臺風“?？睔垳u長久維持及引發(fā)廣西極端強降水成因分析

林確略，楊延志，黃小燕，張容菁，陳明璐

（1.玉林市氣象局，廣西 玉林 537000；2.廣西壯族自治區(qū)氣象科學(xué)研究所，南寧 530022）

廣西極端強降水在前汛期多為鋒面、暖區(qū)或混合型降水［1］，中尺度低壓、低渦和氣流輻合等是其觸發(fā)條件［2］，而在后汛期多與臺風等熱帶系統(tǒng)有關(guān)［3］。臺風殘渦是指臺風停編后或強度降至5 級及以下時殘留的渦旋環(huán)流系統(tǒng)，是造成暴雨洪澇災(zāi)害的重要影響系統(tǒng)之一。由于海陸下墊面性質(zhì)和熱力性質(zhì)的不同，登陸是臺風生命史中的重要轉(zhuǎn)折點［4］；而臺風進入內(nèi)陸后，停編又成為臺風生命史的另一重要轉(zhuǎn)折點。從臺風強度和引發(fā)風災(zāi)程度來看，停編意味著臺風生命史的終結(jié)，但從引發(fā)暴雨洪澇角度來看，停編卻并非意味著強降水過程的結(jié)束，相反在有利環(huán)境條件下，臺風殘渦系統(tǒng)可以深入內(nèi)陸長時間維持，造成極端強降水過程。不少臺風停編后其殘渦引發(fā)的暴雨災(zāi)害不亞于停編前的災(zāi)害程度，登陸臺風殘渦復(fù)蘇所造成的暴雨往往會超過強臺風的暴雨［5］，如2019 年“白鹿”殘渦［6］，2013 年“尤特”殘渦［7］，2015年“蘇迪羅”殘渦［8］（殘渦東移與冷空氣結(jié)合產(chǎn)生強降水），2020 年“海高斯”殘渦［9］等均引發(fā)了持續(xù)強降水過程，引起氣象工作者的長期關(guān)注。

登陸臺風長時間維持與哪些天氣學(xué)條件密切相關(guān)？李英等［4］指出可以從其移動趨勢、與水汽通道的連結(jié)、與斜壓鋒區(qū)的關(guān)系和高空流出氣流等特征進行初步判斷。殘渦移入南亞高壓東側(cè)強輻散區(qū)之下，移向高原槽前的斜壓鋒區(qū)，殘渦環(huán)流呈倒槽狀與季風低壓區(qū)相連，低層季風急流伴隨濕度大值區(qū)與殘渦環(huán)流相連，地面有弱冷空氣擴散南下是有利條件［6，10］。殘渦長時間維持與復(fù)蘇、移動緩慢的原因得到許多學(xué)者的關(guān)注。大陸高壓、西太平洋副熱帶高壓形成合圍態(tài)勢是造成“尤特”殘渦在廣西移動緩慢的原因，弱的垂直風切變環(huán)境，季風急流與殘渦長時間連結(jié)，有利于水汽和不穩(wěn)定能量補充到殘渦中，是造成其長時間維持的原因［7］。西南季風不斷供應(yīng)水汽和能量使其維持螺旋結(jié)構(gòu)［11］。關(guān)于殘渦暴雨的中尺度特征和成因，也有一些有意義的研究成果。殘渦暴雨觸發(fā)機制在邊界層之上，且初始對流觸發(fā)的位置在冷區(qū)一側(cè)，具備一定的高架對流特征［12］。臺風殘余環(huán)流沿副高邊緣西移過程中，在喇叭口地形強迫下形成邊界層中尺度輻合線，觸發(fā)了強對流，業(yè)務(wù)中需關(guān)注邊界層［13］。殘渦強降水是暖云降水、質(zhì)心低、降水效率高、雨強強，雷達回波的后向傳播造成暴雨區(qū)一直有強回波活動，強降水持續(xù)時間長［14］。西南急流輸送到殘余環(huán)流中，是殘渦強降水出現(xiàn)的原因之一［15］。

