強(qiáng)臺風(fēng)“菲特”(1323)極端降水研究進(jìn)展

秦思,姚美,任福民,李國平

(1.成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院,四川 成都 610225; 2.中國氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100081)

引言

臺風(fēng)(熱帶氣旋)是最強(qiáng)的降水系統(tǒng),中國乃至全球的強(qiáng)降水記錄都是由臺風(fēng)創(chuàng)下的[1];臺風(fēng)極端降水通常會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡[1-2]。 1323號強(qiáng)臺風(fēng)“菲特”(FITOW)是典型的臺風(fēng)極端降水個例,其降水強(qiáng)度大、范圍廣,給浙閩等地帶來十分嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。

大量的研究[3-6]表明,臺風(fēng)極端降水是登陸臺風(fēng)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化過程中與不同尺度天氣系統(tǒng)及下墊面相互作用下的結(jié)果。針對“菲特”的極端降水有許多研究:YU et al.[7]詳細(xì)研究了“菲特”,包括大規(guī)模的環(huán)流、路徑、對流結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和降雨;王曉等[8]研究指出在臺風(fēng)“菲特”影響期間,日降水量、小時雨強(qiáng)、過程降水量都有相當(dāng)大范圍達(dá)到了極端降水級別;DONG et al.[9]利用WRF模式對“菲特”的邊界層結(jié)構(gòu)和降水進(jìn)行了研究,加深了對行星邊界層方案與臺風(fēng)暴雨物理關(guān)系的認(rèn)識;XU et al.[10]對臺風(fēng)“菲特”的模擬試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)云微物理作用中水云與冰云對“菲特”降水產(chǎn)生輻射效應(yīng)的物理過程;BAO et al.[11]對“菲特”極端降水的診斷分析指出,極端降水是多尺度相互作用的結(jié)果,其中4類環(huán)境因子——中層濕位渦輸入增強(qiáng)、低層?xùn)|風(fēng)暖濕入流、中層來自臺風(fēng)“丹娜絲”的入流和中高層來自中緯度槽的位渦輸入增強(qiáng)——對極端降水的形成起到重要作用。

現(xiàn)有對臺風(fēng)降水研究回顧主要是綜合性的[12-18],針對極端降水個例臺風(fēng)的研究回顧較少[19]。前面分析顯示,盡管關(guān)于“菲特”極端降水有不少研究,但缺乏專門的研究進(jìn)展總結(jié),因而,本文對“菲特”極端降水的研究進(jìn)展進(jìn)行回顧,以期較全面地總結(jié)“菲特”極端降水的形成機(jī)理,認(rèn)識不同物理因子在其極端降水形成中的作用,增強(qiáng)臺風(fēng)極端降水的機(jī)理認(rèn)識。

1 “菲特”極端降水特征

“菲特”于2013年9月30日20時在菲律賓以東洋面發(fā)展,是2013年第23號熱帶風(fēng)暴?！胺铺亍弊畛跹匚鞅逼狈较蛞苿?并于10月1日在西北太平洋洋面上逐漸增強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴,10月2日增強(qiáng)為臺風(fēng),3日增強(qiáng)成為強(qiáng)臺風(fēng)。10月4日之前,“菲特”最初是沿西北偏北方向移動,在4日20時之后,“菲特”轉(zhuǎn)而西折,向西北偏西方向移動,致使其登陸點(diǎn)不斷向南調(diào)整。7日01:15在福建省福鼎市沙埕鎮(zhèn)沿海登陸,登陸時中心附近最大風(fēng)力14級(42 m·s-1),中心最低氣壓為955 hPa。“菲特”在陸地上迅速減弱并向西南轉(zhuǎn)向,最終于7日03時消散,中國氣象局在10月7日對其停止編號。

