華南兩次強(qiáng)臺(tái)風(fēng)暴雨過程的水汽與濕位渦對(duì)比分析

彭 端，翁佳烽，梁釗揚(yáng)，王文波，徐 峰，陳美玲

華南兩次強(qiáng)臺(tái)風(fēng)暴雨過程的水汽與濕位渦對(duì)比分析

彭 端1，翁佳烽1，梁釗揚(yáng)1，王文波1，徐 峰2，陳美玲3

（1. 廣東省肇慶市氣象局，廣東 肇慶 526060；2. 廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院，廣東 湛江 524088；3. 廣東省氣象公共服務(wù)中心，廣東 廣州 510080）

探討不同季節(jié)但路徑相似的臺(tái)風(fēng)暴雨的相關(guān)特征，為不同季節(jié)的臺(tái)風(fēng)暴雨落區(qū)預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。利用常規(guī)的探空和地面資料以及NCEP/NCAR 1°×1°全球再分析資料，計(jì)算2個(gè)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的水汽通量散度和濕位渦場(chǎng)。對(duì)比分析水汽通量輻合、濕位渦正壓項(xiàng)（MPV1）和斜壓項(xiàng)（MPV2）的水平和垂直分布特征，以及與暴雨落區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。秋季的“彩虹”臺(tái)風(fēng)高層副熱帶高壓加強(qiáng)，而中低層冷空氣和東南氣流的匯合使“彩虹”臺(tái)風(fēng)的東側(cè)和北側(cè)獲得更有利的動(dòng)力環(huán)境條件；而夏季的“威馬遜”臺(tái)風(fēng)北側(cè)無(wú)冷空氣影響，臺(tái)風(fēng)南側(cè)外圍強(qiáng)盛的西南季風(fēng)氣流卷入。臺(tái)風(fēng)“威馬遜”期間，強(qiáng)的水汽通量輻合中心始終在臺(tái)風(fēng)及其殘渦中心的南側(cè)和西側(cè)；臺(tái)風(fēng)“彩虹”登陸后60 h內(nèi)一直持續(xù)有2支強(qiáng)盛的氣流向臺(tái)風(fēng)中心輸送水汽，而水汽通量的輻合中心與“威馬遜”相反，位于臺(tái)風(fēng)中心的北側(cè)和東側(cè)，東南氣流的卷入以及維持時(shí)間長(zhǎng)使暴雨增幅。臺(tái)風(fēng)“彩虹”登陸后高層高值MPV1擾動(dòng)下傳，低層MPV2> 0并增強(qiáng), 濕斜壓性得以增強(qiáng)，有利于垂直渦度增長(zhǎng)，使臺(tái)風(fēng)低壓得以維持和發(fā)展；登陸后48 ~ 66 h 925 hPa層MPV1為負(fù)值，使對(duì)流不穩(wěn)定能量及潛熱能的釋放，有利于暴雨的維持。而臺(tái)風(fēng)“威馬遜”登陸后濕斜壓性增強(qiáng)不明顯。2個(gè)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水中心大致位于925 hPa MPV1正負(fù)中心過渡帶偏向負(fù)中心一側(cè)；“威馬遜”過程低層MPV1負(fù)值中心在正值中心的左側(cè)，對(duì)應(yīng)著西南季風(fēng)的匯入?yún)^(qū)；而“彩虹”過程低層MPV1負(fù)值中心在正值中心的右側(cè)，對(duì)應(yīng)著冷空氣和東南氣流的匯合區(qū)。這是2個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨落區(qū)差異的成因之一。本研究得出的濕位渦診斷結(jié)果對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨落區(qū)預(yù)報(bào)具有較好的指示意義。

