2018年河北省受臺(tái)風(fēng)安比影響暴雨過程分析

劉冰玉　曾丹丹　靳甜甜　沈鹿鳴

摘 要 利用2018年7月23—25日EC再分析數(shù)據(jù)對(duì)1949年以來第一個(gè)以熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度登陸河北省的臺(tái)風(fēng)安比影響的暴雨天氣進(jìn)行分析。結(jié)果表明，安比進(jìn)入河北省的少動(dòng)維持，有利于東南（偏南）氣流由渤海源源不斷地向秦皇島市輸送充沛的水汽，強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)以及低層輻合，中高層輻散的形勢(shì)有利于暴雨的發(fā)生發(fā)展，不穩(wěn)定層結(jié)和地形增幅都利于強(qiáng)降水區(qū)的出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞 臺(tái)風(fēng)安比;東南（偏南）氣流;地形增幅

中圖分類號(hào)：P458.1+21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.24.070

臺(tái)風(fēng)常常會(huì)造成區(qū)域性暴雨洪澇[1]，進(jìn)而誘發(fā)泥石流、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害[2]，臺(tái)風(fēng)暴雨一直是天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)關(guān)注的重點(diǎn)[3]，加強(qiáng)對(duì)臺(tái)風(fēng)集合預(yù)報(bào)、監(jiān)測(cè)資料的分

析[4-5]，和對(duì)臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)[5-6]、特點(diǎn)[7-8]、影響因素[9-10]的分析，從而不斷提高臺(tái)風(fēng)暴雨的精細(xì)化預(yù)報(bào)能力，減少人們的財(cái)產(chǎn)損失。2018年10號(hào)臺(tái)風(fēng)安比具有強(qiáng)度強(qiáng)、路徑穩(wěn)定、在陸地上維持時(shí)間長等特點(diǎn)，是1949年以來第一個(gè)保持熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度直接影響河北省的臺(tái)風(fēng)，陸地存活時(shí)間將近62 h，帶來的降水量大，持續(xù)時(shí)間長，降水分布有很強(qiáng)的局地特征，給社會(huì)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失?；诖耍?018年7月23—25日歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)中心（ECMWF）ERA-Interim的每日4時(shí)次再分析數(shù)據(jù)（空間分辨率為1°×1°經(jīng)緯度）、常規(guī)資料及探空資料、區(qū)域自動(dòng)站加密降水資料，對(duì)本次過程的降水特點(diǎn)、環(huán)流背景、物理量場(chǎng)特征等進(jìn)行深入探討，著眼于東南（偏南）季風(fēng)和地形在此次降水中的作用，探討其發(fā)生機(jī)理。

1 臺(tái)風(fēng)及降水概況

2018年7月22日12：30，臺(tái)風(fēng)安比在上海市崇明區(qū)東部以強(qiáng)熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度登陸，中心附近最大風(fēng)力10級(jí)，中心最低氣壓982 hPa。7月23日3：00左右，安比以熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度從滄州市進(jìn)入河北省，中心最大風(fēng)力8級(jí)。7月24日17：00，安比在承德市移出河北省。受安比影響，河北省出現(xiàn)38個(gè)站雷暴、12個(gè)站大風(fēng)，其中唐山市曹妃甸、灤南瞬時(shí)風(fēng)力達(dá)19 m·s-1，大風(fēng)主要分布在臺(tái)風(fēng)中心的東北側(cè)，最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在廊坊市香河錢旺鎮(zhèn)，為54.5 mm·h-1，最大降水量出現(xiàn)在秦皇島市青龍祖山風(fēng)景區(qū)，為322.6 mm。

從河北省的降水落區(qū)來看，大暴雨區(qū)主要有兩個(gè)一個(gè)位于臺(tái)風(fēng)中心的北部，一個(gè)位于西部。

2 環(huán)流背景場(chǎng)特征

7月24日8：00在500 hPa高度場(chǎng)上（圖1A），河北省位于兩高之間安比減弱后的低壓帶上，上游的高空槽深厚，移動(dòng)緩慢，副熱帶高壓和大陸高壓相疊加，副高588 dagpm線西脊點(diǎn)在117°E附近（北脊點(diǎn)在41°N附近），阻擋形勢(shì)明顯，利于降水的長時(shí)間維持;850 hPa海上存在明顯的反氣旋環(huán)流（圖1B），河北省位于其東側(cè)，受強(qiáng)東南（偏南）氣流影響;海平面氣壓場(chǎng)中地面有明顯臺(tái)風(fēng)倒槽。

