陳淑琴，黃輝

（浙江省舟山市氣象局，浙江舟山316004））

臺(tái)風(fēng)“麥莎”在舟山引起的特大暴雨的成因分析

陳淑琴，黃輝

（浙江省舟山市氣象局，浙江舟山316004））

通過對(duì)雷達(dá)資料、衛(wèi)星云圖、天氣形勢(shì)和物理量的診斷分析，認(rèn)為臺(tái)風(fēng)“麥莎”在舟山產(chǎn)生特大暴雨的原因主要有3個(gè)：（1）臺(tái)風(fēng)登陸后減弱緩慢，主要是由于其東面大范圍的輸入云帶提供與水汽和能量，同時(shí)高空急流形成的輻散場(chǎng)和次級(jí)垂直環(huán)流也是非常有利的條件；（2）舟山地區(qū)的水汽輻合、高空輻散、上升速度等物理量都非常有利于強(qiáng)降水；（3）“麥莎”處于對(duì)流不穩(wěn)定環(huán)境中，對(duì)流發(fā)展旺盛，是強(qiáng)降水形成的另一個(gè)重要原因。

臺(tái)風(fēng)“麥莎”；舟山；特大暴雨

1 引言

熱帶氣旋登陸引起的強(qiáng)降水，降水量大，時(shí)段集中，常常會(huì)產(chǎn)生山洪、泥石流等次生災(zāi)害，給人民生命財(cái)產(chǎn)的安全帶來巨大的威脅。目前對(duì)臺(tái)風(fēng)降水的定量預(yù)報(bào)水平與實(shí)際要求還有很大的差距，所以有必要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。陳聯(lián)壽等[1～6]對(duì)登陸熱帶氣旋的降水問題已經(jīng)做了大量的研究，一般認(rèn)為熱帶氣旋登陸時(shí)，如果北方有弱冷空氣滲透，中低緯度系統(tǒng)相結(jié)合，會(huì)加大大氣的斜壓性，往往會(huì)產(chǎn)生很大的過程雨量，但這次臺(tái)風(fēng)“麥莎”過程沒有明顯冷空氣結(jié)合，卻產(chǎn)生了歷史上罕見的降水量，有的指標(biāo)甚至創(chuàng)造了歷史記錄，所以值得進(jìn)行分析。

2 臺(tái)風(fēng)“麥莎”概況

2005年第9號(hào)熱帶風(fēng)暴“麥莎”于7月31日20時(shí)在菲律賓以東洋面上生成，生成后一直朝西北方向移動(dòng)，8月2日上午加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，3日凌晨進(jìn)一步加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)。臺(tái)風(fēng)“麥莎”于6日凌晨3時(shí)40分在臺(tái)州市玉環(huán)縣干江鎮(zhèn)登陸，登陸時(shí)中心氣壓950 hPa，近中心最大風(fēng)力12級(jí)以上（45 m/s），登陸后臺(tái)風(fēng)繼續(xù)朝西北方向移動(dòng)，7日逐漸轉(zhuǎn)偏北方向移動(dòng)，經(jīng)江蘇、山東，進(jìn)入渤海，9日05時(shí)在渤海消亡。

受0509號(hào)臺(tái)風(fēng)“麥莎”影響，自8月5日下午起至7日凌晨，舟山沿海有26個(gè)自動(dòng)測(cè)風(fēng)站風(fēng)力達(dá)到或超過12級(jí)，12級(jí)及以上大風(fēng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)38個(gè)小時(shí)，其中2個(gè)站為49.1 m/s（金塘，出現(xiàn)時(shí)間6日10:30時(shí)）和49.2 m/s（東亭，出現(xiàn)時(shí)間6日11:29時(shí)）。由于長(zhǎng)時(shí)間受臺(tái)風(fēng)螺旋雨帶影響，舟山市出現(xiàn)了大暴雨，局部特大暴雨，各測(cè)站具體過程雨量見表1。如此大的過程雨量在舟山歷史上是罕見的，6日的24小時(shí)降水量有多個(gè)測(cè)站均破了日降水量歷史記錄。

