遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨研究綜述

胡 楠，張婷婷，袁志學(xué)，屠文芬(.江蘇省睢寧縣氣象局，江蘇睢寧00;.山東省濱州市氣象局，山東濱州56600)

臺(tái)風(fēng)暴雨主要有3種類型，即臺(tái)風(fēng)環(huán)流本身造成的暴雨、臺(tái)風(fēng)與西風(fēng)帶系統(tǒng)或熱帶其他系統(tǒng)共同作用造成的暴雨、受地形影響而形成的暴雨［1］。根據(jù)臺(tái)風(fēng)登陸后產(chǎn)生暴雨的不同特點(diǎn)，陳聯(lián)壽將其劃分為由于臺(tái)風(fēng)環(huán)流本身造成的暴雨和臺(tái)風(fēng)的遠(yuǎn)距離暴雨2種［2］。陶詩言研究發(fā)現(xiàn)登陸臺(tái)風(fēng)往往有4塊暴雨區(qū)與之相伴［3］，王亦平將這4塊暴雨區(qū)劃分為臺(tái)風(fēng)眼壁暴雨、臺(tái)風(fēng)的內(nèi)外螺旋雨帶暴雨、臺(tái)風(fēng)外圍伸向北方的倒槽區(qū)暴雨、遠(yuǎn)離臺(tái)風(fēng)的北方中緯度西風(fēng)槽前暴雨［4］。上述第4塊暴雨區(qū)位于臺(tái)風(fēng)的北方，與臺(tái)風(fēng)中心相去甚遠(yuǎn)，是臺(tái)風(fēng)與中緯度系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物，稱為遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨。陳聯(lián)壽將此類臺(tái)風(fēng)暴雨定義為降水發(fā)生在臺(tái)風(fēng)范圍之外、降雨與臺(tái)風(fēng)存在著內(nèi)在的物理聯(lián)系［5］。由此可見，臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離暴雨和臺(tái)風(fēng)環(huán)流暴雨區(qū)是明顯分離的。楊曉霞等分析指出臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離暴雨是臺(tái)風(fēng)與中緯度系統(tǒng)相互作用的結(jié)果，降水特征上表現(xiàn)為突發(fā)性強(qiáng)、降水強(qiáng)度大、降水時(shí)段集中，是臺(tái)風(fēng)影響我國內(nèi)陸地區(qū)降水的重要形式，常引起強(qiáng)烈的暴雨天氣［6］。筆者在此從多角度總結(jié)遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨研究的已有成果，從遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨的氣候特征切入，不但對(duì)已有學(xué)者系統(tǒng)總結(jié)過的中緯度系統(tǒng)相互作用和臺(tái)風(fēng)自身影響做了歸納［7－8］，且對(duì)暴雨區(qū)的中小尺度對(duì)流系統(tǒng)、重力慣性波作用做了一些總結(jié)。

1 遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨的氣候特征

氣候特征的研究有助于總體上把握遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨的形成規(guī)律，也有利于預(yù)報(bào)水平的提高。樂群等研究發(fā)現(xiàn)登陸臺(tái)風(fēng)活躍的年份和登陸臺(tái)風(fēng)偏少的年份臺(tái)風(fēng)的最大降水量并無明顯差異，且從氣候?qū)W角度分析，副高脊線的位置與臺(tái)風(fēng)登陸次數(shù)明顯相關(guān)［9］;雷小途等統(tǒng)計(jì)分析1951～1996年間中低緯度熱帶氣旋活動(dòng)的不同特征，指出約65%的熱帶氣旋能夠影響到中緯度地區(qū)［10］;韓暉采用氣候統(tǒng)計(jì)診斷方法分析了1951～2001年間對(duì)我國產(chǎn)生影響的臺(tái)風(fēng)及相應(yīng)的降水情況，總結(jié)出近50年我國臺(tái)風(fēng)暴雨的時(shí)空特征:①空間分布不均，差異明顯。在頻次方面表現(xiàn)為由東南沿海向西北內(nèi)陸逐漸減少;在平均強(qiáng)度方面，華北和東北南部的一些地區(qū)反而普遍比華南、華東地區(qū)高;臺(tái)風(fēng)暴雨強(qiáng)度在最大值上地域差別不明顯;②時(shí)間分布季節(jié)性明顯。臺(tái)風(fēng)暴雨的雨季是5～11月，其中7～9月是高峰期(遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨集中于這個(gè)階段);在發(fā)生頻次方面年際振蕩和年代際的起伏明顯，且頻次和強(qiáng)度均呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì);③太平洋表層海水溫度異常與我國臺(tái)風(fēng)的活躍程度之間存在著制約關(guān)系(臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的變化滯后于海水溫度的變化1～2個(gè)季節(jié))，這種關(guān)系厄爾尼諾時(shí)期非常明顯，呈現(xiàn)出厄爾尼諾年臺(tái)風(fēng)暴雨偏少，而拉尼娜年臺(tái)風(fēng)暴雨相較偏多的趨勢(shì);④大氣環(huán)流形勢(shì)對(duì)遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨有巨大影響，臺(tái)風(fēng)暴雨與前一年冬季的大氣環(huán)流存在隔季遙相關(guān)，與夏季的大氣環(huán)流存在同期相關(guān)，且在某些地區(qū)特別突出［11］。

