臺風(fēng)“海燕”過境海南島數(shù)值模擬及暴雨成因診斷

徐　紅，程　攀，王瑞麗

(1.沈陽區(qū)域氣候中心,遼寧　沈陽　110166；2.中國人民解放軍94675部隊氣象站，浙江　杭州　310053； 3.武漢市氣象臺，湖北　武漢　430040)

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臺風(fēng)“海燕”過境海南島數(shù)值模擬及暴雨成因診斷

徐紅1，程攀2，王瑞麗3

(1.沈陽區(qū)域氣候中心,遼寧沈陽110166；2.中國人民解放軍94675部隊氣象站，浙江杭州310053； 3.武漢市氣象臺，湖北武漢430040)

摘要：利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析資料、地面觀測降水資料、FY-2E衛(wèi)星相當黑體溫度資料，采用WRF中尺度數(shù)值模式對2013年11月9—11日臺風(fēng)“海燕”過程進行數(shù)值模擬，并對期間海南暴雨天氣診斷分析。結(jié)果表明：臺風(fēng)“海燕”攜帶的大量水汽，為海南暴雨提供了豐富的水汽來源；TBB梯度高值區(qū)與暴雨強度及落區(qū)有很好的對應(yīng)關(guān)系。地形在暴雨過程中起到重要作用，初期臺風(fēng)外圍偏東氣流遇海南中部高山產(chǎn)生地形重力波，促使局地輻合上升，產(chǎn)生降水；隨著臺風(fēng)靠近，風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏南且風(fēng)速增大，地形作用促使氣流強烈抬升，在低層產(chǎn)生強對流中尺度系統(tǒng)，并與高層輻散系統(tǒng)配合，產(chǎn)生強降水。

關(guān)鍵詞：臺風(fēng)“海燕”；數(shù)值模擬；診斷分析；地形

引言

臺風(fēng)是形成在熱帶海洋上的強烈天氣系統(tǒng)，是地球上最具破壞力的自然災(zāi)害之一[1]。我國是世界上臺風(fēng)登陸最多的國家，在24 h累積降水記錄中，排在前6位的強降水事件均由臺風(fēng)引發(fā)[2-4]。臺風(fēng)所引起的暴雨常導(dǎo)致水庫決堤、山體滑坡、泥石流、山洪等自然災(zāi)害，嚴重威脅著人民生命財產(chǎn)。因此，加強對臺風(fēng)的研究具有重要的現(xiàn)實意義[5]。海南處在西北太平洋臺風(fēng)的西移路徑上,素有“臺風(fēng)走廊”之稱，影響海南的熱帶氣旋平均每年有6～7個，其中2.6個熱帶氣旋登陸海南[6]。除強風(fēng)致災(zāi)外，臺風(fēng)所產(chǎn)生的暴雨洪澇是海南的主要自然災(zāi)害, 熱帶氣旋降水平均占海南年總降水量的30%[7]。臺風(fēng)暴雨與臺風(fēng)自身結(jié)構(gòu)狀態(tài)密切關(guān)聯(lián)。趙付竹等[8]對“納沙”、“尼格”臺風(fēng)對比分析時指出，登陸臺風(fēng)動力結(jié)構(gòu)和水汽輻合的不對稱分布，導(dǎo)致暴雨落區(qū)和強度存在顯著差異；許向春等[9]指出，海南臺風(fēng)降水受登陸臺風(fēng)前強對流、螺旋雨帶以及眼區(qū)附近的云墻等多個系統(tǒng)共同影響；劉少軍等[10]指出，1953—2005年間登陸海南島的臺風(fēng)產(chǎn)生的年平均降水量與地形因子呈明顯的線性關(guān)系, 海南臺風(fēng)過程降水變化的空間特征表現(xiàn)與地形分布存在明顯的一致型；陳聯(lián)壽等[11]認為臺風(fēng)登陸后的低壓維持、豐富的水汽輸送、中低緯環(huán)流的相互作用、中尺度系統(tǒng)影響和地形作用是造成臺風(fēng)特大暴雨的基本成因；許孌等[12]指出，水汽通量散度利用垂直運動和水汽散度這2個引發(fā)暴雨的關(guān)鍵因子，能夠較好地判斷強降水的范圍及中心。

