“麥德姆”臺(tái)風(fēng)影響招遠(yuǎn)的暴雨過程分析

楊金玲，張 娟，孫衍曉

(山東省招遠(yuǎn)市氣象局，山東 招遠(yuǎn) 265400)

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“麥德姆”臺(tái)風(fēng)影響招遠(yuǎn)的暴雨過程分析

楊金玲，張 娟，孫衍曉

(山東省招遠(yuǎn)市氣象局，山東 招遠(yuǎn) 265400)

利用常規(guī)觀測(cè)資料從環(huán)流背景、物理量場(chǎng)和雷達(dá)圖等方面分析了由“麥德姆”臺(tái)風(fēng)引發(fā)的招遠(yuǎn)地區(qū)暴雨成因。結(jié)果表明：此次降水是由西風(fēng)槽、副高邊緣的暖濕氣流和臺(tái)風(fēng)倒槽的共同影響造成的；水汽通量和水汽通量散度大值區(qū)重疊與強(qiáng)降水的落區(qū)一致；高能的不穩(wěn)定層結(jié)為暴雨的產(chǎn)生提供了充足的能量；高層輻散和低層輻合為暴雨的產(chǎn)生提供了動(dòng)力條件。

招遠(yuǎn)；臺(tái)風(fēng)；暴雨；環(huán)流形勢(shì)；物理量場(chǎng)；雷達(dá)圖

1 引言

臺(tái)風(fēng)是最典型的深厚高能系統(tǒng)，而臺(tái)風(fēng)暴雨是釋放能量的一種外在表現(xiàn)，暴雨的形成必須具備一定的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)條件，它能更全面、有效地描述暴雨的發(fā)生發(fā)展。臺(tái)風(fēng)登陸是臺(tái)風(fēng)生命史中的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，專家曾作過一些研究，如卓嘎等[1]、謝金南等[2]對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨天氣進(jìn)行診斷研究，得出了比較有意義的結(jié)果。鄭傳新等[3]通過對(duì)盛夏影響廣西的兩類臺(tái)風(fēng)暴雨對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)濕位渦與臺(tái)風(fēng)暴雨落區(qū)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本文以先后3次登陸的1410 號(hào)臺(tái)風(fēng)“麥德姆”在7 月24—26 日造成了招遠(yuǎn)全區(qū)性暴雨—大暴雨為例，采用天氣分析和動(dòng)力學(xué)方法對(duì)暴雨特點(diǎn)和成因進(jìn)行分析，其結(jié)論對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨預(yù)報(bào)有一定的參考依據(jù) 。

2 臺(tái)風(fēng)概況和雨量情況

2.1 臺(tái)風(fēng)概況

1410號(hào)臺(tái)風(fēng)“麥德姆”在臺(tái)灣以東海面生成，于7月23日00時(shí)15分在臺(tái)灣臺(tái)東縣登陸，然后西行入海進(jìn)入臺(tái)灣海峽，向北轉(zhuǎn)向，移動(dòng)速度加快，于23日15時(shí)30分在福建福清市登陸，轉(zhuǎn)向東北加速移動(dòng)，25日17時(shí)10分在山東榮成市虎山鎮(zhèn)登陸，隨即移出中國(guó)境內(nèi)。這是歷史上罕見的強(qiáng)度大，登陸次數(shù)多，移動(dòng)速度快，影響范圍廣，波及多省的臺(tái)風(fēng)。

2.2 雨量情況

此次過程招遠(yuǎn)市普降暴雨—大暴雨，招遠(yuǎn)市大監(jiān)站為144.5 mm。13個(gè)區(qū)域自動(dòng)觀測(cè)站中有7個(gè)超過了100 mm，此時(shí)段區(qū)域自動(dòng)站所有站點(diǎn)均為暴雨，說明影響范圍廣，強(qiáng)度大，降水時(shí)段相對(duì)集中。其中南部降水量超過100 mm的居多，說明地形的抬升作用也是影響臺(tái)風(fēng)暴雨的一個(gè)重要因子。