可見，不同環(huán)流背景、不同緯度地區(qū)，殘渦深入內(nèi)陸長時間維持和移動緩慢的原因可能有所差異，臺風殘渦暴雨的觸發(fā)機制也可能不同，殘渦強雨帶與殘渦位置關(guān)系的變化鮮有研究。在華南南部低緯度地區(qū)的臺風殘渦維持和暴雨觸發(fā)機制復(fù)雜，如2023 年第11 號臺風“?？?，其殘渦路徑復(fù)雜、長久維持并引發(fā)廣西多地特大暴雨，造成較為嚴重的暴雨災(zāi)害，該過程目前仍有許多科學(xué)問題值得深入研究。本文基于常規(guī)觀測資料、自動站加密觀測資料、ERA5 0.25°×0.25°逐1 h 再分析資料、FY4A 紅外云圖以及玉林SA 雙偏振雷達等資料，對其復(fù)雜路徑、長久維持原因及引發(fā)廣西特大暴雨成因進行分析，以期積累更多典型個例，為預(yù)報業(yè)務(wù)應(yīng)用提供參考。

1 “海葵”殘渦路徑及強降水概況

1.1 “?？甭窂郊捌錃垳u路徑特征

2023 年第11 號臺風“海葵”于2023 年8 月28日08 時（北京時，下同）在西太平洋生成，生成后向西偏北方向移動，強度不斷加強，在靠近我國臺灣島前（9 月3 日10 時）強度達到超強臺風級（52 m·s-1，16級）。9 月3 日下午以強臺風（15 級）登陸臺灣省臺東縣，后繼續(xù)緩慢向西移動，強度不斷減弱。9 月5 日05 時以熱帶風暴強度二次登陸福建省東山縣，9 月5 日08 時減弱為熱帶低壓再次登陸廣東饒平縣，9月6 日17 時停編。停編后的“?？睔垳u繼續(xù)西行穿過廣東省，于9 月8 日14 時左右從桂東南進入廣西。殘渦進入廣西后移動緩慢，在桂東南地區(qū)回旋，停留時間超過60 h。11 日08 時前后殘渦西移進入南寧東部，12 日02 時進入崇左市，當天白天南移到防城港市，于13 日在冷空氣作用下南移進入北部灣，逐漸減弱消散?！昂？蓖＞幒蟮臍垳u系統(tǒng)維持了近7 d，僅在廣西境內(nèi)就達到5 d，維持時間之長歷史罕見。

1.2 “海葵”殘渦引發(fā)降水極端性分析

“?？碑惓ｉL時間的維持給福建、廣東、廣西帶來了極端強降水，引發(fā)特大暴雨范圍之廣、雨量之大遠超預(yù)期。香港天文臺最大小時雨量為158.1 mm、深圳最大24 h 雨量為559.6 mm，此外，珠三角地區(qū)、粵西茂名以及廣西玉林市、北海等多地氣象站紛紛打破建站以來雨量歷史極值，造成非常嚴重的洪澇災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害。影響廣西最強降雨時段出現(xiàn)在9月10 日10 時至11 日10 時，廣西東南部出現(xiàn)較大范圍的大暴雨，部分地區(qū)特大暴雨天氣。廣西有41個氣象站出現(xiàn)特大暴雨，其中玉林市占35 個；博白縣超過半數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)特大暴雨，有5 個氣象站超過400 mm。玉林市有36 個氣象站最大24 h 雨量突破建站以來歷史極值，其中博白國家基本氣象站24 h降雨量為374.2 mm，突破1956 年建站以來的歷史極值。最大24 h 雨量出現(xiàn)在博白縣水鳴鎮(zhèn)新和村469.3 mm，突破建站以來24 h 雨量歷史極值。玉林市短時強降雨（小時雨強≥15 mm·h-1）主要出現(xiàn)在10 日傍晚至11 日早晨，雨強普遍在30～50 mm·h-1之間（圖1），最大小時雨強65.7 mm·h-1（10 日23—24 時）。根據(jù)玉林市水文中心9 月11 日09 時發(fā)布的洪峰信息，“?？?特大暴雨過程南流江博白縣水文站洪峰水位達53.38 m，漲水5.33 m，超警戒線3.18 m，造成南流江流域博白段出現(xiàn)超20 a 一遇的大洪水。

