1522號臺風“彩虹”造成玉林市強降雨的成因分析

鄧雅倩++朱小燕++李婷++黃泰森

摘要 利用Micaps提供的常規(guī)探測資料，對1522號臺風“彩虹”造成的大范圍暴雨天氣過程進行分析。結(jié)果表明：玉林市大范圍暴雨是在副熱帶高壓帶穩(wěn)定而強大的前提下，季風云帶和熱帶輻合帶卷入以及冷空氣三者共同作用的結(jié)果。臺風的偏心結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致降雨主要集中在路徑東北側(cè)的主要原因。整個降雨時段可分為10月4日8：00至10月5日8：00、5日8：00至6日12：00 2個階段，5日上午臺風出現(xiàn)空心結(jié)構(gòu)，降雨量減少。這2個降雨時段成因區(qū)別于冷空氣的路徑。

關(guān)鍵詞 臺風“彩虹”；冷空氣；副熱帶高壓；降水成因；廣西玉林

中圖分類號 P426.6 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）07-0204-03

Heavy Rainfall Causes Analysis of No. 1522 Typhoon "Rainbow" in Yulin City

DENG Ya-qian 1 ZHU Xiao-yan 1 LI Ting 2 HUANG Tai-sen 1

（1 Yulin Meteorological Bureau of Guangxi Zhuang Autonomous Region，Yulin Guangxi 537000； 2 Guigang Meteorological Bureau）

Abstract Using conventional detection data provided by Micaps，the large area heavy rainfall process caused by No. 1522 typhoon "Rainbow"was analyzed. The results showed that under the premise of stable and strong subtropical high pressure belt，the monsoon zone，the tropical convergence zone and the cold air together caused the rainfall. Typhoon eccentric structure was the main cause for rainfall mainly concentrated in the northeastern part of the path. Rainfall in the period could be divided into 2 stages（October 4th 8：00 to 5th 8：00 and 5th 8：00 to 6th 12：00），on the 5th morning，the typhoon appeared hollow structure and rainfall reduced. The cold air path was different from the two rainfall stages causes.

Key words typhoon "Rainbow"；cold air；subtropical high pressure；precipitation causes；Yulin Guangxi

熱帶氣旋是玉林市汛期降水的主要影響系統(tǒng)之一，平均每年有3.6個熱帶氣旋影響玉林市，而進入玉林市范圍的平均每年有1個。作為登陸玉林市的秋季臺風“彩虹”，與冷空氣相互作用產(chǎn)生強降水是它的一個特點[1-3]。2015年10月4—6日，受臺風“彩虹”和西南季風以及北方冷空氣共同影響，玉林市出現(xiàn)了大范圍暴雨天氣。據(jù)10月4日8：00至6日12：00全市雨量觀測站統(tǒng)計（圖1），玉林市全市達大暴雨及以上級別的站點共207個，其中特大暴雨站點就有127個，最大降雨量出現(xiàn)在容縣石頭鎮(zhèn)，降雨量達582.9 mm。10月4—5日，玉林全市大部分地區(qū)出現(xiàn)8～9級、陣風10～12級的大風，最大陣風出現(xiàn)在博白老虎頭水庫，風速達36.4 m/s。

臺風“彩虹”造成的損失慘重，廣西民政廳救災(zāi)處10月6日16：00統(tǒng)計，災(zāi)害造成廣西187.4萬人受災(zāi)；農(nóng)作物受災(zāi)面積88 710 hm2；倒塌房屋417戶948間；造成直接經(jīng)濟損失8.76億元。同時，“彩虹”也創(chuàng)造了多個歷史之最。一是登陸玉林市強度之強，是1949年以來10月進入玉林市內(nèi)陸的最強臺風。二是過程降雨量之大，打破了陸川、北流、玉林等3市（縣）氣象站當?shù)亟ㄕ疽詠?0月最大日降雨量歷史紀錄。