3 雷達(dá)回波分析

新一代多普勒天氣雷達(dá)提供了高時(shí)空分辨率的資料，可以直觀地了解臺(tái)風(fēng)的發(fā)展、移動(dòng)、和降水的分布情況。

舟山多普勒雷達(dá)從8月5日19:30時(shí)開始可以探測(cè)到臺(tái)風(fēng)眼、眼壁回波，臺(tái)風(fēng)登陸前結(jié)構(gòu)非常完整，眼很清晰，有雙眼壁。眼壁附近的回波并不是很強(qiáng)，最強(qiáng)的回波只有30～35 dbz，而外面的螺旋雨帶的回波有35～40 dbz，最強(qiáng)回波達(dá)50 dbz。臺(tái)風(fēng)6日3:40時(shí)在臺(tái)州玉環(huán)縣登陸（見圖1a），登陸后緩慢向西北方向移動(dòng)，強(qiáng)度減弱很慢，在17時(shí)雷達(dá)還可以探測(cè)到臺(tái)風(fēng)眼（見圖1d）。登陸后臺(tái)風(fēng)眼附近的回波減弱，但臺(tái)風(fēng)東部的螺旋雨帶卻有了明顯的加強(qiáng)，螺旋結(jié)構(gòu)也更加明顯（見圖1b～d）。螺旋雨帶由臺(tái)風(fēng)的東南象限伸向東北象限，再由東北象限旋入臺(tái)風(fēng)中心，也就是從海上進(jìn)入臺(tái)州、寧波、舟山等地，這條螺旋雨帶強(qiáng)度非常高，有多處回波中心達(dá)45 dbz。因?yàn)檫@條螺旋雨帶的移動(dòng)方向與螺旋雨帶的走向正好一致（螺旋雨帶是西北東南走向，移動(dòng)正好向西北方向移動(dòng)），所以強(qiáng)雨帶一直經(jīng)過寧波、舟山等地，也就是說存在列車效應(yīng)。6日20時(shí)以后臺(tái)風(fēng)中心北上，達(dá)到30oN，強(qiáng)度有所減弱，螺旋雨帶結(jié)構(gòu)逐漸變得不完整了，但在舟山附近的回波仍非常強(qiáng)，大范圍的回波強(qiáng)于45 dbz。而且在舟山南面，沿著臺(tái)州、寧波海岸線，不斷有新的回波生成，并且發(fā)展加強(qiáng)，向北移動(dòng)，到達(dá)舟山，直到7日6時(shí)以后回波才逐漸離開舟山。舟山本島西部地區(qū)從6日13時(shí)到7日4時(shí)一直處于強(qiáng)于30 dbz的回波覆蓋下。

根據(jù)雷達(dá)回波情況看，臺(tái)風(fēng)“麥莎”過程有幾個(gè)特點(diǎn)：

圖1 2005年8月6日舟山雷達(dá)回波（0.5度仰角）

（1）臺(tái)風(fēng)在登陸后減弱不明顯，登陸十幾個(gè)小時(shí)后還能探測(cè)到臺(tái)風(fēng)眼；

（2）臺(tái)風(fēng)雨帶的分布不均，強(qiáng)的螺旋雨帶始終在臺(tái)風(fēng)的東部，而且位置幾乎不變；

（3）臺(tái)風(fēng)雨帶的回波強(qiáng)度強(qiáng)，最強(qiáng)回波達(dá)50 dbz。

臺(tái)風(fēng)東側(cè)強(qiáng)的螺旋雨帶其移動(dòng)方向與走向一致，使強(qiáng)回波長(zhǎng)時(shí)間覆蓋舟山地區(qū)，呈“列車效應(yīng)”，從而在局地產(chǎn)生特大暴雨。

4 特大暴雨成因分析

4.1 臺(tái)風(fēng)登陸后強(qiáng)度減弱慢及強(qiáng)雨帶分布的原因分析

2004年8月臺(tái)風(fēng)“云娜”在浙江臺(tái)州市溫嶺縣登陸，同樣是8月在臺(tái)州登陸的臺(tái)風(fēng)，登陸時(shí)中心氣壓都是950 hPa，“云娜”登陸20小時(shí)后中心氣壓為992 hPa，“麥莎”登陸20小時(shí)后中心氣壓仍有985 hPa，“麥莎”登陸十幾個(gè)小時(shí)后在雷達(dá)回波上還能看到臺(tái)風(fēng)眼，這說明臺(tái)風(fēng)“麥莎”登陸后強(qiáng)度減弱很慢。