圖1 2023 年9 月10 日10 時—11 日10 時博白縣水鳴新和氣象站降水時序（單位：mm）

2 “?？睔垳u強降水預(yù)報偏差和預(yù)報難點

梳理本次特大暴雨過程的預(yù)報偏差和難點，主要有:

（1）各家數(shù)值模式對“?？睔垳u移動路徑和渦旋強度預(yù)報的分歧很大，中國氣象局全球同化預(yù)報系統(tǒng)（CMA-GFS）模式路徑偏南偏弱，歐洲中期天氣預(yù)報中心（EC）細網(wǎng)格模式路徑預(yù)報偏北，中國氣象局（CMA）各區(qū)域模式之間分歧很大，部分模式甚至預(yù)報殘渦不進入廣西。

（2）多家數(shù)值模式對9—11 日桂東南強降水過程預(yù)報分歧大，總體以中國氣象局中尺度天氣數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)（CMA-MESO）模式表現(xiàn)最佳，預(yù)報員主觀預(yù)報量級明顯偏小。選取降水時段強、范圍廣的9 日20 時—10 日20 時和10 日20 時—11 日08 時兩個時段進行預(yù)報偏差分析表明:對于2023 年9 月9 日20 時起報的24 h 降水，各家數(shù)值模式對桂東南強降雨落區(qū)均有反應(yīng)，CMA-GFS 和中國氣象局區(qū)域臺風數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)（CMA-TYM）預(yù)報量級顯著偏?。ㄖ挥兄杏?，局部大雨）外，EC 集合、EC 細網(wǎng)格、CMA-MESO、日本中分辨率數(shù)值模式（JAPAN-MR）模式均預(yù)報大雨到暴雨，其中CMA-MESO、JAPANMR 預(yù)報了局部大暴雨量級，對玉林市中南部的暴雨、局部大暴雨過程有較好指示意義，與實況強降水落區(qū)形態(tài)最為接近的為JAPAN-MR 模式。廣西壯族自治區(qū)氣象臺和中央氣象臺指導(dǎo)預(yù)報桂東南暴雨，暴雨范圍預(yù)報較為準確，而地市氣象臺暴雨預(yù)報范圍偏小。廣西神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報桂東南有暴雨到大暴雨，大暴雨范圍預(yù)報有所偏大，預(yù)報效果優(yōu)于EC 細網(wǎng)格。對10 日20 時起報的12 h 降水，CMA-GFS 預(yù)報量級和雨區(qū)效果最差，EC 細網(wǎng)格、JAPAN-MR 和CMA-MESO、CMA-TYM 對12 h 強降雨均有預(yù)報，但預(yù)報量級明顯偏小、強降雨范圍偏小。表現(xiàn)較好的是CMA-MESO 和西南區(qū)域數(shù)值預(yù)報模式系統(tǒng)（SWC-WARM）模式，均預(yù)報桂東南有暴雨到大暴雨、局部特大暴雨，但SWC-WARM 模式預(yù)報大暴雨和特大暴雨的范圍偏小。以CMA-MESO 預(yù)報最為接近實況，其對大暴雨以上落區(qū)范圍的把握都有很好的指示意義。中央氣象臺指導(dǎo)預(yù)報玉林市降雨量級只有中到大雨，明顯漏報；廣西壯族自治區(qū)氣象臺和地市氣象臺預(yù)報暴雨，預(yù)報量級偏小。廣西神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報桂東南有暴雨、局部大暴雨，預(yù)報效果優(yōu)于EC 細網(wǎng)格和上級指導(dǎo)預(yù)報。

