相似路徑超強臺風“尼伯特”（1601）和“莫蘭蒂”（1614）對金華降水影響對比分析

盛芳，楊旺文，吳松濤

（浦江縣氣象局，浙江金華322200）

相似路徑超強臺風“尼伯特”（1601）和“莫蘭蒂”（1614）對金華降水影響對比分析

盛芳，楊旺文，吳松濤

（浦江縣氣象局，浙江金華322200）

通過利用NCEP再分析資料、雷達探空資料、金華市降水歷史資料、臺風歷史資料等，分析了臺風“尼伯特”和“莫蘭蒂”的特點并著重通過統(tǒng)計方法解釋2016年首個臺風“尼伯特”強度強的原因。此外，從環(huán)流背景、水汽條件、動力條件、中小尺度系統(tǒng)作用、地形作用以及雙臺風作用等方面對比分析兩者降水強度差異的原因。結果表明：（1）高空槽是否下滑南伸與臺風低壓系統(tǒng)結合，并疊加雙臺風作用導致的水汽條件差異是造成兩者降水強度差異的主要原因；（2）散度垂直運動的動力條件配置上的差異是造成該結果的重要原因；（3）臺風影響時期是否存在中小尺度對流活動是造成該差異不可或缺的因素；（4）地形的增幅作用和摩擦削弱作用也是不可忽略的因子。

“莫蘭蒂”；“尼伯特”；降水影響；臺風倒槽；中小尺度系統(tǒng)

1 引言

臺風總是伴有狂風暴雨，導致諸如山洪暴發(fā)、城市內(nèi)澇、山體滑坡、泥石流等，常給受影響地區(qū)造成嚴重災害[1]。據(jù)資料統(tǒng)計，我國是全世界受臺風災害影響最為嚴重的國家之一，每年我國臺風災害約造成250億以上的經(jīng)濟損失，死亡人數(shù)高達數(shù)百人。因此，臺風暴雨一直是人們關注的焦點，許多氣象學者為此進行了大量的研究。史培軍[2]提出了臺風-暴雨自然災害鏈，總結和分析了臺風登陸大陸帶來的主要災害。臺風暴雨除了與高低空急流[3]、中緯度系統(tǒng)[4]等密切相關外，還與中尺度系統(tǒng)和地形緊密聯(lián)系[5]。周福等[6]研究指出臺風“菲特”減弱后，北側弱冷空氣滲透流入造成強降水。綜合前人的研究發(fā)現(xiàn)造成臺風暴雨的因素非常多，也非常復雜。袁慧珍等[7]對路徑相似卻對溫州產(chǎn)生完全不同影響的“海棠”和“蘇拉”臺風進行對比分析，指出“蘇拉”降水明顯小于“海棠”的主要原因除了強度略弱外，還在于浙東南沿海地區(qū)東南氣流偏弱，持續(xù)時間較短，水汽供應不足，同時高低空散度分布也不利于強降水的維持。本文同樣也是對2016年路徑、強度等非常相似卻對金華產(chǎn)生完全不同雨情影響的“莫蘭蒂”和“尼伯特”臺風進行對比分析，結合前人的研究經(jīng)驗總結，深入探討了臺風“尼伯特”和“莫蘭蒂”的實況及其特點，以期在今后的業(yè)務工作中做好此類天氣的預報和服務工作。

本文使用資料有NCEP再分析資料（水平分辨率1°×1°，時間分辨率逐6 h）、金華市雷達探空資料、金華市歷年降水資料以及中央氣象臺權威發(fā)布的臺風信息資料。

2 臺風實況與特點

2.1 臺風“尼伯特”實況與特點

建國以來第二晚生成的首個臺風“尼伯特”于7月3日08時（北京時，下同）在美國關島以南的西北太平洋洋面生成，中心附近最大風力有8級，7月5日02時加強為熱帶風暴，在隨后的一天中“尼伯特”連續(xù)跳躍四級達到超強臺風[8-12]。7月8日05時50分在臺灣省臺東縣太麻里鄉(xiāng)沿海登陸，登陸時為超強臺風。隨后在臺灣中央山脈的磨損下能量消耗巨大，08時在臺灣省屏東縣減弱為強臺風，23時減弱為臺風。7月9日13時45分在福建泉州石獅市再次登陸，登陸時強度為強熱帶風暴。7月10日03時在福建寧化縣減弱為熱帶低壓[13-14]，沿東北方向移動，之后減弱填塞，中央氣象臺于當日下午14時對“尼伯特”停止編報。