3 環(huán)流背景

在7—8月份，我國(guó)中緯度地區(qū)為緯向環(huán)流控制，高層西風(fēng)槽活躍，副熱帶高壓北抬西伸控制大陸，其邊緣的西南氣流不斷的輸送水汽。在500 hPa天氣圖(圖略)上看，7月23日08時(shí)之前副高西伸控制大陸，且穩(wěn)定少動(dòng)，西側(cè)青藏高壓東移，兩者同時(shí)控制整個(gè)中國(guó)大陸。臺(tái)風(fēng)“麥德姆”在副高外圍東南氣流引導(dǎo)下，從臺(tái)灣海面向西北方向移動(dòng)，登陸后繼續(xù)向西偏北方向移動(dòng)，由于臺(tái)風(fēng)的北上，青藏高壓西撤，同時(shí)使得副高東撤被迫北抬到山東以北，孟加拉灣的水汽通過東南急流不斷的從海上輸送，形成了一個(gè)較通暢的西北東南向的水汽通道。同時(shí)西風(fēng)槽攜帶的西路冷空氣從河套不斷東移南下，于25日08時(shí)與臺(tái)風(fēng)結(jié)合，臺(tái)風(fēng)是個(gè)熱系統(tǒng)，冷暖空氣結(jié)合，形成了一個(gè)較深厚的氣旋系統(tǒng)，同時(shí)由于副高完全東撤到海上成塊狀分布并與低壓系統(tǒng)趨近，副高邊緣的西南暖濕氣流和氣旋系統(tǒng)結(jié)合在山東半島上空形成了強(qiáng)降水，由于登陸后強(qiáng)度減弱，移動(dòng)速度加快，強(qiáng)降水云團(tuán)減弱的也較快，這也是降水時(shí)段相對(duì)集中的原因。

4 物理量場(chǎng)分析

4.1 水汽通量和水汽通量散度

本次大暴雨過程與冷空氣的侵入有關(guān)，冷空氣的侵入，形成冷墊，使得東風(fēng)帶系統(tǒng)的暖濕氣流在冷空氣上方移動(dòng)，給暴雨提供了充足的水汽。此次過程強(qiáng)降水輻合主要出現(xiàn)在700 hPa高度層以下，從(圖1a)上看，25日08時(shí)的水汽通量主要集中在850～1 000 hPa，大值中心為19 g·cm-1·hPa-1·s-1。25日08時(shí)(圖1b)水汽通量散度的大值中心位于700～1 000 hPa，中心值為-45×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1，兩者相一致，也與招遠(yuǎn)降水時(shí)段相吻合。水汽通量表示水汽輸送強(qiáng)度即穩(wěn)定而持續(xù)的水汽輸送，而水汽通量散度表示輸送來的水汽集中程度即強(qiáng)的水汽輻合，兩者相結(jié)合與強(qiáng)降水的存在是一致的，同時(shí)也是暴雨形成的一個(gè)必要條件。

圖1 (a)2014年7月23日08時(shí)—26日20時(shí)招遠(yuǎn)水汽通量時(shí)間剖面圖；(b)2014年7月23日08時(shí)—26日20時(shí)招遠(yuǎn)水汽通量散度時(shí)間剖面圖(單位：g·cm-1·hPa-1·s-1)

4.2 假相當(dāng)位溫

以招遠(yuǎn)格點(diǎn)進(jìn)行假相當(dāng)位溫θse的時(shí)間—高度剖面(圖2)分析可知，θse的時(shí)間演變經(jīng)歷了高空大值區(qū)向低空傳遞的過程，到25日08時(shí)θse的大值中心位于700 hPa以下，中心大值為70 K，為對(duì)流不穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)與天氣圖的天氣系統(tǒng)相吻合，高低空急流相互作用明顯加強(qiáng)，在高空輻散、低空輻合作用下，大氣不穩(wěn)定能量強(qiáng)烈釋放，產(chǎn)生較強(qiáng)的渦旋上升運(yùn)動(dòng)，也是招遠(yuǎn)強(qiáng)降水出現(xiàn)集中的時(shí)段，隨著系統(tǒng)東移，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)為對(duì)流穩(wěn)定狀態(tài)，為反氣旋性渦旋下沉運(yùn)動(dòng)，降水結(jié)束。通過分析可知，不穩(wěn)定能量的開始釋放對(duì)應(yīng)著降水的開始，強(qiáng)降水發(fā)生的過程中伴隨不穩(wěn)定能量的釋放。

圖2 2014年7月23日08時(shí)—26日20時(shí)招遠(yuǎn)假相當(dāng)位溫度時(shí)間剖面圖(單位：K)

4.3 垂直運(yùn)動(dòng)

在暴雨發(fā)生前后，垂直速度也有很大的變化，并以500 hPa和700 hPa最為突出。暴雨發(fā)生時(shí)(圖3)，上升運(yùn)動(dòng)明顯增強(qiáng)，隨著臺(tái)風(fēng)中心的移動(dòng)，垂直速度中心也隨之移動(dòng)，暴雨的落區(qū)移動(dòng)也非常明顯，在24日20時(shí)—25日20時(shí)，是暴雨集中階段，也是臺(tái)風(fēng)外圍云系與西風(fēng)槽結(jié)合時(shí)段，垂直速度大值區(qū)也出現(xiàn)在暴雨區(qū)，中心最大值為-50×10-3hPa·s-1，上升運(yùn)動(dòng)達(dá)到最強(qiáng)。這充分說明暴雨的產(chǎn)生，與上升運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱有直接的關(guān)系，上升運(yùn)動(dòng)愈強(qiáng)烈，雨強(qiáng)愈大。所以強(qiáng)降水天氣出現(xiàn)在強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)中。