1.1 強(qiáng)度與災(zāi)害

“菲特”登陸強(qiáng)度歷史罕見,強(qiáng)度減弱快,影響范圍廣,引發(fā)災(zāi)害重?！胺铺亍钡顷憰r風(fēng)大雨強(qiáng),中心附近最大風(fēng)力高達(dá)14級(42 m·s-1),是自1949年以來10月登陸我國大陸強(qiáng)度最強(qiáng)的臺風(fēng)。在登陸當(dāng)天強(qiáng)度迅速減弱,僅用8 h從強(qiáng)臺風(fēng)減弱為熱帶低壓,環(huán)流中心難以確定,但其殘渦仍給福建、浙江、上海、江蘇、安徽、江西等地造成強(qiáng)降水。受“菲特”影響,浙閩大部地區(qū)交通運(yùn)輸、電力和通信中斷。據(jù)統(tǒng)計,福建、浙江、上海和江蘇受災(zāi)人員有1 216萬人,并且有140.8萬人緊急轉(zhuǎn)移;有64.7萬hm2農(nóng)作物受災(zāi),其中絕收8.17萬hm2;房屋倒塌6 000余間,嚴(yán)重?fù)p壞6 000余間,還有11.6萬間一般損壞;直接經(jīng)濟(jì)損失631.4億元,為近十年來單個臺風(fēng)直接經(jīng)濟(jì)損失最重。

1.2 降水

“菲特”降水極端性強(qiáng);強(qiáng)降水中心有兩個,分別對應(yīng)著降水的兩個階段[8]。臺風(fēng)“菲特”對我國大陸的降水影響從10月5日開始,至10月9日結(jié)束(圖1)。登陸過程中,江蘇東南部、上海、浙江北部和福建東北部等地降水量為200～350 mm,而在浙江北部和東部部分地區(qū)高達(dá)400～600 mm,其中浙江安吉天荒坪最大累計降水量達(dá)1 056 mm[20-21]。在浙江省以及上海地區(qū)的大范圍區(qū)域,小時雨強(qiáng)、日降水量以及過程降水量達(dá)到了極端降水級別,余姚和奉化這兩個站點(diǎn)的降水甚至達(dá)到了各自的歷史極值[8]。“菲特”影響期間,降雨強(qiáng)度大,雨量高度集中;從時間分布看,降雨主要集中在10月 6—8 日;從空間分布看,雨量主要集中在靠近沿海地區(qū)[22-23]。此次降水過程有2個暴雨中心——浙閩交界處和杭州灣一帶,分別對應(yīng)著兩個降水階段:第一階段降水時段集中在登陸前后(6日20時—7日20時),強(qiáng)降水中心在其登陸點(diǎn)附近浙閩交界處和杭州灣一帶[24](圖1b),主要是由“菲特”本體及外部雨帶產(chǎn)生,使得浙江大部分地區(qū)、安徽等地出現(xiàn)暴雨,其中浙江省會杭州累計降雨量達(dá)到246.4 mm,突破當(dāng)?shù)貑稳战涤陿O值;第二階段(7日20時—8日20時)強(qiáng)降水中心位于杭州灣一帶(圖1c),在浙江寧波和嘉興等地出現(xiàn)大暴雨以上降水,浙江海寧出現(xiàn)特大暴雨,日降水量達(dá) 260.5 mm[8]。

圖1 臺風(fēng)“菲特”的逐日降水量圖(a. 10月5日20時—6日20時,b. 10月6日20時—7日20時,c. 10月7日20時—8日20時,d. 10月8日20時—9日20時;填色,單位:mm;紅色臺風(fēng)符號:逐日降水量圖對應(yīng)時間段的“菲特”移動路徑,黑色臺風(fēng)符號:“菲特”移動路徑;引自王曉等[8])Fig.1 Daily precipitation observation of Typhoon FITOW (a. from 20:00 BST 5 to 20:00 BST 6, b. from 20:00 BST 6 to 20:00 BST 7, c. from 20:00 BST 7 to 20:00 BST 8, d. from 20:00 BST 8 to 20:00 BST 9 October; colored, units: mm; red typhoon symbol for track of FITOW in daily precipitation chart at corresponding time, black typhoon symbol for track of FITOW; Credit: WANG et al.[8])

2 “菲特”極端降水形成機(jī)理

近幾十年來,我國許多學(xué)者從不同角度針對臺風(fēng)暴雨的影響因子及形成機(jī)理進(jìn)行了回顧和總結(jié)[12-18]。陳聯(lián)壽[3]指出,登陸臺風(fēng)強(qiáng)降水問題主要與三個方面的因子有關(guān):1)登陸臺風(fēng)與環(huán)境大氣的相互作用;2)下墊面強(qiáng)迫作用;3)登陸臺風(fēng)內(nèi)部動力和結(jié)構(gòu)影響。本節(jié)從環(huán)境條件、地形作用、臺風(fēng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響對2013年超強(qiáng)臺風(fēng)“菲特”產(chǎn)生極端降水的形成機(jī)理進(jìn)行總結(jié)。

