秋季臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”和“海馬”降水特征對(duì)比分析

章瑩菁 申屠行鐘 孟 倩 黃春濤

(桐廬縣氣象局，浙江 桐廬 311500)

0 引 言

在臺(tái)風(fēng)影響的天氣中，由臺(tái)風(fēng)直接或間接在陸上造成的強(qiáng)降雨是預(yù)報(bào)員最關(guān)心的問題之一。很早以來，我國學(xué)者和預(yù)報(bào)員就針對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨做了大量工作[1]。大量的統(tǒng)計(jì)事實(shí)表明，地形對(duì)臺(tái)風(fēng)降水的分布及強(qiáng)度有影響，而臺(tái)風(fēng)與中緯度系統(tǒng)的相互作用能夠產(chǎn)生遠(yuǎn)距離暴雨[2]。2016年10月18—19日和10月22日浙江省分別受21號(hào)臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”和22號(hào)臺(tái)風(fēng)“海馬”影響，部分地區(qū)出現(xiàn)暴雨局部大暴雨天氣。兩次臺(tái)風(fēng)登陸地點(diǎn)離浙江省較遠(yuǎn)，其中“莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)在我國的海南和廣西兩次登陸，登陸后減弱消亡；“海馬”臺(tái)風(fēng)在廣東登陸后北上，減弱的低壓穿過浙江省消亡。兩次臺(tái)風(fēng)影響時(shí)都有冷空氣活動(dòng)，但兩次臺(tái)風(fēng)對(duì)浙江的影響卻不盡相同，而且兩次臺(tái)風(fēng)影響期間，數(shù)值模式的預(yù)報(bào)結(jié)果和實(shí)況量級(jí)上差異較大，甚至可以說是相反，造成預(yù)報(bào)失誤。下面對(duì)兩次臺(tái)風(fēng)實(shí)況、臺(tái)風(fēng)特征、地形影響、形勢(shì)場(chǎng)和物理量場(chǎng)等方面做一對(duì)比分析，以期找出臺(tái)風(fēng)和冷空氣結(jié)合、地形影響的一些特點(diǎn)，為今后的預(yù)報(bào)提供一些參考借鑒。

1 臺(tái)風(fēng)概況

2016年第21號(hào)臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”于10月12日在菲律賓以東洋面上生成，生成后一直向偏西方向移動(dòng)并逐漸加強(qiáng)，10月16日凌晨2:20前后以超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)在菲律賓呂宋島東部沿海登陸。10月18日上午9:50前后第21號(hào)臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”在海南省萬寧市和樂鎮(zhèn)沿海登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力有14級(jí)(45 m/s)，中心最低氣壓為955 hPa。穿過海南后強(qiáng)度繼續(xù)減弱，于19日17時(shí)在廣西防城港市境內(nèi)減弱為熱帶低壓后消亡。和海南直接受“莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)影響出現(xiàn)的暴雨大暴雨不同，受“莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離影響，浙江省的開化、淳安、建德、桐廬和諸暨等地均出現(xiàn)暴雨局部大暴雨天氣(見圖1a)，各地均無大風(fēng)出現(xiàn)。

2016年第22號(hào)臺(tái)風(fēng)“海馬”于10月15日8時(shí)在西北太平洋洋面生成，之后向西偏北方向移動(dòng)，強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)。19日23:40前后在菲律賓呂宋島東北部沿海登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力16級(jí)。21日12:40前后再次在廣東省汕尾市海豐縣鮜門鎮(zhèn)登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力有14級(jí)。登陸后朝西北方向移動(dòng)，21日23時(shí)在江西省贛州市龍南縣境內(nèi)減弱為熱帶低壓后，穿過浙江省東移入海。受“海馬”減弱后的低壓環(huán)流影響，22日白天到夜里浙江省僅在浙江嘉興北部局部出現(xiàn)暴雨天氣(見圖1b)，相對(duì)的各地風(fēng)力均較小。

