2013年江西省“蘇力”臺風(fēng)暴雨成因分析

袁冬美　鐘思奕

摘要 利用實(shí)況資料、衛(wèi)星觀測資料、雷達(dá)觀測資料、數(shù)值預(yù)報資料及NCEP/NCAR資料，分析研究2013年7月13—15日“蘇力”臺風(fēng)暴雨，結(jié)果表明：“蘇力”登陸后強(qiáng)降水顯著偏于中心南側(cè)或前進(jìn)方向左側(cè)，低壓中心移過地區(qū)降水很弱，這與垂直速度、散度、水汽通量及水汽通量散度有密切關(guān)系;后期強(qiáng)降水向東偏北移動，主要與高空低槽東移、副熱帶高壓西伸及低空急流日變化有關(guān);EC模式預(yù)報的副高強(qiáng)度偏弱，導(dǎo)致臺風(fēng)路徑預(yù)報偏東，模式輸出的較強(qiáng)降水位置與實(shí)況有較大出入，實(shí)際預(yù)報中預(yù)報員需連續(xù)跟蹤和監(jiān)測實(shí)況天氣圖、數(shù)值預(yù)報模式變化，并不斷訂正模式誤差才能對暴雨做出較準(zhǔn)確的預(yù)報判斷。

關(guān)鍵詞 臺風(fēng);不對稱性;模式檢驗(yàn)

中圖分類號：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）07–0121–04

暴雨是江西最主要的自然災(zāi)害之一，暴雨的產(chǎn)生有很多原因，有鋒面暴雨、暖區(qū)暴雨、臺風(fēng)暴雨等，其中臺風(fēng)暴雨由于受到臺風(fēng)路徑的影響，預(yù)報不確定性且預(yù)報難度大。2013年第7號熱帶風(fēng)暴“蘇力”7月8日08：00在西北太平洋面生成，中心氣壓為1 000 hPa，并迅速發(fā)展成超強(qiáng)臺風(fēng)，13日凌晨03：00在臺灣省新北市與宜蘭縣交界處登陸，登陸時強(qiáng)度為強(qiáng)臺風(fēng)，10：00減弱為臺風(fēng)，16：00在福建省福州市連江縣黃岐半島沿海二次登陸，登陸時中心附近最大風(fēng)速為33 m/s（12級），中心最低氣壓為975 hPa，17：00減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，23：00“蘇力”在福建沙縣減弱為熱帶風(fēng)暴，14日凌晨04：00從福建省建寧縣移入江西省黎川縣，05：00在江西南城縣境內(nèi)減弱為熱帶低壓，并停止變化[1]。

2013年7月13—15日受“蘇力”臺風(fēng)影響，江西省出現(xiàn)大范圍暴雨、大暴雨天氣。利用實(shí)測資料、衛(wèi)星觀測資料、雷達(dá)觀測資料、數(shù)值預(yù)報資料及NCEP/NCAR資料，分析研究此次臺風(fēng)暴雨過程，以提高對臺風(fēng)暴雨的認(rèn)識，為今后預(yù)報臺風(fēng)暴雨提供參考依據(jù)[2]。

1 降水實(shí)況

受“蘇力”影響，江西出現(xiàn)了大范圍暴雨、大暴雨天氣的過程。從48 h累積降水量來看，7月13日20：00到15日20：00，降雨量>100 mm的站數(shù)有243個，降雨量>250 mm以上的站數(shù)有8個，集中在吉安市，最大降水中心出現(xiàn)在吉安市永和鎮(zhèn)總降水量達(dá)361.8 mm。從24 h累積降水量來看，13日20：00至14日20：00，暴雨站數(shù)有265個，大暴雨站數(shù)有124個，特大暴雨站數(shù)有7個，最大降水出現(xiàn)在吉安永和鎮(zhèn)共355.4 mm，降水集中在14日07：00～15：00這8個小時內(nèi)，降水量達(dá)到298 mm，雨強(qiáng)位20～70 mm/h，其中14日13：00和14：00雨強(qiáng)最大，分別為54.2 m/h和65.5 m/h;14日20：00至15日20：00降水較13日20：00至14日20：00范圍縮小，雨量下降，雨強(qiáng)減弱，暴雨站數(shù)有193個，大暴雨站數(shù)有21個，最大降水中心出現(xiàn)在南昌灣里區(qū)，降雨量為155.1 mm，降水從15日凌晨開始發(fā)展，15日04：00和05：00雨強(qiáng)最強(qiáng)，分別為20.2 m/h和34.8 m/h（圖1）。

