū)及路徑特征分析

高曉梅1，王令軍1，閆鳳君2，王文波1，徐桂華1，韓曉1，蘇莉莉1
（1.濰坊市氣象局，山東濰坊261011；2.高密市氣象局，山東高密261500）

摘要：利用高空觀測資料、地面觀測資料、加密自動站資料、NCEP/NCAR全球再分析資料、FY-2E衛(wèi)星云圖等資料對2012年第10號臺風“達維”影響山東的暴雨落區(qū)分布及路徑特征進行了分析。結果表明：暴雨落區(qū)主要出現(xiàn)在臺風移動路徑的右側及臺風中心附近，而且臺風中心的右側降水明顯大于左側。冷空氣對臺風引起的降水落區(qū)影響較大。水汽通量大值區(qū)和輻合區(qū)分布、中層的強上升運動對暴雨落區(qū)有一定作用。溫度梯度大值區(qū)和假相當位溫的分布與暴雨落區(qū)較一致。臺風“達維”是在300 hPa引導氣流的作用下移動的，其移動路徑與500 hPa總溫度線的走向及高空500 hPa正渦度帶的走向一致。此外，臺風的移動路徑與副熱帶高壓、雙臺風效應、低層弱冷空氣和下墊面等關系較大。

關鍵詞：暴雨落區(qū)；路徑特征；冷空氣；副熱帶高壓；雙臺風效應

1　引言

我國是受臺風影響最嚴重的國家之一。臺風帶來的強風、大暴雨、風暴潮對我國人民的生命財產是一個嚴重威脅。例如9711號臺風造成即墨過程雨量482.5 mm，受此臺風影響,山東沿海的城市都發(fā)生了較嚴重的洪、澇、風、潮多種災害,據統(tǒng)計所造成的直接經濟損失達35億元。因此,加強對臺風天氣特征及活動規(guī)律的研究,對保護人民生命財產安全、國家經濟建設和國防建設具有十分重要的現(xiàn)實意義。

許多文獻對臺風的路徑特征、降水分布等進行過大量的分析[1-6]。丁治英等[7]對非緯向高空急流與遠距離臺風暴雨進行了分析研究。張蕾[8]對2000年第10號臺風“碧麗斯”后部局域強降水進行分析，得出特殊流場條件下登陸臺風后部局域性強降雨產生的原因。曹鋼鋒等[9]對影響我國北方的臺風降水特征進行了分析。顧潤源等[10]對影響我國北方不同路徑熱帶氣旋的暴雨落區(qū)進行了統(tǒng)計分析。本文利用6 h一次的1°×1°的NCEP/NCAR全球再分析資料、常規(guī)觀測資料和衛(wèi)星云圖等資料對2012年第10號臺風“達維”影響山東的降水落區(qū)和路徑特征進行了分析,以期能為今后的臺風預報工作提供一些有效的依據。

2　臺風“達維”概況

2012年第10號臺風“達維”（見圖1a）于2012年7月28日20時在日本東京東南方約1330 km的西北太平洋洋面上生成，7月31日早晨在西北太平洋洋面上加強為強熱帶風暴，8月1日08時在日本九州島東南部海面加強為臺風，并于8月2日22時前后在江蘇省響水縣陳家港鎮(zhèn)沿海登陸。登陸后，“達維”強度逐漸減弱，3日01時在江蘇省北部減弱為強熱帶風暴，04時前后進入山東省境內，3日09時在山東省境內減弱為熱帶風暴，隨后進入渤海西部海面。4日08時在河北省東北部近海減弱為熱帶低壓，11時停止編號?！斑_維”從江蘇登陸到低壓環(huán)流消失，維持時間達35 h，給山東和遼寧兩省造成重大風雨影響。山東省10個市、60個縣不同程度受災。強降水導致大片村莊被水圍困，據統(tǒng)計，全省受災人口623.46萬人，因災死亡6人，失蹤2人。此次災害造成直接經濟損失71億元，其中農業(yè)損失58億元。