（3）殘渦移動緩慢、路徑復(fù)雜，在桂東南回旋打轉(zhuǎn)時間長，路徑預(yù)報難度非常大，這是導(dǎo)致強降水預(yù)報難度高的原因之一。

（4）強雨區(qū)與殘渦相對位置關(guān)系發(fā)生明顯變化。9 月8 日下午殘渦進入桂東南地區(qū)時，前期強降雨區(qū)主要位于殘渦的東側(cè)，距離渦旋較遠（150km 以上）；而9 月10 日之后隨著西南季風的加強，強雨區(qū)逐漸靠近殘渦，位于殘渦東南側(cè)10～80 km 范圍內(nèi)，導(dǎo)致沿用前期的經(jīng)驗和判識做預(yù)報時出現(xiàn)時間上的偏差。

3 “?？睔垳u長久維持及其桂東南回旋原因分析

“?？蓖＞幒蟮臍垳u移動路徑可分為四個階段:第一階段是廣東境內(nèi)的西移為主路徑（6 日14 時至8 日14 時），移向相對穩(wěn)定，平均移速為9 km·h-1；第二階段是進入桂東南附近的回旋路徑（8 日14 時至11 日02 時），移向復(fù)雜，移動變慢，平均移速為7 km·h-1；第三階段是進入南寧市偏西移動路徑（11 日02 時至12 日02 時），移向相對穩(wěn)定，平均移速為9 km·h-1；第四階段是從崇左至防城港的南落路徑（12 日02 時至13 日08 時）。第二階段后期和第三階段前期的殘渦是造成桂東南強降雨的主要原因。下面具體分析“?？睔垳u長時間維持以及進入桂東南附近后出現(xiàn)回旋、移動變慢的原因。

3.1 殘渦夾在兩高之間的鞍型場中

分析500hPa 多個時次的位勢高度場和流場的演變發(fā)現(xiàn)，影響殘渦移動路徑的大型環(huán)流系統(tǒng)主要有: 大陸高壓、西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱副高）、西南季風及高空槽等。9 月6 日至11 日，后期在高空槽作用下，大陸高壓經(jīng)歷了由強盛到減弱的階段，位于菲律賓群島附近的海上副高則是逐漸西進的過程，而西南季風呈現(xiàn)出增強的趨勢。

9 月6 日下午至9 月8 日，臺風“海葵”停編后幾乎處于500 hPa 大陸高壓588 dagpm 線內(nèi)部。從高度場和流場看，9 月8 日08 時殘渦的東側(cè)（菲律賓群島以東洋面）為≥590 dagpm 的副高，同時其西側(cè)（云南西部）和北側(cè)分別是≥588 dagpm 和≥590 dagpm 的大陸高壓，在東、西、北三面形成高壓壩阻攔，“?？北粖A在其中，引導(dǎo)氣流較弱，移動緩慢。由于“?？本嚯x北側(cè)大陸高壓系統(tǒng)最近，因此其主要受北側(cè)大陸高壓南側(cè)偏東氣流引導(dǎo)，以緩慢西移為主。同時，位于日本島附近的第13 號臺風（熱帶風暴級）使大陸高壓和海上副高斷開，不能形成“虎口”狀形態(tài)，而出現(xiàn)鞍型場，這也是“?？币苿泳徛脑蛑弧?/p>

9 月9 日至10 日，隨著北支槽東移南壓，大陸高壓形態(tài)發(fā)生明顯改變，原在湖北附近的大陸高壓強度減弱（由590 dagpm 減弱為588 dagpm）、面積減小，而海上副高在緩慢西進，“?？北粖A在大陸高壓和海上副高之間，北側(cè)的偏東引導(dǎo)氣流減弱，逐漸出現(xiàn)向南分量。10 日02 時至20 時，“?？碧幱诎靶蛨鲋?，大陸高壓減弱使其南側(cè)氣壓梯度降低，從而導(dǎo)致“海葵”北側(cè)的偏東氣流減弱，而此時“海葵”南側(cè)的西南季風增強，導(dǎo)致引導(dǎo)氣流出現(xiàn)轉(zhuǎn)換，這是“?？痹诠饢|南地區(qū)出現(xiàn)回旋的環(huán)流背景。

9 月11—12 日四川附近高原橫槽逐漸轉(zhuǎn)豎，對“海葵”殘渦有向西偏北方向的吸引作用，從而使殘渦開始向西偏北方向移動。12—13 日地面冷空氣南下影響，迫使殘渦逐漸南落，最后進入北部灣。

