臺(tái)風(fēng)“卡努”影響下浙江東北部暴雨增強(qiáng)成因

段晶晶，錢燕珍，姜嘉俊，王 毅，吳澤亮

（1.浙江省寧波市氣象臺(tái)，浙江 寧波 315012；2.中國(guó)氣象局上海臺(tái)風(fēng)研究所，上海 200030；3.浙江省寧?？h氣象局，浙江 寧海 315600）

引 言

熱帶氣旋（tropical cyclone，簡(jiǎn)稱TC，西北太平洋稱為臺(tái)風(fēng)），是發(fā)生在熱帶海洋上的強(qiáng)烈低壓天氣系統(tǒng)，中國(guó)沿岸是全球TC登陸最多的地區(qū)，也是遭受TC災(zāi)害最嚴(yán)重的區(qū)域之一［1］。臺(tái)風(fēng)是引發(fā)暴雨的最強(qiáng)天氣系統(tǒng)，其主要災(zāi)害往往是由暴雨引起，故而臺(tái)風(fēng)暴雨及其物理機(jī)制一直是臺(tái)風(fēng)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)和熱點(diǎn)［2－3］。研究發(fā)現(xiàn)，臺(tái)風(fēng)暴雨通常產(chǎn)生在4塊區(qū)域：臺(tái)風(fēng)前颮線暴雨、臺(tái)風(fēng)環(huán)流本體暴雨、臺(tái)風(fēng)倒槽暴雨和臺(tái)風(fēng)后暴雨［4］，其中臺(tái)風(fēng)倒槽產(chǎn)生的暴雨往往很強(qiáng)，有時(shí)甚至超過(guò)臺(tái)風(fēng)中心暴雨，是臺(tái)風(fēng)暴雨分析預(yù)報(bào)中的難點(diǎn)［5］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1971—2010年期間，平均每年約有1.4個(gè)臺(tái)風(fēng)會(huì)引發(fā)浙江臺(tái)風(fēng)倒槽暴雨，約占造成浙江暴雨臺(tái)風(fēng)總數(shù)的一半，是浙江臺(tái)風(fēng)暴雨的一種重要形式［6］。因此，開展浙江臺(tái)風(fēng)倒槽暴雨機(jī)制研究對(duì)當(dāng)?shù)胤罏?zāi)減災(zāi)意義重大。

臺(tái)風(fēng)倒槽為臺(tái)風(fēng)渦旋范圍北側(cè)形成的中尺度切變線，即來(lái)自熱帶洋面臺(tái)風(fēng)東側(cè)潮濕的偏南氣流與干燥的東北信風(fēng)形成的切變［6］，其引發(fā)的暴雨通常發(fā)生在緩慢移動(dòng)的臺(tái)風(fēng)倒槽與西風(fēng)槽相互作用過(guò)程中。研究表明，高層弱冷空氣疊加在倒槽東側(cè)東南低空急流攜帶的暖濕空氣之上，構(gòu)成暴雨持續(xù)產(chǎn)生的不穩(wěn)定條件［4，7－11］。如弱冷空氣從低層侵入，迫使暖空氣抬升，且冷空氣與臺(tái)風(fēng)低壓環(huán)流云系及強(qiáng)東風(fēng)急流結(jié)合使得倒槽內(nèi)暖濕切變線附近輻合抬升作用加強(qiáng)，垂直渦度增強(qiáng)，有利于中尺度對(duì)流云團(tuán)發(fā)展，促使強(qiáng)降水發(fā)生［3，6，12－13］。可見，強(qiáng)降水與緩慢移動(dòng)的臺(tái)風(fēng)倒槽以及冷空氣引發(fā)的倒槽鋒生有關(guān)［8－11］。另外，冷空氣入侵臺(tái)風(fēng)外圍可使其外圍及倒槽暴雨明顯增強(qiáng)，而入侵臺(tái)風(fēng)中心則會(huì)引起中心附近降水減弱，但其外圍及倒槽暴雨仍明顯增強(qiáng)［14］。若有多個(gè)臺(tái)風(fēng)相互作用，則環(huán)境因素更為復(fù)雜，臺(tái)風(fēng)倒槽暴雨的預(yù)報(bào)更為困難［15－16］。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，引發(fā)浙江臺(tái)風(fēng)倒槽暴雨的臺(tái)風(fēng)路徑主要是：先后在臺(tái)灣中北部和福建中北部2次登陸后西北行、在臺(tái)灣中北部登陸后近海北上、在臺(tái)灣和福建中北部2次登陸后北上轉(zhuǎn)向以及登陸廣東［17］。雖然，登陸廣東造成浙江暴雨的臺(tái)風(fēng)并不多（僅2成），但引發(fā)浙江歷史上最強(qiáng)臺(tái)風(fēng)倒槽暴雨的均登陸于廣東［3，6］。此類路徑的臺(tái)風(fēng)倒槽暴雨在業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中往往被低估甚至漏報(bào)，給預(yù)報(bào)帶來(lái)極大挑戰(zhàn)，有必要對(duì)更多典型個(gè)例進(jìn)行深入分析。2017年10月15日，臺(tái)風(fēng)“卡努”在廣東南部地區(qū)登陸，遠(yuǎn)在千里之外的浙江東北部沿海地區(qū)出現(xiàn)暴雨到大暴雨。本文采用天氣診斷和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，針對(duì)此次“卡努”臺(tái)風(fēng)倒槽引發(fā)浙江暴雨的可能成因進(jìn)行探討與分析，以期提高對(duì)此類臺(tái)風(fēng)倒槽暴雨的認(rèn)識(shí)，為臺(tái)風(fēng)暴雨預(yù)報(bào)積累經(jīng)驗(yàn)。

