超強(qiáng)臺風(fēng)“蘇迪羅”對淮河流域的影響及其成因分析

馮志剛　程興無

超強(qiáng)臺風(fēng)“蘇迪羅”對淮河流域的影響及其成因分析

馮志剛程興無

我國是世界上登陸臺風(fēng)最多、受臺風(fēng)影響最嚴(yán)重的國家之一。臺風(fēng)災(zāi)害主要在于其帶來的強(qiáng)風(fēng)、暴雨和風(fēng)暴潮，每年我國因此造成的損失都相當(dāng)可觀。臺風(fēng)帶來災(zāi)害的同時也帶來了豐沛的水資源。我國東南各省臺風(fēng)降水約占全年降水總量的20%～30%，夏季可達(dá)50%以上。多年來，我國中東部地區(qū)夏季高溫伏旱天氣往往依賴臺風(fēng)造成的強(qiáng)降水來緩和或解除。以淮河流域?yàn)槔?，?1個典型干旱年份臺風(fēng)強(qiáng)降水多次緩解和解除旱情。因此不管從災(zāi)害防御角度，還是從水資源管理角度，應(yīng)加強(qiáng)臺風(fēng)分析研究，揭示臺風(fēng)導(dǎo)致強(qiáng)降水的機(jī)理和成因，為有關(guān)部門提供決策支持。

根據(jù)整編的臺風(fēng)年鑒統(tǒng)計(jì)，1950～2015年影響淮河流域的臺風(fēng)共111個，按移動路徑可分為4類：一是沿海登陸后西行，流域一般受臺風(fēng)外圍環(huán)流或倒槽影響產(chǎn)生降水；二是沿海登陸后移經(jīng)流域；三是登陸后轉(zhuǎn)向東北，未經(jīng)過流域入海；四是臺風(fēng)從我國近海北上，流域受臺風(fēng)外圍環(huán)流影響而降水。其中登陸后移經(jīng)流域的臺風(fēng)個數(shù)最多占37.6%。2015年13號臺風(fēng)“蘇迪羅”是當(dāng)年對我國造成影響最嚴(yán)重的臺風(fēng)，也是登陸福建后移入淮河流域的臺風(fēng)。本文分析“蘇迪羅”對流域雨水情的影響，揭示臺風(fēng)產(chǎn)生強(qiáng)降水的氣象成因，加深臺風(fēng)降水機(jī)理的認(rèn)識，為流域防臺風(fēng)工作做好預(yù)測預(yù)報(bào)服務(wù)。

一、臺風(fēng)發(fā)展歷程和雨水情概況

“蘇迪羅”于7月30日20時在西北太平洋洋面生成，8月2日2時加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，2日14時加強(qiáng)為臺風(fēng)，3日2時加強(qiáng)為強(qiáng)臺風(fēng)，3日14時加強(qiáng)為超強(qiáng)臺風(fēng)，4日達(dá)到鼎盛期，風(fēng)力達(dá)17級以上（65m/s）。8月8日4 時40分在臺灣花蓮秀林鄉(xiāng)沿海第一次登陸，登陸時為強(qiáng)臺風(fēng)級，中心附近最大風(fēng)力15級（48m/s），中心最低氣壓940hPa。8日22時10分在福建莆田市秀嶼區(qū)再次登陸，登陸時為臺風(fēng)級，中心附近最大風(fēng)力13級（38m/s），中心最低氣壓970hPa。登陸后向西北方向移動，強(qiáng)度逐漸減弱，10日17時左右進(jìn)入安徽南部減弱為熱帶低壓，此后停止編號，但殘留的低壓環(huán)流向東移動進(jìn)入江蘇，最終入海。

受“蘇迪羅”影響，福建、浙江、江西、安徽、江蘇等地先后出現(xiàn)強(qiáng)降水。就淮河流域范圍而言，8月9～10日，淮河干流及以南出現(xiàn)大雨～暴雨，其中大別山區(qū)庫區(qū)以上、里下河地區(qū)雨量100～250mm，局部超過250mm，最大點(diǎn)雨量鹽城大豐站333mm?；春铀得嬗炅繛?9mm，里下河區(qū)面雨量157mm，潤河集—魯臺子區(qū)間104mm。