強(qiáng)臺(tái)風(fēng)；暴雨落區(qū)；水汽通量散度；濕位渦；華南

臺(tái)風(fēng)暴雨的落區(qū)研究一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者們研究的焦點(diǎn)，許多氣象工作者從臺(tái)風(fēng)渦旋內(nèi)部結(jié)構(gòu)、臺(tái)風(fēng)周圍環(huán)流和天氣系統(tǒng)的影響、地形的強(qiáng)迫作用等多方面對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨落區(qū)進(jìn)行廣泛深入研究，并取得一系列成果[1-6]。丁治英等[7]數(shù)值試驗(yàn)研究表明，臺(tái)風(fēng)中心右側(cè)水汽通道區(qū)的水汽多寡對(duì)臺(tái)風(fēng)降水的影響最大；鄧國(guó)等[8]和吳啟樹等[9]分別對(duì)9914號(hào)和0010號(hào)臺(tái)風(fēng)進(jìn)行診斷和敏感性試驗(yàn)表明，臺(tái)風(fēng)水汽輸送主要集中在對(duì)流層中低層，且水汽變化對(duì)臺(tái)風(fēng)降水強(qiáng)度有很大影響；程正泉等[10]發(fā)現(xiàn)登陸臺(tái)風(fēng)在與環(huán)境場(chǎng)發(fā)生作用時(shí)能否獲得更有利的動(dòng)力環(huán)境條件、水汽以及能量的補(bǔ)充，都可影響到強(qiáng)降水的強(qiáng)度和范圍。濕位渦是反映大氣動(dòng)力、熱力和水汽作用的綜合物理量，比單一用渦度或散度描述大氣物理結(jié)構(gòu)意義更加清晰，是一個(gè)可用于天氣預(yù)報(bào)和分析研究中較好的動(dòng)力、熱力和水汽綜合因子，許多學(xué)者把濕位渦理論引入臺(tái)風(fēng)暴雨和低緯度暴雨研究中[11-18]，探討濕位渦與臺(tái)風(fēng)暴雨的關(guān)系；余暉等[11]研究表明熱帶氣旋內(nèi)部相當(dāng)位溫結(jié)構(gòu)的演變與其強(qiáng)度突變有一定關(guān)系；李英等[12]根據(jù)濕位渦理論，對(duì)比分析2個(gè)臺(tái)風(fēng)的變性過程，表明臺(tái)風(fēng)的變性加強(qiáng)與高層正位渦擾動(dòng)下傳有關(guān)，濕位渦正壓項(xiàng)增長(zhǎng)會(huì)引起傾斜渦度發(fā)展；沈曉玲等[13]利用模式資料對(duì)臺(tái)風(fēng)“碧利斯”進(jìn)行濕位渦分析，得出低層等壓面上濕位渦濕正壓項(xiàng)負(fù)值中心可指示強(qiáng)降水落區(qū)，且濕位渦濕正壓項(xiàng)絕對(duì)值與降水強(qiáng)度成正相關(guān)；何麗華等[14]對(duì)影響河北的2次相似路徑臺(tái)風(fēng)的濕位渦進(jìn)行對(duì)比分析，得出對(duì)流層中低層濕位渦區(qū)域?qū)?yīng)暴雨區(qū)結(jié)論；賴紹鈞等[15]研究發(fā)現(xiàn)傾斜渦度發(fā)展是“龍王”臺(tái)風(fēng)在福建沿海產(chǎn)生大暴雨的重要機(jī)制之一；趙宇等[16]、王叢梅等[17]、張仲等[18]、張迎新等[19]分別對(duì)影響山東的臺(tái)風(fēng)暴雨、西北渦暴雨、廣東季風(fēng)暴雨和河北“96.8”特大暴雨進(jìn)行濕位渦診斷分析，均得出相當(dāng)位溫陡立密集區(qū)附近易導(dǎo)致濕斜壓渦度發(fā)展、斜壓項(xiàng)的最大負(fù)值區(qū)對(duì)暴雨的落區(qū)和移動(dòng)有指示作用等研究結(jié)果。目前關(guān)于濕位渦的診斷分析主要集中針對(duì)特定暴雨或臺(tái)風(fēng)個(gè)例，并且是集中在北方的暴雨個(gè)例，對(duì)華南不同季節(jié)的2個(gè)臺(tái)風(fēng)過程的水汽、濕位渦等物理量診斷對(duì)暴雨落區(qū)指示意義的比較分析研究鮮有報(bào)道。

1409號(hào)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”生成于7月（盛夏季節(jié)），而1522號(hào)臺(tái)風(fēng)“彩虹”生成于10月初（初秋季節(jié)），這2個(gè)臺(tái)風(fēng)路徑和登陸點(diǎn)相似，均對(duì)華南造成很嚴(yán)重的風(fēng)雨影響。本研究從水汽通量散度和濕位渦角度，探討不同季節(jié)但路徑相似臺(tái)風(fēng)暴雨的相關(guān)特征，以期為不同季節(jié)臺(tái)風(fēng)暴雨落區(qū)預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)資料來源