表1 1951—2016年西太平洋首臺強度和登陸我國首臺統(tǒng)計表

續(xù)表1

2.2 臺風“莫蘭蒂”實況與特點

超強臺風“莫蘭蒂”于9月10日14時在美國關島西偏北的西北太平洋洋面生成，中心附近最大風力有8級。11日08時加強為強熱帶風暴，12日11時加強為超強臺風，14日擦過臺灣南部，于15日03時05分以強臺風級別登陸福建廈門翔安區(qū)，登陸時最大風力15級。15日10時在福建漳平市減弱為熱帶低壓，13時轉向東偏北方向北上，16日18時左右從江蘇東臺市移入海上，中央氣象臺于當日夜里23時對“莫蘭蒂”停止編報?！澳m蒂”移向穩(wěn)定、移速較快、發(fā)展迅速、影響范圍廣，在其登陸北上過程中浙江省普降暴雨，14—17日全省面雨量達到149 mm，其中15日全省面雨量高達108 mm，降雨比同樣在福建南部登陸的“尼伯特”顯著。

3 臺風“尼伯特”、“莫蘭蒂”影響金華降水差異成因分析

2016年1號臺風“尼伯特”和14號臺風“莫蘭蒂”強度都達到了超強臺風級別，兩者的移動路徑非常相似，均在福建南部登陸，登陸后轉向地點相近，且殘留低壓都緊擦浙江西北部而過（見圖1a）。但是兩者對金華影響有明顯差異，尤其是降水影響，“莫蘭蒂”明顯多于“尼伯特”。由圖1b可知“尼伯特”登陸后金華7月9—10日兩天的過程雨量只有7.7 mm，而“莫蘭蒂”登陸后金華出現(xiàn)明顯降水，其中9月15日金華一天的過程雨量就達到91.3 mm，24 h雨量超過150 mm的站點有11個，強降水中心位于武義南部山區(qū)和磐安山區(qū)（見圖1c），降水量超過160 mm，日最大降水量（191.8 mm）出現(xiàn)在大愛城。超強臺風“尼伯特”和“莫蘭蒂”登陸地、移動路徑、轉向地點等非常相似，均滿足影響浙江的D3類熱帶氣旋，而這類氣旋對金華的降水影響是很小的，降水主要集中在浙江東南部地區(qū)[16]。顯然“尼伯特”影響下金華的降水強度滿足了該類熱帶氣象的影響特點，而“莫蘭蒂”影響下金華降水明顯要強很多。下面簡單對比分析“尼伯特”和“莫蘭蒂”的特點，并通過環(huán)流背景、水汽條件、動力條件、中小尺度系統(tǒng)作用、地形作用以及雙臺風作用解釋造成該差異的因。

圖1 關于臺風“尼伯特”和“莫蘭蒂”的實況圖和臺風影響下金華過程雨量（單位：mm）

3.1 環(huán)流背景下水汽條件

利用NCEP再分析溫壓資料繪制出500 hPa高空溫度場和高度場圖（見圖2），由圖可知副熱帶高壓在“莫蘭蒂”、“尼伯特”登陸后均東退海上，使得臺風移動的偏東分量逐漸增大，移動路徑由北偏西向北偏東偏轉?！澳岵亍钡顷懞笪黠L槽先行東移入海，沒有下滑南伸與臺風低壓環(huán)流結合（見圖2a）。雖然也形成了臺風倒槽，但是沒有高空槽的牽引作用倒槽北抬緩慢，西南氣流強度較弱。并且“尼伯特”時期并沒有其他臺風系統(tǒng)影響我國，因此暖濕氣流經(jīng)向延伸范圍相對較小，圖2c中“尼伯特”時期的水汽通量散度在金華區(qū)域為明顯的正值，表明水汽輻散強烈，水汽條件較差。而相比較“莫蘭蒂”登陸后，15日秦嶺一帶上空有西風槽東移，并下滑南伸，15日12時臺風低壓環(huán)流與西風槽結合（見圖2b）。西風槽與溫度槽接近重合，雖無明顯的冷平流影響，但環(huán)流結合后低層的臺風倒槽會加強北抬，倒槽東部的偏南氣流加強（見圖2d）。程正泉等[17]指出西南氣流的水汽輸送對臺風降水至關重要，“莫蘭蒂”攜帶的暖濕氣流在西南風中源源不斷的向北輸送至金華市內(nèi)。在前期冷空氣和降水的共同影響下金華的下墊面溫度較低，在北抬暖濕氣流的共同作用下，使得垂直不穩(wěn)定度增大，有利于強降水的發(fā)生。此外，“莫蘭蒂”影響時期臺灣東南部一支新的臺風系統(tǒng)“馬勒卡”引導東南氣流北上，與西南氣流相交匯于浙江上空，這兩支氣流為強降水提供了充足的水汽，圖2d中水汽通量散度在金華市底層為明顯的負值，說明有明顯的水汽輻合，可見水汽條件明顯強于“尼伯特”時期。西南氣流從以上分析可以看出高空槽是否與臺風低壓系統(tǒng)結合，形成對臺風倒槽的北抬拖動作用，使得暖濕氣流北上，對金華西南部和東南部強降水有著至關重要的作用。此外，西南氣流和東南氣流北上并相互配合，為強降水提供充足的水汽條件。