受強(qiáng)降水影響，里下河部分河道控制站出現(xiàn)超警戒水位洪水過程，南官河興化站超警0.85m，串場河鹽城站超警0.83m，西塘河建湖站超警1.00m，射陽湖射陽鎮(zhèn)站超警0.98m，射陽河阜寧站0.75m，超警歷時一般為9～16天。

二、強(qiáng)降水成因分析

1.環(huán)流形勢

8月7日8時，500hPa形勢場上我國東北—華北為低壓槽，西太平洋副熱帶高壓（簡稱副高）控制淮河流域，“蘇迪羅”位于副高南側(cè)，逐漸靠近臺灣東部。8日，“蘇迪羅”先后在臺灣和福建沿海登陸，登陸后臺風(fēng)環(huán)流處于副高西南側(cè)，轉(zhuǎn)為向西北方向移動。副高減弱向東收縮，但對臺風(fēng)環(huán)流仍有阻擋作用，致使其移動緩慢。

9日8時，臺風(fēng)中心位于福建西部，副高東退到海上。臺風(fēng)位于副高西側(cè)，轉(zhuǎn)為向北移動，臺風(fēng)倒槽從福建西北部伸展至安徽東北部，受其影響，流域開始出現(xiàn)降水。10日8時，臺風(fēng)繼續(xù)北上，倒槽位于九江—合肥—宿遷一線。低空急流穩(wěn)定維持，850hPa急流軸上最大風(fēng)速達(dá)20m/s。受臺風(fēng)倒槽和低空急流共同影響，淮河干流及以南地區(qū)出現(xiàn)大～暴雨，里下河地區(qū)出現(xiàn)大暴雨。11日8時，“蘇迪羅”減弱為熱帶低壓，穿過安徽中部和里下河地區(qū)，逐漸東移入海，同時偏南氣流明顯減弱，流域降水減弱停止。

2.水汽條件

充沛的水汽是暴雨形成的必要條件。臺風(fēng)登陸后，海洋垂直輸送水汽的來源消失，只有水平方向的水汽輸送。9日8時，副高呈塊狀南北向分布，副高西側(cè)的偏南氣流向華東地區(qū)輸送水汽和能量，江南東北部為水汽通量大值區(qū)，極值中心達(dá)40g/cm·hPa·s。臺風(fēng)北上過程中水汽通道穩(wěn)定維持，江淮地區(qū)始終為強(qiáng)水汽通量區(qū)。10日8時，從南海地區(qū)北上的西南急流向江淮地區(qū)輸送，同時風(fēng)向和風(fēng)速均存在氣旋性切變（如圖1a），有利于水汽輻合上升，臺風(fēng)倒槽加上水汽條件配合使江淮流域出現(xiàn)持續(xù)性強(qiáng)降水。11日8時，臺風(fēng)中心不斷東移，水汽輸送逐漸減弱，降水過程趨于結(jié)束。

水汽通量散度是指單位時間單位體積內(nèi)匯集進(jìn)來或者輻散出去的水汽質(zhì)量，表征水汽輸送的集中程度。從9 日20時開始，水汽逐漸在江南東北部匯集，10日8時蘇皖上空形成較強(qiáng)的水汽輻合，中心位于皖南，輻合強(qiáng)度達(dá)25×10-7g/cm2·hPa·s（如圖1b）。此后，隨著臺風(fēng)環(huán)流的東移、水汽輸送通量位置的變化和強(qiáng)度的減弱，輻合中心位于江蘇沿海，強(qiáng)度不斷減弱，可以發(fā)現(xiàn)水汽輻合強(qiáng)度與降水強(qiáng)度有很好的對應(yīng)關(guān)系。

