2020 年齊齊哈爾市臺(tái)風(fēng)“美莎克”大暴雨天氣診斷分析

孫 源,劉長(zhǎng)成,韓 冰

（1.齊齊哈爾市氣象局，黑龍江 齊齊哈爾161000；2.黑龍江省氣象臺(tái)，黑龍江 哈爾濱150030）

1 引言

臺(tái)風(fēng)本身是一個(gè)暖心結(jié)構(gòu)的熱帶氣旋， 溫度高于周圍環(huán)境， 當(dāng)冷空氣入侵后改變了原有的熱力學(xué)結(jié)構(gòu)，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闇貛庑?在入侵初期，暖濕空氣與冷空氣相遇，臺(tái)風(fēng)的能量得到大規(guī)模釋放，造成強(qiáng)降水和大風(fēng)天氣。 當(dāng)臺(tái)風(fēng)轉(zhuǎn)換成為溫帶氣旋后，直徑平均為1000 公里，小至幾百公里，大的可達(dá)3000 公里以上，風(fēng)雨強(qiáng)度依然不小，影響范圍更大，是影響中高緯度地區(qū)的重要天氣系統(tǒng)之一。 從歷史數(shù)據(jù)看，平均每年影響我國(guó)東北地區(qū)的臺(tái)風(fēng)約1.2 個(gè)， 但從2000 年8 月27 日起，我國(guó)東北地區(qū)先后受到第8 號(hào)臺(tái)風(fēng)“巴威”、第9 號(hào)臺(tái)風(fēng)“美莎克”和第10 號(hào)臺(tái)風(fēng)“海神”侵襲，半個(gè)月內(nèi)遭受臺(tái)風(fēng)“三連擊”，歷史罕見。 其中臺(tái)風(fēng)“美莎克”進(jìn)入高緯度地區(qū)后，與冷空氣結(jié)合，變性為溫帶氣旋，影響范圍更廣，帶來的強(qiáng)降雨和局地瞬時(shí)大風(fēng)給齊齊哈爾市造成了嚴(yán)重災(zāi)害。齊齊哈爾這次大暴雨過程主要是由臺(tái)風(fēng)、 副熱帶高壓、以及冷空氣入侵造成的。 副熱帶高壓位置偏北且較常年同期偏強(qiáng)，導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)一路北上無法東折。 臺(tái)風(fēng)東側(cè)的西南急流帶來的大量水汽為大暴雨提供了良好的水汽條件。 低層輻合高層輻散有利于大暴雨的產(chǎn)生， 高空輻散對(duì)大氣的抽吸作用可以加強(qiáng)降水區(qū)的垂直運(yùn)動(dòng)以及低層的輻合上升運(yùn)動(dòng)。 本文對(duì)此次臺(tái)風(fēng)大暴雨天氣進(jìn)行了診斷分析， 希望可以為今后臺(tái)風(fēng)北上的暴雨預(yù)報(bào)提供一定的參考。

2 臺(tái)風(fēng)路徑和降水實(shí)況

9 號(hào)臺(tái)風(fēng)“美莎克”于8 月28 日生成，生成之初回旋少動(dòng)，移速緩慢。8 月30 日加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)后開始提速達(dá)到每小時(shí)25 km 左右， 于9 月1 日5 時(shí)由強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)加強(qiáng)為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)， 隨后夜間由超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)減弱為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)，2 日早晨5 點(diǎn)其中心位于東海北部海面，以25-30 km/h 公里的速度向北偏東方向移動(dòng)，強(qiáng)度逐漸減弱。9 月3 日1 時(shí)30 分許，“美莎克”在韓國(guó)慶尚南道沿海登陸，登陸時(shí)中心最大風(fēng)力有14 級(jí)（42 m/s），中心最低氣壓為950 hPa。 3 日20 時(shí)中心位于黑龍江省五常市境內(nèi)，已減弱為熱帶風(fēng)暴。 4 日08 時(shí)中心位于黑龍江省富?？h境內(nèi)， 減弱為熱帶低壓。

9 號(hào)臺(tái)風(fēng)“美莎克”影響齊齊哈爾降水的主要時(shí)間段為3 日夜間至4 日白天， 從每小時(shí)降雨量可以看出此次降水持續(xù)且穩(wěn)定，其中有17 個(gè)站點(diǎn)的24 h累計(jì)雨量超過100 mm，主要集中在齊齊哈爾的西南部地區(qū)，76 個(gè)站點(diǎn)累計(jì)雨量超過50 mm。降水同時(shí)伴隨大風(fēng)，極大風(fēng)速達(dá)到10 級(jí)。

3 診斷分析

3.1 環(huán)流形勢(shì)

圖1 9 月3 日20 時(shí)500 hPa 高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)

圖2 9 月4 日08 時(shí)500 hPa 高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)