可見，“?？睔垳u前期為三面高壓壩阻攔，此時主要受大陸高壓南側(cè)偏東氣流引導(dǎo)緩慢西行，后夾在兩高之間的鞍型場中，大陸高壓減弱而西南季風增強，引導(dǎo)氣流轉(zhuǎn)換，是“?？遍L久維持并長時間在桂東南回旋的環(huán)流背景。

3.2 東風帶中緯向帶狀弱的垂直風切變有利殘渦長時間維持

弱的垂直風切變是熱帶氣旋在東風帶里發(fā)生發(fā)展的基本條件之一［3］，風速垂直切變對登陸臺風長時間維持與穩(wěn)定發(fā)展有重要作用，850 hPa 和200 hPa 之間緯向風速差小于10 m·s-1的垂直風切變環(huán)境是臺風發(fā)生發(fā)展和維持的一個必要條件［7］。同時，當垂直風切變較小時，熱帶氣旋上下層渦度中心隨高度傾斜度較小，渦旋結(jié)構(gòu)比較對稱，從而有利渦旋系統(tǒng)的維持。

環(huán)境風垂直切變通常采用200 hPa 與850 hPa 之間風場的矢量差來計算［16］，這里參照PALMER 等［17］的求法，即:

式（1）中Shear200-850代表風垂直切變，u200、v200和u850、v850分別代表200 hPa 和850 hPa 上的緯向和經(jīng)向風速。本文采用ERA5 資料來進行計算。

分析圖2“?？边^程的垂直風切變情況可知，6—11 日的絕大部分時間，弱的垂直風切變區(qū)域與“?？币苿勇窂交疚呛?，大體呈東西緯向帶狀分布；“?？?移動路徑的南側(cè)或北側(cè)約60 km 范圍內(nèi)Shear200-850≤10 m·s-1，在約30 km 范圍內(nèi)Shear200-850≤5 m·s-1。東風帶中緯向帶狀弱的垂直風切變也是“?？睖u旋系統(tǒng)長時間維持的有利因素之一。

圖2 2023 年9 月8 日14 時（a）和10 日08 時（b）垂直風切變（Shear200－850）（單位：m·s－1）疊加“?？币苿勇窂?，D 為相應(yīng)時次殘渦的位置

3.3 中低層“海葵”保持結(jié)構(gòu)相對完整的渦旋系統(tǒng)且有增強趨勢

圖3 為影響桂東南前期（9 月8 日）、中期（9 月9—10 日）、后期（9 月11 日）殘渦中心附近的流場、渦度場、散度場隨高度的分布特征情況。分析發(fā)現(xiàn)，前期（8 日8 時，圖3a）從地面到低層850 hPa 殘渦中心附近有較大正渦度（＞21×10-5s-1），中心隨高度向東南傾斜、傾斜度較?。辉谥械蛯樱?50～700 hPa之間）正渦度為15×10-5s-1，結(jié)構(gòu)較垂直；但在700～500 hPa 之間殘渦正渦度中心隨高度向東傾斜了約100 km，上層200 hPa 殘渦總體位于南亞高壓東部脊附近，為反氣旋式輻散區(qū)。中期（9—10 日，圖3b、圖3c）中低層殘渦中心附近最大正渦度增大到27×10-5s-1以上，且垂直性增強，在700～500 hPa 之間殘渦正渦度中心隨高度依舊向東有明顯傾斜。后期（9月11 日）基本維持這種結(jié)構(gòu)特征。

圖3 沿“?？敝行牧鲌觥u度（藍等值線，單位：10－5s－1）、散度（陰影，顯示≤0 s－1，單位：10 －5s－1）徑向垂直剖面圖

可見，“?？?在影響桂東南關(guān)鍵時期（9—10日）殘渦有增強趨勢，這可能與西南季風增強并卷入到殘渦中心密切相關(guān)；在中低層（700 hPa 以下）“?？?幾乎保持垂直性良好、結(jié)構(gòu)相對完整的渦旋系統(tǒng)，即使在700～500 hPa 之間渦旋中心有明顯傾斜，但仍保持氣旋性正渦度，直到對流層上層才出現(xiàn)負渦度區(qū)和輻散區(qū)。因此，中低層氣旋式正渦度區(qū)有足夠的厚度，上層反氣旋式輻散疊加在中低層氣旋式正渦度之上；總體上殘渦的渦旋結(jié)構(gòu)相對完整，有利殘渦長時間維持。

