臺風(fēng)“暹芭”造成商丘暴雨過程的成因分析

尚玥　康莊

摘要 2022年7月5—6日，受臺風(fēng)“暹芭”影響，商丘地區(qū)出現(xiàn)暴雨、大暴雨天氣，多處遭受洪澇災(zāi)害。利用常規(guī)觀測資料、MICAPS資料、ERA5再分析資料和FY4A衛(wèi)星云圖等，對此次過程進(jìn)行了成因分析。結(jié)果表明：前期大陸高壓和西太平洋副熱帶高壓不斷加強(qiáng)，西南急流引導(dǎo)臺風(fēng)低壓向北偏東方向移動，商丘處于低空急流出口區(qū)左側(cè)，水汽條件充足。后期受西風(fēng)槽和臺風(fēng)倒槽共同影響，商丘低空偏南偏東急流加強(qiáng)，處于低槽底部與臺風(fēng)倒槽頂部相結(jié)合區(qū)域，中西部水汽輻合加強(qiáng)，熱力不穩(wěn)定條件更加有利?！板甙拧迸_風(fēng)從兩廣北上，急流長時間維持，后隨低槽東移配合臺風(fēng)倒槽繼續(xù)東北向移動，持續(xù)為商丘帶來降水。

關(guān)鍵詞 臺風(fēng)暴雨；天氣形勢；臺風(fēng)路徑

中圖分類號：P458 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）06–0097-04

臺風(fēng)是發(fā)生在熱帶或副熱帶洋面上的低壓渦旋，是一種強(qiáng)大而深厚的熱帶天氣系統(tǒng)。它是一個低緯度系統(tǒng)，但在一定的環(huán)流條件下，臺風(fēng)可以北上影響我國沿海和內(nèi)地，伴隨雷暴大風(fēng)、強(qiáng)降水等災(zāi)害性天氣的出現(xiàn)，可能導(dǎo)致衍生災(zāi)害的發(fā)生，危害人們的生命財產(chǎn)安全[1]。為此，眾多學(xué)者[2-8]對臺風(fēng)暴雨天氣過程進(jìn)行了相關(guān)研究。

商丘地處四省交界，是全國性的綜合交通樞紐，主要處于黃河沖積平原，農(nóng)業(yè)人口比重大。近年來，數(shù)次臺風(fēng)影響商丘地區(qū)并發(fā)生暴雨天氣[9-12]。受2022

年第3號臺風(fēng)“暹芭”影響，商丘市出現(xiàn)暴雨、大暴雨，此次過程降水范圍廣，持續(xù)時間長，各市（區(qū)、縣）均出現(xiàn)短時強(qiáng)降水，造成多個區(qū)縣遭受城市內(nèi)澇、農(nóng)田漬澇、房屋倒塌、設(shè)施農(nóng)業(yè)受損等。以往影響商丘的臺風(fēng)系統(tǒng)（如“溫比亞”“利奇馬”“煙花”）均在閩、浙登陸，后沿西北路徑深入，但此次“暹芭”臺風(fēng)從兩廣北上，后隨低槽東移配合臺風(fēng)倒槽繼續(xù)向東北移動。因此，商丘地區(qū)臺風(fēng)暴雨天氣過程變得更加復(fù)雜，此次研究對提高氣象預(yù)報預(yù)警服務(wù)水平具有重要意義。

1 天氣概況及災(zāi)情

受臺風(fēng)“暹芭”影響，2022年7月5日08：00—6日10：00，商丘市出現(xiàn)暴雨、大暴雨，并伴有短時強(qiáng)降水。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全市平均降水量124.1 mm，100～250 mm的站點(diǎn)有144個，50～100 mm的站點(diǎn)有43個。最大降水量出現(xiàn)在夏邑太平235.6 mm，最大小時雨強(qiáng)出現(xiàn)在夏邑太平69.6 mm。

此次過程降水范圍廣，持續(xù)時間長，各市（區(qū)、縣）均出現(xiàn)短時強(qiáng)降水（最大小時雨強(qiáng)均＞25 mm）。降水白天集中在中東部，夜間集中在中西部。

此次暴雨過程導(dǎo)致商丘市柘城、夏邑、睢縣、梁園區(qū)、永城市、睢陽區(qū)6個縣區(qū)遭受洪澇災(zāi)害。經(jīng)匯總統(tǒng)計(jì)：全市共9 355人受災(zāi)，緊急避險人員580人，緊急轉(zhuǎn)移安置458人（采取投親靠友的方式），造成農(nóng)作物玉米、辣椒、高粱、西瓜、桃子、梨子、菊花等受災(zāi)面積為886.33 hm2，其中成災(zāi)201.2 hm2，絕收103.07 hm2，家畜（羊）死亡2頭，房屋嚴(yán)重倒塌7間，一般損壞1間。經(jīng)濟(jì)損失共計(jì)約1 899.73萬元。