2.1 環(huán)境因子對“菲特”極端降水的影響

2.1.1 充沛的水汽

雙臺風(fēng)作用帶來充沛的水汽。在“菲特”登陸期間,其東側(cè)正好存在超強(qiáng)臺風(fēng)“丹娜絲”(圖2),雙臺風(fēng)的形勢有利于“菲特”的登陸與維持?！胺铺亍迸c“丹娜絲”之間的雙臺風(fēng)相互作用,即藤原效應(yīng)[25],在6—7日最為明顯,兩個臺風(fēng)在靠近的過程中產(chǎn)生互旋,使“菲特”環(huán)流長時間在浙閩交界處滯留[26]?！暗つ冉z”的北上,使得太平洋副熱帶高壓無法直接南下而位置偏北,之后“丹娜絲”引導(dǎo)偏南氣流北上,副熱帶高壓東退再逐漸南下[27],“菲特”環(huán)流減弱,與“丹娜絲”共同形成一個大范圍低壓區(qū),與之對應(yīng)的200 hPa高空上,有一西南—東北走向的急流帶,高空強(qiáng)的風(fēng)速輻散,促進(jìn)氣流的上升運(yùn)動[28]。源源不斷的水汽供應(yīng)是強(qiáng)降雨形成的重要條件[29],在“菲特”登陸前,水汽通量大值區(qū)在臺風(fēng)中心附近分布較為均勻[30]?！胺铺亍痹诘顷懟顒悠陂g的強(qiáng)降水過程分為兩個階段,第一階段的降水發(fā)生在6—7日,主要是由“菲特”本體降水所引起的[31],造成這個階段降水的水汽來自“菲特”南側(cè)的偏南氣流以及“菲特”東側(cè)的偏東氣流[32]與“丹娜絲”帶來的偏東氣流(圖3a),為臺風(fēng)暴雨提供了充足的水汽條件[33];第二階段發(fā)生在7—8日,“菲特”開始消散,強(qiáng)降水在“丹娜絲”的存在下得以維持[27],“丹娜絲”移動到30°N附近,對浙江、上海等地區(qū)的偏東氣流有正的貢獻(xiàn),使對流層低層的輻合和鋒生加強(qiáng)[34]。造成第二階段降水的通道有兩條,主要是來自“丹娜絲”的偏東氣流(圖3b),向降水區(qū)域輸送了73.5%的水汽,對強(qiáng)降水的水汽條件至關(guān)重要[33]。姚麗娜等[35]研究表明,在10月7日浙江東北部、江蘇東南部等區(qū)域的大暴雨中,“菲特”和“丹娜絲”都起了重要作用,“丹娜絲”的活動在一定程度上有利于副熱帶高壓南側(cè)偏東氣流的維持和加強(qiáng)[36],“丹娜絲”與“菲特”以水汽通道為樞紐,通過東風(fēng)氣流相連,向內(nèi)陸輸送源源不斷的水汽和能量[37],增強(qiáng)了臺風(fēng)“菲特”的水汽通量輸送,強(qiáng)降水列車效應(yīng)明顯[38]?！暗つ冉z”臺風(fēng)外圍的偏東氣流不僅為“菲特”的極端降水提供水汽輸送,而且還激發(fā)了中小尺度對流系統(tǒng)的產(chǎn)生,進(jìn)一步為暴雨的發(fā)生提供有利條件[39]。

圖2 強(qiáng)臺風(fēng)“菲特”與超強(qiáng)臺風(fēng)“丹娜絲”的路徑(時間間隔為6 h)以及地形(陰影區(qū)域海拔高度大于300 m)分布(引自劉建勇等[34])Fig.2 Tracks of strong typhoon FITOW and super typhoon DANAS (time interval: 6 h) and terrain (shaded area for altitude above 300 m) distribution (Credit: LIU et al.[34])