2 臺(tái)風(fēng)路徑

臺(tái)風(fēng)路徑主要受環(huán)境場(chǎng)氣流的引導(dǎo)，因此副熱帶高壓的特征及進(jìn)退、強(qiáng)弱變化等狀態(tài)對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑有決定性影響。臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”和臺(tái)風(fēng)“海馬”均生成于10月中旬，均為秋季臺(tái)風(fēng)，西風(fēng)帶冷空氣活動(dòng)增強(qiáng)，同時(shí)2016年該期間副熱帶高壓均較強(qiáng)，臺(tái)風(fēng)不易在海上轉(zhuǎn)向。在移動(dòng)路徑上前期總體也較相似，以西移為主，均為登陸臺(tái)風(fēng)。不同的是“莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)活動(dòng)影響期間，副熱帶高壓西伸脊點(diǎn)更西，相對(duì)更強(qiáng)一點(diǎn)，因此其登陸地點(diǎn)也更南(見圖2)。同時(shí)在我國屬二次登陸，在海南登陸后強(qiáng)度減弱較快，在廣西登陸后減弱消亡，對(duì)海南和廣西的直接影響大。而“海馬”臺(tái)風(fēng)是緊接著“莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)影響我國，在活動(dòng)影響期間，副熱帶高壓相對(duì)弱一點(diǎn)，因此登陸位置相對(duì)偏北，對(duì)廣東、福建的直接影響較大。登陸后沿副高西側(cè)邊緣朝西北偏北方向移動(dòng)，強(qiáng)度逐漸減弱，在江西省境內(nèi)減弱為低氣壓。

圖1a 浙江省18日08時(shí)—19日20時(shí)雨量累積圖

圖1b 22日08時(shí)—23日08時(shí)雨量累積圖

圖2 臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”和“海馬”路徑圖

3 地形影響

3.1“莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)在海南登陸后，減弱較快，并向西北方向移動(dòng)，由于“海馬”臺(tái)風(fēng)緊隨其后，18—19日在副熱帶高壓西南側(cè)存在著一支東到東南急流。程正泉等[2]研究指出，地形抬升幅合對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨的增幅起到很大作用，山脈迎風(fēng)坡降水明顯增大。由于天目山脈的走向東北—西南，主峰清涼峰海拔達(dá)1787 m(圖3)，風(fēng)向和山脈走向基本成直角，迎風(fēng)坡地形對(duì)“莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)環(huán)流的抬升作用較大，降水增幅大。

圖3 天目山脈地形圖

3.2“海馬”臺(tái)風(fēng)21日12:40前后在廣東省汕尾市登陸后，向西北方向移動(dòng)，深入福建省，轉(zhuǎn)向江西，減弱很快，21日23時(shí)在江西省贛州市龍南縣境內(nèi)已減弱為熱帶低壓。從22日08—20時(shí)850 hPa的形勢(shì)圖上分析可以看出，浙江省處在臺(tái)風(fēng)低壓切變的右側(cè)，風(fēng)向已逐漸從偏南轉(zhuǎn)為西南風(fēng)為主，風(fēng)力較小，風(fēng)向和天目山脈的走向基本一致，因此地形抬升作用明顯減小。

4 形勢(shì)場(chǎng)分析

4.1陳久庚等在初始場(chǎng)人為加深西風(fēng)槽，可使TC的24 h降水量增加52 mm，增幅為30%[3]。從春華等指出：臺(tái)風(fēng)是使得西風(fēng)槽區(qū)獲得充沛水汽的輸送機(jī)構(gòu)，而東側(cè)低層偏東風(fēng)與西風(fēng)槽帶來的偏北風(fēng)之間形成較強(qiáng)的輻合，可以觸發(fā)和加強(qiáng)暴雨[4]?！吧蚣巍迸_(tái)風(fēng)影響時(shí)，副熱帶高壓總體仍偏強(qiáng)，但已處于減弱過程中，登陸海南時(shí)浙江省仍處在588線的控制下，但海上存在雙臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)，“海馬”臺(tái)風(fēng)已生成并逐漸東移。從10月18日08時(shí)地面圖(見圖4a)上可以看出，北方弱冷空氣已經(jīng)從東路影響浙江及江西的東部，在臺(tái)風(fēng)環(huán)流的北端有弱的倒槽生成，倒槽西側(cè)的江西到浙江的東部一帶有弱的冷空氣滲透。臺(tái)風(fēng)中心位于海南西南側(cè)的洋面上，環(huán)流比較對(duì)稱，其東北側(cè)海上有“海馬”臺(tái)風(fēng)在向偏西方向移動(dòng)，因此東到東南氣流強(qiáng)盛。在850 hPa圖上可以看出，從10月18日08時(shí)起到19日20時(shí)(見圖5a)，在浙江省南部有一支較強(qiáng)的東-東南風(fēng)，最大風(fēng)速達(dá)12 m/s。低層弱冷空氣與臺(tái)風(fēng)低壓東北側(cè)的東南風(fēng)急流在浙江南到中部一帶相遇，暖濕空氣在弱冷空氣形成的低層冷墊上爬升，上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，導(dǎo)致降水明顯增大。根據(jù)陳聯(lián)壽等給出臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離降水的宏觀定義：1) 降水發(fā)生在臺(tái)風(fēng)范圍之外；2) 這塊降雨與臺(tái)風(fēng)存在著內(nèi)在的物理聯(lián)系。因此這次在浙江省產(chǎn)生的暴雨，屬“莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離暴雨[5]。