分析所用的臺(tái)風(fēng)資料來源于國(guó)家氣象中心2014年和2015年臺(tái)風(fēng)年鑒。氣象要素資料采用2014年7月15日到7月20日（威馬遜臺(tái)風(fēng)影響期間）和2015年10月1日至2015年10月8日（彩虹臺(tái)風(fēng)影響期間）的美國(guó)NCEP/NCAR全球1.0°×1.0°每日4次00 時(shí)、06 時(shí)、12 時(shí)和 18 時(shí)（世界時(shí)）的再分析資料，分析的氣象要素分別為溫度、氣壓、濕度、露點(diǎn)溫度、緯向風(fēng)和經(jīng)向風(fēng)，以及通過計(jì)算而得到的水汽通量散度診斷量。降雨量資料、探空資料采用國(guó)家氣象中心的Micaps常規(guī)氣象資料和廣東省氣象局業(yè)務(wù)網(wǎng)的自動(dòng)站氣象觀測(cè)資料。

1.2 理論與方法

吳國(guó)雄[19]等定義濕位渦(moist potential vorticity, MPV)為單位質(zhì)量氣塊絕對(duì)渦度在相當(dāng)位溫梯度方向的投影與這一梯度絕對(duì)值的乘積。對(duì)無(wú)摩擦、濕絕熱的飽和大氣滿足濕位渦守衡的特性，其單位為PVU（1 PVU = 10-6m2·s-1·K·kg-1）。

將濕位渦在等壓面上展開，定義其垂直和水平分量分別為MPV1，MPV2。

， （3）

2 暴雨分布特征和環(huán)流背景

2.1 路徑與暴雨分布

2014年第9號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”（1409）是在華南登陸且近海加強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)?！巴R遜”于2014年7月18日15時(shí)30分在海南省文昌市翁田鎮(zhèn)沿海登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力17級(jí)(60 m·s-1)，最低氣壓910 hPa，后來在廣東徐聞和廣西防城港再次登陸，給華南尤其是海南省帶來嚴(yán)重風(fēng)災(zāi)和暴雨洪澇災(zāi)害，如圖1(a)，強(qiáng)降雨主要分布在海南省和廣西的南部沿海，過程最大雨量出現(xiàn)在廣西南部552.5 mm。

2015年第22號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“彩虹”于2015年10月4日14時(shí)10分在湛江市坡頭區(qū)沿海登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力15級(jí)（50 m·s-1），中心最低氣壓940 hPa。登陸后“彩虹“繼續(xù)向西北方向移動(dòng)，于4日18時(shí)從湛江廉江市移入廣西博白縣境內(nèi)，并逐漸減弱，5日09時(shí)減弱為熱帶低壓，5日14時(shí)減弱為低壓區(qū)。

受“彩虹”影響，4日08時(shí)到7日08時(shí)，華南一帶廣東西部、珠江三角洲和清遠(yuǎn)市出現(xiàn)暴雨到大暴雨局部特大暴雨，如圖1(b)。廣東省共有273個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)（社區(qū)）錄得250 mm以上累積雨量，大于100 mm的站數(shù)占總站數(shù)42.1%，其中陽(yáng)江陽(yáng)春市永寧鎮(zhèn)錄得592.9 mm的過程最大雨量。

如表1，2個(gè)臺(tái)風(fēng)登陸點(diǎn)和路徑相似，最大過程雨量相當(dāng)。但“威馬遜”登陸強(qiáng)度比“彩虹”強(qiáng)，中心最大風(fēng)速大；強(qiáng)降水持續(xù)時(shí)間“威馬遜”只有2 d，“彩虹”是3.5 d；暴雨落區(qū)也有很大差異，前者出現(xiàn)在登陸臺(tái)風(fēng)路徑的南側(cè)，即海南島中北部、雷州半島、廣西南部沿海一帶，如圖1（a）；后者出現(xiàn)在登陸臺(tái)風(fēng)路徑的北側(cè)，即廣東中部和西部、廣西東部一帶，如圖1（b）。