1 “彩虹”的特點與路徑

“彩虹”是10月2日在菲律賓以東洋面形成的，當時已經(jīng)入秋，“彩虹”移動至廣西附近時正好有高原槽加深東移，引導(dǎo)北方冷空氣南下在廣西交匯，致使玉林市10月4—6日出現(xiàn)大暴雨（圖2）。臺風“彩虹”過程有如下特點：一是強度強，在近海迅速加強。3日14：00加強為臺風，中心風力15級，風速達30 m/s，當天晚上23：00就加強為強臺風級別，中心風力14級，風速達45 m/s。4日14：10以強臺風強度（50 m/s，15級）在廣東省湛江市沿海一帶登陸，穩(wěn)定西北走向，4日18：00從玉林市博白縣大壩鎮(zhèn)以臺風強度（38 m/s，13級）移入廣西。二是移速較快、后期向北分量加大。4日2：00路徑北翹，由西北路徑改為了西北偏北路徑。三是消亡慢，風雨持續(xù)時間長。5日10：00，“彩虹”在馬山縣境內(nèi)減弱為熱帶低壓，5日14：00中央氣象臺對其停止編號，但其減弱后環(huán)流繼續(xù)在廣西滯留，環(huán)流影響持續(xù)至6日中午。四是強降雨范圍大，累計雨量大且雨帶分布明顯，東北側(cè)降雨很大。五是大風范圍大。北部灣海面出現(xiàn)10級大風，桂南部分地區(qū)出現(xiàn)8～9級、陣風10～12級的大風。

2 影響強降水天氣系統(tǒng)分析

2.1 592線的引導(dǎo)作用

一般進入9月后，副熱帶高壓帶逐漸減弱南退，冷空氣活動變得頻繁，這時在西太平洋或南海形成的臺風一般特征是強度較弱，移動路徑緯度較低，很少登陸我國沿海地區(qū)，因而對我國影響較小[4]。但是臺風“彩虹”卻和一般的秋季臺風大不相同，它強度強，移動路徑緯度較北，登陸廣西玉林，造成了桂東南持續(xù)的特大暴雨天氣。通過分析500 hPa形式圖，發(fā)現(xiàn)“彩虹”有一個非常顯著的特點，就是它的引導(dǎo)氣流異于一般臺風。通常臺風的引導(dǎo)氣流都是在強大副熱帶高壓的南側(cè)，由副高南側(cè)的偏東氣流引導(dǎo)。而臺風“彩虹”則是沿著592線的引導(dǎo)氣流移動，整個臺風是在副熱帶高壓內(nèi)部運動。早在10月1日，588線已經(jīng)覆蓋到長江以南地區(qū)，強大而穩(wěn)定，整個西太平洋則是由592線控制。2日20：00，592線呈帶狀分布，一直西伸到臺灣海峽，脊線位于北緯25°左右。3日20：00，592線繼續(xù)西伸到廣東以東，4日8：00 592線北抬至桂北湖南一帶。引導(dǎo)氣流的北抬是造成臺風路徑偏北的一個原因，同時由于整個臺風在副高內(nèi)部運動，使得臺風的水汽無法向北輸送，而是在臺風內(nèi)聚集，從而使得水汽條件十分充足，臺風“彩虹”登陸后仍然能持續(xù)幾天強降水。

2.2 西側(cè)季風云帶和東側(cè)熱帶輻合帶卷入

1522號臺風“彩虹”登陸強度強，登陸初期是一個完整的圓形，此時結(jié)構(gòu)對稱，然而很快結(jié)構(gòu)開始偏心，且維持時間長，這是由于有2股氣流卷入，一是西側(cè)的季風云帶，二是東側(cè)的熱帶輻合帶。從850 hPa形勢圖上分析，2日20：00，孟加拉灣到中南半島都吹西南風，臺風南部的風速不大。3日20：00，“彩虹”進入南海，臺風南側(cè)的風速加大，形成西南急流，此時孟灣的季風槽加強，低緯到赤道地區(qū)有12～16 m/s的西南氣流匯入到臺風環(huán)流中，風速大且十分穩(wěn)定。這股西南氣流攜帶大量的暖濕空氣向臺風南側(cè)不斷輸送水汽和不穩(wěn)定能量。同時，在臺風“彩虹”東側(cè)，有一個輻合帶逐漸東移，對臺風東南側(cè)也有水汽輸送，這2股水汽交匯于110°E，這對“彩虹”的維持和發(fā)展起到了重要作用，使臺風在近海突然加強，并在“彩虹”登陸廣西內(nèi)陸后減弱為熱帶低壓并逐漸消失的過程中，與南下冷空氣結(jié)合，導(dǎo)致對流降水持續(xù)，在廣西南部暴雨天氣維持到6日中午。由于西側(cè)季風云帶和東側(cè)熱帶輻合帶卷入，有利于臺風東側(cè)云團的維持，而西側(cè)北側(cè)的云系受冷空氣影響，減弱較快，導(dǎo)致臺風出現(xiàn)偏心結(jié)構(gòu)，也正是由于臺風的偏心結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致本次臺風過程的降雨量在臺風路徑的東北側(cè)更大。