圖1　2015年8月10日08時850hPa水汽通量場（a）（單位：g/cm·hPa·s）和水汽通量散度場（b）（單位：10-7g/cm2·hPa·s）

3.動力條件

從散度場分析，在臺風(fēng)中心低層是一個散度負(fù)值中心，表示氣流輻合區(qū)，輻合中心隨著臺風(fēng)中心的移動而移動，10日8時中心位于安徽東南部。同時高空200hPa散度場，皖東和蘇浙范圍是一個散度正值中心，表示高層氣流輻散，其輻散中心與低層輻合中心位置基本對應(yīng)。這種高低層配置有利于上升運(yùn)動發(fā)展，對強(qiáng)降水的發(fā)生維持提供不穩(wěn)定能量，是強(qiáng)降水發(fā)生的動力條件。

臺風(fēng)中心始終是強(qiáng)的正渦度中心，臺風(fēng)也趨向正渦度中心移動。850hPa上淮河以南地區(qū)處于臺風(fēng)正渦度中心北部，正渦度值在30× 10-5s-1以上。從渦度場垂直分布來看，從低層到高層均是強(qiáng)的正渦度區(qū)，最大值位于700hPa附近，正渦度中心強(qiáng)度超過40×10-5s-1（如圖2a），氣旋性渦旋范圍也比較大，直徑超過10個經(jīng)距，覆蓋淮河以南大部分區(qū)域。臺風(fēng)中心偏東方中低層為較強(qiáng)的氣旋性渦旋，而高空300hPa高度以上則為負(fù)渦度，有利于高層反氣旋氣流輻散流出，使低空維持輻合流場，在臺風(fēng)移動路徑前方形成此類配置，表明臺風(fēng)降水所需的動力條件將繼續(xù)。

垂直運(yùn)動不僅可以將低層的水汽輸送到高層，釋放凝結(jié)潛熱，在水汽條件具備的條件下，垂直運(yùn)動將決定降水的強(qiáng)度及發(fā)展。強(qiáng)降水時，渦度、散度場高低層有利的動力配置，使中低層存在強(qiáng)烈的上升運(yùn)動。由圖2b可見，115°E以西垂直速度均為正值，表示下沉運(yùn)動區(qū)。而臺風(fēng)中心偏東115°E以東均為負(fù)值，為上升運(yùn)動區(qū)，從低層900hPa到高層200hPa，垂直速度極大值區(qū)位于400hPa附近，強(qiáng)度達(dá)-3.5×10-3hPa/s，因此淮河中下游出現(xiàn)較強(qiáng)降水，垂直速度極大值區(qū)位置與強(qiáng)降水落區(qū)位置基本一致。

圖2　2015年8月10日08時渦度剖面圖（a）（單位：10-5s-1）和垂直速度剖面圖（b）（單位：10-3hPa/s）

三、結(jié)論

超強(qiáng)臺風(fēng)“蘇迪羅”是2015年影響我國最嚴(yán)重的臺風(fēng)，也對淮河流域造成了重大影響，本文分析了臺風(fēng)過程以及對淮河的雨水情影響，深入研究了臺風(fēng)暴雨的天氣成因，主要結(jié)論如下：

（1）“蘇迪羅”移動路徑主要受副高外圍引導(dǎo)氣流影響，副高減弱向東收縮，臺風(fēng)登陸后移經(jīng)流域入海，移速較為緩慢，導(dǎo)致流域南部出現(xiàn)暴雨～大暴雨，里下河地區(qū)多條河流出現(xiàn)超警戒水位。

（2）副高西側(cè)的偏南氣流輸送了大量水汽，東南沿海地區(qū)一直處于水汽通量大值區(qū)，淮河中下游及以南地區(qū)是水汽輻合中心，低空急流帶來充沛的水汽是此次降水的必要條件。

（3）雨區(qū)上空高層是明顯的氣流輻散區(qū)，中低層是強(qiáng)的氣流輻合區(qū)，高低層配置為降水發(fā)生提供了動力機(jī)制，低空正渦度中心有利于形成強(qiáng)的上升運(yùn)動，滿足了強(qiáng)降水發(fā)生的動力條件■

（作者單位：淮委水文局（信息中心）233001）

（專欄編輯：張婷）