2 環(huán)流背景分析

在整個“蘇力”生成和消亡期間副熱帶高壓強(qiáng)度較強(qiáng)且穩(wěn)定，7月12日20：00至14日08：00，500 hPa副高脊線穩(wěn)定維持在33°N附近，西脊點(diǎn)位于111°E附近，這樣使得南側(cè)“蘇力”受到明顯偏東風(fēng)的引導(dǎo)，“蘇力”在副高南側(cè)偏東氣流的引導(dǎo)下在福建一度西行進(jìn)入江西，形成江西大范圍暴雨天氣過程。

3 前期臺風(fēng)降水顯著不對稱結(jié)構(gòu)及成因

此次臺風(fēng)暴雨可分為前后兩個階段，前一階段強(qiáng)降水（13日20：00至14日20：00）主要是由于臺風(fēng)氣旋式環(huán)流形勢所造成的，從降水分布來看，強(qiáng)降水分布存在明顯的不對稱，強(qiáng)降水基本集中在臺風(fēng)中心偏南一側(cè)，北側(cè)降水明顯弱于南側(cè);后一階段（14日20：00至15日20：00）強(qiáng)降水則主要是由于多個天氣系統(tǒng)與低壓環(huán)流相互作用而形成的，從逐6 h強(qiáng)降水隨時間分布來看，具有明顯的東移特點(diǎn)，依次分析前后期強(qiáng)降水成因，首先分析此次臺風(fēng)暴雨前期強(qiáng)降水顯著不對稱的成因。

3.1 散度分析

分析散度剖面圖（圖2），13日20： 00，臺風(fēng)中心（26.1°N，118.8°E）南北各1個緯距范圍內(nèi)均有輻合層，但南側(cè)輻合層從地面一直延伸到300 hPa附近，而北側(cè)輻合層僅在800 hPa以下，南側(cè)輻合層較北側(cè)輻合層明顯深厚，這一特點(diǎn)在14日02：00剖面圖（圖2b）上更為清晰地反映出來;14日02：00，臺風(fēng)中心（27°N，117.2°E）南側(cè)從有明顯輻合區(qū)，從地面一直延伸至200 hPa附近，最大輻合中心值小于-15×10-5s-1，同時在輻合區(qū)上方有顯著輻散區(qū)與之對應(yīng)，最大輻散中心值大于12×10-5s-1，高層輻散對熱帶氣旋加強(qiáng)具有重要作用，強(qiáng)烈高層輻散產(chǎn)生抽吸作用有利于產(chǎn)生上升運(yùn)動，而北側(cè)僅僅在低于900 hPa范圍內(nèi)有弱輻合;在14日08：00散度圖（圖2c）中，雖然輻合輻散強(qiáng)度較前一時刻有所減弱，但同樣顯示臺風(fēng)中心南側(cè)輻合層深厚，北部輻合層淺薄，南側(cè)高空輻散強(qiáng)于北側(cè)這一特點(diǎn)，這種南北散度場巨大差異也從動力條件角度佐證了南部降水強(qiáng)于北部。