1 資 料

使用了中國(guó)氣象局提供的熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集（包括熱帶氣旋每6 h或3 h一次的位置和強(qiáng)度）、NCEP GFS預(yù)報(bào)系統(tǒng)輸出的全球分析場(chǎng)（水平分辨率為0.5°×0.5°）、FY－2E衛(wèi)星云頂亮溫 TBB資料以及地面常規(guī)觀測(cè)和自動(dòng)站加密觀測(cè)資料。

2 臺(tái)風(fēng)“卡努”概況

2017年20 號(hào)臺(tái)風(fēng)“卡努”于2017年10月11日12：00（世界時(shí)，下同）在菲律賓以東洋面生成，13日19：00加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，14日14：00加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)，15日04：00繼續(xù)加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，登陸時(shí)臺(tái)風(fēng)中心附近最大風(fēng)力達(dá)10級(jí)（28 m·s－1），中心最低氣壓為988 hPa?！翱ㄅ鄙珊笙认蚱鞣较蛞苿?dòng)，穿過(guò)菲律賓北部后向南偏折，而后又折向西北后再次向偏西方向移動(dòng)［圖1（a）］，于15日19：00在廣東省徐聞縣登陸，此后強(qiáng)度逐漸減弱，16日09：00停止編號(hào)。

圖1 臺(tái)風(fēng)“卡努”移動(dòng)路徑（黑色線）及2017年10月14日00：00至16日00：00國(guó)家基本氣象站累計(jì)雨量（陰影，單位：mm）（a）、浙江省國(guó)家基本氣象站及加密自動(dòng)站累計(jì)雨量（陰影，單位：mm）分布（b）和寧波石浦站（c）、舟山普陀站（d）逐小時(shí)雨量（黑色等值線為地形高度，單位：m；星號(hào)、方塊分別為寧波石浦站和舟山普陀站，下同）Fig.1 The moving track of typhoon Khanun（black line）and accumulative precipitation（shadows，Unit：mm）at national weather stations（a），accumulative precipitation（shadows，Unit：mm）at national and automatic weather stations of Zhejiang Province（b），and hourly precipitation at Shipu station of Ningbo（c）and Putuo station of Zhoushan（d）from 00：00 UTC 14 to 00：00 UTC 16 October 2017（the black isolines for terrain height，Unit：m，the asterisk and square for the location of Shipu and Putuo stations，respectively，the same as below）