2 臺(tái)風(fēng)與中緯度系統(tǒng)的相互作用

臺(tái)風(fēng)與周圍環(huán)境流場的相互作用是決定臺(tái)風(fēng)發(fā)展、移動(dòng)和暴雨分布的重要原因［1］，已有大量的研究表明，中緯度西風(fēng)帶系統(tǒng)和副熱帶高壓是引起遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨的關(guān)鍵系統(tǒng)。仇永炎著重分析了臺(tái)風(fēng)槽、河套西風(fēng)槽、日本海渤海高壓、東南風(fēng)急流以及弱冷空氣侵入，并將以上5個(gè)因子作為臺(tái)風(fēng)暴雨分型的判據(jù)，得出多數(shù)遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨可能是由于臺(tái)風(fēng)與西風(fēng)槽相互作用所致［12］。從春華等進(jìn)一步指出臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離暴雨是臺(tái)風(fēng)與其相鄰的中緯度系統(tǒng)(包括西風(fēng)槽、東北冷渦、西南渦、弱冷空氣、高低空急流及副熱帶高壓等)相互作用的結(jié)果［7］。此外，李江南研究發(fā)現(xiàn)華北東北特大暴雨與高空急流、臺(tái)風(fēng)登陸后強(qiáng)度的維持、臺(tái)風(fēng)中有倒槽向北伸展以及北方有冷空氣南下等許多因素有關(guān)［8］。下面著重對(duì)引起暴雨的中緯度系統(tǒng)逐一進(jìn)行討論。

2.1 臺(tái)風(fēng)倒槽 我國一些臺(tái)風(fēng)降水的最大值往往并不出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)本身的雨區(qū)中，而是產(chǎn)生在臺(tái)風(fēng)北部倒槽和弱冷空氣結(jié)合的地方，這種臺(tái)風(fēng)外圍暴雨有時(shí)可遠(yuǎn)離臺(tái)風(fēng)中心近千公里，稱為臺(tái)風(fēng)倒槽暴雨［13］。臺(tái)風(fēng)倒槽東北部的西南氣流提供充足的水汽，而倒槽區(qū)的強(qiáng)輻合作用又能產(chǎn)生強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，為不穩(wěn)定能量的釋放提供初始擾動(dòng)。當(dāng)臺(tái)風(fēng)倒槽伸入中緯度西風(fēng)帶中，與西風(fēng)槽的相互疊加，或是有弱冷空氣侵入，均會(huì)加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)倒槽區(qū)的暴雨。張少林等分析指出中緯度分裂南下的冷空氣與倒槽偏南的暖濕氣流結(jié)合是造成豫東、魯西南地區(qū)降水的原因，而隨著倒槽的北伸和冷空氣的進(jìn)一步侵入導(dǎo)致了山東地區(qū)的暴雨產(chǎn)生［14］。楊曉霞等研究發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)倒槽區(qū)的溫度場呈現(xiàn)出東暖西冷的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可以極大加強(qiáng)高層的熱成風(fēng)，加大低層的輻合，從而促使上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，是產(chǎn)生暴雨的根本原因之一［6］。暴雨區(qū)位于低層臺(tái)風(fēng)倒槽的強(qiáng)輻合區(qū)和臺(tái)風(fēng)北側(cè)的暖平流區(qū)。李改琴等在研究臺(tái)風(fēng)海棠引起的遠(yuǎn)距離暴雨時(shí)，發(fā)現(xiàn)在倒槽輻合線上的強(qiáng)中β尺度對(duì)流復(fù)合系統(tǒng)是暴雨產(chǎn)生的直接原因［15］。臺(tái)風(fēng)倒槽對(duì)暴雨的影響主要有3種形式，即臺(tái)風(fēng)倒槽與弱冷空氣相配合產(chǎn)生、倒槽內(nèi)暖濕切變線的中尺度對(duì)流復(fù)合體(MCC)產(chǎn)生、臺(tái)風(fēng)倒槽中的東風(fēng)波登陸產(chǎn)生。

