臺風“達維”造成岫巖暴雨的過程分析

黃旭宏　張曉輝　韓艷鳳

【摘要】：本文利用國家衛(wèi)星氣象中心FY2E衛(wèi)星TBB資料、NCEP的1°×1°全球再分析資料，加密自動站觀測資料和鞍山地區(qū)觀測站資料，結(jié)合中央氣象臺的臺風定位報的診斷物理量，分析總結(jié)2012年臺風“達維”低壓環(huán)流在遼寧中東部及南部地區(qū)引發(fā)暴雨天氣過程的成因。結(jié)果表明：臺風外圍氣旋性環(huán)流系統(tǒng)是強降水的重要基礎(chǔ)；臺風陸上強降水的維持與低空水汽通道的連接、高空流出氣流的強輻散有關(guān)，高低空急流是強降水的有利條件。研究此次暴雨過程，對今后的臺風降水預報有一定的參考。

【關(guān)鍵詞】：臺風“達維”；暴雨；成因

1、引言

受2012年10號臺風“達維”外圍云系的影響，遼寧省鞍山市岫巖縣在8月3—4日出現(xiàn)了特大暴雨，石灰窯鎮(zhèn)李家堡區(qū)域自動站降雨量達到511毫米，是岫巖縣有氣象記錄以來最大雨量。遼寧省氣象局對本次暴雨過程進行了評估：岫巖Ⅰ級暴雨災害，屬最嚴重級別。岫巖地處山區(qū)，是山洪泥石流易發(fā)區(qū)。山高坡陡，短時超強降雨致使山洪暴發(fā)，大雨導致岫巖堤防決口2080處104公里。道路、通信、電力等全部中斷，全縣75個無人自動雨量站，有8個站全部沖毀。全縣受災人口近26.57萬人，直接經(jīng)濟損失達51.1億元。

關(guān)于暴雨的預報研究工作，陶詩言等[1] 曾進行了系統(tǒng)的分析和總結(jié)，同時也一直是氣象工作者關(guān)注的課題之一[2]。臺風作用下引起的暴雨及特大暴雨、爆發(fā)性洪水等自然災害的破壞性極強。岫巖縣屬遼寧東南部山區(qū)，地形似口袋型，促使雨團的增強和停滯，為產(chǎn)生暴雨提供條件。在此次9號“蘇拉”和10號“達維”的雙重影響下，岫巖地區(qū)的暴雨是由臺風外圍云系和弱冷空氣結(jié)合為主導，鄂海高壓阻擋及副熱帶高壓西伸北抬和充足的水汽為輔，相互作用，共同影響的結(jié)果。

本文主要采用常規(guī)氣象資料和天氣分析方法，對引發(fā)此次暴雨過程的環(huán)流形勢進行診斷分析，以了解事件的發(fā)生、發(fā)展機制，同時也為提高受臺風影響產(chǎn)生暴雨的預報水平，增強防范極端天氣的應變能力，提供預報著眼點。

2、臺風暴雨過程概況

2.1臺風路徑及降水實況

2.1.1臺風路徑

2012年第10號熱帶風暴“達維” 于7月28日20時在日本東京東南方約1330公里的西北太平洋洋面上北緯25.7度，東經(jīng)147.4度生成，中心附近最大風力有8級（18米/秒），中心最低氣壓為1000百帕。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8時在日本九州島東南部海面加強為臺風，并于2日21時30分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1時在江蘇省北部減弱為強熱帶風暴，4時前后進入山東省境內(nèi)，3日9時在山東省境內(nèi)減弱為熱帶風暴，22時位于濱州市境內(nèi)，即北緯37.8度，東經(jīng)117.9度，中心附近最大風力9級（23米/秒），中心最低氣壓為994百帕。隨后進入渤海西部海面。4日8時在河北省東北部近海減弱為熱帶低壓，11時停止編號。

2.1.2降水實況

受“達維”外圍云系和冷空氣共同作用影響下，8月2日8時至3日8時，全省61個國家氣象觀測站中，有46個站出現(xiàn)降雨，平均降雨量16毫米，最大降雨量81毫米，出現(xiàn)在長海。其中大連大部及岫巖、草河口、大石橋降暴雨，降雨量51～81毫米。省級自動站中，有118個站出現(xiàn)暴雨，其中有5個站出現(xiàn)大暴雨，分布在大連、鞍山地區(qū)。最大降雨量為120毫米，出現(xiàn)在岫巖縣哈達碑自動站。