2017年10月14 —16日，隨著臺(tái)風(fēng)“卡努”西北移登陸廣東省，浙江東北部出現(xiàn)區(qū)域性暴雨或大暴雨天氣過(guò)程，累計(jì)雨量普遍在50 mm以上，東北部沿海地區(qū)普遍超過(guò)150 mm［圖1（a）］，單站最大累計(jì)雨量（467 mm）出現(xiàn)在寧波象山檀頭山站［圖1（b）］。分別從浙江東北部寧波石浦站和舟山普陀站的小時(shí)雨量［圖1（c）和圖1（d）］變化看出，15日暴雨增強(qiáng)明顯，寧波東南部附近雨勢(shì)首先開始增強(qiáng)，之后強(qiáng)降水逐漸向東北方向的舟山移動(dòng)。

3 暴雨增強(qiáng)成因

3.1 環(huán)流背景

圖2是臺(tái)風(fēng)“卡努”影響下浙江強(qiáng)降水期間的環(huán)流形勢(shì)?？梢钥闯?，2017年10月14—15日，200 hPa高空急流增強(qiáng)，急流核風(fēng)速超過(guò)70 m·s－1，急流區(qū)南側(cè)有一高壓環(huán)流，且高壓強(qiáng)度不斷增強(qiáng)［圖2（a）、圖2（c）、圖2（e）］，浙江省位于急流入口區(qū)右側(cè)的第三象限，高空輻散有利于上升運(yùn)動(dòng)，是降水發(fā)生的必要條件。2017年10月上、中旬，500 hPa副熱帶高壓（簡(jiǎn)稱“副高”，下同）范圍大，14日00：00，浙江省上空處于5880 gpm線邊緣，其東北部地區(qū)在5880 gpm線控制范圍內(nèi)，西風(fēng)槽移過(guò)125°E［圖2（a）］；地面冷高壓中心位于 118°E、43°N附近，東南沿海地區(qū)等壓線密集，臺(tái)風(fēng)北側(cè)倒槽頂端伸至浙江南部沿海地區(qū)，同時(shí)冷空氣云系處在副高北側(cè)，且與“卡努”向北擴(kuò)散的云系銜接，“卡努”所在位置較大范圍內(nèi)云頂亮溫在－60℃以下，浙江大部及沿海地區(qū)云頂亮溫在－50℃以下［圖2（b）］。15日06：00，冷高壓中心東南移，冷空氣進(jìn)一步從東路向南擴(kuò)散，浙江地區(qū)925 hPa東北風(fēng)增強(qiáng)，臺(tái)風(fēng)倒槽北伸，“卡努”及其北側(cè)外圍云系和副高西側(cè)發(fā)展旺盛的云系出現(xiàn)斷裂，浙江沿海地區(qū)TBB最低在－50℃以下，且范圍有所縮小［圖2（d）］。至15日12：00，“卡努”位置更加偏西，副高西伸明顯，長(zhǎng)江中下游以南地區(qū)都在5880 gpm線控制下［圖2（e）］，浙江沿海地區(qū)仍處于倒槽東南風(fēng)和東北風(fēng)輻合中，且TBB值維持在－50℃左右［圖2（f）］，此時(shí)仍有強(qiáng)降水。

14日，30°N以南華東地區(qū)負(fù)變溫較弱，浙江省負(fù)變溫在－2～－1℃之間。15日前期，負(fù)變溫區(qū)域向西南方向移動(dòng)，主要位于臺(tái)風(fēng)中心西北側(cè)廣西、湖南等地，而浙江省仍為負(fù)變溫區(qū)域，表明有弱冷空氣參與影響，且東路冷空氣逐漸向西南滲透；18：00，浙江內(nèi)陸已轉(zhuǎn)為正變溫（圖略）。從寧波站探空廓線（圖略）看出：10月14日，近地面層有干冷空氣侵入，風(fēng)隨高度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，伴有弱的冷平流，降水主要集中在浙江中東部地區(qū)；15日后期（暴雨增強(qiáng)最明顯時(shí)期），400 hPa以下層結(jié)曲線和露點(diǎn)溫度幾乎重合，大氣處于較飽和狀態(tài)，冷空氣影響結(jié)束，降水主要位于浙江東北部沿海地區(qū)。