2.2 西風(fēng)槽 中高緯的西風(fēng)槽對(duì)遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨的貢獻(xiàn)主要是提供了有利的大尺度背景，具體表現(xiàn)為低層輻合、高層輻散，槽前正渦度平流，這種環(huán)流背景下十分有利于垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展和降雨的維持。此外，西風(fēng)槽引起的低層負(fù)變壓可以使低層的水汽輻合上升，為暴雨提供充分的水汽供應(yīng)。因此，中高緯的西風(fēng)槽是臺(tái)風(fēng)暴雨增幅的重要條件。張曉惠等在研究熱帶低壓“浣熊”時(shí)發(fā)現(xiàn)，熱帶低壓與中緯度低槽發(fā)生同位相疊加形成明顯的低壓中心和負(fù)變壓中心，正渦度平流的加大并先于低槽的發(fā)展，是降水的觸發(fā)機(jī)制之一［16］。通過數(shù)值模擬表明，加強(qiáng)或減弱西風(fēng)槽將導(dǎo)致降水的加強(qiáng)或減弱［17］。李明等對(duì)3次遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)大暴雨天氣進(jìn)行了綜合分析，發(fā)現(xiàn)環(huán)流背景表現(xiàn)為在中東部高壓脊的阻擋下，西風(fēng)槽或高原槽東移至河套地區(qū)穩(wěn)定維持，并與臺(tái)風(fēng)外圍系統(tǒng)相互作用［18］。在這種類似半熱帶系統(tǒng)的形勢(shì)下，臺(tái)風(fēng)攜帶的水汽源源不斷向中緯地區(qū)輸送，同時(shí)給暴雨區(qū)提供很大的不穩(wěn)定能量。

2.3 高空急流 臺(tái)風(fēng)暴雨與高、低空急流的配置密切相關(guān)，我國暴雨往往產(chǎn)生在高空急流右后方和低空急流左前方。大量的研究表明，非緯向高空急流右側(cè)的氣流輻散為暴雨的形成提供了有利的高空輻散形勢(shì)，高層輻散引起上下層質(zhì)量的調(diào)整，形成變壓風(fēng)疊加在低空氣流之上，從而形成低空急流，這是高空急流對(duì)低空急流的強(qiáng)迫作用［19－21］。非緯向高空急流與遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨有著密切的關(guān)系，當(dāng)暴雨增幅時(shí)，200 hPa高空急流有增強(qiáng)轉(zhuǎn)豎的趨勢(shì)［19］。對(duì)臺(tái)風(fēng)麥莎的診斷分析表明，200 hPa SW－S風(fēng)達(dá)到了高空急流的強(qiáng)度，此急流在48°N處呈準(zhǔn)東西走向，但在45°N及以南地區(qū)就急轉(zhuǎn)為SW－S走向，此非緯向的急流與暴雨的落區(qū)有很好的相關(guān)性［20］。統(tǒng)計(jì)分析表明，暴雨發(fā)生時(shí)，90%的情況下200 hPa高空為西南急流，而暴雨區(qū)則位于高空急流右后方［21］。蔣尚城等研究指出高空急流可以把暴雨區(qū)上空的凝結(jié)潛熱迅速帶走，使暴雨區(qū)不穩(wěn)定得以重建［22］。這些研究顯示了非緯向的高空急流在臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離暴雨中的重要作用。