3.2 垂直速度分析

從速度剖面圖（圖3）來看，13日20：00臺風(fēng)中心位于26.1°N，118.8°E，由圖3（圖中紅色短虛線表示臺風(fēng)中心位置）可看出臺風(fēng)眼附近垂直運(yùn)動存在明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，臺風(fēng)中心南側(cè)1個緯距范圍內(nèi)從900 hPa到600 hPa均表現(xiàn)為上升運(yùn)動，上升運(yùn)動中心位于800 hPa附近，中心值達(dá)到-2.0 Pa/s，而北側(cè)則受較弱的上升氣流和較強(qiáng)下沉氣流控制，垂直環(huán)流強(qiáng)度明顯弱于南側(cè)，從時間演變角度分析，14日02：00臺風(fēng)中心位置位于27°N，117.2°E，臺風(fēng)中心南側(cè)兩個緯距范圍從900 hPa至400 hPa均表現(xiàn)為強(qiáng)上升運(yùn)動區(qū)，并且存在兩個強(qiáng)中心，一個位于26.5°N附近，另一個位于25°N附近，最大上升運(yùn)動中心分別為-2.5 Pa/s和-3.5 Pa/s，較13日20：00上升運(yùn)動的高度有所增高，最大上升速度也增強(qiáng);至14日08：00，兩個強(qiáng)上升運(yùn)動中心合并為一個強(qiáng)中心，由于降水物拖曳作用，強(qiáng)中心減弱，但強(qiáng)上升運(yùn)動區(qū)始終位于臺風(fēng)中心南側(cè)，同時從上升運(yùn)動整體分布來看，明顯向南傾斜，這與南部降水強(qiáng)于北部降水的形勢相符。

3.3 水汽通量分析

暴雨的發(fā)生需要有充沛水汽供應(yīng)。從水汽通量分布情況來看，13日20：00 850 hPa上，在臺風(fēng)的東側(cè)和南側(cè)有很強(qiáng)的水汽通道，臺風(fēng)東側(cè)的水汽通量中心達(dá)30 g/（cm·Pa·s），但西南季風(fēng)并沒有為臺風(fēng)提供良好的水汽，水汽主要來自于東海，表現(xiàn)為自身的螺旋結(jié)構(gòu)。由圖4可見，水汽通量值很小的地方正是此次降水大值區(qū)，原因可以從風(fēng)場分布上（黑點(diǎn)表示臺風(fēng)中位置）得到解釋，隨著臺風(fēng)進(jìn)一步東移;14日02：00，雖然臺風(fēng)中心水汽通量值很小，但西北側(cè)有明顯風(fēng)速風(fēng)向輻散，而西南側(cè)有明顯風(fēng)速風(fēng)向的輻合區(qū)，在贛州吉安東部西南風(fēng)速達(dá)到最大為16 m/s，同時臺風(fēng)西南側(cè)西北風(fēng)與西南急流在臺風(fēng)中心西南側(cè)得以交匯，形成水汽通量相對大值區(qū)，與降水大值區(qū)相吻合。到14日08：00，在贛州吉安東部水汽通量達(dá)到此次過程的最大值，中心值達(dá)30 g/（cm·Pa·s），之后8 h也是此次降水最強(qiáng)時段，吉安永和鎮(zhèn)8 h內(nèi)降水達(dá)到298 mm。

3.4 水汽通量散度分析

分析水汽通量散度垂直剖面圖（圖5），此次過程強(qiáng)水汽輻合均出現(xiàn)在850 hPa以下，說明水汽的輸送主要來自于低層。13日20：00，臺風(fēng)中心位于26.1°N，118.8°E，臺風(fēng)南北兩側(cè)均處于較強(qiáng)水汽通量輻合區(qū)，但輻合區(qū)達(dá)到的高度較低，但隨著時間的推移，強(qiáng)輻合中心明顯偏于臺風(fēng)南側(cè)，14日02：00，臺風(fēng)中心位于27°N，117.2°E，水汽輻合區(qū)基本位于臺風(fēng)中心南側(cè)，尤其是強(qiáng)水汽輻合中心，同時最大輻合中心所在高度也由原來的900 hPa高度層上移至850 hPa高度層，水汽輻合區(qū)頂上升到最大高度，達(dá)到700 hPa高度層，中心值超過-20×10-7 g/（cm2·hPa·s）;到14日08：00，水汽輻合中心高度降低至950 hPa，中心值也較前一時刻有所下降，為-14×10-7 g/（cm2·hPa·s），結(jié)合上升運(yùn)動垂直剖面可以分析，上升運(yùn)動的中心同時也是水汽輻合強(qiáng)烈的區(qū)域，水汽在低層輻合，經(jīng)垂直氣流抬升凝結(jié)，有利于降水的維持和發(fā)展。