2.3 冷空氣的入侵

冷空氣的入侵對臺風“彩虹”主要有3點影響：一是對降雨量的影響，“彩虹”移動到近海時，此時正好有冷空氣南下與南面的暖濕氣流交匯，加劇了桂南的降雨。從2日11：00的地面圖可以看到，在華中地區(qū)有1020的冷高壓中心，此時廣西的氣壓梯度還不是很大，桂林與湛江的氣壓差只有4 hPa。隨著冷空氣繼續(xù)南下，以及“彩虹”向近南移動并逐漸靠近廣西，到4日11：00，桂林與湛江的氣壓差增加到20 hPa，臺風“彩虹”北側(cè)風速明顯加大，“彩虹”旋轉(zhuǎn)得到增強，強度也有所發(fā)展。二是對降雨分布的影響，隨著“彩虹”繼續(xù)深入廣西內(nèi)陸，在冷空氣的不斷作用下，其北側(cè)、西側(cè)的云系最先減弱，臺風出現(xiàn)了偏心結(jié)構(gòu)。有研究表明[5]：弱冷空氣影響熱帶氣旋北側(cè)及外圍后，其北側(cè)強降水中心區(qū)域內(nèi)雨量變化不大，北側(cè)外圍雨量絕大部分地區(qū)有增加，過程雨量增加近1倍左右或以上，因而本次臺風過程的降雨量主要在臺風路徑東北側(cè)。南下的冷空氣與西南、東南2股暖濕氣流在桂東南交匯，使得桂東南的雨量增大。三是對臺風路徑的影響，高原槽在東移加深的過程中，不斷分離小槽，受高空短波槽的阻擋作用，臺風“彩虹”不能繼續(xù)北抬，在原地減弱后環(huán)流繼續(xù)在廣西滯留，其風雨影響持續(xù)到6日中午。

2.4 高層輻散作用對臺風的增強

對200 hPa渦度場分析發(fā)現(xiàn)，2日20：00高層正渦度中心在菲律賓以西洋面，到3日20：00正渦度中心移動到南海，且中心數(shù)值迅速增大。4日20：00，正渦度中心繼續(xù)西北移動到玉林市上空，中心數(shù)值繼續(xù)增大。高空輻散加強了臺風中層上升運動，而上升運動又通過加強底層輻合而加強臺風強度。這就是臺風“彩虹”在近海突然加強的主要原因。

3 物理量場分析

3.1 渦度場

隨著“彩虹”逐漸西行靠近廣西，3日20：00廣西大部仍處于負渦度區(qū)，4日8：00開始，廣西桂東南開始逐漸轉(zhuǎn)為正渦度，隨著渦度中心繼續(xù)西北移，4日20：00渦度中心位于廣西玉林，與“彩虹”移動路徑一致，整個廣西都轉(zhuǎn)為正渦度區(qū)，最大值為13.6×10-4 s-1?！安屎纭睖p弱為熱帶風暴后，5日20：00正渦度中心迅速減弱，并東北走向逐漸向桂北移動。對于玉林來說，東北面的正渦度平流較強，西南面較弱，暴雨落區(qū)也是東北偏強。由此可以看出，正渦度較大的地方容易出現(xiàn)較大降水。

3.2 水汽場

從水汽通量場上看，受“彩虹”影響，高低層都有強烈的水汽輸送，水汽主要來自南海。從3日20：00的850 hPa水汽通量散度圖上可以看出，水汽通量散度在南海的負值中心移到了113°E、20°N附近，此時臺風中心也在這里。其西面水汽通量散度為正，表明水汽被阻斷了，南海上空的水汽無法輸送到臺風。隨著“彩虹”繼續(xù)北移，4日20：00開始，水汽被臺風的螺旋云系帶上玉林，輻合中心北上到雷州半島。5日“彩虹”繼續(xù)西北移，風力逐漸減弱，從螺旋云系帶上玉林的水汽也減少，水汽輻合中心繼續(xù)向桂北移動，水汽輸送帶往北移動，廣西西南面降水趨于減弱。