2.4 低空急流 相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明［3］，低空急流與暴雨密切相關(guān)，對(duì)于每一次過程，有的是在暴雨發(fā)生之前就先有強(qiáng)風(fēng)軸出現(xiàn)，而有的則是在暴雨過程中偏南風(fēng)速不斷增大。多數(shù)暴雨發(fā)生在低空急流軸線的左前方，是暴雨落區(qū)的一個(gè)重要判據(jù)。低空急流為暴雨的發(fā)生提供充沛的水汽。在臺(tái)風(fēng)靠近副熱帶高壓時(shí)，其北部與副高之間形成了強(qiáng)大的氣壓梯度力，于是產(chǎn)生了東風(fēng)急流，成為了暴雨區(qū)的重要水汽輸送帶。徐遠(yuǎn)波通過對(duì)十堰“05.8”遠(yuǎn)距離登陸臺(tái)風(fēng)特大暴雨的多尺度分析發(fā)現(xiàn)，臺(tái)風(fēng)登陸后形成的低壓渦旋群與其北面的副熱帶高壓之間有很強(qiáng)的偏東氣流形成，這股東風(fēng)氣流從海上一直伸展到內(nèi)陸，成為“05.8”十堰特大臺(tái)風(fēng)暴雨的主要水汽通道［23］。朱洪巖通過臺(tái)風(fēng)加強(qiáng)的敏感性試驗(yàn)表明，加強(qiáng)后的臺(tái)風(fēng)改變了水汽輸送量和水汽輸送通道;與控制試驗(yàn)的診斷結(jié)果相比，不僅河南中部降水區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)水汽輻合中心，且在膠東半島地區(qū)出現(xiàn)了一個(gè)大的水汽輻合中心［17］。所以，臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度直接影響了水汽在中緯度地區(qū)的輻合輻散。低空急流暴雨區(qū)低層增暖增濕使得大氣層結(jié)向不穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)展，不穩(wěn)定能量得以組建或重建。一旦動(dòng)力抬升條件具備，暴雨系統(tǒng)一觸即發(fā)。周玲麗等數(shù)值試驗(yàn)表明臺(tái)風(fēng)東南側(cè)云帶為臺(tái)風(fēng)外圍的暖濕氣流，為臺(tái)風(fēng)輸送水汽和能量;臺(tái)風(fēng)北側(cè)云帶為來自北方的弱干冷空氣，侵入到臺(tái)風(fēng)暖濕環(huán)流之中，由此形成了一條過臺(tái)風(fēng)中心并南北向延伸的能量鋒［24］。

2.5 弱冷空氣 弱冷空氣的侵入，使干冷空氣疊加于臺(tái)風(fēng)暖濕氣流之上，形成有利的上升運(yùn)動(dòng)條件，邊界層內(nèi)的水汽迅速集中并向上層輸送;此外，冷暖交匯處在低層表現(xiàn)為具有自身垂直環(huán)流的中尺度系統(tǒng)——干線，可導(dǎo)致強(qiáng)烈的對(duì)流風(fēng)暴，起到對(duì)輻合線上中尺度擾動(dòng)及其所伴隨的強(qiáng)雨團(tuán)的觸發(fā)作用。張經(jīng)珍在分析9907號(hào)熱帶風(fēng)暴造成的山東“99.8”大暴雨時(shí)發(fā)現(xiàn)弱冷空氣與低空東南急流輸送來的暖濕空氣相互作用，形成了較強(qiáng)的位勢(shì)不穩(wěn)定，并觸發(fā)了不穩(wěn)定能量釋放，產(chǎn)生強(qiáng)降水［25］。杜慧良通過雷達(dá)風(fēng)廓線資料發(fā)現(xiàn)，降水區(qū)低層有東北氣流冷墊且維持較長時(shí)間，低層冷性的東北氣流嵌入到副高北側(cè)的暖空氣下面，使暖性的西南氣流在其上面迅速發(fā)生對(duì)流上升運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生強(qiáng)降水［26］。弱冷空氣侵入的機(jī)制可概括為來自北方的弱冷空氣與登陸臺(tái)風(fēng)外圍偏東氣流所帶來的暖濕氣流交匯于暴雨區(qū)，形成位勢(shì)不穩(wěn)定，同時(shí)，暖濕空氣受到冷空氣的抬升形成上升運(yùn)動(dòng)，使低層的水汽向上輸送，并觸發(fā)了不穩(wěn)定能量的釋放。