4 衛(wèi)星云圖分析

臺風(fēng)云系在衛(wèi)星云圖上常表現(xiàn)為有組織的渦旋狀云系，成熟臺風(fēng)的云梯結(jié)構(gòu)分為無云眼區(qū)，圍繞眼區(qū)的連續(xù)密蔽云區(qū)，以及外圍螺旋雨帶。分析“蘇力”過程衛(wèi)星云圖發(fā)現(xiàn)，12日20：00，“蘇力”在登陸前期整個云系表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)的圓形，但其對流云系明顯偏南側(cè)，顯示出南北不對稱結(jié)構(gòu)，且存在無云眼區(qū);13日06：00，無云眼區(qū)范圍開始擴(kuò)大，登陸福建后不對稱結(jié)構(gòu)更加顯著，東西跨度達(dá)8個經(jīng)距，南北跨度7個緯距，臺風(fēng)眼的南側(cè)云系由圓形變?yōu)橄蛲獍l(fā)散的云帶，強(qiáng)對流云系集中在臺風(fēng)南側(cè)，降水集中，而北側(cè)密蔽云區(qū)迅速減弱，結(jié)構(gòu)變松散，對流受到抑制，出現(xiàn)近似“空洞”結(jié)構(gòu)，“空洞”直徑達(dá)100～200 km，整個臺風(fēng)云系表現(xiàn)為明顯偏心不對稱結(jié)構(gòu)。

5 雷達(dá)產(chǎn)品分析

“蘇力”登陸臺灣后減弱為臺風(fēng)并再次登陸，其空心化較為嚴(yán)重，因此“蘇力”登陸后就減弱為熱帶風(fēng)暴。13日16：00“蘇力”在福建登陸，此時雷達(dá)回波圖上，臺風(fēng)北側(cè)有兩條松散的對流回波帶，南側(cè)僅出現(xiàn)小范圍積云對流回波，隨著臺風(fēng)進(jìn)一步向西北移;到13日20：00，北側(cè)兩條對流回波帶由于摩擦作用逐漸減弱并消散，而南側(cè)回波逐漸增強(qiáng)，發(fā)展成片狀對流回波，隨臺風(fēng)外圍氣流呈氣旋式彎曲，并在西南方向出現(xiàn)臺前颮線，最大強(qiáng)度達(dá)60 dBz以上，但此時臺風(fēng)眼附近仍有較強(qiáng)回波覆蓋;14日04：00，“蘇力”從福建省建寧縣移入江西省黎川縣，空心化結(jié)構(gòu)也越來越明顯，臺風(fēng)眼附近基本無回波或僅有較弱回波覆蓋，北側(cè)回波消散殆盡，東側(cè)回波也迅速減弱消散，而西南側(cè)回波不斷發(fā)展增強(qiáng)，隨著臺風(fēng)向西北移東，逐漸覆蓋江西省中南部地區(qū)，使得臺風(fēng)南側(cè)降水明顯強(qiáng)于北部。

6 后期強(qiáng)降水東移原因

14日20：00低壓逐漸填塞消亡，但江西省依然出現(xiàn)較大范圍暴雨、大暴雨天氣，暴雨站數(shù)有193個，大暴雨站數(shù)有21個。從逐6 h雨量分布圖（圖6）來看，強(qiáng)降水中心主要向東移動，這主要是由于多個天氣系統(tǒng)作用造成的。