圖4a 10月18日08時(shí)地面圖

圖4b 10月22日08時(shí)地面圖

4.2“海馬”臺(tái)風(fēng)影響時(shí)，由于是緊接著臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”登陸的，因此副熱帶高壓減弱較明顯，登陸廣東時(shí)副熱帶高壓主體位置已在海上，588廓線在沿海一帶，而且臺(tái)風(fēng)登陸后強(qiáng)度減弱快。22日進(jìn)入浙江省時(shí)強(qiáng)度已減弱為熱帶低壓。從22日20時(shí)850 hPa圖上(圖5b)可以看出，臺(tái)風(fēng)低壓環(huán)流較明顯，但總體的水汽輸送在南部被切斷，水汽輸送條件差。切變南側(cè)以偏南風(fēng)為主，而且從22日08時(shí)地面圖上(圖4b)可以看出，冷空氣位置較北，在33°N附近，較“莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)影響時(shí)更北，850 hPa切變后部無明顯的冷空氣鍥入，相對(duì)影響較弱，僅在環(huán)流東北側(cè)有東風(fēng)氣流輻合的地方下了暴雨。由于是直接穿過浙江省，同時(shí)各家模式的數(shù)值預(yù)報(bào)量級(jí)均報(bào)的比較大，因此對(duì)外的預(yù)報(bào)服務(wù)均報(bào)了大到暴雨，局部大暴雨的量級(jí)。實(shí)況僅出現(xiàn)了中雨。

圖5a 10月19日08時(shí)850hPa圖

圖5b 22日20時(shí)850hPa圖

5 物理量場(chǎng)分析

5.1 水汽通量散度

充足的水汽是臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生暴雨和臺(tái)風(fēng)維持的重要能量來源。分析水汽場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)臺(tái)風(fēng)的水汽輸送和強(qiáng)度各有所不同?！吧蚣巍钡顷懞?，由于距離中心較遠(yuǎn)，在10月18日08時(shí)850 hPa的水汽通量散度場(chǎng)上，浙江省的西部存在著一個(gè)0～-10g·cm-2·hPa-1·s-1的負(fù)值中心(見圖6a)，相應(yīng)的存在著一個(gè)水汽輻合帶。而“海馬”臺(tái)風(fēng)的水汽中心更明顯，其最大中心值達(dá)-50g·cm-2·hPa-1·s-1，這也是“海馬”臺(tái)風(fēng)影響時(shí)實(shí)況出現(xiàn)的暴雨中心，浙江省大部分地區(qū)在-10～-30g·cm-2·hPa-1·s-1(見圖6b)。因此水汽的輻合比“莎莉嘉”更強(qiáng)，雖然在最大中心區(qū)“海馬”臺(tái)風(fēng)影響時(shí)也出現(xiàn)了暴雨，但全省大部分地區(qū)以中雨為主。這可能也是數(shù)值預(yù)報(bào)場(chǎng)預(yù)報(bào)“海馬”臺(tái)風(fēng)影響時(shí)，浙江省大部分地區(qū)有暴雨到大暴雨，而“莎莉嘉”影響時(shí)僅報(bào)了小雨的原因。

圖6a 10月18日08時(shí)850 hPa水汽通量散度場(chǎng)

圖6b 10月22日08時(shí)850 hPa水汽通量散度場(chǎng)