2.6 副熱帶高壓 副熱帶高壓作為天氣尺度的系統(tǒng)對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨的形成和發(fā)展起著間接的作用，其作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:①阻擋西風(fēng)槽東移，引導(dǎo)臺(tái)風(fēng)向西風(fēng)槽移動(dòng)，形成有利于降水的穩(wěn)定形勢(shì)。副熱帶高壓以及其脊線的移動(dòng)對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨帶的移動(dòng)和消失有密切聯(lián)系。孫建華等在討論中低緯相互作用的年季變化時(shí)指出，夏季副熱帶高壓突然北跳，以及赤道輻合帶十分活躍、位置偏北的環(huán)境下可能有更多的機(jī)會(huì)出現(xiàn)中低緯系統(tǒng)的相互作用，使遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨發(fā)生的可能性增加［27］。楊曉霞等通過統(tǒng)計(jì)山東地區(qū)的遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨發(fā)現(xiàn)，副高脊線的位置與暴雨的發(fā)生有密切聯(lián)系，當(dāng)副高脊線位于山東之南時(shí)，能夠產(chǎn)生遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨，其中當(dāng)副高脊線位于26°～30°N時(shí)暴雨發(fā)生率最高，為63.9%，而當(dāng)副高脊線控制山東境內(nèi)時(shí)，無暴雨發(fā)生［6］。②與臺(tái)風(fēng)低壓形成強(qiáng)大的氣壓梯度力，加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)北側(cè)的東風(fēng)急流，為暴雨區(qū)輸送暖濕氣流。③通過影響臺(tái)風(fēng)的登陸路徑來影響臺(tái)風(fēng)暴雨的降區(qū)。

3 地形的影響

地形對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨的影響有以下幾個(gè)方面:①地形阻擋產(chǎn)生的氣流強(qiáng)迫上升運(yùn)動(dòng)，有利不穩(wěn)定能量的觸發(fā)。當(dāng)臺(tái)風(fēng)靠近迎風(fēng)坡時(shí)，暴雨較多，在背風(fēng)坡時(shí)，降水較少。② 喇叭口地形的輻合作用是造成特大暴雨的有利地形，如“75.8”暴雨發(fā)生在三面環(huán)山的馬蹄形地形中，當(dāng)臺(tái)風(fēng)移近時(shí)就導(dǎo)致了特大暴雨，板橋附近林莊的過程總降水量達(dá)1 631 mm。③海岸的摩擦輻合作用。雖然臺(tái)風(fēng)登陸后受摩擦作用后會(huì)減弱，但由于邊界層內(nèi)的摩擦導(dǎo)致了低層水汽通量的輻合，使降水量不降反升。利用數(shù)值模擬進(jìn)行敏感試驗(yàn)，研究人員對(duì)地形影響臺(tái)風(fēng)暴雨有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。Wu等研究發(fā)現(xiàn)去除臺(tái)灣地區(qū)地形后，由于沒有地形抬升作用，臺(tái)風(fēng)暴雨的分布迥然不同，且地形與季風(fēng)氣流和臺(tái)風(fēng)的相對(duì)方向會(huì)調(diào)整季風(fēng)氣流和臺(tái)風(fēng)環(huán)流，從而使得這兩股氣流的匯合地點(diǎn)發(fā)生變化，繼而導(dǎo)致最大降水量的位置發(fā)生變化［28］。Tuleya等利用三重嵌套可移動(dòng)網(wǎng)格模式詳細(xì)討論了海島多山地形對(duì)熱帶氣旋的影響，模擬結(jié)果表明，海島地形影響熱帶氣旋的運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu);受海島地形影響，熱帶氣旋的路徑通常會(huì)向北偏折;來自山地的干空氣侵入熱帶氣旋，會(huì)影響氣旋內(nèi)部的潛能釋放和垂直結(jié)構(gòu)，使氣旋在登陸之前就會(huì)減弱，并在越過海島后重新加強(qiáng);熱帶氣旋在穿越海島時(shí)，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，其暖中心和低壓中心會(huì)發(fā)生移位，使降水中心偏離低壓中心［29］。地形強(qiáng)迫因素的作用對(duì)于變性臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑、臺(tái)風(fēng)暴雨落區(qū)分布及其降水強(qiáng)度有顯著的影響［30］。王曉芳等對(duì)臺(tái)風(fēng)碧利斯的模擬表明，地形抬升機(jī)制對(duì)暴雨的觸發(fā)主要在迎風(fēng)坡上游平原地區(qū)，而不是在山坡上［31］。馬玉芬等模擬表明地形高度越高，地形強(qiáng)迫抬升作用產(chǎn)生垂直運(yùn)動(dòng)越明顯，地形抬升機(jī)制在臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)刻最強(qiáng)［32］。冀春曉等模擬表明在臺(tái)風(fēng)登陸期間，當(dāng)?shù)匦翁斐缮仙\(yùn)動(dòng)時(shí)，其上空整層大氣必有輻散氣流以進(jìn)行補(bǔ)償，高層輻散低層輻合導(dǎo)致抽吸作用顯著，又由于臺(tái)風(fēng)輸送水汽使低層濕度足夠大，濕空氣抬升凝結(jié)產(chǎn)生降水或抬升觸發(fā)對(duì)流造成的降水量不可忽視的;此外，在地形影響的作用下，臺(tái)風(fēng)西北側(cè)低層往往有中尺度氣旋性渦旋系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展，并形成中尺度雨團(tuán)［33］。