圖3是臺(tái)風(fēng)“卡努”引發(fā)浙江強(qiáng)降水期間高低空環(huán)流配置?？梢钥闯觯憬幱诟呖占绷魅肟趨^(qū)右側(cè)的輻散區(qū)以及副高邊緣，低層有東南急流和東北風(fēng)形成的臺(tái)風(fēng)倒槽；隨著冷空氣的滲透，近地面層冷高壓不斷向南發(fā)展，浙江沿海地區(qū)有鋒生。綜上可見，低層的臺(tái)風(fēng)倒槽和近地面層的冷空氣滲入，以及浙江沿海地區(qū)的鋒生，使得浙江東北部沿海地區(qū)的東北風(fēng)加強(qiáng)，并在低層逐漸形成氣旋性環(huán)流，隨著氣旋性環(huán)流的東北移，浙江東北部暴雨增強(qiáng)。

COTE［18］首次提出了熱帶氣旋前面的強(qiáng)降水事件（predecessor rain event，PRE）概念，并定義為一個(gè)與TC相關(guān)但與主雨區(qū)分離的連續(xù)強(qiáng)降水區(qū)域，即24 h雨量超過(guò)100 mm，且位于TC向極一側(cè)。從圖1看出，臺(tái)風(fēng)“卡努”登陸廣東，廣東48 h累計(jì)雨量20～100 mm，而遠(yuǎn)在千里之外的浙江省東北部為最強(qiáng)降水區(qū)，48 h累計(jì)雨量最大超過(guò)350 mm，其中15日24 h最大累計(jì)雨量超過(guò)200 mm，符合PRE的定義。此類強(qiáng)降水事件在業(yè)務(wù)模式中經(jīng)常會(huì)低估或者漏報(bào)，給預(yù)報(bào)帶來(lái)極大挑戰(zhàn)，因此下面將利用高分辨率數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)一步分析臺(tái)風(fēng)“卡努”引發(fā)浙江東北部暴雨增強(qiáng)成因。

3.2 鋒生過(guò)程

參考文獻(xiàn)［19］及［20］，計(jì)算了此次降水期間的鋒生函數(shù)。圖4是此次強(qiáng)降水發(fā)生發(fā)展階段的鋒生函數(shù)、10 m風(fēng)場(chǎng)和850 hPa位渦場(chǎng)分布。與圖2對(duì)比可見，等壓線密集區(qū)為鋒生函數(shù)正高值區(qū)，最初出現(xiàn)在浙江南部沿海地區(qū)，中心值為2.2×10－8K·m－1·s－1，對(duì)應(yīng)低層鋒區(qū)有鋒生［圖4（a）］，這與降水最先出現(xiàn)在浙江南部地區(qū)吻合。之后，鋒生函數(shù)高值區(qū)向東北方向發(fā)展且逐漸加強(qiáng)，15日06：00中心最大強(qiáng)度達(dá)3.0×10－8K·m－1·s－1［圖4（b）］，此時(shí)鋒區(qū)處于最活躍階段。15日12：00，鋒生函數(shù)最大值位于浙江寧波南部，隨著鋒生東北移，氣壓梯度增大，浙江東北部沿海地區(qū)的東北風(fēng)加強(qiáng)，最大風(fēng)速達(dá)15 m·s－1，低層在鋒生函數(shù)高值區(qū)附近逐漸形成氣旋性環(huán)流［圖4（c）］，浙江寧波暴雨增強(qiáng)。15日18：00，鋒生函數(shù)明顯減弱并東移入海，氣旋性環(huán)流和位渦大值區(qū)也逐漸向東北方向移動(dòng)，環(huán)流中心已移入海上［圖4（d）］，此時(shí)浙江舟山降水增強(qiáng)。由此可見，低空鋒生函數(shù)大小變化反映了鋒區(qū)強(qiáng)弱的變化。另外發(fā)現(xiàn)，水平輻散項(xiàng)和水平變形項(xiàng)在鋒生過(guò)程中均為正貢獻(xiàn)，且前者貢獻(xiàn)最大。研究表明，在陰雨天氣過(guò)程中水平輻散項(xiàng)對(duì)準(zhǔn)靜止鋒鋒生的貢獻(xiàn)更顯著［20］，水平變形場(chǎng)是最經(jīng)典的鋒生機(jī)制［21］。