6.1 高空低槽東移

14日夜間至15日白天“蘇力”環(huán)流逐漸填塞消亡，在填塞過程中，上游西風(fēng)帶有低槽向東移動，迫使“蘇力”殘余環(huán)流向東北移動，雨帶也隨之向東偏北方移動。

6.2 副高的西伸

14日20：00，副高前端由于受到“蘇力”環(huán)流的阻擋，呈近乎南北走向豎直線，北段略有西伸，到15日08：00 500 hPa上已沒有完整的低壓環(huán)流形勢，而轉(zhuǎn)成一個東北-西南向低槽，與前面副高形成對峙，副高由于受到低槽的阻擋，其北段逐漸減弱東退，而南端從低槽南側(cè)西伸，迫使其向東北方向北收，雨帶也隨之向東偏北方移動。

6.3 急流的日變化

從850 hPa上急流日變化來看，14日20：00無明顯急流，江西省內(nèi)風(fēng)速均在8～12 m/s以內(nèi)，低壓切變位于江西省西北部，與強(qiáng)降水位置對應(yīng)，14日夜間風(fēng)速迅速增大，并達(dá)到急流強(qiáng)度，切變隨急流增強(qiáng)而北抬;到15日08：00，南昌風(fēng)速由14日20：00的8 m/s驟升到20 m/s，也是急流出口區(qū)，對應(yīng)南昌市灣里區(qū)出現(xiàn)155.1 mm大暴雨?？梢?，低空急流的加強(qiáng)是促進(jìn)強(qiáng)降水向東偏北方向移動的主要原因之一。

7 EC模式對臺風(fēng)“蘇力”預(yù)報能力分析

前面主要基于實(shí)況觀測資料進(jìn)行分析，但實(shí)際預(yù)報業(yè)務(wù)中，預(yù)報員主要依據(jù)數(shù)值模式的釋用進(jìn)行預(yù)報，為此對24～72 h內(nèi)EC模式的天氣系統(tǒng)預(yù)報進(jìn)行評估檢驗(yàn)分析，以期找到預(yù)報著眼點(diǎn)和模式誤差的訂正指標(biāo)。

7.1 500 hPa副高的檢驗(yàn)

從500 hPa預(yù)報圖（圖略）上可看出，2013年7月10日20：00、11日20：00、12日20：00對13日20：00風(fēng)場及588線預(yù)報中，模式對副高預(yù)報明顯弱于實(shí)況，副高588線西側(cè)比實(shí)況要偏東，在13—14日副高基本退回到海上，而實(shí)況在13—14日副高脊線穩(wěn)定維持在33°N，臺風(fēng)始終位于脊線南側(cè)，對臺風(fēng)北上有明顯阻礙，說明臺風(fēng)將沿著更偏西路徑移動。模式預(yù)報的副高范圍和強(qiáng)度也要比實(shí)況更弱，導(dǎo)致模式預(yù)報臺風(fēng)路徑偏北分量過大。模式預(yù)報從撫州北部到上饒一帶進(jìn)入江西省，而實(shí)況臺風(fēng)是從撫州南部黎川縣進(jìn)入江西，而且由于實(shí)況中副高對臺風(fēng)移動具有阻礙作用，使得臺風(fēng)強(qiáng)度減弱較預(yù)測要快，且比預(yù)計(jì)更加偏西，在江西經(jīng)過范圍更廣，滯留時間更長，影響更大。從500 hPa 10日20：00、11日20：00和12日20：00對13日20：00預(yù)報來看，10日20：00預(yù)報的副高與實(shí)況最相近，而預(yù)報的降水中心也最為準(zhǔn)確，其后兩天的副高與實(shí)況偏差較大，使得強(qiáng)降水向東調(diào)整，與實(shí)況相差更大。