從衛(wèi)星云圖上看（見圖2），臺(tái)風(fēng)“麥莎”有一個(gè)很特別的情況，在它的東面一直有一塊對(duì)流云團(tuán)，范圍很大，和一般的熱帶氣旋差不多大小，強(qiáng)度也比較強(qiáng)，只是沒有明顯的渦旋結(jié)構(gòu)。它一直在臺(tái)風(fēng)“麥莎”的東面，開始時(shí)距離很近，后來和臺(tái)風(fēng)“麥莎”的云系就連在一起了。在臺(tái)風(fēng)北上的過程中，它一直和臺(tái)風(fēng)云系連在一起，在副高南側(cè)偏東氣流的引導(dǎo)下，它好像一個(gè)強(qiáng)大的后緩團(tuán)，不斷的向臺(tái)風(fēng)中輸送水汽和能量，對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的維持起了很大的作用。

圖2 2005年8月6日15時(shí)MTSAT紅外云圖

采用氣象常規(guī)探空資料，用逐步訂正法進(jìn)行客觀分析、計(jì)算各種診斷分析物理量。從物理量場(chǎng)來看，臺(tái)風(fēng)“麥莎”登陸后減弱緩慢有以下幾個(gè)有利的條件：

（1）水汽條件。臺(tái)風(fēng)“麥莎”登陸后基本沿浙江沿海北上，海上的偏東風(fēng)水汽輸送帶一直維持。由于北面在黃海、日本海存在一個(gè)高壓，在副高南側(cè)偏東急流的引導(dǎo)下，東海的水汽源源不斷地向臺(tái)風(fēng)附近輸送，晁淑懿［7］也提出黃海、日本海塊狀高壓的存在和維持是北上臺(tái)風(fēng)暴雨的一個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)。6日20時(shí)在副高以南的地區(qū)水汽通量散度都為負(fù)值，最大值達(dá)4×10-3m/s（見圖3），充足的水汽供應(yīng)是臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度維持的一個(gè)重要條件。而且強(qiáng)的水汽通量輻合區(qū)在臺(tái)風(fēng)的東南部，與強(qiáng)降水主要分布在臺(tái)風(fēng)的東部比較一致；

圖3 2005年8月6日20時(shí)925 hPa水汽通量散度（單位：10-3m/s）

（2）臺(tái)風(fēng)的高空有很強(qiáng)的輻散。圖4是6日20時(shí)散度和風(fēng)矢量沿30°N垂直分布，在臺(tái)風(fēng)附近400 hPa以下為輻合，400 hPa以上為較強(qiáng)的輻散，200 hPa附近的強(qiáng)中心達(dá)24×10-6s-1，位置在臺(tái)風(fēng)中心的東面，與臺(tái)風(fēng)強(qiáng)的雨帶的位置對(duì)應(yīng)得也比較好。在200 hPa附近高空有急流，在急流的下方，有一個(gè)明顯的次級(jí)環(huán)流，在123oE附近，有強(qiáng)的上升氣流，在150 hPa附近轉(zhuǎn)為偏西氣流，在132oE附近，是下沉氣流，在低層為偏東氣流，形成一個(gè)閉合的環(huán)流圈。這個(gè)環(huán)流圈有利于臺(tái)風(fēng)東部上升運(yùn)動(dòng)的維持，對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的維持也有重要的作用。上升運(yùn)動(dòng)主要在120oE以東，所以強(qiáng)的降水也主要出現(xiàn)在120oE以東；

（3）低層有暖平流。6日08時(shí)850 hPa在浙江沿海一帶就出現(xiàn)暖平流，中心在舟山附近，6日12時(shí)暖平流進(jìn)一步加強(qiáng)，范圍進(jìn)一步加大。在溫度平流沿122oE的垂直剖面分布圖上（圖略），低層在30oN以南有比較強(qiáng)的暖平流。根據(jù)垂直運(yùn)動(dòng)方程，暖平流區(qū)，有上升運(yùn)動(dòng)。暖平流使高空等壓面升高，使溫壓場(chǎng)不平衡，在氣壓梯度力作用下，必產(chǎn)生水平輻散，為保持質(zhì)量連續(xù)，將產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)，有利于地面氣旋發(fā)展。