（a）“威馬遜”過程，（b）“彩虹”過程

表1 “威馬遜”和“彩虹”登陸強(qiáng)度、路徑和強(qiáng)降水特征對(duì)比

2.2 環(huán)流場(chǎng)分析

從500 hPa高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)（圖2a）可見，2014年7月18日20時(shí)，副高脊線穩(wěn)定在27°N附近，“威馬遜”受強(qiáng)盛帶狀副高南側(cè)東南氣流引導(dǎo)，路徑一直很穩(wěn)定向西北方向移動(dòng)。臺(tái)風(fēng)中心渦旋明顯，中心風(fēng)速達(dá)到45 m·s-1以上，登陸前副高略有減弱，但引導(dǎo)氣流仍然很強(qiáng)。2015年10月4日08時(shí)，如圖2b, 副高脊線穩(wěn)定在26°N附近，590 dagpm線西伸到100°E，“彩虹”也是受強(qiáng)盛帶狀副高南側(cè)的東南氣流引導(dǎo)，路徑穩(wěn)定西北方向移動(dòng)。臺(tái)風(fēng)中心渦旋明顯，中心風(fēng)速達(dá)到40 m·s-1。從表2可看出，引導(dǎo)這2個(gè)臺(tái)風(fēng)的500 hPa環(huán)流背景場(chǎng)從副熱帶高壓的強(qiáng)度和590 dagpm線西伸脊點(diǎn)來看，后者副熱帶高壓比前者強(qiáng)。

500hPa高度場(chǎng)（等值線，單位：dagpm）、水平風(fēng)場(chǎng)（風(fēng)矢量)、風(fēng)速（單位: m·s-1）

對(duì)比分析兩者的850 hPa高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)，如圖3a和圖3b可見，“威馬遜”臺(tái)風(fēng)外圍為強(qiáng)盛的西南風(fēng)，并且大風(fēng)區(qū)域在臺(tái)風(fēng)南側(cè)和東南側(cè)，水汽主要來源是南海西南氣流，10 m·s-1以上大風(fēng)范圍覆蓋整個(gè)南海地區(qū)；而“彩虹”臺(tái)風(fēng)外圍除強(qiáng)盛的西南氣流外，還有強(qiáng)東南氣流卷入，大風(fēng)區(qū)域主要在臺(tái)風(fēng)東側(cè)和東北側(cè)，有2支強(qiáng)盛的氣流輸送水汽，一支是南海的西南氣流，另一支是副高南側(cè)來自于太平洋的東南氣流。

850 hPa高度場(chǎng)（等值線，單位：dagpm）、水平風(fēng)場(chǎng)（風(fēng)矢量）、風(fēng)速（單位: m·s-1）,箭頭為水汽輸送方向

圖4和表2給出了兩者的地面形勢(shì)圖和環(huán)流背景特征對(duì)比，從圖4a可見，2014年7月18日20時(shí)，是“威馬遜”臺(tái)風(fēng)登陸后6 h，地面等壓線仍然很密集，地面渦旋仍很明顯，外圍的風(fēng)速仍很大，在臺(tái)風(fēng)的東側(cè)西太平洋洋面上有低壓環(huán)流影響，北邊沒有冷空氣影響；如圖4b，2015年10月4日14時(shí)，是“彩虹”臺(tái)風(fēng)即將登陸，地面等壓線逐漸稀疏，北方有冷空氣從中路影響華南，外圍風(fēng)速減弱。

表2 “威馬遜”和“彩虹”的環(huán)流背景特征對(duì)比

地面氣壓場(chǎng)（等值線，單位：mb）、水平風(fēng)場(chǎng)（風(fēng)矢量）、風(fēng)速（單位: m·s-1）

上述分析表明，“威馬遜”和“彩虹”都發(fā)生在西太平洋副熱帶高壓穩(wěn)定西伸加強(qiáng)的環(huán)流背景下，副高位置偏北，副高脊線一直穩(wěn)定在26°N～28°N附近。兩者的環(huán)流背景有明顯差異，高層副熱帶高壓的加強(qiáng)致使副高南側(cè)的急流加強(qiáng)，高層輻散加強(qiáng)，而中低層冷空氣和東南氣流的匯合使“彩虹”臺(tái)風(fēng)的東側(cè)和北側(cè)獲得更有利的動(dòng)力環(huán)境條件；而“威馬遜”北側(cè)無(wú)冷空氣影響，臺(tái)風(fēng)南側(cè)外圍強(qiáng)盛的西南季風(fēng)氣流卷入，中低層在臺(tái)風(fēng)的東側(cè)西太平洋洋面上有低壓環(huán)流影響，導(dǎo)致水汽集中在臺(tái)風(fēng)中心的南側(cè)輻合，是強(qiáng)降水持續(xù)的動(dòng)力條件之一。