3.4 始終與西南季風連結(jié)及下游暖區(qū)為殘渦提供能量補給

對地面溫度場的分布進行分析發(fā)現(xiàn)，“?？币苿勇窂较掠蔚貐^(qū)的溫度比上游地區(qū)明顯偏高，如7 日14 時，“?？敝行奈挥趶V東佛山附近，溫度為26 ℃左右，而移動方向的下游地區(qū)——廣西東南部溫度則高達30～34 ℃，殘渦移入溫度更高的環(huán)境中可以獲得能量補給，使渦旋暖心結(jié)構(gòu)得以維持。進一步分析登陸后的低層流場和FY4A 紅外云圖的演變可知，“?？钡臇|側(cè)和南側(cè)始終與西南季風相連，季風中旺盛的對流云團卷入“?？睔垳u的東側(cè)附近，特別是10 日隨著季風的進一步增強，季風對流云團直接卷入殘渦中心附近，低層西南季風帶來的暖濕氣流為“?？本S持和增強提供了很好的能量補給。

4 “海葵”殘渦特大暴雨成因

持續(xù)的水汽輸送和上升運動是暴雨發(fā)生的重要條件。殘渦與其他天氣（如冷空氣、高空槽、季風和急流等）疊加容易使暴雨增幅。分析可知，9 月7—11日“?？睔垳u影響華南時，受大陸高壓壩的阻擋，高空槽和冷空氣并沒有直接影響到華南，因此殘渦動力因子的不對稱分布及與地形、季風等的共同作用可能與此次強降水過程密切相關(guān)。

4.1 動力因子不對稱分布與殘渦暴雨落區(qū)的關(guān)系

受風垂直切變、地形摩擦、相鄰系統(tǒng)等影響，臺風在登陸時和登陸后會表現(xiàn)出不對稱結(jié)構(gòu)，而這種結(jié)構(gòu)又會造成暴雨落區(qū)的不對稱分布［8］。垂直速度、渦度、散度等動力因子的不對稱分布在一定程度上決定暴雨的落區(qū)。分析“?？蓖＞幒笾烈苿佑绊憦V西期間（9 月7—11 日）的殘渦結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，其從低層到中層依然保持渦旋結(jié)構(gòu)，且垂直結(jié)構(gòu)相對完整，但在低層等壓面上的垂直速度、渦度、散度分布是不對稱的，負垂直速度區(qū)主要分布在東側(cè)，負散度區(qū)主要分布在東側(cè)和北側(cè)，正渦度區(qū)主要分布在北側(cè)和東側(cè)，這種不對稱分布在移動過程中不斷發(fā)生變化，進而造成暴雨落區(qū)相對殘渦中心的位置關(guān)系也隨之發(fā)生改變，使暴雨預(yù)報難度加大。