7.2 EC模式降水預(yù)報檢驗(yàn)

在上述背景下，EC模式11日20：00、12日08：00、20時和13日08：00對13日20：00至14日20：00降水預(yù)報中，對強(qiáng)降水預(yù)報主要出現(xiàn)在江西東南部，與實(shí)況的贛南和贛西部分地區(qū)有較大的出入;而對于14日20：00至15日20：00降水，EC模式12日20：00和13日08：00僅預(yù)報贛北北部有中到大雨，與實(shí)況的差距更加大，而從13日20：00開始模式有明顯調(diào)整。預(yù)報鄱陽湖到景德鎮(zhèn)有暴雨到大暴雨，與實(shí)況較為接近，但也漏報了中部偏西地區(qū)暴雨到大暴雨的天氣。

臺風(fēng)路徑對降水預(yù)報有很大的影響，當(dāng)副高帶狀脊線穩(wěn)定，臺風(fēng)路徑是相對穩(wěn)定的。數(shù)值預(yù)報對副高脊線預(yù)報穩(wěn)定情況下需要對臺風(fēng)路徑偏北分量加大預(yù)報訂正力度，加強(qiáng)偏西分量（至少維持向西北行），模式輸出的強(qiáng)降水可能向西、向南調(diào)整;11日、12日對14日20：00之后降水預(yù)報與實(shí)況有較大的出入，而13日20：00和14日08：00模式預(yù)報雖然未報出14日20：00至15日08：00贛西地區(qū)強(qiáng)降水，但對15日08：00～20：00贛東北的降水進(jìn)行了很好的預(yù)報，預(yù)報員必須連續(xù)跟蹤和監(jiān)測實(shí)況天氣圖、數(shù)值預(yù)報模式變化并不斷訂正模式誤差才有可能對暴雨天氣作出較準(zhǔn)確預(yù)報判斷。

8 結(jié)論

（1）“蘇力”登陸后降水特征主要是強(qiáng)降水顯著偏于中心南側(cè)或前進(jìn)方向的左側(cè)，低壓中心移過的地區(qū)降水很弱，這主要與垂直速度、散度、水汽通量和水汽通量散度等有密切關(guān)系。

（2）后期強(qiáng)降水向東偏北方向移動，主要與高空低槽東移、副熱帶高壓西伸及低空急流的日變化有關(guān)。

（3）EC模式預(yù)報的副高強(qiáng)度偏弱，導(dǎo)致臺風(fēng)路徑預(yù)報偏東，模式輸出的較強(qiáng)降水的位置也與實(shí)況有較大的出入。因此，在實(shí)際預(yù)報工作中預(yù)報員必須連續(xù)跟蹤和監(jiān)測實(shí)況天氣圖、數(shù)值預(yù)報模式的變化，并不斷訂正模式誤差才有可能對這些暴雨天氣做出較準(zhǔn)確預(yù)報的判斷。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學(xué)原理與方法[M].北京：氣象出版社， 2007.

[2] 蘇源，倪悅.臺風(fēng)“蘇力”（1307）異常路徑和降水成因分析[C]//中國氣象學(xué)會.第32屆中國氣象學(xué)會年會S1災(zāi)害天氣監(jiān)測、分析與預(yù)報.北京， 2015.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Abstract Based on the actual data， satellite observation data， radar observation data， numerical prediction data and NCEP / NCAR data， the rainstorm of "Suli" typhoon from July 13 to 15， 2013 is analyzed and studied. The results show that the heavy precipitation after "Suli" landing is significantly biased to the south of the center or to the left of the forward direction， and the precipitation in the area where the low-pressure center moves is very weak， which is related to the vertical velocity， divergence Water vapor flux is closely related to water vapor flux divergence; In the later stage， the heavy precipitation moved east to the north， which was mainly related to the eastward movement of the upper and lower trough， the westward extension of the subtropical high and the diurnal variation of the low-level jet; The weak intensity of the subtropical high predicted by the EC model leads to the east of the typhoon track forecast， and the strong precipitation position output by the model is also quite different from the actual situation. In the actual forecast， the forecasters need to continuously track and monitor the changes of the actual weather map and numerical forecast model， and constantly correct the model error before they can make a more accurate forecast judgment on these rainstorms.

Key words Typhoon; Asymmetry; Patt-ern checking