3 水汽通量散度分析

大量級(jí)強(qiáng)降水往往需有強(qiáng)的水汽輸送到本區(qū)域才能產(chǎn)生，在產(chǎn)生暴雨的臺(tái)風(fēng)低層環(huán)流場(chǎng)中通常都有1條明顯的急流帶從臺(tái)風(fēng)南部或東部逐漸旋入中心附近[10,21]。水汽通量是反映水汽輸送的物理量,其數(shù)值和方向能表征該地區(qū)水汽輸送量的大小和水汽輸送來源[22-23]。水汽通量散度小于0，表示水汽通量輻合，是表示水汽水平輻合的物理量，水汽的水平輻合能引起上升運(yùn)動(dòng)并釋放潛熱，有利于暴雨發(fā)展加強(qiáng)和強(qiáng)盛維持[22]。暴雨的落區(qū)及雨量的大小與水汽通量散度關(guān)系更為密切[23]。

下文將著重分析這2個(gè)臺(tái)風(fēng)登陸后的低層環(huán)流場(chǎng)中水汽通量散度的分布演變情況與強(qiáng)降水落區(qū)之間的聯(lián)系。

圖5是“威馬遜”臺(tái)風(fēng)登陸后5 ~ 36 h的850 hPa水汽通量散度。如圖5a所示，臺(tái)風(fēng)登陸后5 h，臺(tái)風(fēng)中心（▲所示）在湛江與廣西交界處，水汽通量輻合中心（陰影區(qū)）在海南島；隨著臺(tái)風(fēng)中心西移，臺(tái)風(fēng)水汽通量輻合中心也隨之移到廣西南部和西部。綜上所述，在臺(tái)風(fēng)東部和南部有大于18 m·s-1的急流帶逐漸旋入中心附近，而強(qiáng)水汽通量輻合中心始終在臺(tái)風(fēng)及其殘渦中心的南側(cè)和西側(cè)，有利于強(qiáng)降水維持，這是“威馬遜”臺(tái)風(fēng)暴雨落區(qū)出現(xiàn)在海南島和廣西西南部的原因之一。

（a）登陸后5 h，(b)登陸后18 h，(c)登陸后24 h，(d)登陸后36 h, 陰影區(qū)為水汽通量輻合中心，▲是臺(tái)風(fēng)中心位置，水汽通量散度單位：div/10-6g/(cm2·hPa·s)

（a）5 h after landing，（b）18 h after landing，（c）24 h after landing，（d）36 h after landing；The shadow area is the convergence center of moisture flux divergence，▲is typhood Central location，the unit of moisture flux divergence：div/10-6g/(cm2·hPa·s)

圖5 “威馬遜”臺(tái)風(fēng)登陸后36 h的水汽通量散度及風(fēng)場(chǎng)

Fig. 5 The moisture flux divergence after Rammasun landing and wind field

圖6是“彩虹”臺(tái)風(fēng)登陸后0 ~ 60 h的850 hPa水汽通量散度。由圖6可見，臺(tái)風(fēng)登陸后60 h內(nèi)一直持續(xù)有2支強(qiáng)盛的氣流源源不斷向臺(tái)風(fēng)中心輸送水汽，一支是南海西南氣流，另一支是副高南側(cè)來自于太平洋的東南氣流，而水汽通量的輻合中心與“威馬遜”相反，位于臺(tái)風(fēng)中心北側(cè)和東側(cè)，有利于廣東中西部和廣西中東部區(qū)域暴雨加強(qiáng)和持續(xù)，這也是“彩虹”臺(tái)風(fēng)暴雨的分布與“威馬遜”不同的原因之一，2支強(qiáng)盛氣流持續(xù)影響時(shí)間長(zhǎng)達(dá)60 h，增強(qiáng)了暴雨區(qū)的強(qiáng)度。