4 重力慣性波

臺(tái)風(fēng)越強(qiáng)越大，產(chǎn)生的暴雨也越大。從暴雨產(chǎn)生的條件來看，臺(tái)風(fēng)氣旋北部常有偏東風(fēng)急流或臺(tái)風(fēng)倒槽，為暴雨區(qū)輸送暖濕空氣，是暴雨的主要水汽來源并形成位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié);臺(tái)風(fēng)低壓渦旋為暴雨區(qū)的上升運(yùn)動(dòng)提供初始擾動(dòng);臺(tái)風(fēng)能夠激發(fā)出重力慣性波，同樣能夠觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放［34］。臺(tái)風(fēng)中起主要作用的是重力慣性內(nèi)波，且在層結(jié)較不穩(wěn)定、緯度較低、臺(tái)風(fēng)半徑較小、臺(tái)風(fēng)螺旋臂數(shù)較大的條件下，臺(tái)風(fēng)中的重力波較不穩(wěn)定，低緯基本流場的水平切變對(duì)重力波的發(fā)生發(fā)展有重要作用［35］。Chow等利用數(shù)值模式驗(yàn)證了臺(tái)風(fēng)中的重力慣性波是其螺旋云帶產(chǎn)生的主要機(jī)制［36］。Tepper研究指出熱帶氣旋在臺(tái)風(fēng)眼壁附近產(chǎn)生重力波，并向外傳播成為螺旋雨帶［37］。Diereks通過數(shù)值試驗(yàn)認(rèn)為上升氣流中的潛熱加熱導(dǎo)致螺旋雨帶間距增大，進(jìn)而把雨帶推向離中心更遠(yuǎn)的區(qū)域［38］。熱帶氣旋臺(tái)風(fēng)中的重力慣性波是導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)暴雨突然增幅的機(jī)制之一，重力慣性波能夠引起上升運(yùn)動(dòng)，能夠觸發(fā)潮濕不穩(wěn)定的大氣運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。丁治英等數(shù)值模擬結(jié)果表明，9216號(hào)臺(tái)風(fēng)的暴雨增幅過程與中－α尺度重力慣性波的發(fā)展、傳播有關(guān)，而積云對(duì)流潛熱的反饋?zhàn)饔眉訌?qiáng)了非地轉(zhuǎn)風(fēng)和重力慣性波振幅，從而導(dǎo)致了暴雨的增幅進(jìn)一步加大［34］。當(dāng)重力慣性波向穩(wěn)定度減小的方向傳播時(shí)，波能量最易加強(qiáng)。李英等對(duì)臺(tái)風(fēng)麥莎的研究表明，麥莎雨帶具有顯著的波狀分布特征和遠(yuǎn)距離傳播特征，其北向傳播的大型雨帶分布特征與大氣慣性波、大氣重力內(nèi)波的混合波特征有關(guān)，且只有在適當(dāng)?shù)拇髿鈱咏Y(jié)與合適的重力波垂直波數(shù)條件下，臺(tái)風(fēng)擾動(dòng)才能激發(fā)此類遠(yuǎn)距離傳播的波動(dòng)，并形成大范圍的波狀雨帶［39］。