圖2 500 hPa高空溫壓場空間分布圖（環(huán)流場單位：hPa）和850 hPa環(huán)流場和水汽通量散度空間分布圖

3.2 動力條件

3.2.1 散度分析

利用NCEP再分析資料繪制出“尼伯特”和“莫蘭蒂”影響時期金華的散度場空間分布圖（見圖3）。由圖3d、3e、3f可知“莫蘭蒂”影響時期在金華上空500 hPa到850 hPa散度整層都是負值，為深厚的輻合區(qū)，200 hPa高層為正值輻散區(qū)。由此可知該階段整個金華區(qū)域有很強的動力不穩(wěn)定因素，中低層輻合高層輻散是形成暴雨的重要動力機制。“尼伯特”影響下金華上空200 hPa、850 hPa散度為正值，500 hPa散度為負值（見圖3a、3b、3c），在不穩(wěn)定層結厚度上明顯弱于“莫蘭蒂”時期。且底層輻散不穩(wěn)定層結抬升到500 hPa高度，而500 hPa高度水汽條件明顯弱于底層，使得不穩(wěn)定層結的水汽條件不足。因此在“尼伯特”影響下金華上空動力條件不足伴隨水汽條件不足，使得該時期無明顯降水。

3.2.2 垂直速度分析

圖3 7月10日12時和9月15日12時散度空間分布圖（單位：/s，量級10-6，紅框范圍為金華區(qū)域）

強烈的上升運動是產(chǎn)生強降水的重要條件[1]。垂直上升運動不僅可以促進水汽在水平方向的輻合輻散，同時也將低層充足的水汽輸送到高層[18]，并釋放大量的凝結潛熱，潛熱的釋放更有利于降水的發(fā)生[19]。因此，當大氣中水汽含量充足，水汽條件具備的時候，大氣在垂直方向上的運動情況將是決定強降水是否發(fā)生，強度如何的重要因素之一。圖4a、4b分別顯示了“尼伯特”，“莫蘭蒂”登陸后29°N垂直速度分布。從圖中可以看出9月15日12時金華區(qū)域上空垂直速度為負值，金華區(qū)域整體處于上升運動的大值中心區(qū)附近（見圖4b），而相比較7月10日20時我區(qū)上空垂直速度量級上明顯要低，且上升區(qū)域明顯要小?？梢姟澳m蒂”登陸后金華上空有明顯的上升運動且明顯強于“尼伯特”登陸時期。

3.2.3 高空急流

對比“尼伯特”和“莫蘭蒂”影響時期200 hPa風場圖（見圖5），可以發(fā)現(xiàn)兩個臺風影響期間在高空均有一支高空急流?！澳m蒂”時期我國華東至朝鮮韓國一帶有一支很強的西南氣流，金華正好處于急流入口區(qū)（見圖5b），高空急流入口區(qū)對底層有很強的抽吸作用，從而進一步加強上升運動。而“尼伯特”時期雖然在同一區(qū)域也有一支高空急流，但強度明顯要弱于“莫蘭蒂”時期（見圖5a），對底層的抽吸作用也會弱很多。且高空急流明顯已經(jīng)東移海上，只是在陸地上殘留了比較弱的尾巴。

^[1-9]d{5}(18|19|([23]d))d{2}((0[1-9])|(10|11|12))(([0-2][1-9])|10|20|30|31)d{3}[0-9Xx]S|)|(^[1-9]d{5}d{2}((0[1-9])|(10|11|12))(([0-2][1-9])|10|20|30|31)d{2}S|