“達維”臺風有以下5個特點：（1）“達維”臺風屬高緯西進類臺風，在25°N以北生成并西行進入黃海登陸我國；（2）強度強、尺度小、結構密實。8月1日“達維”進入日本西南部海面后強度持續(xù)增強，特別是進入黃海以后中心風力加強到40 m/s（見圖2a）。而該臺風七級風圈半徑一直小于200 km，比“蘇拉”的七級風圈半徑480 km明顯小的多；（3）海上移動速度快?！斑_維”生成后，平均移動速度超過35 km/h，最快時移速達40 km/h；（4）登陸強度強。臺風在近海并沒有減弱，在江蘇省響水縣登陸時仍舊維持臺風強度。這是由于“達維”登陸時恰逢農歷十五天文大潮期，將形成風雨潮三碰頭的災害性影響，同時該臺風登陸時強度保持臺風強度，也是1949年以來登陸長江以北的最強臺風；（5）“達維”和南部洋面的臺風“蘇拉”形成“雙臺風效應”。隨著雙臺風距離的接近，“達維”受“蘇拉”的牽引作用明顯，且兩個臺風差不多同時在我國華東沿海登陸，這種情況以前非常少見。

3　臺風“達維”影響山東的暴雨落區(qū)分布特征

受臺風“達維”影響，8月2—4日山東區(qū)域觀測站降水超過100 mm的有119個（見圖1b），50—100 mm的279個，25—50 mm的有194個，最大雨量出現(xiàn)在濱州的沙頭觀測站為288.8 mm。8月2日下午魯東南沿海地區(qū)風力開始增大。日照、青島沿海出現(xiàn)8—9級陣風10—11級的大風；黃海中部風力達10—12級。隨著“達維”在我省自南向北移動，臨沂、日照、濰坊、青島、淄博、濟南、濱州、東營等地先后出現(xiàn)8—9級陣風10—11級的大風。

8月2日14時，“達維”中心位于江蘇連云港以東海面上，此時受臺風外圍云系影響，在魯東南地區(qū)降水逐漸開始，在2日20時“達維”登陸這段時間內，江蘇東北部及魯東南地區(qū)降水強度逐漸加強，但是雨量相對較小，此時臺風中心強度開始減弱。2日14時—3日08時，隨著臺風繼續(xù)減弱西北移，青島和日照等地9個縣市出現(xiàn)暴雨，青島膠南區(qū)出現(xiàn)108 mm的大暴雨。3日08時(見圖1a和圖2b)，“達維”中心位于山東淄博沂源縣，已減弱為熱帶風暴，此時魯中地區(qū)降水強度明顯增大。從圖1a明顯可以看出，強降水（6 h降水≥20 mm區(qū)）落區(qū)出現(xiàn)在臺風移動路徑的右側及臺風中心附近。3日08時—3日20時（見圖2b、c、d）是山東的主要降水時段，先是在魯東南，而后是魯中地區(qū)普降暴雨，然后給魯西北帶來大暴雨天氣，東營河口最大為178.4 mm。

圖1　“達維”臺風路徑圖

從此次臺風帶來的過去6 h降水量分布與臺風路徑疊加圖（見圖2b、c、d）可以明顯看出,臺風中心的右側降水明顯大于左側，只是在3日20時6 h降水量分布與前幾個時次略有不同，雖然這一時次臺風中心的右側降水仍然大于左側，但臺風中心的左側也出現(xiàn)了暴雨，濱州的無棣和陽信分別為104 mm 和64 mm，下文會分析其原因。

圖2　2012年8月2日20時高空500 hPa天氣圖（a）；過去6 h降水量分布與臺風路徑疊加圖（b，c，d）

4　臺風暴雨產生的機制及暴雨落區(qū)著眼點

4.1低空急流和冷空氣的作用

圖3是8月3日08時925 hPa的高度場和風場。從圖中可以看出，臺風“達維”東側的東南急流與臺風“蘇拉”東北側的東南急流疊加在一起，急流強度大大增強，達到26 m/s，而同時蘇拉東側的東風急流最強為16 m/s，這種強勁的動力作用一方面使“達維”移動速度較“蘇拉”快些，另一方面對急流左前方的魯西北濱州等地區(qū)的降水有明顯的增幅作用。另外分析8月3日20時850 hPa冷平流（圖略）發(fā)現(xiàn)，有低層弱冷空氣沿東北經過渤海到達濱州附近，形成一明顯的東北-西南向溫度槽，即冷空氣的侵入致使濱州附近地區(qū)出現(xiàn)短時強降水，以上兩個原因導致3日20時前6 h降水量在魯西北濱州等地降水明顯增強。