2 臺風(fēng)暴雨成因分析

2.1 環(huán)境場分析

從實(shí)況環(huán)境場（圖1）來看，4日08：00大陸高壓和西太平洋副熱帶高壓較弱，大陸高壓東脊點(diǎn)位于90°E附近，西太平洋副熱帶高壓位于130°E以東。4日08：00—5日08：00，大陸高壓和西太平洋副熱帶高壓不斷加強(qiáng)，并分別東移、西伸。副熱帶高壓前部西南急流加強(qiáng)，引導(dǎo)臺風(fēng)低壓向北偏東方向移動。5日08：00～20：00期間，大陸高壓繼續(xù)加強(qiáng)東移，副熱帶高壓維持，商丘市處于低空西南急流出口區(qū)左側(cè)，水汽條件充足。5日20：00臺風(fēng)低壓已達(dá)河南省南側(cè)，商丘市受臺風(fēng)倒槽和西風(fēng)槽共同影響，環(huán)流呈準(zhǔn)經(jīng)向分布，西風(fēng)帶有短波槽活動，副熱帶高壓呈東西帶狀，在西脊點(diǎn)120°E附近移動，臺風(fēng)倒槽北伸至30°N～40°N。商丘市處在低空偏南偏東急流左前方2～3°經(jīng)緯距內(nèi)。隨著低槽東移和臺風(fēng)低壓東北向移動，商丘市基本處于850 hPa T-Td ≤4 ℃500 hPa低槽底部與臺風(fēng)倒槽頂部相結(jié)合區(qū)域的偏東2°經(jīng)距內(nèi)的暴雨區(qū)內(nèi)。6日08：00 700 hPa臺風(fēng)倒槽頂部深入24 h負(fù)變溫區(qū)，倒槽與西風(fēng)槽合并，全市降水趨于結(jié)束。

2.2 探空分析

從阜陽站5日08：00的環(huán)境條件來看，250 hPa以下相對濕度較大，水汽飽和層深厚。近地面層到600 hPa條件不穩(wěn)定特征明顯，自由對流高度（LFC）很低而平衡高度（EL）幾乎達(dá)對流層頂，CAPE值為1 382 J/kg，對流有效位能較強(qiáng)。中低空風(fēng)速風(fēng)向隨高度變化較小，無明顯的垂直風(fēng)切變，僅高空風(fēng)向隨高度升高有一定的順轉(zhuǎn)。水汽、大氣不穩(wěn)定條件好，動力條件一般。

2.3 物理量場分析

從水汽條件來看（圖2），此次過程中商丘地區(qū)水汽充足。水汽輸送主要集中于對流層的下半部，其中最大輸送量出現(xiàn)在700～850 hPa高度，水汽輸送通常用水汽通量和水汽通量散度描述，水汽通量是流經(jīng)該地區(qū)的水汽量大小，水汽通量散度是衡量該地區(qū)水汽量的集中程度。5日白天至夜間，大部分地區(qū)850 hPa水汽通量>12 g/（cm2·hPa·s）、700 hPa水汽通量>6 g/（cm·hPa·s），夜間部分地區(qū)分別>18和15 g/（cm·hPa·s）。但全市大部水汽幅合一般，850 hPa水汽通量散度>?0.6×10-7g/（cm2·hPa·s），700 hPa水汽通量散度> ?0.3×10-7g/（cm2·hPa·s），夜間中西部地區(qū)稍明顯。

此次降水過程的水汽通量分布存在明顯的不對稱結(jié)構(gòu)，臺風(fēng)低壓主體東南部水汽通量明顯大于其他方位。從熱力不穩(wěn)定條件來看（圖3），5日白天至夜間，全市K指數(shù)持續(xù)>35 ℃，夜間20：00>40 ℃?？梢姡滋鞆?qiáng)盛的西南急流為商丘提供了充足的水汽，且存在有利的熱力條件，但動力條件一般，夜間隨著西風(fēng)槽東移和臺風(fēng)低壓東北移，商丘中西部水汽輻合加強(qiáng)，熱力不穩(wěn)定條件更加有利，與商丘降水時空分布相吻合。

2.4 衛(wèi)星云圖分析

從衛(wèi)星云圖（圖4）來看，臺風(fēng)低壓北上過程中，渦旋云系非對稱結(jié)構(gòu)逐漸明顯，螺旋結(jié)構(gòu)不斷松散至消亡。5日08：00臺風(fēng)低壓外圍西南急流出口區(qū)左側(cè)云帶逐漸生成并北移，影響商丘地區(qū)。5日20：00臺風(fēng)低壓已達(dá)河南省信陽南側(cè)，受臺風(fēng)倒槽和西風(fēng)槽共同影響，商丘地區(qū)處在500 hPa低槽底部與臺風(fēng)倒槽頂部相結(jié)合區(qū)域東側(cè)和低空偏南偏東急流左前方，暴雨云團(tuán)不斷生成并東北方向移動，云團(tuán)分布不均，云頂溫度較低。

2.5 雷達(dá)回波分析

此次降水過程中，層積云和積云狀降水回波主要從商丘南部持續(xù)往北偏東方向移動，影響時間商丘地區(qū)時間長。商丘地區(qū)3個主要短時強(qiáng)降水時段為：5日11：00～13：00，5日18：00～19：00，