圖3 2013年10月7日02時(a)和8日02時(b)850 hPa水汽通量(填色,單位:g·hPa-1·cm-1·s-1)分布(引自謝惠敏等[33])Fig.3 Distribution of water vapor flux (colored, units: g·hPa-1·cm-1·s-1) at 850 hPa at 02:00 BST 7 (a) and 02:00 BST 8 (b) October 2013 (Credit: XIE et al.[33])

2.1.2 弱冷空氣

冷空氣侵入臺風(fēng)環(huán)流或倒槽可以增加臺風(fēng)降水[40]。謝惠敏等[33]分析表明,在強(qiáng)降水地區(qū)附近,低層風(fēng)場和溫度場呈東北—西南走向分布,等溫線密集并且有明顯的東北風(fēng)南下,即存在冷空氣南下,與此同時,河套附近西風(fēng)槽東移,槽后西北氣流引導(dǎo)冷空氣由低層擴(kuò)散南下。8日02時,低層31°N以南有明顯的平均假相當(dāng)位溫最大值中心,在以北是明顯的最小值中心(圖4),冷空氣造成的大氣斜壓結(jié)構(gòu)十分明顯。姚麗娜等[35]指出,在臺風(fēng)倒槽的東風(fēng)急流輸送下,底層的暖濕氣流北上,與北方南下的相對較冷的氣團(tuán)相遇,從而在杭州灣附近地區(qū)交匯,局地產(chǎn)生鋒生、對流不穩(wěn)定加大,在對流層低層形成中尺度輻合線,并穩(wěn)定維持在杭州灣一帶,為第二階段暴雨提供了有利的形勢背景。低層弱冷空氣的滲透進(jìn)一步加強(qiáng)了低層輻合流入并促進(jìn)了對流不穩(wěn)定能量的釋放,使得暖濕空氣的抬升運(yùn)動增強(qiáng),有利于降水發(fā)生發(fā)展[26, 38]。

圖4 2013年10月8日02時緯帶(119°～123°E)平均的假相當(dāng)位溫(等值線,單位:℃)高度-經(jīng)向剖面(引自謝惠敏等[33])Fig.4 Height-meridional section of mean pseudo-equivalent potential temperature (isoline, units: ℃) over zonal belt from 119°E to 123°E at 02:00 BST 8 October 2013 (Credit: XIE et al.[33])

2.1.3 臺風(fēng)倒槽

臺風(fēng)倒槽在有利的環(huán)流配置下易產(chǎn)生暴雨[41-42]。在“菲特”影響的整個強(qiáng)降水過程中,浙閩及其東部沿海始終有臺風(fēng)倒槽維持。在強(qiáng)降水第一階段,臺風(fēng)倒槽由“菲特”和“丹娜絲”共同構(gòu)成?！胺铺亍苯Y(jié)構(gòu)存在明顯的不對稱性,其外圍云系,特別是北面云系覆蓋范圍廣闊,發(fā)展非常強(qiáng)盛,臺風(fēng)倒槽頂部向北一直延伸到江蘇南部地區(qū),主要降水云系位于臺風(fēng)中心及以北地區(qū)[21];臺風(fēng)眼區(qū)位于浙閩交界處,杭州灣一帶處在臺風(fēng)外圍的螺旋云帶中[43],與此同時,浙江上空大部分地區(qū)出現(xiàn)高層強(qiáng)輻散、低層強(qiáng)輻合,對流發(fā)展強(qiáng)盛,為其強(qiáng)降水的產(chǎn)生創(chuàng)造了有利條件[31, 44]。在強(qiáng)降水第二階段,臺風(fēng)倒槽主要由“丹娜絲”低壓外圍的水汽和動量向西輸送維持。“菲特”殘留云系與高空冷槽結(jié)合成為西風(fēng)槽云系,“丹娜絲”受其影響,西北側(cè)的外圍環(huán)流由東北風(fēng)部分轉(zhuǎn)為偏東氣流,另一部分轉(zhuǎn)為東南風(fēng)匯入“菲特”,使倒槽殘留云系得以從浙江西部再次橫掃浙江北部,并且有足夠的水汽補(bǔ)給和動力輻合,倒槽內(nèi)形成在杭州灣一帶的強(qiáng)降水。可見,臺風(fēng)倒槽長時間維持對暴雨形成也至關(guān)重要[21,31]。