圖2 2017年10月14日00：00（a、b）、15日06：00（c、d）和12：00（e、f）500 hPa高度場(chǎng)（等值線，單位：gpm）、200 hPa風(fēng)場(chǎng)（箭頭，單位：m·s－1，陰影區(qū)的風(fēng)速大于 30 m·s－1）（a、c、e）和海平面氣壓（等值線，單位：hPa）、925 hPa風(fēng)場(chǎng)（箭頭，單位：m·s－1）及 TBB（陰影，單位：℃）（b、d、f）分布［黑色圓點(diǎn)為臺(tái)風(fēng)位置，紅色方框?yàn)檎憬瓘?qiáng)降水區(qū)（120.5°E—123°E，28°N—30.5°N），下同］Fig.2 The distribution of 500 hPa geopotential height field（isolines，Unit：gpm），200 hPa wind field（arrows，Unit：m·s－1，wind speed in shadow areas more than 30 m·s－1）（a，c，e）and sea level pressure（isolines，Unit：hPa），925 hPa wind field（arrows，Unit：m·s－1），TBB（shadows，Unit：℃）（b，d，f）at 00：00 UTC 14（a，b），06：00 UTC 15（c，d）and 12：00 UTC 15（e，f）October 2017（the black dot for the location of typhoon center，red box for strong rainfall area of northeastern Zhejiang Province（120.5°E－123°E，28°N－30.5°N），the same as below）

圖3 臺(tái)風(fēng)“卡努”引發(fā)浙江強(qiáng)降水期間高低空環(huán)流配置Fig.3 The circulation configuration in upper and lower levels during the heavy rainfall in Zhejiang Province induced by Typhoon Khanun

3.3 水汽輸送

充沛的水汽是強(qiáng)降雨形成的重要條件，而水汽的輻合輻散則是暴雨形成的關(guān)鍵［22－24］。圖5是浙江寧波和舟山暴雨增強(qiáng)時(shí)的水汽通量和水汽通量散度及700 hPa風(fēng)場(chǎng)。15日12：00（臺(tái)風(fēng)“卡努”接近登陸廣東時(shí)），浙江沿海地區(qū)為水汽通量大值區(qū)，大值中心位于浙江寧波南部，而水汽強(qiáng)輻合區(qū)主要集中在臺(tái)風(fēng)中心附近，距臺(tái)風(fēng)較遠(yuǎn)的浙江沿海地區(qū)有較為明顯的水汽通量輻合帶，浙江寧波南部附近水汽 通量散度為 －1.0×10－4g·hPa－1·cm－2·s－1［圖5（a）］；18：00，浙江沿海地區(qū)仍為水汽通量大值區(qū)，但大值區(qū)略向東北方向移動(dòng)，且水汽通量輻合帶也東北移，最強(qiáng)位于舟山附近［圖5（b）］。

圖4 2017年10月14日06：00（a）和15日00：00（b）、12：00（c）、18：00（d）10 m風(fēng)場(chǎng)（矢量，單位：m·s－1）及大風(fēng)區(qū)（紅色虛線包圍區(qū)，風(fēng)速大于或等于12 m·s－1）、975 hPa鋒生函數(shù)（黑色實(shí)線，其值大于或等于10，單位：10－9 K·m－1·s－1）、850 hPa位渦（陰影，單位：PVU）分布（D表示氣旋性環(huán)流中心）Fig.4 The distribution of 10 m wind field（vectors，Unit：m·s－1）and gale areas（the area closed by red dotted lines，wind speed equal to or greater than 12 m·s－1），975 hPa frontogenesis function more than 1.0×10－8 K·m－1·s－1（black solid lines，Unit：10－9 K·m－1·s－1）and 850 hPa potential vorticity（shadows，Unit：PVU）at 06：00 UTC 14（a）and 00：00 UTC 15（b），12：00 UTC 15（c），18：00 UTC 15（d）October 2017（D denotes the center of cyclonic circulation）

圖5 2017年10月15日 12：00（a）和18：00（b）850 hPa水汽通量（陰影，單位：g·hPa－1·cm－1·s－1）和水汽通量散度（黑色虛線，單位：10－5 g·hPa－1·cm－2·s－1）及700 hPa風(fēng)場(chǎng)（綠色矢量，單位：m·s－1）分布Fig.5 The distribution of 850 hPa water vapor flux（shadows，Unit：g·hPa－1·cm－1·s－1），water vapor flux divergence（black dotted lines，Unit：10－5 g·hPa－1·cm－2·s－1）and 700 hPa wind field（green vectors，Unit：m·s－1）at 12：00 UTC（a）and 18：00 UTC（b）15 October 2017