3 東南（偏南）氣流對(duì)強(qiáng)降水過程的作用

從850 hPa風(fēng)場(chǎng)（圖1B）和水汽通量圖（圖2A）上可以看出，23—24日，從渤海到河北省存在明顯的由南向北的水汽通量帶，天津和秦皇島有強(qiáng)盛的東南或偏南氣流，氣流的分布隨時(shí)間和空間存在一定變化，但一直存在于安比殘留環(huán)流的北側(cè)。23日河北省以東南氣流為主，隨著環(huán)流的北上，氣流增強(qiáng)水汽輸送明顯，天津區(qū)域出現(xiàn)強(qiáng)降水。24日開始河北東北部以偏南氣流為主，與秦皇島強(qiáng)降水區(qū)相對(duì)應(yīng)，其他地區(qū)仍為東南氣流。從水汽通量散度（圖2B）可以看出，23日開始700～1 000 hPa由渤海向河北有一股南北向的負(fù)值區(qū)，表明從23日開始，河北南部出現(xiàn)了較強(qiáng)的水汽輻合區(qū)，輻合區(qū)隨著安比殘留環(huán)流逐漸北抬，最強(qiáng)時(shí)間為24日2：00—20：00，隨后輻合區(qū)繼續(xù)北上，河北省轉(zhuǎn)為正值區(qū)，河北省降水也趨于結(jié)束。綜合圖1，此次降水的水汽主要來自于渤海，東南氣流和偏南氣流的變化與強(qiáng)降水區(qū)域、時(shí)段基本吻合。

4 物理量診斷

4.1 垂直速度和散度

從圖3和圖4可以看出，23日20：00開始，700 hPa以下均為負(fù)速度區(qū)且絕對(duì)值較大，表明氣流有較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，最強(qiáng)上升時(shí)段為24日3：00，對(duì)應(yīng)天津強(qiáng)降水時(shí)段。之后負(fù)值區(qū)減弱，逐漸轉(zhuǎn)為下沉運(yùn)動(dòng)，安比殘留環(huán)流北上，直至24日13：00 900 hPa出現(xiàn)一負(fù)值中心，上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，對(duì)應(yīng)秦皇島強(qiáng)降水時(shí)段，最大中心在850～900 hPa，

之后上升速度趨于減弱。臺(tái)風(fēng)安比影響期間，散度與垂直速度配合良好，在24日2：00—8：00、14：00—20：00兩個(gè)時(shí)段內(nèi)，形成低層輻合，中高層輻散形勢(shì)，輻散區(qū)主要是風(fēng)場(chǎng)的輻散式下沉或向四周發(fā)散形成的，輻合強(qiáng)度為-5×10-5 s-1，輻合中心在900～1 000 hPa，且在24日14：00中心位于秦皇島地區(qū)（119°E，40°N），垂直風(fēng)場(chǎng)上可以看到，偏北風(fēng)最高達(dá)500 hPa附近，偏北和東北風(fēng)主要匯合在700 hPa以下，降水量最大時(shí)段與偏北和東北風(fēng)的碰撞期密切相關(guān)。

4.2 假相當(dāng)位溫和對(duì)流有效位能

對(duì)假相當(dāng)位溫進(jìn)行分析，可知24日8：00開始，河北省中北部存在一條假相當(dāng)位溫的密集帶，呈南高北低分布，整個(gè)河北省處于不穩(wěn)定層結(jié)中，中北部不斷有對(duì)流云團(tuán)生成，高低值交界處與降水落區(qū)吻合，14：00密集帶收縮北抬，由天津移向秦皇島一帶，降水落區(qū)隨之移動(dòng)，強(qiáng)降水天氣仍在持續(xù)，20：00等值線稀疏，密集帶減弱，降水趨于結(jié)束。對(duì)流有效位能（CAPE）在24日8：00之后逐漸加大，但最高只有600 J·kg-1左右，因此，在此次強(qiáng)降水過程中，秦皇島附近地區(qū)處于不穩(wěn)定狀態(tài)中，但不是非常顯著。

5 地形增幅作用

地形對(duì)于暴雨的強(qiáng)度和落區(qū)的影響是不容忽視的，此次過程與海陸分布、燕山山脈走向密切相關(guān)。此次過程中，青龍祖山風(fēng)景區(qū)站（以下簡(jiǎn)稱祖山站）降水量出現(xiàn)全省極值為322.6 mm，海拔為1 100 m（約891 hPa）。

為了對(duì)比不同海拔對(duì)降水的影響，選取同在燕山山脈迎風(fēng)坡且經(jīng)度與祖山站基本一致的羅漢洞村站，與祖山站進(jìn)行對(duì)比分析（圖5），羅漢洞村站海拔為211 m（約990 hPa），降水量僅有57.5 mm，遠(yuǎn)少于祖山站。

對(duì)比分析中沿著祖山站的經(jīng)緯度分別做垂直速度和風(fēng)場(chǎng)分量的剖面，從圖6可知，燕山山脈（115°～120°E，37°～40°N）到非山區(qū)（120°～125°E，40°～45°N）垂直速度由負(fù)轉(zhuǎn)正，且V和U分量逐漸減小，說明隨著海拔的增高垂直速度增大，偏北氣流在迎風(fēng)處上升，在非山區(qū)減弱，地形抬升作用明顯。

6 結(jié)論

1）臺(tái)風(fēng)安比北上過程中，逐漸表現(xiàn)出一種不對(duì)稱結(jié)構(gòu)特征，引起暴雨落區(qū)不對(duì)稱分布，在河北省造成兩個(gè)大暴雨區(qū)。2）地形的增幅作用是祖山站出現(xiàn)降水極值的主要原因之一。3）臺(tái)風(fēng)的少動(dòng)維持，有利于東南（偏南）氣流從渤海源源不斷的向河北省輸入水汽。

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（責(zé)任編輯：劉昀）