2.1.4 垂直風(fēng)切變

在影響臺風(fēng)生成和發(fā)展的主要因子中,環(huán)境流場垂直風(fēng)切變也是一個重要因子。環(huán)境風(fēng)垂直切變的大小取決于積云對流產(chǎn)生的加熱能否在中上層集中,從而形成和維持明顯的暖心結(jié)構(gòu)。由“菲特”環(huán)境風(fēng)垂直切變及臺風(fēng)強(qiáng)度的時間演變(圖略)來看,臺風(fēng)強(qiáng)度和垂直風(fēng)切變的變化規(guī)律基本一致,有很好的對應(yīng)關(guān)系[26]。風(fēng)切變會影響對流不對稱在臺風(fēng)中的位置,以及中尺度對流系統(tǒng)的組織。BAO et al.[11]指出當(dāng)臺風(fēng)在接近中國沿海地帶登陸時,其風(fēng)切變不大,約為10 m·s-1,對臺風(fēng)的強(qiáng)度未造成較大影響。但在登陸之前,這種切變有利于對流發(fā)展,“菲特”環(huán)境的演變有利于北部雨帶的發(fā)展,這在降水中發(fā)揮了重要作用。另有一些研究[45]證實(shí),臺風(fēng)登陸過程中環(huán)境風(fēng)的垂直切變對臺風(fēng)強(qiáng)度變化仍起重要作用。臺風(fēng)“菲特”西行的過程中,強(qiáng)的上升運(yùn)動位于臺風(fēng)北側(cè),臺風(fēng)迅速減弱后,在浙江中北部還維持著上升運(yùn)動;持續(xù)的上升運(yùn)動為浙江中北部地區(qū)暴雨的發(fā)生、發(fā)展提供了必要條件。

自適應(yīng)的濾波方法十分多樣化，其中較為常用的有貝葉斯法、極大似然法、相關(guān)法，在這之中，最為基礎(chǔ)和重要的則是相關(guān)法，而相關(guān)法又可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)過程的不同進(jìn)一步分為輸出相關(guān)法和新息相關(guān)法。

2.1.5 高空急流

許映龍等[20]分析指出,高層急流入口處右側(cè)的“抽吸”作用是“菲特”北部強(qiáng)降水發(fā)生的重要動力機(jī)制。熱帶氣旋在接近高空西南急流時,加劇了熱帶氣旋上空的流出氣流,“菲特”北側(cè)地區(qū)位于高空急流入口處右側(cè)的強(qiáng)輻散區(qū),槽前槽后都有大于45 m·s-1的急流區(qū),高層強(qiáng)輻散作用使得低層減壓,上升作用加強(qiáng),導(dǎo)致臺風(fēng)倒槽的產(chǎn)生,有利于強(qiáng)降雨的發(fā)生[34];在對流層低層,雙臺風(fēng)互旋作用下的偏東氣流加強(qiáng),將充沛的水汽和能量向浙江東部輸送,為“菲特”在近海維持強(qiáng)臺風(fēng)提供了熱力輸送[32]。高低空急流的配置,產(chǎn)生了動力場的耦合作用,加強(qiáng)了臺風(fēng)對流活動,對“菲特”在近海強(qiáng)度的維持起到了重要作用,促進(jìn)了向降水區(qū)的水汽和動量的輸送,導(dǎo)致降水增幅[33]。

2.2 地形對“菲特”降水的增幅作用

DONG et al.[46]對登陸中國的熱帶氣旋產(chǎn)生降水增強(qiáng)的原因進(jìn)行了研究分析,揭示了登陸熱帶氣旋降水的增強(qiáng)與復(fù)雜地形有關(guān)。通常,在迎風(fēng)坡一側(cè),地形對暴雨的增幅作用非常明顯,在“菲特”影響期間,安吉的天荒坪在浙江省內(nèi)過程雨量高達(dá)1 056 mm,地處“菲特”移動方向的右前方,其站點(diǎn)海拔高度為725 m,山坡呈東西走向,山坡南側(cè)受“菲特”帶來的東到東南風(fēng)氣流影響,山坡北側(cè)受“丹娜絲”東到東北風(fēng)氣流影響,兩支氣流在天荒坪附近交匯,地形增幅作用下在山坡兩側(cè)形成輻合抬升,導(dǎo)致天荒坪站出現(xiàn)了歷史罕見的大暴雨[21]。