4 模擬結(jié)果與分析

觀測(cè)分析表明，浙江沿海地區(qū)有鋒生，有利于低層形成氣旋性環(huán)流，導(dǎo)致降水增強(qiáng)，隨著氣旋性環(huán)流東北移入海，降水大值區(qū)從浙江寧波轉(zhuǎn)為舟山。為了進(jìn)一步探討臺(tái)風(fēng)“卡努”影響下浙江東北部降水成因，利用WRF－ARW V 3.6.1模式進(jìn)行數(shù)值模擬。試驗(yàn)方案：采取雙向、四重嵌套網(wǎng)格，四重水平網(wǎng)格的格距分別為27、9、3、1 km，格點(diǎn)數(shù)分別為210×234、396×396、366×444和660×606，四重嵌套模擬區(qū)域見圖6（a），模式垂直方向分為55層。其中，最外層網(wǎng)格微物理過(guò)程采用WSM－3簡(jiǎn)單冰方案［25］，細(xì)網(wǎng)格采用 WSM6方案［26］；最外層和第二重網(wǎng)格采用Kain－Fritch對(duì)流方案［27］，而在第三和第四重網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)未使用積云對(duì)流參數(shù)化方案；在四重網(wǎng)格中均采用Yonsei University邊界層方案［28］、Dudhia短波輻射方案［25］、Rapid radiative transfer model（RRTM）長(zhǎng)波輻射方案［29］。另外，對(duì)最外層網(wǎng)格做了nudging處理，以便模擬結(jié)果更接近觀測(cè)。模擬時(shí)長(zhǎng)為2017年10月13日00：00至17日00：00，共4 d，逐小時(shí)輸出一次模擬結(jié)果。模式初始化選用美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心逐6 h的FNL全球再分析資料，水平分辨率為1°×1°。

4.1 路徑、強(qiáng)度和降水特征

圖6是觀測(cè)與模擬的臺(tái)風(fēng)“卡努”中心的移動(dòng)路徑和海平面氣壓?？梢钥闯?，WRF－ARW模式模擬的臺(tái)風(fēng)“卡努”中心移動(dòng)路徑與觀測(cè)比較一致。15日前，模擬的臺(tái)風(fēng)移速較觀測(cè)略快，之后至“卡努”登陸期間，模擬的臺(tái)風(fēng)移速較實(shí)況略慢［圖6（a）］。模擬與觀測(cè)的臺(tái)風(fēng)中心氣壓變化趨勢(shì)較一致，但實(shí)況最強(qiáng)時(shí)刻在15日06：00，而模式模擬的14日18：00強(qiáng)度最強(qiáng)，且較實(shí)況明顯偏弱［圖6（b）］，這可能與模式本身存在的一些不足有關(guān)，有待進(jìn)一步深入探討。對(duì)比降水實(shí)況［圖1（b）］發(fā)現(xiàn)，控制試驗(yàn)?zāi)M的浙江東北部的強(qiáng)降水中心位置與實(shí)況基本吻合，且模擬的強(qiáng)降水中心累計(jì)雨量達(dá)350 mm以上，只是200 mm以上的強(qiáng)降水區(qū)范圍較實(shí)況偏大［圖6（c）］?？傮w來(lái)看，WRF－ARW模式能夠很好地把握臺(tái)風(fēng)“卡努”發(fā)展演變過(guò)程中移動(dòng)路徑、強(qiáng)度和降水特征。