通過以上分析說明，“莫蘭蒂”登陸后，金華上空低層輻合，高層輻散強烈，上升運動劇烈，疊加高空急流的強抽吸作用，明顯強于“尼伯特”時期。這些動力條件的差異是導致這兩個臺風影響下金華降水明顯差異的重要因素。

圖4 29°N垂直速度分布圖（單位：Pa/s，黑框內(nèi)為金華區(qū)域）

圖5 200 hPa高空風場分布（單位：m/s）

3.3 中小尺度系統(tǒng)作用

產(chǎn)生暴雨的雷達反射率因子大致可分為兩種類型：積層混合云降水回波和對流云降水回波，積層混合云降水回波造成的暴雨具有范圍大、持續(xù)時間長的特點[20]。本文利用雷達回波探測資料對比“莫蘭蒂”和“尼伯特”時期中小尺度對流系統(tǒng)對金華降水差異的影響（見圖6）。從9月15日15時雷達反射率圖（見圖6b）可以看出整個金華上空大片30～40 dBz回波區(qū)，以積層混合云降水回波為主，明顯強于7月9日19時（見圖6a）。此外圖6b上也有一些強回波中心，回波強度45～55 dBz，即在大片層狀云回波中夾雜著較強對流單體回波，而“尼伯特”影響下金華上空并沒有對流云團（見圖6a）。且金華上空在“莫蘭蒂”影響期間不斷有新的對流單體（圖略），在該“列車效應”下使得強對流持續(xù)發(fā)展，相比之下“尼伯特”影響時期并沒有持續(xù)的對流單體產(chǎn)生。因此，中小尺度對流活動也是造成“莫蘭蒂”降水明顯強于“尼伯特”的重要原因。

3.4 地形作用

臺風暴雨的強度和分布與地形有著密切關系，鄭峰[21]研究指出低層東風急流與地形正交，迎風坡易發(fā)生暴雨?！澳m蒂”影響下金華9月15日的平均降雨量為91.3 mm。由圖2b可知“莫蘭蒂”影響下金華東南部和西南部山區(qū)有明顯強降水，降水量均超過160 mm。由之前的分析知道“莫蘭蒂”的強降水是由于北上西南氣流和東南氣流相互配合交匯于金華上空。金華地處金衢盆地東段，為浙中丘陵盆地地區(qū)，地勢南北高、中部低（圖略），西南部和東南部山區(qū)分別與西南氣流和東南氣流正交，匯聚水汽并強迫抬升產(chǎn)生降水增幅。此外，局地多發(fā)的強迫抬升作用使對流層凝結釋放潛熱，潛熱的釋放使得上升運動進一步加強。而“尼伯特”時期沒有強的西南氣流和東南氣流北上，因此地形對降水的增幅作用也很弱，使得“莫蘭蒂”和“尼伯特”影響下金華的降水差異更加明顯。

大地形的阻礙和摩擦對臺風系統(tǒng)的削弱作用同樣非常大。“莫蘭蒂”以超強臺風擦邊臺灣南部并稍有減弱，登陸時為強臺風級別（見圖1）。而“尼伯特”以超強臺風登陸臺灣，在臺灣中央山脈的磨損下能量消耗巨大，最后以強熱帶風暴登陸（見圖1）。由于臺灣山脈的地形作用使得“莫蘭蒂”相比較“尼伯特”在登陸福建時本身的強度要強的多，其北上勢力也更強，因此地形的削弱作用與強降水也有著密切的關系。

3.5 雙臺風作用

圖6 金華反射率因子產(chǎn)品

臺風移動主要受背景流場的引導氣流操縱，當有兩個或多個臺風同時存在時，由于受臺風位置顯著變化影響，其引起的那部分引導其流的變化也就較大[18]?！澳m蒂”登陸后臺風“馬勒卡”緊隨其后，“馬勒卡”的較快發(fā)展和較快的北上速度，一定程度上推動了“莫蘭蒂”的引導氣流從偏南氣流向偏東氣流的偏轉，即促進了“莫蘭蒂”的移動路徑由西北方向移向到西北偏西。而“尼伯特”時期并沒有其他臺風影響我國，雙臺風作用一定程度上使“莫蘭蒂”的登陸位置比“尼伯特”偏南[18]，這也是造成“莫蘭蒂”影響下金華降水明顯強于“尼伯特”時期的一個重要原因。此外，3.1節(jié)有提到“馬勒卡”引導東南氣流北上，與西南氣流相交匯于浙江上空，這兩支氣流疊加為金華強降水提供了充足的水汽。