4 濕位渦診斷對(duì)比分析

表3給出了“威馬遜”和“彩虹”登陸后臺(tái)風(fēng)中心附近的濕位渦特征對(duì)比。兩臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)，在高層500 hPa MPV1都為正值，在中低層的MPV1兩者出現(xiàn)差異，“彩虹”中層700 ~ 850 hPa及低層925 hPa MPV1存在負(fù)值中心，且強(qiáng)度加強(qiáng)，中心強(qiáng)度分別為-1.5 和-2.1。根據(jù)濕位渦理論，MPV1＜0，有利于暴雨發(fā)生和發(fā)展，此時(shí)18°N－22°N廣東西南部出現(xiàn)強(qiáng)降水。同時(shí)在低層925 hPa MPV2為+0.08，為正值，表示水平濕斜壓性增加，有利于垂直渦度增長(zhǎng)。計(jì)算表明，“彩虹”在登陸后48 ~ 66 h 925 hPa層MPV1皆為負(fù)值，使對(duì)流不穩(wěn)定能量及潛熱能得到釋放，有利于暴雨維持?！巴R遜”登陸時(shí)，中高層 MPV1500 ~ 850 hPa都為正值，低層925 hPa 存在負(fù)值中心-1.0，也有利于臺(tái)風(fēng)中心附近暴雨的發(fā)生發(fā)展，這種情況在登陸后6 h也是這樣。而在低層925 hPa，MPV2登陸時(shí)和登陸后6 h都為弱的負(fù)值。說明“威馬遜”濕斜壓性發(fā)展不明顯。

(a)登陸前后，(b)登陸后6 h，(c)登陸后18 h，(d)登陸后42 h，(e)登陸后54 h，(f)登陸后60 h；陰影區(qū)為水汽通量輻合中心，▲是臺(tái)風(fēng)中心位置，水汽通量散度單位：div/10-6g/(cm2·hPa·s)

(a)Before and after landind，(b)6 h after landing，(c)18 h after landing，(d)42 h after landing，(e)54 h after landing，(f)60 h after landing；The shadow area is the convergence center of moisture flux divergence，▲ is typhood Central location，the unit of moisture flux divergence：div/10-6g/(cm2·hPa·s)

圖6 “彩虹”臺(tái)風(fēng)登陸后0 ~ 60 h的水汽通量散度及風(fēng)場(chǎng)

Fig. 6 The moisture flux divergence after Mujigae landing and wind field

表3 “威馬遜”和“彩虹”登陸后臺(tái)風(fēng)中心附近的濕位渦特征對(duì)比

“威馬遜”登陸后6 h，由表3和圖7（a）可看出，低層925 hPa 濕位渦濕正壓項(xiàng)MPV1在臺(tái)風(fēng)中心附近為弱的負(fù)值中心，說明高層的正值MPV1擾動(dòng)下伸不明顯。由表3可知，相應(yīng)的低層925 hPa MPV2只有弱的負(fù)值帶，沒有存在鋒區(qū)，而對(duì)應(yīng)925 hPa上臺(tái)風(fēng)中心附近也沒有出現(xiàn)se等值線密集區(qū)（圖略），也就是沒有出現(xiàn)假相當(dāng)位溫的鋒區(qū)，說明臺(tái)風(fēng)“威馬遜”過程的大氣濕斜壓性作用不是很明顯。

(a)2014年7月18日20時(shí)；(b)2014年7月19日08時(shí)；陰影區(qū)為6 h后的強(qiáng)降水區(qū)，濕位渦濕正壓項(xiàng) MPV1單位：PVU

5 濕位渦與暴雨落區(qū)的對(duì)應(yīng)分析

沈曉玲等[13]研究發(fā)現(xiàn)低層等壓面上 MPV1負(fù)值中心可指示強(qiáng)降水落區(qū)。通過分析925 hPa層MPV1的分布，如圖7、圖8是2個(gè)臺(tái)風(fēng)過程925 hPaMPV1分布圖，陰影區(qū)為對(duì)應(yīng)時(shí)間6 h后的強(qiáng)降水區(qū)，由此可看出，2個(gè)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水中心大致位于MPV1正負(fù)中心過渡帶偏向負(fù)中心一側(cè)。不同的是，如圖7，“威馬遜”過程925 hPaMPV1負(fù)值中心在正值中心的左側(cè)和南側(cè)，而“彩虹”過程負(fù)值中心在正值中心的右側(cè)，如圖8，即“威馬遜”過程臺(tái)風(fēng)中心的左側(cè)和南側(cè)是西南季風(fēng)的匯入?yún)^(qū)，強(qiáng)盛的西南季風(fēng)卷入有利于對(duì)流不穩(wěn)定能量及潛熱能的釋放，強(qiáng)降水持續(xù)發(fā)展；而“彩虹”過程臺(tái)風(fēng)中心的右側(cè)是冷空氣和東南氣流的匯合區(qū)，促使對(duì)流不穩(wěn)定能量及潛熱能釋放，有利于暴雨發(fā)展。這是2個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨落區(qū)差異的成因之一。