4.2 低壓環(huán)流生成發(fā)展

觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，浙江雨強(qiáng)最強(qiáng)時(shí)伴有低壓環(huán)流的生成。在模擬分析過(guò)程中，為了更好識(shí)別低壓環(huán)流，利用模擬的原風(fēng)場(chǎng)減去區(qū)域平均風(fēng)場(chǎng)（第四重網(wǎng)格風(fēng)場(chǎng)平均）。15日00：00，浙江上空低層以偏東風(fēng)為主，對(duì)流有效位能（CAPE）大值區(qū)主要位于浙江南部沿海地區(qū)［圖7（a）］；06：00，浙江東部轉(zhuǎn)為東南風(fēng)，浙江西部轉(zhuǎn)為東北風(fēng)，但無(wú)明顯的低壓環(huán)流形成，且 CAPE大值區(qū)向北發(fā)展［圖7（b）］；12：00，低壓環(huán)流已經(jīng)形成，環(huán)流中心位于浙江中東部地區(qū)，寧波南部地區(qū)為CAPE大值區(qū)［圖7（c）］，表明對(duì)流發(fā)展較旺盛，700 hPa雷達(dá)回波超過(guò)40 dBZ（圖略），這一階段降水有增強(qiáng)；18：00，低壓環(huán)流向東北方向移動(dòng)，降水大值區(qū)也隨之東北移至舟山地區(qū)，但該區(qū)域的 CAPE并不大［圖7（d）］。

圖6 觀測(cè)與模擬的臺(tái)風(fēng)“卡努”中心逐6 h移動(dòng)路徑（a）和海平面氣壓（b）以及10月14日00：00至16日00：00模擬的累計(jì)雨量（c，單位：mm）Fig.6 The 6－h(huán)our observed and simulated moving paths（a）and sea level pressure（b）of the center of typhoon Khanun，and the simulated accumulative precipitation from 00：00 UTC 14 to 00：00 UTC 16 October 2017（c，Unit：mm）

圖8為強(qiáng)降水區(qū)（120.5°E—122.5°E、28.5°N—30.5°N，圖2中紅色方框內(nèi)）的平均垂直速度、相對(duì)渦度和散度的時(shí)間－高度剖面。可以看出，15日00：00至16日06：00，暴雨區(qū)上空對(duì)流層整層一直維持正渦度，15日12：00—18：00達(dá)到最大，最大正渦度區(qū)出現(xiàn)在900 hPa以下，且正渦度區(qū)向上伸展至400 hPa；16日06：00之后，正渦度逐漸減小。從散度場(chǎng)的時(shí)空演變來(lái)看，整個(gè)暴雨過(guò)程中800 hPa以下低層為強(qiáng)輻合，特別是在暴雨增強(qiáng)階段，強(qiáng)輻合區(qū)向上擴(kuò)展至700 hPa，400～300 hPa為輻散大值區(qū)，中間層接近弱輻散。其中，15日12：00至16日00：00高層輻散最強(qiáng)，最強(qiáng)輻散中心出現(xiàn)在350 hPa，其值大于6×10－5s－1；之后，高層輻散強(qiáng)度有所減弱。從垂直速度演變來(lái)看，暴雨增強(qiáng)階段暴雨區(qū)上空1000～300 hPa上升運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)，強(qiáng)中心位于800～500 hPa之間?？梢?，低壓環(huán)流主要位于低層，暴雨增強(qiáng)階段可發(fā)展至700 hPa附近，強(qiáng)降水區(qū)始終位于低壓環(huán)流東北側(cè)，隨著低壓環(huán)流的東北移，降水大值區(qū)從寧波移向舟山。

4.3 暴雨區(qū)物理量演變

暴雨區(qū)降水發(fā)展階段（14日18：00至15日06：00），低層850 hPa表現(xiàn)為輻合，差動(dòng)渦度平流和溫度平流均為正，迎風(fēng)坡強(qiáng)迫抬升速度在初始時(shí)刻平均約5.5×10－2m·s－1，且都逐漸增大，低層對(duì)流逐漸向不穩(wěn)定發(fā)展，說(shuō)明大尺度環(huán)流、地形強(qiáng)迫抬升和低層輻合有利于降水的發(fā)生。在暴雨增強(qiáng)階段，低層始終維持著正的差動(dòng)渦度平流、溫度平流和地形迎風(fēng)坡強(qiáng)迫抬升速度，且低層輻合于15日06：00開始明顯增強(qiáng)，至12：00達(dá)到最強(qiáng)，此時(shí)對(duì)流也趨于不穩(wěn)定狀態(tài)，即大尺度環(huán)流、局地地形強(qiáng)迫、低層輻合和對(duì)流不穩(wěn)定作用疊加迫使降水達(dá)到最強(qiáng)。