4 小結

通過多種氣象資料的分析研究臺風“莫蘭蒂”和“尼伯特”特點，發(fā)現(xiàn)1952—2016年西太平洋首臺的強度呈現(xiàn)出遞減趨勢，。在厄爾尼諾發(fā)生的前后幾年首臺的強度會變強，2016年超強首臺“尼伯特”正是厄爾尼諾次年發(fā)生也滿足該特點。首臺是否登陸中國也與厄爾尼諾有著一定的相關關系，一般強厄爾尼諾次年首臺都會登陸中國，“尼伯特”也不例外。但是關于這一結論證據(jù)還不夠充分，有待進一步驗證。

此外對比2016年1號臺風“尼伯特”和14號臺風“莫蘭蒂”對金華，尤其是金華東南部和西南部降水影響的差異，并對產(chǎn)生差異的原因進行了深入探討?！澳m蒂”對金華的影響明顯強于“尼伯特”，尤其是降水。通過對比兩者環(huán)流背景場下的水汽條件、動力條件、地形作用、雙臺風作用，發(fā)現(xiàn)造成金華降水差異的主要原因有以下幾個：

（1）“莫蘭蒂”時期高空槽與臺風低壓系統(tǒng)結合，形成對臺風倒槽的北抬拖動作用，促進西南氣流攜帶水汽北上，疊加臺風“馬勒卡”擾動下引導的東南氣流交匯于金華上空，為降水提供充足的水汽，這是金華在其影響下降水明顯強于“尼伯特”時期的主要原因；

（2）散度垂直運動的動力條件配置上“莫蘭蒂”明顯優(yōu)于“尼伯特”，“莫蘭蒂”環(huán)流場低層輻合，高層輻散，垂直運動明顯要比“尼伯特”的強，且“莫蘭蒂”時期高空急流抽吸作用明顯強于“尼伯特”時期，這3個因子相疊加是導致這兩個臺風影響差異的動力條件；

（3）“莫蘭蒂”時期不斷有中小尺度對流系統(tǒng)活躍，與“莫蘭蒂”時期相比數(shù)量多，強度強，這是造成金華地區(qū)強降水且明顯強于“尼伯特”時期的重要原因；

（4）金華市地形配合氣流對降水的增幅作用和臺灣大山脈對臺風系統(tǒng)的摩擦削弱作用也是導致前者影響大于后者的重要因素；

（5）“莫蘭蒂”時期雙臺風作用下的路徑轉變和引導氣流攜帶水汽北上與西南氣流交匯于金華上空也是不可忽略的因子。

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Analysis of contrastive precipitation caused by super typhoon“Nepartak”（1601）and“Meranti”（1614）in similar path for Jing Hua

SHENG Fang,YANG Wang-wen,WU Song-tao
（Bureau of Meteorology,Jinhua 322200 China）

Based on NCEP reanalysis data,radar data,historical precipitation data in Jinhua,historical typhoon data,the features of“Nepartak”and“Meranti”are analyzed,and the reasons for the strong intensity of“Nepartak”are explained especially.The difference of their precipitation intensity between the two typhoons are compared and analyzed from the following aspects,circulation background,moisture,power,middle and small scale system,terrain and the influence of double typhoon.The results show that upper-tropospheric trough whether decline,extended southward,and overlay the influence of double typhoon cause the difference of moisture,which is the primary reason that cause the difference in precipitation intensity.The difference in dynamic configuration of vertical divergence movement is an important reason.Whether there is a small and middle scale convection activity in the period of typhoon is an indispensable factor.The enhanced effects of terrain and the damping effect of Friction are non-ignorable factors.

“Meranti”；“Nepartak”；rainfall influence；the reverse trough accompanying Typhoon;medium and small scale system

P444

A

1003-0239（2017）06-0073-10

10.11737/j.issn.1003-0239.2017.06.009

2017-02-07；

2017-05-05。

國家重點基礎研究發(fā)展計劃（2013CB956204）。

盛芳（1989-），女，助理工程師，碩士，主要從事氣候、海氣相互作用研究。E-mail:793660760@qq.com