邊界層輻合抬升動力條件對華南暴雨至關(guān)重要。由各動力場疊加流場及降水量分析動力因子分布與殘渦的相對位置關(guān)系的變化，以及強雨區(qū)與各動力因子的對應(yīng)關(guān)系（圖4）發(fā)現(xiàn):（1）9 月8 日08 時殘渦移至廣東省羅定市境內(nèi)，而05—11 時的6 h 降水量主要出現(xiàn)在珠三角地區(qū)，強降水落區(qū)主要位于殘渦東側(cè)約150 km 處。此時，殘渦的東側(cè)西南季風氣流與偏東氣流匯合在珠三角地區(qū)，形成輻合漸近線，對應(yīng)邊界層最強散度≤-15×10-5s-1，輻合強烈（圖4b1）；附近對應(yīng)均為上升運動區(qū)（圖4a1，垂直速度≤-1 Pa·s-1）和正渦度大值區(qū)（圖4c1）。珠三角地區(qū)的強降水帶與輻合漸近線的走向幾乎一致，也進一步證實了殘渦東側(cè)較遠的地方邊界層西南季風與偏東氣流兩支氣流匯合形成的輻合漸近線是引發(fā)強降水的主要抬升動力條件。而殘渦中心輻合和垂直速度都非常弱，因而并無強降水發(fā)生。（2）殘渦在桂東南回旋打轉(zhuǎn)后，10 日20 時中心移至六萬山的西側(cè)附近，此時強雨區(qū)主要發(fā)生在殘渦東南側(cè)約50 km 的玉林市，該市進入最強降水時段，強降水落區(qū)與渦旋中心距離明顯縮短；強降水主要發(fā)生在邊界層殘渦的東南側(cè)西南季風與東南氣流匯合形成的輻合漸近線附近，兩支氣流的匯合區(qū)伴隨有負的散度（圖4b2）、正的渦度（圖4c2）以及上升運動（圖4a2，垂直速度約為-0.5 Pa·s-1）?？梢姡瑲垳u東南側(cè)西南季風與東南氣流的輻合是引發(fā)桂東南強降水的主要動力抬升條件。

圖4 各動力場疊加925 hPa 流場及相應(yīng)時次前后6 h 降水量（mm，陰影），D 為殘渦的位置，藍色等值線為風速大?。@示≥10 m·s－1）。

綜上所述，殘渦附近動力因子分布是不對稱的。在強降水影響珠三角地區(qū)時，由于暖濕的西南季風和偏東氣流的卷入?yún)R合形成的輻合漸近線在東側(cè)（這兩支氣流夾角較大，偏東氣流較強），造成殘渦東側(cè)較遠的地方出現(xiàn)強水汽輻合抬升，造成珠三角地區(qū)強降水雨強強、范圍大。而殘渦進入玉林后，殘渦東南側(cè)的輻合漸近線趨于靠近殘渦中心，因此強降水落區(qū)也靠近殘渦中心，殘渦在桂東南長時間的回旋停留、卷入西南季風與東南風輻合是造成桂東南極端強降水的主要原因。

4.2 季風水汽源源不斷卷入

分析925 hPa 水汽通量及散度可知（圖5a），9 月8 日08 時的主要水汽輸送來源是南海海面，水汽通量大值區(qū)出現(xiàn)在廣東省中部，廣東暴雨區(qū)水汽通量達10～24 g·cm-1·hPa-1·s-1；而在11 日02 時（圖5b）水汽輸送來源為北部灣海面和南海海面，桂東南暴雨區(qū)水汽通量達14～20 g·cm-1·hPa-1·s-1，水汽通量散度均為負值?？梢姡昂？睔垳u東側(cè)從南?；虮辈繛澈Ｃ嫔霞撅L水汽源源不斷地卷入和輻合，有利強降水發(fā)生。