2.2臺風過程對岫巖降水的影響

2012年第9號臺風“蘇拉”和第10號臺風“達維”的登錄時間相差不到12小時。根據(jù)現(xiàn)有歷史資料記錄，這是第一次出現(xiàn)這樣的情況。第10號臺風“達維”是2012年影響岫巖縣最嚴重的臺風之一。臺風“達維”特點：一是強度強、尺度小。由于其北側(cè)的副熱帶高壓將“達維”和北方的冷空氣隔離，再加上海洋熱力狀況合適，所以“達維”進入東海后強度進一步得以加強，中心附近最大風力由剛進入東海的33米/秒增強到40米/秒。二是高緯度生成并西移進入黃海登陸我國。這是歷史上少見的。三是風雨潮三碰頭。由于“達維”登陸是恰逢農(nóng)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仍保持臺風強度，也是1949年以來登陸長江以北的最強臺風。四是移動速度快?！斑_維”生成后，28日至30日回旋少動，31日起開始加速，并以每小時30～40公里/小時快速向西偏北方向移動。五是和南面的“蘇拉”形成雙臺風效應。此外，“達維”的外圍云系和冷空氣相結(jié)合，使得降水加強。實際上遼寧的災害是冷空氣降水和臺風降水的疊加效應。

8月2日至3日，受冷空氣和副高西南側(cè)暖濕空氣的共同影響，遼寧大部出現(xiàn)了中到大雨，遼寧西南部和遼東半島等地還出現(xiàn)了暴雨。3日04時至3日16時，此期間臺風為一個強度相對較強的副高西側(cè)的孤立低壓系統(tǒng)，降水落區(qū)主要在遼寧東南部大連、丹東、岫巖一帶。3日至5日，受“達維”和冷空氣的共同影響，遼寧大部又出現(xiàn)了區(qū)域性暴雨。8月2日8時至5日8時，岫巖地區(qū)總降水量為405mm，達到大暴雨量級。8月3日20時，遼寧省降水落區(qū)為東南部雨量偏大，鞍山地區(qū)為岫巖縣降水最大，最大降水量為岫巖鎮(zhèn)內(nèi)170.9 mm左右，而岫巖縣小時最大降水量出現(xiàn)在12時、14時兩個時次，14時降水量為19.9mm。

3、臺風造成強降水成因分析

3.1衛(wèi)星資料分析

臺風“達維”登陸后FY2E衛(wèi)星紅外通道反演的TBB圖像揭示了臺風“達維”登陸后外圍云系的演變過程并對遼寧地區(qū)的影響。圖中（圖略），臺風“達維”登陸后，其北側(cè)外圍云系強度大大增強，并在3日04時左右開始影響遼寧省。3日06時，強臺風云系中心位于臺風中心及其北側(cè)、東北側(cè)的渤海灣及遼寧南部地區(qū)，對流云團最低亮溫小于-40℃，對應著鞍山岫巖地區(qū)的強降水的開始；隨后，隨著臺風繼續(xù)西移，其外圍云系進一步影響到遼寧大部分地區(qū)；隨后，臺風外圍云系強度基本保持，其北側(cè)、東北側(cè)進一步影響到遼寧大部分地區(qū)，對流云團最低亮溫仍小于-40℃，且范圍有所擴大，與岫巖地區(qū)這一時期強降水相對應；隨著臺風轉(zhuǎn)向東移，臺風對流云團最低亮溫中心的位置移向渤海灣一帶，且強度加大，最低亮溫已經(jīng)增強到-50℃，對應著遼寧南部中部地區(qū)強降水，此時鞍山、營口地區(qū)降水強度加大。臺風云系中心即對流云團最低亮溫中心的位置與實況的強降水落區(qū)基本一致，對應關(guān)系較好。