圖3　2012年8月3日08時925 hPa高度場和風場

4.2濕度場和上升運動場分析

8月3日08時（見圖4a和c）開始，隨著臺風西移和東南急流不斷的輸送，850 hPa以下整層濕度都在80%以上，山東全省比濕都在12 g/kg以上，魯西北至魯東南一線的水汽通量散度均在-3×10-6s-1以上，存在強烈的水汽輻合。同時在118°—120°E上空上升運動非常強，-1.6 hPa/s的上升中心位于650 hPa高度附近，因此3日08時，在魯東南和魯中南部地區(qū)強降水逐漸開始。3日14時（見圖4b和d），低層弱冷空氣的不斷侵入破壞了臺風暖心結構，冷暖空氣在臺風西北側交匯，臺風變?yōu)闇貛тh面氣旋，垂直上升運動明顯減弱。在臺風移動路徑的右側，水汽通量散度減弱到-1×10-6s-1上下，強降水過程逐漸減弱。

圖4　相對濕度（%）和垂直運動（hPa/s）沿36°N緯向剖面（a，b）和850 hPa流場、水汽通量散度（10-6g/（hPa·cm2·s））和比濕（g/kg）（c，d）

4.3能量場分析

沿36°N緯向剖面圖（圖5）可見，低層弱冷空氣與臺風之間由于冷暖空氣的交匯，存在較大的位溫梯度，地面偏東風之上疊加較強上升運動，臺風中心右側的暖濕空氣被地面低θse空氣抬升，從而產生暴雨。

綜述，“達維”臺風暴雨落區(qū)主要集中在臺風中心右側，比濕可達12 g/kg以上，且存在強烈的水汽通量輻合。在中層600 hPa上下存在強上升運動速度大值中心，整層的相對濕度都在80%以上。而低層冷空氣與臺風相互作用，冷暖空氣交匯，有明顯的溫度梯度大值區(qū)，在臺風中心右側假相當位溫分布（見圖5）比較均勻，低層θse略偏小，抬升高層暖濕空氣，導致暴雨的產生。

圖5　假相當位溫（K）與水平風場沿118°E徑向剖面

圖6　地面天氣圖

5　臺風“達維”路徑特征分析

從“達維”路徑圖（見圖1a）可以看出，臺風“達維”在登陸前后發(fā)生了兩次轉向，第一次轉向發(fā)生在8月2日21時30分，之前臺風一直沿西西北方向移動，但此時西折轉向至西南方向移動，并在江蘇響水縣陳家港鎮(zhèn)登陸；第二次是在8月3日14時，臺風登陸后一直沿西北方向移動，但此時卻折向東北方向移動，對魯西北的強降水產生了很大影響。

5.1副熱帶高壓和“雙臺風效應”的作用

2012年8月2日20時，高空500 hPa圖（見圖2a）上亞洲大陸處于一槽兩脊的形勢，大陸高壓和副熱帶高壓打通形成一寬廣的高壓帶，副高脊線在35°N附近，此時黃海至日本海峽處于暖區(qū)控制，臺風處在副熱帶高壓南緣穩(wěn)定的偏東氣流中，并沿此引導氣流向西略偏北方向移動。低層700 hPa和850 hPa(圖略)圖上在遼東半島、山東半島和日本南部之間形成高壓壩，副高西側的高壓壩將引導臺風向西北方向移動。此時，魯東南和江蘇東部受臺風外圍影響，降水較弱。3日08時貝加爾湖附近的西風槽減弱北收，副高略有北抬，脊線北抬到36°N附近，700 hPa和850 hPa(圖略)顯示副高西側的高壓壩將引導臺風向西北方向移動。500 hPa圖顯示海上副高東撤至山東半島以東洋面，有利于“達維”臺風沿著東南急流快速向西北移動。

8月2日20時9號臺風“蘇拉”（見圖6a）位于臺灣北部以東洋面，其倒槽一直向北伸展至江蘇南部沿海，其外圍云系與臺風“達維”云系連成一片，“雙臺風”效應明顯[11]。3日08時（見圖6b）“達維”處于“蘇拉”倒槽頂端，而“蘇拉”臺風倒槽發(fā)展強盛，此時倒槽頂端處于山東半島中部，其東北部的外圍云系已覆蓋臺風“達維”。雙臺風產生互旋，并圍繞著其間的中點做氣旋性旋轉，移動速度減慢，且逐漸接近?！疤K拉”對“達維”產生強烈的吸附作用，導致“達維”向西移動的分量增加。

5.2引導氣流的作用

臺風移動主要受引導氣流所操縱，臺風的移動路徑問題，在某種意義上說主要是臺風引導氣流問題[12]。實踐證明，對于不同強度的臺風，高空各層次的引導氣流所起的作用是不同的。分析此次臺風路徑和高空各層氣流發(fā)現(xiàn)（見圖7a和c），此次臺風和高空300 hPa氣流方向一致，也就是說引導氣流是在高層。即臺風是在300 hPa引導氣流的作用下移動的。分析臺風路徑與500 hPa總溫度場分布（見圖7b和d）可以看出，臺風走向和500 hPa總溫度線的走向是一致的。即此次臺風路徑是與高空300 hPa氣流方向及500hPa總溫度線的走向一致。