(a)2015年10月4日20時(shí)；(b)2015年10月6日08時(shí)；陰影區(qū)為6 h后的強(qiáng)降水區(qū)，濕位渦濕正壓項(xiàng) MPV1單位：PVU

(b) at 20 On 4 OCT ,2015；(b) at 08 On 6 OCT ,2015; The shadow area is the strong rainfall area after 6 hour, MPV1unit: PVU

圖8 臺(tái)風(fēng)“彩虹”過程925 hPa 濕位渦濕正壓項(xiàng)分布與6 h 后的強(qiáng)降水區(qū)

Fig. 8 The 925hPa MPV1distribution of the typhoon Mujigae process and the strong rainfall area after 6 hour

6 結(jié)論

（1）“彩虹”和“威馬遜”都發(fā)生在西太平洋副熱帶高壓穩(wěn)定控制的背景下，2個(gè)臺(tái)風(fēng)的路徑和登陸點(diǎn)相似，均對(duì)華南造成很嚴(yán)重的風(fēng)雨影響，最大過程雨量相當(dāng)。暴雨落區(qū)有很大差異，前者出現(xiàn)在登陸臺(tái)風(fēng)路徑的南側(cè)，后者出現(xiàn)在登陸臺(tái)風(fēng)路徑的北側(cè)。

（2）不同季節(jié)臺(tái)風(fēng)的環(huán)流背景有明顯差異，秋季“彩虹”臺(tái)風(fēng)高層副熱帶高壓加強(qiáng)，而中低層冷空氣和東南氣流的匯合使“彩虹”臺(tái)風(fēng)的東側(cè)和北側(cè)獲得更有利的動(dòng)力環(huán)境條件；而夏季“威馬遜”臺(tái)風(fēng)北側(cè)無(wú)冷空氣影響，臺(tái)風(fēng)南側(cè)外圍強(qiáng)盛的西南季風(fēng)氣流卷入，中低層在臺(tái)風(fēng)的東側(cè)西太平洋洋面上有低壓環(huán)流相互牽制影響，導(dǎo)致水汽集中在臺(tái)風(fēng)中心的南側(cè)輻合，是強(qiáng)降水持續(xù)的動(dòng)力條件之一。

（3）兩者的水汽輸送特征也有明顯差異。臺(tái)風(fēng)“威馬遜”期間，強(qiáng)的水汽通量輻合中心始終在臺(tái)風(fēng)及其殘渦中心的南側(cè)和西側(cè)，與強(qiáng)降水區(qū)域重合；臺(tái)風(fēng)“彩虹”登陸后60 h內(nèi)一直持續(xù)有2支強(qiáng)盛的氣流源源不斷地向臺(tái)風(fēng)中心輸送水汽，一支是南海的西南氣流，另一支是副高南側(cè)來自于太平洋的東南氣流，而水汽通量的輻合中心與“威馬遜”相反，位于臺(tái)風(fēng)中心的北側(cè)和東側(cè)，2支強(qiáng)盛氣流持續(xù)影響時(shí)間長(zhǎng)達(dá)60 h，增強(qiáng)了暴雨區(qū)的強(qiáng)度；這是2個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨強(qiáng)度、范圍、分布出現(xiàn)差異的水汽原因。

（4）兩者的濕位渦特征有明顯差異。臺(tái)風(fēng)“彩虹”登陸后6 h 500 hPa高值MPV1擾動(dòng)下傳，低層MPV2>0并增強(qiáng)，濕斜壓性得以增強(qiáng)，有利于垂直渦度增長(zhǎng)，使臺(tái)風(fēng)低壓得以維持和發(fā)展；登陸后48 ~ 66 h 925 hPa層MPV1均為負(fù)值，使對(duì)流不穩(wěn)定能量及潛熱能得到釋放，有利于暴雨維持。而臺(tái)風(fēng)“威馬遜”登陸后濕斜壓性增強(qiáng)不明顯。原因有待進(jìn)一步探討。