4 降雨時間分布特點分析

臺風“彩虹”的降雨雖然從4日8：00持續(xù)到了6日12：00，但研究雨量分布時間可以發(fā)現(xiàn)，在5日白天的降水有一個間歇。以這次臺風過程玉林降雨量最大的容縣石頭鎮(zhèn)為例，4日8：00到6日12：00，石頭鎮(zhèn)總降雨量達528 mm，從小時雨量統(tǒng)計圖來看（圖3），主要降雨時段可以分為4日8：00到4日23：00，5日7：00到6日8：00。仔細分析過程的降水成因機制發(fā)現(xiàn)，這2個降水階段的降水成因大致相同，但是影響的冷空氣路徑卻不一樣。第一階段，強降水是“彩虹”外圍西南、東南氣流與南下冷空氣交匯引起；第二階段，強降水是“彩虹”環(huán)流與東移出海從海上南下繞道的冷空氣相互作用引起的。

隨著“彩虹”逐漸向華南沿海靠近，環(huán)流云系也開始進入廣西，4日8：00后，廣西南部開始出現(xiàn)降雨，但降雨強度不是很大。4日14：00，“彩虹”登陸廣東湛江，登陸時臺風結(jié)構(gòu)對稱，是一個完整的圓形，且臺風眼清晰可見。這時臺風南側(cè)的水汽輸送條件好，有2個水汽輸送，一是西邊的孟灣水汽輸送，這是主要的；另一個比較弱的是臺風東側(cè)的一個東移的輻合帶對臺風東南側(cè)的水汽輸送。4日18：00，隨著“彩虹”進入廣西和冷空氣進入桂南，冷暖氣流在廣西南部交匯，使得降水急劇加大。4日19：00，從臺風云圖來看（圖4），臺風出現(xiàn)了空心結(jié)構(gòu)。南面的水汽輸送出現(xiàn)斷裂帶，降雨在這之后有所減小。5日0：00，隨著“彩虹”繼續(xù)深入廣西內(nèi)陸，在冷空氣的不斷作用下，其北側(cè)、西側(cè)的云系最先減弱，臺風出現(xiàn)了偏心結(jié)構(gòu)。5日16：00，冷高中心緩慢東移入海，冷空氣從海面繞到南海，與臺風殘留云系結(jié)合，本已減弱的降水云系再次加強，同時受到地形的阻擋，臺風環(huán)流無法繼續(xù)北抬，在桂東南再次形成強降雨。

5 結(jié)論

（1）臺風“彩虹”造成的危害巨大，具有強度強、在近海迅速加強、移速較快、后期向北分量大、消亡慢、風雨持續(xù)時間長、強降雨范圍大、雨帶分布明顯、大風范圍大等特點。

（2）造成“彩虹”與一般秋季臺風特征差異的主要原因在于副高的強盛而穩(wěn)定，“彩虹”整個臺風是在副高內(nèi)部運動，沿著592線引導(dǎo)氣流運動。

（3）引起玉林市大范圍暴雨的主要因素是西南季風、東南氣流與冷空氣三者交匯于110°E作用，臺風彩虹的偏心結(jié)構(gòu)導(dǎo)致過程降雨量在臺風路徑的東北側(cè)更大。

（4）冷空氣的入侵對臺風“彩虹”主要有3個方面的影響：一是使得臺風降雨量急劇增加，二是導(dǎo)致強降雨出現(xiàn)在臺風路徑東北側(cè)，三是對后期臺風路徑的影響，使得臺風“彩虹”不能繼續(xù)北抬，在原地減弱后環(huán)流繼續(xù)在廣西滯留，其風雨影響持續(xù)到6日中午。

（5）整個降水過程中不同時段的降水是因為冷空氣的路徑不同，4日8：00至5日8：00，強降水是“彩虹”外圍西南、東南氣流于南下冷空氣交匯引起；5日8：00至6日12：00，強降水是“彩虹”環(huán)流與東移出海從海上南下繞道的冷空氣相互作用引起的。

6 參考文獻

[1] 程正泉，陳聯(lián)壽，徐祥德，等.近10年中國臺風暴雨研究進展[J].氣象，2006，31（12）：3-9.

[2] 王遠超，林寶亭.臺風“鲇魚”風矢量結(jié)構(gòu)變化對其路徑變化的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（28）：17517-17519.

[3] 孫建華，趙思雄.登陸臺風引發(fā)的暴雨過程之診斷研究[J].大氣科學(xué)，2000，24（2）：223-237.

[4] 程正泉，陳聯(lián)壽，徐祥德，等.近10年中國臺風暴雨研究進展[J].氣象，2006，31（12）：3-9.

[5] 鈕學(xué)新，杜惠良，劉建勇.0216號臺風降水和影響降水機制的數(shù)值摸擬[J].氣象學(xué)報，2005，63（1）：57-68.