圖4 2005年8月6日20時(shí)散度和風(fēng)矢量沿30oN垂直分布（單位：10-6s-1）

4.2 臺(tái)風(fēng)云系內(nèi)強(qiáng)對(duì)流發(fā)展旺盛

圖5 2005年8月6日20時(shí)沿122oE經(jīng)線的θse垂直結(jié)構(gòu)

這次強(qiáng)降水形成還有一個(gè)重要的原因是臺(tái)風(fēng)云系內(nèi)強(qiáng)對(duì)流發(fā)展旺盛。不但雷達(dá)回波的強(qiáng)度強(qiáng)，從雷達(dá)的速度產(chǎn)品也能分析到強(qiáng)對(duì)流的一些特征。6日的速度產(chǎn)品上風(fēng)速零線順轉(zhuǎn)，說明低層有暖平流，而且風(fēng)速零線向北面合攏，呈V型，最強(qiáng)時(shí)零線夾角達(dá)130o，說明低層有很強(qiáng)的輻合。最重要的特征是在風(fēng)速零線上出現(xiàn)了一些小的波動(dòng)，尤其是出現(xiàn)最大過程雨量的金塘附近，有一個(gè)很強(qiáng)的風(fēng)速輻合線，零線附近正負(fù)速度差為11～20 m/s。在風(fēng)速零線上，經(jīng)常有這種小的波動(dòng)，這種波動(dòng)始終在金塘附近擺動(dòng)，造成強(qiáng)降雨長(zhǎng)時(shí)間維持。

強(qiáng)對(duì)流發(fā)生需要不穩(wěn)定層結(jié)條件，6日20時(shí)在舟山附近（30oN，122oE），低層有暖平流，中層有冷平流（圖略），有利于形成大的溫度垂直遞減率。從θse沿122oE經(jīng)線的垂直剖面圖（見圖5）上看，在中低層θse隨高度減小，為對(duì)流不穩(wěn)定區(qū)，有利于強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生，所以6日20時(shí)以后當(dāng)臺(tái)風(fēng)主體云系逐漸離開舟山后，舟山南面不斷有新的回波沿浙北沿海生成，并且發(fā)展加強(qiáng)，北上影響舟山地區(qū)。而且從圖4可以看出等θse面有明顯的傾斜，根據(jù)吳國(guó)雄［8］提出的濕位渦守恒的原理，由于θse面的傾斜，大氣水平風(fēng)垂直切變或濕斜壓性的增加，能夠?qū)е麓怪睖u度的顯著發(fā)展，也有利于氣旋的維持、產(chǎn)生強(qiáng)降水。

5 結(jié)論

通過對(duì)雷達(dá)資料的分析，認(rèn)為臺(tái)風(fēng)“麥莎”登陸后減弱緩慢，雨帶分布不均勻，強(qiáng)回波長(zhǎng)時(shí)間覆蓋舟山，是特大暴雨產(chǎn)生的直接原因。通過對(duì)衛(wèi)星云圖、天氣形勢(shì)和物理量的進(jìn)一步診斷分析臺(tái)風(fēng)減弱緩慢和強(qiáng)雨帶分布的原因，可以得出以下結(jié)論：

（1）臺(tái)風(fēng)登陸后強(qiáng)度的維持主要是由于其東面大范圍的輸入云帶提供與水汽和能量，同時(shí)高空急流形成的輻散和次級(jí)垂直環(huán)流也是非常有利的條件；

（2）在臺(tái)風(fēng)的東部低層水汽輻合、高空輻散、強(qiáng)上升氣流等物理特征都比西部更有利于降水，與臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)雨帶主要分布在東部有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

（3）臺(tái)風(fēng)處于對(duì)流不穩(wěn)定環(huán)境中，對(duì)流發(fā)展旺盛，是強(qiáng)降水形成的另一個(gè)重要原因。

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A

1003-0239（2011）02-0023-05

2010-06-29

陳淑琴(1975-)，女，高級(jí)工程師，主要從事短期及短時(shí)天氣預(yù)報(bào)及相關(guān)的研究工作。E-mail:charrie163@163.com

表1 臺(tái)風(fēng)“麥莎”影響舟山的雨量（單位：mm）

測(cè)站過程總雨量6日24小時(shí)雨量定海339.3 283.5普陀136.6 98.9岱山184.2 163.0嵊泗232.5 215.3金塘538 486.5六橫487 445.2