（5）2個(gè)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水中心大致位于925 hPa MPV1正負(fù)中心過渡帶偏向負(fù)中心一側(cè)?！巴R遜”過程低層MPV1負(fù)值中心在正值中心的左側(cè)和南側(cè)，對(duì)應(yīng)著西南季風(fēng)的匯入?yún)^(qū)；而“彩虹”過程負(fù)值中心在正值中心右側(cè)，對(duì)應(yīng)著冷空氣和東南氣流的匯合區(qū)。這是2個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨落區(qū)差異的成因之一。

本研究主要是從水汽和濕位渦的角度討論華南2個(gè)移動(dòng)路徑較為相似的臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)降水過程，所做分析還較為初步。影響臺(tái)風(fēng)降水落區(qū)和強(qiáng)度的問題相當(dāng)復(fù)雜，今后還需通過大量個(gè)例的診斷和高分辨數(shù)值模擬試驗(yàn)進(jìn)行更多深入研究。

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Analysis of Water Vapor and Moist Potential Vorticity of Two Strong Typhoons Affecting South China

PENG Duan1，WENG Jia-feng1，LIANG Zhao-yang1, WANG Wen-bo1, XU Feng2，CHEN Mei-ling3

（1.,526060,；2．,,524088,；3．，510080,）

From the angle of water vapor flux divergence and Moist Potential Vorticity, the relative characteristics of typhoon and rainstorm with different seasons with similar paths are discussed, so as to provide reference for typhoon and rainstorm downfall forecast in different seasons.The study was based on the conventional meteorological data as well as NCEP 1°×1° reanalysis data.The result indicates that Mujigae (1522) was strengthened by the subtropical high, and the confluence of the middle and lower layers of cold air and the southeast air flow enabled it to obtain more favorable dynamic environmental conditions. In the summer, there was no cold air on the north side of Rammasun(1409), and the strong Southwest monsoon air flow on the south side of the typhoon was involved. During the Rammasun(1409) process, the convergence center of moisture flux divergence has always been to the south and west in the center of the typhoon. During the Mujigae (1522) process, two strong airflows continue to transport water vapor to the typhoon center in 60 hours after landing, and water vapor flux convergence center is located on the north and the east of the typhoon center. The involvement of the southeast airflow for a long time (60 h) could increase the rainstorm. After the typhoon Mujigae landing, the high value of Moist Potential Vorticity disturbance on 500hPa layer was transmitted down, and the low- layer MPV2>0 was enhanced, so the wet oblique pressure was also enhanced, which was conducive to the increase of vertical vorticity and enabled the typhoon low pressure to be maintained and developed. After landing for 48-66 hours, the MPV1on 925hPa layer is negative, making the convective unstable energy and the release of latent heat energy conducive to the maintenance of heavy rain. After the typhoon Rammasun landing, the wet-oblique pressure enhancement was not obvious.The two typhoon heavy precipitation centers are roughly located on the MPV1negative center side of the positive and negative center transition zone on 925hPa. The negative MPV1center on low-layer is on the left side of the positive center during Rammasun process, corresponding to the inlet area of the Southwest monsoon. During the Mujigae process, the circumstance was the opposite. This is one of the causes of the difference between the two typhoon rainstorms.In this study, the result of Moist Potential Vorticityhas good indication significance for typhoon rainstorm area forecast.

Strong Typhoons; Rainstorm Area ; Moisture flux divergence;Potential Vorticity; South China

P458.124

A

1673-9159（2019）06-0075-10

10.3969/j.issn.1673-9159.2019.06.010

2019-06-26

廣東省肇慶市氣象局科研基金（201601）

彭端（1973－），女，高級(jí)工程師，碩士，研究方向?yàn)闉?zāi)害性天氣診斷分析和預(yù)測(cè)研究。E-mail：1047539010@qq.com

徐峰（1962－），男，教授，博士，研究方向?yàn)榇髿馕锢韺W(xué)與大氣環(huán)境、海洋氣象。Email：gdouxufeng@126.com

彭端，翁佳烽，梁釗揚(yáng)，等. 華南兩次強(qiáng)臺(tái)風(fēng)暴雨過程的水汽與濕位渦對(duì)比分析[J].廣東海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，39（6）：75-84.

（責(zé)任編輯：劉嶺）