綜上可見，在降水開始階段，正的差動(dòng)渦度平流和低層暖平流逐漸增強(qiáng)，大尺度環(huán)流有利于暴雨的形成，盡管無(wú)明顯的對(duì)流不穩(wěn)定，但局地地形強(qiáng)迫和低層輻合作用疊加導(dǎo)致強(qiáng)降水的發(fā)生；在暴雨增強(qiáng)過(guò)程中，大尺度環(huán)流和局地地形強(qiáng)迫依然是有利條件，低層輻合和對(duì)流不穩(wěn)定作用增強(qiáng)，是降水增強(qiáng)的重要原因。其中，低層輻合增強(qiáng)來(lái)自于低層氣旋性環(huán)流的形成和發(fā)展。

圖7 控制試驗(yàn)?zāi)M的2017年10月15日00：00（a）、06：00（b）、12：00（c）和18：00（d）850 hPa風(fēng)場(chǎng)（矢量，單位：m·s－1）和 CAPE（陰影，單位：J·kg－1）分布（風(fēng)場(chǎng)為原風(fēng)場(chǎng)減去第四重區(qū)域平均）Fig.7 The distribution of 850 hPa wind field（vectors，Unit：m·s－1）and CAPE（shadows，Unit：J·kg－1）at 00：00 UTC（a），06：00 UTC（b），12：00 UTC（c）and 18：00 UTC（d）15 October 2017（The wind field was the difference between original wind field and regional average in the fourth domain）

圖8 浙江強(qiáng)降水區(qū)（120.5°E—122.5°E，28.5°N—30.5°N）平均垂直速度（黑色等值線，單位：m·s－1）、相對(duì)渦度（陰影，單位：10－5 s－1）和散度（藍(lán)色等值線，單位：10－5 s－1）的時(shí)間 －高度剖面Fig.8 The time－h(huán)eight cross section of average vertical velocity（black contours，Unit：m·s－1），relative vorticity（shadows，Unit：10－5 s－1）and divergence（blue contours，Unit：10－5 s－1）over rainstorm area of Zhejiang（120.5°E－122.5°E，28.5°N－30.5°N）

圖9 浙江強(qiáng)降水區(qū)850 hPa平均溫度平流（單位：K·h－1）、差動(dòng)渦度平流（單位：10－8 m·s－2）、散度（單位：10－6 s－1）、地形強(qiáng)迫抬升速度（單位：10－3 m·s－1）和對(duì)流不穩(wěn)定度（單位：10－2 K·hPa－1）的時(shí)間演變Fig.9 The time evolution of average temperature advection（Unit：K·h－1），differential vorticity advection（Unit：10－8 m·s－2），divergence（Unit：10－6 s－1），topographically forced updraft speed（Unit：10－3 m·s－1）and convective instability（Unit：10－2 K·hPa－1）on 850 hPa over rainstorm area of Zhejiang

5 結(jié) 論

（1）2017年20號(hào)臺(tái)風(fēng)“卡努”登陸廣東南部，遠(yuǎn)在千里之外的浙江東北部卻是最強(qiáng)降水區(qū)。暴雨期間，低層?xùn)|南急流和東北風(fēng)形成的臺(tái)風(fēng)倒槽以及冷空氣向近地面層滲透在浙江沿海地區(qū)形成的鋒生，有利于低層倒槽頂部氣旋性環(huán)流形成，導(dǎo)致暴雨增強(qiáng)，鋒生區(qū)與強(qiáng)降水區(qū)有較好的對(duì)應(yīng)，且水平輻散項(xiàng)是鋒生過(guò)程的主要貢獻(xiàn)項(xiàng)。

（2）WRF－ARW V3.6.1模式模擬結(jié)果表明：在降水開始形成階段，大尺度環(huán)流有利于暴雨的形成，局地地形和低層輻合作用疊加導(dǎo)致強(qiáng)降水的發(fā)生，此時(shí)無(wú)明顯的對(duì)流不穩(wěn)定；在暴雨增強(qiáng)過(guò)程中，大尺度環(huán)流和局地地形依然是有利條件，低層輻合和低層對(duì)流不穩(wěn)定作用的增強(qiáng)，是降水增強(qiáng)的重要原因，其中低層輻合增強(qiáng)來(lái)自于氣旋性環(huán)流的形成和發(fā)展，隨著氣旋性環(huán)流向東北方向移動(dòng)，降水大值區(qū)也東北移。