3.2 動力條件分析

3.2.1垂直運動場分析

深厚的對流系統(tǒng)有利于降水率顯著提高。從每6小時的沿臺風中心東北側(cè)的對流云團最低亮溫區(qū)域（遼寧境內(nèi)）南北向的垂直運動場剖面圖（圖略）知道，臺風“達維”登陸后其外圍云系北側(cè)（遼寧境內(nèi)）很長時間都維持了強且深厚的上升運動，圖中強上升運動區(qū)位于400hpa高度，由于格點數(shù)據(jù)問題，圖中所示中心強度比實際要小，也就是實際上升運動更強。由圖中亦可見，遼寧境內(nèi)上空直到100hpa仍為強大的上升運動區(qū)，表明對流高度的增高有利于云體的增厚，這是出現(xiàn)高效降水的重要機理，垂直運動的伸展高度表明臺風外圍云系對流系統(tǒng)的深厚性，也是對流旺盛的表現(xiàn)。所以與一般中等強度的臺風相比，臺風“達維”的外圍云系要深厚得多，其深厚的對流結(jié)構(gòu)有利于強降水的產(chǎn)生和維持。同時，強盛的上升氣流有利于不穩(wěn)定能量的釋放，進而又加強了臺風外圍對流系統(tǒng)，這種對流的深厚性是臺風“達維”外圍對流云系在大陸上產(chǎn)生降水的直接原因。

3.2.2水汽條件分析

暴雨產(chǎn)生的必要條件之一就是要有充沛的水汽供應，臺風登陸后造成的水汽條件往往是具備的。下面主要分析臺風水汽特征來反映其對臺風降水的貢獻。

研究和模擬表明，登陸臺風與水汽通道相連接，臺風可連續(xù)不斷地從低空輸送和補充的水汽賴以維持，當水汽輸送通道被切斷，臺風迅速消亡。據(jù)統(tǒng)計資料，臺風“達維”的水汽通道主要為西太平洋到東海地區(qū)和西太平洋到黃海地區(qū)。臺風“達維”影響岫巖境內(nèi)的大暴雨的水汽通道主要來源于西太平洋到黃海地區(qū)。3日08時，水汽通量輻合中心位于臺風中心北側(cè)和東側(cè)，且遼寧南部渤海灣大連一帶也有水汽輻合中心，為岫巖地區(qū)的強降水提供了較好的水汽條件。到4日02時，水汽通量輻合中心位于臺風中心北側(cè)、東北側(cè)，渤海灣、遼寧南部西南部境內(nèi)維持一個強的水汽輻合區(qū)，為遼寧地區(qū)的持續(xù)大暴雨提供了持續(xù)的水汽條件，但是這時遼寧地區(qū)的強降水落區(qū)位于遼寧中部地區(qū)，與這時水汽輻合中心不一致，這正對應了丁治英[3]等人研究對8407號臺風的環(huán)境水汽的數(shù)值試驗得出，臺風中心右側(cè)水汽通道區(qū)得水汽的多寡對臺風降水的影響最大。臺風中心左側(cè)水汽的多少對臺風降水幾乎沒有影響。

結(jié)論

經(jīng)過以上的分析，得出結(jié)論：

（1） 臺風“達維”登陸后外圍的氣旋性環(huán)流系統(tǒng)是出現(xiàn)強降水的重要基礎(chǔ)。

（2）強烈的上升運動和不穩(wěn)定層結(jié)也是暴雨產(chǎn)生的不可或缺的條件。副熱帶高壓西伸北抬，使得臺風路徑向西北上。由于地形原因，岫巖地區(qū)屬于口袋型，南面對海水汽輸送充沛，北面環(huán)山起到阻擋作用，造成臺風云系移動緩慢，是臺風登陸岫巖地區(qū)出現(xiàn)強降水的天氣。

（3） 充沛的水汽條件是暴雨產(chǎn)生的必要條件。臺風陸上的長久維持與低空水汽通道的連接有關(guān)。臺風“達維”影響遼寧境內(nèi)的大暴雨的水汽通道主要來源于西太平洋到黃海地區(qū)。同時，東海、黃海西南低空急流一直擴展到遼寧南部，帶來了源源不斷的水汽，構(gòu)成了岫巖大暴雨的主要水汽通道，是岫巖大暴雨的主要水汽來源。

【參考文獻】：

[1]朱乾根 林錦瑞.天氣學原理和方法.北京：氣象出版社.2000.552-528.

[2] 李云泉 陸琛莉.杰拉華臺風登陸后迅速減弱的原因.氣象.2001.27（9）：18-22.

[3]丁治英 陳久康.臺風暴雨與環(huán)境水汽場的數(shù)值試驗.南京氣象學院報.1995.18（1）：33-38.

第一作者簡介：黃旭宏（1985-11），女 ，滿族，遼寧省鞍山市岫巖縣，本科 ，助理工程師，從事縣級綜合業(yè)務工作。