中小尺度地形通過強(qiáng)迫抬升和喇叭口地形的輻合作用使降水大為增強(qiáng)[19]。杭州灣地區(qū)呈喇叭口形狀,其地形北低、南高、西高,當(dāng)有偏東氣流時,因?yàn)槠涞匦翁厥?杭州灣內(nèi)各站點(diǎn)的風(fēng)速有時候偏大,氣流在迎風(fēng)坡爬升,風(fēng)速增強(qiáng),喇叭口地形具有收縮輻合作用,從而使氣流抬升,造成浙北出現(xiàn)強(qiáng)降水,在杭州灣的西側(cè),出現(xiàn)了大范圍的強(qiáng)降水,降水量達(dá)350 mm以上,強(qiáng)雨帶呈西北—東南走向。邊界層內(nèi)迎風(fēng)坡抬升以及地形輻合抬升對降水的增幅作用都極其明顯,在杭州灣的南側(cè)是余姚,而余姚的南側(cè)是呈南北向的四明山系,當(dāng)偏東氣流進(jìn)入余姚后,地形使其輻合增強(qiáng),在地形的抬升作用下,余姚出現(xiàn)強(qiáng)降水[28]。

圖5 過121°E濕位渦垂直分量MPV1(等值線,單位:PVU,1 PVU=10-6 m2·K·s-1·kg-1)經(jīng)向垂直剖面圖(a. 7日02時,b. 8日02時;引自周福等[28])Fig.5 Meridional vertical cross section of MPV1 (isoline, units: PVU, 1 PVU=10-6 m2·K·s-1·kg-1) along 121°E (a. 02:00 BST 7, b. 02:00 BST 8 October 2013; Credit: ZHOU et al.[28])

2.3 “菲特”內(nèi)部條件對極端降水的影響

云微物理過程會影響臺風(fēng)的降水率和強(qiáng)降水區(qū)域[47],自BRAHAM[48]以來,降水效率已經(jīng)研究了60多年,是云微物理過程與地表降水以及水汽大尺度輻合相結(jié)合的重要物理參數(shù)。

XU et al.[49]沿著“菲特”降雨中心粒子的軌跡分析了地表降水收支和云微觀物理收支以及降水效率。對云微物理收支的分析表明,雨滴吸積了云水;降水收支表明,水汽向降雨中心的輸送主要是雨滴的遷移,是由雨滴吸積云水和霰化雨滴所支撐。在地面降水收支和云微觀物理收支中,降水效率主要取決于水汽的損失/輻合,水汽輻合和凝結(jié)是降水的主要來源。與此同時,XU and LI[50]采用三維WRF對臺風(fēng)“菲特”進(jìn)行模擬,將降雨分為對流云降雨和層狀云降雨。在對流區(qū)域上,水汽輻合產(chǎn)生凝結(jié),通過雨積云水,為對流降水提供補(bǔ)給,支持雨滴向?qū)訝顓^(qū)域的輸送;在層狀區(qū)域上,降雨的主要來源是霰的融化和對流區(qū)雨滴的遷移。同時指出對流云降水的雨強(qiáng)明顯大于層狀云降水的雨強(qiáng),而在整合期,因?yàn)閷訝钤平邓拿嫔w度大于對流云降水的面蓋度,層狀云降水對總雨量的貢獻(xiàn)較大。