圖5 925 hPa 水汽通量及水汽通量散度

4.3 SA 雙偏振雷達回波特征

“海葵”殘渦進入玉林市境內(nèi)后與玉林雷達站最短距離僅30km，桂東南的強降水回波完全在雷達最佳覆蓋范圍內(nèi)，對回波移動發(fā)展能進行很好的觀測。分析反射率因子發(fā)現(xiàn)（圖6a），9 月10 日傍晚開始影響桂東南的強降水回波位于“海葵”殘渦的東南側(cè)，強降水回波呈現(xiàn)渦旋狀螺旋雨帶，大部回波反射率因子強度達30 dBZ 以上，最大為53 dBZ，為積層混合云降水回波，鑲嵌有明顯的對流降水回波。北部灣海面有西南季風云團不斷卷入，圍繞殘渦中心在東南側(cè)的西南風與東南風輻合區(qū)內(nèi)不斷有回波生成發(fā)展形成螺旋雨帶，從北海市至博白縣強降水回波向東北偏北方向移動，從博白縣至興業(yè)縣回波轉(zhuǎn)為西北偏北方向移動經(jīng)過同一個地方形成“列車效應(yīng)”長時間影響桂東南地區(qū)，導(dǎo)致連續(xù)長時間的短時強降水。從反射率（圖6d）和KDP剖面圖（圖6e）來看，40 dB 和0.5°·km-1以上的強降水回波幾乎都出現(xiàn)在5 km 高度以下，回波質(zhì)心較低，降水效率較高，屬于熱帶降水型回波。相比反射率因子，KDP與降水率成正比，可用來估測降水，KDP對降水估算具有明顯優(yōu)勢；ZDR值與雨滴直徑密切相關(guān)；而CC 反映了降水粒子的均一性。本次強降水回波的強反射率因子45～52 dBZ 區(qū)（圖6a），KDP在1～2°·km-1之間（圖6b），ZDR最大在0.5～2 dB 之間（雨滴直徑不大，圖6c），CC 幾乎都在0.98 以上（粒子均一性良好），對應(yīng)最大分鐘雨強約為1～1.4 mm·min-1之間。此次殘渦引發(fā)的桂東南強降水為積層混合降水回波、雨滴直徑不大、粒子均一性良好、雨強不算太大、但持續(xù)時間長是類似臺風熱帶型降水的一種特征。

5 結(jié)論與討論

通過對臺風“?？睔垳u復(fù)雜路徑、長久維持原因及引發(fā)廣西特大暴雨成因的分析，得到以下主要結(jié)論:

（1）“?？睔垳u生命史較長，移動緩慢、路徑復(fù)雜、一度出現(xiàn)回旋，引發(fā)桂東南極端強降水，多地氣象站打破建站以來歷史極值，歷史罕見。數(shù)值模式對“?？睔垳u移動路徑、渦旋強度以及強降水預(yù)報的分歧較大、總體上CMA-MESO 預(yù)報效果較好。殘渦移動過程中強雨區(qū)與殘渦相對位置關(guān)系發(fā)生變化，導(dǎo)致殘渦強降水預(yù)報普遍偏少、預(yù)報難度大。

（2）“?？睔垳u前期受到北、東、西三面高壓壩阻攔，此時主要受北側(cè)大陸高壓南側(cè)的弱偏東氣流引導(dǎo)，緩慢西移。后期夾在兩高之間的鞍型場中，大陸高壓減弱而西南季風增強，導(dǎo)致引導(dǎo)氣流轉(zhuǎn)換，是“?？痹诠饢|南地區(qū)回旋的環(huán)流背景。

（3）東風帶中緯向帶狀弱的垂直風切變，“?？睖u旋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在中低層保持相對完整且有增強趨勢，殘渦東側(cè)始終與西南季風相連及下游暖區(qū)為殘渦提供較好的能量補給，是殘渦長時間得以維持的有利因素。

（4）南海和北部灣海面的季風水汽源源不斷地從東側(cè)輸送進入“?？睔垳u中，兩支氣流匯合，有利強降水的發(fā)生。散度、垂直速度、渦度等動力因子呈現(xiàn)不對稱分布，且隨著殘渦移動而發(fā)生變化，導(dǎo)致殘渦強降水落區(qū)位置發(fā)生相應(yīng)變化。暖濕的西南季風和偏東氣流的卷入?yún)R合形成的輻合漸近線位于東側(cè)的廣東中部，強水汽輻合抬升導(dǎo)致廣東中部出現(xiàn)極端強降水。而殘渦進入玉林后，殘渦東南側(cè)的輻合漸近線趨于靠近殘渦中心，殘渦在桂東南回旋、長時間停留以及卷入的西南季風與東南風的輻合是造成桂東南特大暴雨的主要原因。

（5）此次強降水回波為積層混合云降水回波，伴有明顯對流降水回波，回波質(zhì)心低，降水效率高，屬于熱帶降水型回波。北部灣海面有西南季風云團不斷卷入殘渦東南側(cè)，同時圍繞殘渦中心在東南側(cè)不斷有回波生成發(fā)展北移形成螺旋雨帶。螺旋雨帶經(jīng)過同一個地方形成“列車效應(yīng)”長時間影響桂東南，導(dǎo)致桂東南出現(xiàn)長時間的短時強降水。