5.2 渦度和散度場(chǎng)

對(duì)比分析10月18日20時(shí)850 hPa的渦度場(chǎng)和10月22日08時(shí)的渦度場(chǎng)(圖略)，發(fā)現(xiàn)“莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)影響時(shí)，正渦度中心在海南及福建，在浙江西南部基本處在0線附近。而在“海馬”臺(tái)風(fēng)影響期間浙江基本是一個(gè)正渦度區(qū)，中心略偏南。表明“海馬”臺(tái)風(fēng)影響時(shí)中心附近的上升運(yùn)動(dòng)較“莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)影響時(shí)強(qiáng)。散度場(chǎng)的分布和渦度場(chǎng)相似，但總體強(qiáng)度不強(qiáng)。

6 結(jié) 語

6.1臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”和“海馬”兩個(gè)臺(tái)風(fēng)生成時(shí)間和前期移動(dòng)路徑總體相同，但由于副熱帶高壓的強(qiáng)度略有不同，使得兩個(gè)臺(tái)風(fēng)在我國登陸地點(diǎn)有所不同，但臺(tái)風(fēng)登陸位置總體偏南，相對(duì)離浙江省較遠(yuǎn)。臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”在浙江影響產(chǎn)生的強(qiáng)降雨為臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離暴雨，而“海馬”臺(tái)風(fēng)的降雨為本體環(huán)流降雨。

6.2臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離影響時(shí)，受東及東南氣流影響時(shí)，地形影響作用明顯增大。因此地形作用是“莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)暴雨中心形成的主要原因之一。

今后在預(yù)報(bào)中需特別關(guān)注地形在臺(tái)風(fēng)外圍東南或偏東氣流影響中對(duì)降水的增幅作用。

6.3“莎莉嘉”和“海馬”臺(tái)風(fēng)是前后影響，間隔時(shí)間短，臺(tái)風(fēng)影響時(shí)都有冷空氣活動(dòng)，但“莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)影響時(shí)，冷空氣已經(jīng)先期影響，影響位置達(dá)到25°N～30°N，低層弱冷空氣與臺(tái)風(fēng)低壓東北側(cè)的東南風(fēng)急流在浙江南到中部一帶相遇，暖濕空氣在弱冷空氣形成的低層冷墊上爬升，加強(qiáng)了上升運(yùn)動(dòng)，使得臺(tái)風(fēng)倒槽維持時(shí)間長，過程降水量大?！昂ｑR”臺(tái)風(fēng)影響時(shí)冷空氣相對(duì)位置偏北，在33°N以北，雖然受臺(tái)風(fēng)低壓環(huán)流影響，本體水汽條件好，但水汽輸送條件差，能量補(bǔ)充不足，相對(duì)過程雨量小。因此臺(tái)風(fēng)殘留云系與其他天氣系統(tǒng)共同影響，特別是和冷空氣是否結(jié)合及結(jié)合位置相對(duì)更重要，在預(yù)報(bào)中需特別關(guān)注。

6.4秋季登陸臺(tái)風(fēng)，因在移動(dòng)過程中，能量損耗和來源不足，相對(duì)減弱會(huì)較快，風(fēng)速隨之減小，因此應(yīng)更加注重雨的預(yù)測(cè)。

[1] 陳聯(lián)壽，丁一匯.西太平洋臺(tái)風(fēng)概論[M]北京:科學(xué)出版社，1979.

[2] 程正泉，陳聯(lián)壽，徐祥德，等.近十年中國臺(tái)風(fēng)暴雨研究進(jìn)展[J].氣象，2005，31(12):3-9.

[3] 陳久康， 丁治英.高低空急流與臺(tái)風(fēng)環(huán)流耦合下的中尺度暴雨系統(tǒng)[C]//中尺度天氣和動(dòng)力學(xué)研究.北京: 氣象出版社，1996:171-179.

[4] 叢春華，陳聯(lián)壽，雷小途,等.臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離暴雨的研究進(jìn)展[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)，2011，27(2):264-270.

[5] 陳聯(lián)壽. 登陸熱帶氣旋暴雨的研究和預(yù)報(bào)[C]//第十四屆全國熱帶氣旋科學(xué)討論會(huì)論文摘要集. 2007: 3-7.