6日05：00～08：00。這3個時段的雷達(dá)回波特征與之對應(yīng)，雷達(dá)回波強(qiáng)中心的基本反射率達(dá)55～60 dBz，質(zhì)心高度維持在較低高度，回波頂高達(dá)9～10 km，且5日11：00～13：00回波移動具有“列車效應(yīng)”，6日05：00～08：00速度場有輻合，符合短時強(qiáng)降水的指標(biāo)。

3 預(yù)報模式偏差分析

對比分析各模式預(yù)報結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CMA-GD和CMA-BJ較好，EC和CMA-MESO量級偏小，CMA-GFS和CMA-SH9量級落區(qū)均有偏差。中尺度模式可靠性較強(qiáng)。在模式穩(wěn)定性上，CMA-SH9、CMA-GFS和EC較為穩(wěn)定，降水量總體不同程度偏小；CMA-GD模式調(diào)整較大，臨近時次調(diào)整效果最好。

商丘市氣象臺參考了EC預(yù)報的形勢場和低壓中心移動路徑，從結(jié)果來看，EC預(yù)報低壓中心移動路徑較好，略偏西，本地訂正考慮到低空急流持續(xù)時間較長，將為全市提供充足水汽，臺風(fēng)倒槽東北移過程中渦度平流提供有利的抬升觸發(fā)條件，故將大暴雨落區(qū)向東延伸。從EC預(yù)報的物理量場考慮，水汽條件很好，850 hPa比濕>16 10-3 g/kg，整層可降水量> 75 mm，850 hPa和700 hPa水汽通量散度范圍分別為≤-2和-2～0 10-7g/（cm2·hPa·s），但也考慮到相同量級暴雨下商丘水汽量通常大于同省其他地區(qū)；從垂直速度和散度預(yù)報來看，動力條件較差；K指數(shù)好。從落區(qū)來看，后半夜商丘西部條件更有利，這與實(shí)際情況相一致。但EC是大尺度模式，其參數(shù)化方案的局限性使得其對強(qiáng)降水預(yù)報偏弱，因而整體降水量級和暴雨極值偏小。

4 結(jié)論

（1）此次天氣過程中，前期大陸高壓和西太平洋副熱帶高壓不斷加強(qiáng)，西南急流引導(dǎo)臺風(fēng)低壓向北偏東方向移動。商丘處于低空西南急流出口區(qū)左側(cè)，水汽條件充足，且存在有利的熱力條件。

（2）后期隨著西風(fēng)槽東移和臺風(fēng)低壓東北移，商丘低空偏南偏東急流加強(qiáng)，基本處于低槽底部與臺風(fēng)倒槽頂部相結(jié)合區(qū)域的偏東2°經(jīng)距內(nèi)。受此影響，商丘中西部水汽輻合加強(qiáng)，熱力不穩(wěn)定條件更加有利，與商丘此次降水時空分布相吻合。

（3）與以往影響商丘的從閩、浙登陸的臺風(fēng)系統(tǒng)不同，“暹芭”臺風(fēng)從兩廣北上，低壓外圍螺旋云系帶來降水，急流長時間維持，隨低槽東移配合臺風(fēng)倒槽繼續(xù)東北向移動，持續(xù)影響商丘。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Cause Analysis of A Rainstorm Process in Shangqiu Caused by Typhoon “Chaba”

Shang Yue et al（Shangqiu Bureau of Meteorology， Shangqiu， Henan 476000）

Abstract Affected by Typhoon “Chaba” on July 5-6， 2022， heavy rainstorm weather occurred in Shangqiu area， and many places suffered floods. Based on conventional observation data， MICAPS data， ERA5 reanalysis data， FY4A satellite cloud images and so on， the causes of this process were analyzed. The results show that Continental High and West Pacific Subtropical High continuously strengthened in the early stage， and the southwest jet guided the typhoon low to move north by east. Shangqiu was in the left side of the low-level jet export area， with sufficient water vapor conditions. In the later period， under the influence of westerly trough and inverted trough， low-level southern and eastern jet strengthened in Shangqiu， and Shangqiu was located in the combined area of the bottom of the pressure trough and the top of the inverted trough. Water vapor convergence strengthened and thermal conditions of instability were more favorable in Midwest. Unlike the typhoon systems that affected Shangqiu from Fujian and Zhejiang in the past， Typhoon “Chaba” came from Guangdong and Guangxi， and the jet maintained for a long time. Later， with the pressure trough moving east， the inverted trough continued to move northeast and continuously brought precipitation to Shangqiu.

Key words Typhoon rainstorm; Weather situation; Typhoon track

基金項(xiàng)目 商丘市氣象局面上項(xiàng)目（SQ202303）。

作者簡介 尚玥（1995—），男，江蘇徐州人，助理工程師，主要從事氣象研究。*通信作者：康莊（1989—），男，河南商丘人，工程師，主要從事氣象研究，E-mail：sqksj@126.com。

收稿日期 2023-03-28