此外,基于濕位渦(MPV)[54]這一重要診斷量，周福等[28]指出,在“菲特”影響期間,對強(qiáng)降水中心所在緯度(121°E)做濕位渦經(jīng)向垂直剖面(圖5)發(fā)現(xiàn):第一降水階段,7日02時27°～31°N的浙江省大部分700 hPa以上的中高層區(qū)域濕位渦垂直分量(MPV1)為正值,說明該區(qū)域上空對流穩(wěn)定,而26°～28°N及30°N附近低層有兩個負(fù)值中心,對流不穩(wěn)定強(qiáng),這種正負(fù)中心區(qū)垂直疊加的配置有利于暴雨發(fā)生發(fā)展,對應(yīng)著浙閩交界處及杭州灣一帶的強(qiáng)降水中心。第二降水階段,7日20時低層有弱冷空氣侵入,8日02時,低層的MPV1由負(fù)值向正值過渡,負(fù)值區(qū)移向30°N附近,熱力結(jié)構(gòu)的改變使得垂直渦度顯著增大,導(dǎo)致上升運(yùn)動加強(qiáng),產(chǎn)生強(qiáng)對流,有利于強(qiáng)降水的發(fā)生,對應(yīng)著杭州灣一帶的強(qiáng)降水。由降水的兩個階段MPV1變化可知,強(qiáng)降水中心上空MPV1分布自低層到高層呈現(xiàn)出負(fù)正結(jié)構(gòu),這種配置使低層低渦系統(tǒng)得到發(fā)展,有利于降水加強(qiáng)。而且強(qiáng)降水中心隨MPV1正負(fù)過渡帶移動而移動,可見MPV1分布對強(qiáng)降水落區(qū)有很好的指示意義。

3 結(jié)語

針對“菲特”極端降水的形成機(jī)理,本文從雙臺風(fēng)作用帶來充沛的水汽、弱冷空氣、臺風(fēng)倒槽、垂直風(fēng)切變、高空急流等環(huán)境因子影響，地形增幅作用，臺風(fēng)內(nèi)部的云微物理過程等方面進(jìn)行研究回顧總結(jié)。

臺風(fēng)“菲特”登陸強(qiáng)度強(qiáng)、降水強(qiáng)度大、范圍廣?！胺铺亍痹诘顷懫陂g的強(qiáng)降水過程主要分為兩個階段,第一階段是臺風(fēng)環(huán)流本身(倒槽)及其外圍環(huán)流引起的,在雙臺風(fēng)和高空急流作用下,給臺風(fēng)登陸點(diǎn)附近的浙閩交界處及杭州灣一帶帶來強(qiáng)降水。第二階段主要由“菲特”殘留云系、“丹娜絲”外圍偏東氣流以及低層弱冷空氣滲透共同影響造成的,在高低空急流配置及杭州灣一帶的喇叭口地形等有利條件下,造成了杭州灣一帶的強(qiáng)降水。

總的來說,“菲特”極端降水機(jī)理主要表現(xiàn)在以下幾個方面:1)超強(qiáng)臺風(fēng)“丹娜絲”的存在,為臺風(fēng)“菲特”兩個階段的強(qiáng)降水提供源源不斷的水汽;在強(qiáng)降水第二階段,與冷空氣的相互作用,引發(fā)中小尺度系統(tǒng)發(fā)展。雙臺風(fēng)作用是“菲特”極端降水的關(guān)鍵物理因子。2)地形增幅作用是浙江安吉天荒坪、余姚等地出現(xiàn)歷史性強(qiáng)降水的重要原因。3)水汽輻合和凝結(jié)與霰的融化和對流區(qū)雨滴的遷移是暴雨增幅的內(nèi)部因素。

盡管如此,“菲特”極端降水形成機(jī)理仍存在有待深入研究之處。在“菲特”極端降水形成過程中,短歷時強(qiáng)降水如小時強(qiáng)降水的存在至關(guān)重要;以往研究對小時強(qiáng)降水稍有涉及[8, 33],但未探究其特征及形成機(jī)理,特別是短歷時強(qiáng)降水與中小尺度系統(tǒng)演變之間的發(fā)生發(fā)展關(guān)系,這是一個值得深入研究的方向。

目前對于臺風(fēng)降水預(yù)報,數(shù)值模式對極端降水預(yù)報能力還十分有限。一方面臺風(fēng)極端降水是小概率的強(qiáng)天氣事件,數(shù)值模式預(yù)報目前的理論和技術(shù)基礎(chǔ)對小概率的強(qiáng)天氣事件的預(yù)報能力是有限的;另一方面臺風(fēng)極端降水機(jī)理研究是一個長期的過程,因而,如何讓機(jī)理研究更好地與預(yù)報結(jié)合,換言之,機(jī)理研究如何促進(jìn)預(yù)報的改進(jìn),是值得深入探索的。