圖7　臺風路徑與氣流和溫度場分布

5.3高空渦度場的作用

從渦度場的垂直分布圖（圖略）看出，3日08時和20時正渦度中心值主要集中在925 hPa，3日08時正渦度中心值為65 s-1,在36°N附近，到20時中心值為55 s-1，在37°N附近，同時正渦度區(qū)范圍加大，這表明雖然“達維”的強度減弱，但大風區(qū)的范圍較08時擴大。從3日08時—20時500 hPa渦度場（圖略）可見臺風的移動路徑是沿著高空500 hPa正渦度帶移動的。

5.4影響臺風“達維”路徑的其它因子

分析8月3日20時地面形勢場和850 hPa冷平流（圖略）發(fā)現(xiàn)，低層有弱冷空氣侵入“達維”，使達維登陸減弱后轉向，“達維”逐漸轉向東北方向移動。說明低層冷空氣對臺風路徑起著一定作用。

下墊面對“達維”路徑產生了重要作用。臺風具有“趨暖性”，即有朝著高海溫區(qū)移動的趨勢。此次臺風“達維”進入黃海后，海溫略呈下降趨勢（圖略），8月2日已下降到26℃以下，此后臺風轉向西折向海溫高于27℃的高海溫區(qū)移動。二是山地的阻擋作用改變其移動方向。臺風登陸后，受陸面摩擦作用，強度逐漸減弱，“達維”在西移過程中受到魯中山區(qū)等山脈丘陵的阻擋，移速逐漸減慢。臺風繼而沿山區(qū)東側繞行，轉向東北方向移動。

6　結論

（1）此次臺風“達維”影響山東的暴雨落區(qū)主要出現(xiàn)在臺風移動路徑的右側及臺風中心附近，而且臺風中心的右側降水明顯大于左側；

（2）低空冷空氣的侵入對臺風引起的魯西北降水的增幅起了很大作用；

（3）臺風“達維”暴雨落區(qū)主要集中在臺風中心右側與水汽通量大值區(qū)和輻合中心有關。中層的強上升運動對暴雨落區(qū)有一定作用。溫度梯度大值區(qū)和假相當位溫的分布與暴雨落區(qū)較一致；

（4）臺風“達維”是在300 hPa引導氣流的作用下移動的。臺風的移動路徑與500 hPa總溫度線的走向及高空500 hPa正渦度帶的走向一致。此外臺風的移動路徑與副熱帶高壓、雙臺風效應、低層弱冷空氣和下墊面等關系較大。

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Characteristics of rainstorm area and track caused by typhoon “Damrey”in Shandong Province

GAO Xiao-mei1, WANG Ling-jun1, YAN Feng-jun2, WANG Wen-bo1, XU Gui-hua1, HAN Xiao1, SU Li-li1
(1.Weifang Meteorological Bureau, Shandong Province, Weifang 261011 China; 2. Gaomi Meteorological Bureau, Gaomi 261500 China)

Abstract：Based on conventional meteorological observation data, dense AWS data, NCEP/NCAR data and FY-2E data, the characteristics of rainstorm area and track caused by typhoon“Damrey”in Shandong Province are analyzed. The results show that the rainstorm area appears primarily on the right side of typhoon path and typhoon center, and precipitation at the right side of typhoon center is greater than that at the left side. The cold air has great influence on the rainfall area. The larger areas of vapor flux, convergence and powerful updraft in the middle level have an influence on rainstorm area. The larger areas of temperature gradient and pseudo equivalent potential temperature are consistent with rainstorm area. Typhoon“Damrey”moves with the action of steering flow at 300 hPa, and the track is consistent with the trend of total temperature line and positive vorticity at 500 hPa. In addition, the track is influenced by subtropical high, double typhoon effect, weak cold air in the lower layer and underlying surface.

Key words：rainstorm area；track；cold air；subtropical high；double typhoon effect

作者簡介：高曉梅（1974-），女，高級工程師，碩士研究生，主要研究方向為天氣與氣候預報分析。E-mail：wfmeizi@126.com

基金項目：山東省氣象局課題（2012sdqxz04；2014sdqxm14）

收稿日期：2014-06-20

DOI:10.11737/j.issn.1003-0239.2015.02.011

中圖分類號：P444

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0239（2015）02-0072-07