從500 hPa 環(huán)流形勢(shì)看，臺(tái)風(fēng)北上和目前副熱帶高壓的位置和強(qiáng)度有很大關(guān)系。 近期，副熱帶高壓與常年同期相比明顯偏北，引導(dǎo)臺(tái)風(fēng)北上，同時(shí)副熱帶高壓強(qiáng)度也較常年同期偏強(qiáng)， 所以臺(tái)風(fēng)北上的時(shí)候無法東折，只能一路向北。從3 日20 時(shí)500 hPa 高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)可以看出齊齊哈爾受到來自貝加爾湖的干冷空氣入侵(圖1)，并在4 日08 時(shí)形成兩槽一脊的形勢(shì)(圖2)。臺(tái)風(fēng)帶來的暖濕空氣與干冷空氣結(jié)合，臺(tái)風(fēng)的能量得到大規(guī)模釋放，造成強(qiáng)降水和大風(fēng)天氣。

3.2 水汽條件

充足的水汽是暴雨發(fā)生的必要條件， 源源不斷的水汽輸送才能使降水地區(qū)的暴雨得到維持， 并且水汽含量的大小會(huì)影響到降水多少， 水汽分布會(huì)直接影響到降水落區(qū)的分布。 從9 月3 日20 時(shí)500 hPa 高度場(chǎng)及850 hPa 相對(duì)濕度場(chǎng)可以看出臺(tái)風(fēng)東側(cè)的西南急流給齊齊哈爾市帶來了大量水汽，850 hPa 的相對(duì)濕度＞90%。 從9 月3 日20 時(shí)700 hPa 水汽通量散度場(chǎng)可以看出， 齊齊哈爾處于水汽通量負(fù)值的中心， 表示有大量水汽積聚， 與暴雨落區(qū)相吻合。

從齊齊哈爾上空水汽通量散度的垂直分布可以看到，3 日20 時(shí)開始水汽通量輻合呈增強(qiáng)趨勢(shì)，但主要集中在中低層， 輻合中心在900 hPa 并向北移動(dòng)，500 hPa 以上以弱輻合為主。

3.3 熱力條件

從9 月3 日20 時(shí)假相當(dāng)位溫垂直剖面可以看出，齊齊哈爾地區(qū)由于暴雨的出現(xiàn)，空氣中飽和的水汽凝結(jié)釋放大量潛熱，導(dǎo)致假相當(dāng)位溫增大，從而出現(xiàn)下凹的現(xiàn)象(圖3)。

圖3 9 月3 日20 時(shí)齊齊哈爾上空假相當(dāng)位溫垂直剖面

3.4 動(dòng)力條件

低層輻合高層輻散有利于臺(tái)風(fēng)大暴雨的發(fā)生，高空輻散對(duì)大氣的抽吸作用可以加強(qiáng)降水區(qū)的垂直運(yùn)動(dòng)以及低層的輻合上升運(yùn)動(dòng)。 分析9 月3 日20 時(shí)散度場(chǎng)垂直分布可以發(fā)現(xiàn)，輻合主要集中在850 hPa以下，600 hPa 以上轉(zhuǎn)為輻散，但強(qiáng)度較弱，且低層輻合在緯度上分布不均勻，輻合最強(qiáng)位于45°-50°N，與齊齊哈爾市大暴雨落區(qū)相吻合。 分析9 月3 日20 時(shí)垂直速度剖面圖得出， 齊齊哈爾地區(qū)為顯著上升運(yùn)動(dòng)，北部為下沉運(yùn)動(dòng)。 到4 日08 時(shí)中心向北移動(dòng)并減弱，說明降水有所減弱。

3.5 探空曲線和雷達(dá)回波分析

從探空曲線圖可以看出風(fēng)場(chǎng)從低空東北風(fēng)到高空西南風(fēng)發(fā)生了明顯的順轉(zhuǎn)， 說明這個(gè)時(shí)段受暖平流影響。在1.5 km 高度層以下風(fēng)速達(dá)到12 m/s，達(dá)到急流標(biāo)準(zhǔn)。 超低空的暖平流和急流給降水提供充足的熱量和動(dòng)力條件。 從雷達(dá)回波的演變圖上可以看到， 回波均勻分布在齊齊哈爾地區(qū)， 降水穩(wěn)定且持續(xù)。

4 結(jié)論和討論

通過對(duì)齊齊哈爾地區(qū)2020 年9 月3 日20 時(shí)-4日20 時(shí)大暴雨天氣過程的診斷分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）齊齊哈爾這次大暴雨過程主要是由臺(tái)風(fēng)、副熱帶高壓、以及冷空氣入侵造成的。 副熱帶高壓位置偏北且較常年同期偏強(qiáng)， 導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)一路北上無法東折。

（2）臺(tái)風(fēng)東側(cè)的西南急流帶來的大量水汽為大暴雨提供了良好的水汽條件。 強(qiáng)的水汽通量輻合區(qū)與降水區(qū)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系， 同時(shí)強(qiáng)降水落區(qū)的趨勢(shì)和水汽通量的輻合走向一致。

（3）散度場(chǎng)垂直分布可以發(fā)現(xiàn)，低層輻合在緯度上分布不均勻，輻合最強(qiáng)位于45°-50°N，與齊齊哈爾大暴雨落區(qū)相吻合。

（4）超低空的暖平流和急流給降水提供充足的熱量和動(dòng)力條件。