圖3 2014年7月23日08時(shí)—26日20時(shí)招遠(yuǎn)垂直速度時(shí)間剖面圖(單位： hPa·s-1)

5 雷達(dá)回波分析

從雷達(dá)回波圖(圖4)看，此次強(qiáng)降水主要在24日的夜間到25日白天前半段，從24日夜間開始，隨著臺(tái)風(fēng)云系的北上，山東半島東部海面出現(xiàn)較寬的帶狀降水回波為東北—西南向，回波強(qiáng)度為30 dBz以上，幾乎占整個(gè)回波面積。由于北方有冷空氣入侵，與臺(tái)風(fēng)暖系統(tǒng)結(jié)合，有對(duì)流單體產(chǎn)生，其強(qiáng)度達(dá)到50 dBz，對(duì)應(yīng)有對(duì)流性積狀云，因而容易產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣，并且隨著臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)的移動(dòng)，整個(gè)回波繼續(xù)北上并覆蓋整個(gè)半島，為招遠(yuǎn)帶來了較強(qiáng)的降水。在整個(gè)降水過程中，這個(gè)時(shí)段是降水量集中最大的時(shí)段。25日白天，臺(tái)風(fēng)逐漸遠(yuǎn)離招遠(yuǎn)，系統(tǒng)性的降水回波開始轉(zhuǎn)為零散的，并逐漸移出招遠(yuǎn)地區(qū)，此時(shí)降水基本結(jié)束。

圖4 煙臺(tái)多普勒雷達(dá)2014年7月24日12時(shí)30分(a)、23時(shí)13分(b)和7月25日00時(shí)37分(c)、07時(shí)05分(d)組合反射率因子圖(單位：dBz)

6 小結(jié)

① 西風(fēng)帶槽、副熱帶高壓和遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)倒槽是這次臺(tái)風(fēng)暴雨的大尺度系統(tǒng)。臺(tái)風(fēng)登陸北上，在西風(fēng)帶槽前西南氣流和副熱帶高壓帶來的東南引導(dǎo)氣流下，向北偏東方向移動(dòng)，臺(tái)風(fēng)的遠(yuǎn)距離水汽輸送形成的風(fēng)向風(fēng)速輻合和西風(fēng)帶系統(tǒng)合并，為招遠(yuǎn)的降水提供了大的天氣背景。

② 從水汽條件來看，強(qiáng)降水主要發(fā)生在850 hPa，水汽通量和水汽通量散度兩物理量最大的區(qū)域是重疊的，大值區(qū)剛好是和強(qiáng)降水對(duì)應(yīng)的，為暴雨的產(chǎn)生提供了充足的水汽條件。

③ 假相當(dāng)位溫對(duì)干冷空氣有一定的指示意義。假相當(dāng)位溫低值區(qū)與冷空氣團(tuán)相對(duì)應(yīng)，也是不穩(wěn)定能量的積累區(qū)，形成深厚的不穩(wěn)定層結(jié)，同時(shí)暴雨的產(chǎn)生是伴隨著大量的不穩(wěn)定能量的釋放，因此為暴雨的產(chǎn)生提供了充足的能量。

④ 同時(shí)低層的輻合和高層的輻散，為暴雨的產(chǎn)生提供的強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)。

⑤ 整個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段雷達(dá)回波為混合型降水回波，組合反射率強(qiáng)度在30～50 dBz，其中最強(qiáng)的達(dá)到了50 dBz，對(duì)流發(fā)展的高度較高。

[1] 卓嘎，謝金南，馬鏡嫻.登陸臺(tái)風(fēng)與我國(guó)降水的統(tǒng)計(jì)關(guān)系[J].高原氣象，2000，19(2)：260-264.

[2] 謝金南，卓嘎.臺(tái)風(fēng)活動(dòng)對(duì)青藏高原東北側(cè)干旱的影響[J].高原氣象，2000，19(2)：244-252.

[3] 鄭傳新，周軍.盛夏影響廣西的兩類臺(tái)風(fēng)暴雨對(duì)比分析[J].氣象，2003，29( 10)：13-16.

2015-03-17

楊金玲(1976—)，女，工程師，主要從事基礎(chǔ)業(yè)務(wù)工作。

1003-6598(2015)06-0043-03

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