5 中尺度系統(tǒng)的作用

天氣尺度的系統(tǒng)為暴雨的發(fā)生提供大的環(huán)流背景，而中尺度系統(tǒng)才是直接產(chǎn)生暴雨的天氣系統(tǒng)。在遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨中，常見的能夠形成暴雨的中尺度系統(tǒng)有螺旋云帶、中尺度輻合云團(tuán)、中尺度輻合線、中尺度低壓等。董美瑩等在研究臺(tái)風(fēng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，熱帶氣旋東側(cè)往往伴隨一支東南風(fēng)或東風(fēng)急流，對(duì)應(yīng)于熱帶氣旋東側(cè)一條強(qiáng)大的螺旋云帶，中小尺度的對(duì)流云團(tuán)鑲嵌其中，每個(gè)發(fā)展旺盛的對(duì)流云團(tuán)的出現(xiàn)對(duì)應(yīng)地面降水的突然增幅［40］。劉曉波等在分析臺(tái)風(fēng)羅莎引發(fā)上海暴雨時(shí)指出，隨著干冷空氣南下和臺(tái)風(fēng)外圍暖濕氣流北上，輻合加強(qiáng)，為激發(fā)臺(tái)風(fēng)外圍中尺度對(duì)流云團(tuán)提供了動(dòng)力抬升機(jī)制，是造成暴雨的主要原因［41］。趙宇等分析指出由于臺(tái)風(fēng)低壓外圍水汽和動(dòng)量的向北輸送促使臺(tái)風(fēng)倒槽發(fā)展，在熱力和動(dòng)力的作用下臺(tái)風(fēng)倒槽內(nèi)形成β中尺度低渦，進(jìn)而形成暴雨中心，而正的渦度局地變化增強(qiáng)，有利于臺(tái)風(fēng)倒槽發(fā)展和中尺度低渦形成［42］。

6 小結(jié)

從最近幾十年對(duì)遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨的研究來看，已有的研究成果主要是從臺(tái)風(fēng)暴雨個(gè)例入手，對(duì)暴雨的天氣學(xué)特征進(jìn)行研究，著重分析臺(tái)風(fēng)與中低緯各種天氣系統(tǒng)的相互作用，以及臺(tái)風(fēng)自身環(huán)流、地形等因素對(duì)暴雨的影響。盡管中低緯系統(tǒng)的相互作用機(jī)理非常復(fù)雜，目前也沒有很好的理論能夠解釋這種作用，但若從暴雨發(fā)生發(fā)展的基本條件來看，以上討論的各形成機(jī)制均可以歸結(jié)到提供水汽和上升運(yùn)動(dòng)這兩點(diǎn)。綜合國內(nèi)外目前關(guān)于遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨已有的研究成果，得到如下結(jié)論:

(1)中高緯的西風(fēng)槽為臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離降水提供低層輻合、高層輻散以及槽前正渦度平流的大尺度背景，有利于垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展和降雨的維持。

(2)臺(tái)風(fēng)倒槽的北伸與弱冷空氣相配合，倒槽內(nèi)暖濕切變線的中尺度對(duì)流復(fù)合體(MCC)產(chǎn)生，以及倒槽中的東風(fēng)波登陸，對(duì)遠(yuǎn)距離暴雨貢獻(xiàn)極大。

(3)高空急流提供了有利的高層輻散形勢(shì)，其增強(qiáng)轉(zhuǎn)豎對(duì)遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨的增幅有很好的指示作用。

(4)低空急流(東風(fēng))為遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨提供了豐沛的水汽，且使得大氣層結(jié)向不穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)展，不穩(wěn)定能量得以組建或重建。

(5)弱冷空氣對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨的產(chǎn)生主要起到三方面的作用，即造成暴雨初始的上升運(yùn)動(dòng)、造成邊界層內(nèi)的水汽集中并向上輸送、對(duì)于輻合線上的中尺度擾動(dòng)及其所伴隨的強(qiáng)雨團(tuán)起到觸發(fā)作用。

(6)副熱帶高壓對(duì)遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨的作用主要表現(xiàn)為形成有利形勢(shì)，副高位置偏北的環(huán)境下可能有更多的機(jī)會(huì)出現(xiàn)中低緯系統(tǒng)的相互作用，使遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨發(fā)生的可能性增加。

(7)地形對(duì)遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨的影響為阻擋產(chǎn)生的氣流強(qiáng)迫上升運(yùn)動(dòng)，有利不穩(wěn)定能量的觸發(fā);喇叭口地形的輻合作用;海岸的摩擦輻合作用。

(8)重力慣性波是螺旋云帶產(chǎn)生的主要機(jī)制，在適當(dāng)?shù)拇髿鈱咏Y(jié)與合適的重力波垂直波數(shù)條件下，臺(tái)風(fēng)擾動(dòng)激發(fā)遠(yuǎn)距離傳播的波動(dòng)，并形成大范圍的波狀雨帶。

(9)中小尺度的對(duì)流云團(tuán)發(fā)展旺盛對(duì)應(yīng)地面降水的突然增幅，β中尺度低渦形成暴雨中心。

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