近年來，隨著氣象衛(wèi)星、多普勒雷達等非常規(guī)觀測資料的加入，以及數(shù)值預(yù)報技術(shù)的迅猛發(fā)展，有效推動了臺風(fēng)研究水平的提高。然而臺風(fēng)暴雨的預(yù)報準確率卻依然較低，距離需求仍有較大差距[13]。因此，需要從大量臺風(fēng)個例中去研究臺風(fēng)機制，特別是伴隨的暴雨災(zāi)害更值得深入研究。2013年第30號臺風(fēng)“海燕”，是1949年以來11月登陸或擦過海南的最強臺風(fēng)，其降水總量呈現(xiàn)南北非對稱分布，產(chǎn)生的強降水在當?shù)卦斐蓢乐氐慕?jīng)濟損失和人員傷亡。本文利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析資料、FY-2E相當黑體溫度、新一代中尺度數(shù)值模式WRF(Weather Research Forecasting)輸出的精細化資料，對該臺風(fēng)經(jīng)過海南時產(chǎn)生的暴雨過程進行動力診斷，以加深對晚秋季節(jié)影響海南臺風(fēng)暴雨產(chǎn)生機制的認識，以期為海南臺風(fēng)暴雨預(yù)報提供參考。

1暴雨過程

2013年第30號臺風(fēng)“海燕”，11月4日08：00(北京時，下同)在美國關(guān)島東南方1 100 km的西北太平洋洋面上生成后一路西行，并持續(xù)加強；10日16：00，位于海南省樂東縣鶯歌海鎮(zhèn)西偏南方向約25 km的近海海面上(18.4°N、108.5°E)，中心附近最大風(fēng)力高達14級，風(fēng)速42 m·s-1，擦過海南西南部后移入北部灣。11月10—12日，海南大部降水量100～250 mm，部分地區(qū)超過250 mm，其中保亭局地降水量達545 mm，導(dǎo)致海南省19個市縣 204.48 萬人受災(zāi)，農(nóng)作物受災(zāi)面積達122 063 hm2，37 016 hm2絕收。

從圖1可看出，在臺風(fēng)“海燕”影響下，海南降水總量呈現(xiàn)南北非對稱分布，在19°N以北降水較少，以南較多。暴雨中心位于五指山附近，總降水量>500 mm；總降水量從暴雨中心向四周逐漸減少。通過暴雨中心逐小時降水量(圖1b)看出，降水主要集中在11月9日12：00—11日06：00之間。從9日14：00開始陸續(xù)有少量降水產(chǎn)生，降水強度<10 mm·h-1；10日00：00后，降水突然增大，05：00達到40 mm左右；06:00降水減小至18 mm，07:00再次增大，一度達到40 mm以上；之后降水減小，17:00達到最低；19:00再次增大，但強度較小，22:00最高僅為25 mm；之后降水開始減小，11日02:00之后降水基本結(jié)束。

2環(huán)流形勢

陶詩言[14]和丁一匯[15]等指出，暴雨通常在有利的大尺度環(huán)流條件下產(chǎn)生，大尺度系統(tǒng)對暴雨有制約作用。臺風(fēng)暴雨的生成、發(fā)展與大尺度環(huán)流系統(tǒng)密切相關(guān)。11月10—11日，500 hPa高度場上，我國中高緯度地區(qū)以經(jīng)向環(huán)流為主，584 dagpm線位于30°N附近，以西風(fēng)平流為主，低緯度地區(qū)南支槽位于80°E附近，較常年同期明顯偏西，西北太平洋副熱帶高壓呈東西帶狀分布，西伸脊點也比常年同期偏西。臺風(fēng)“海燕”穿越菲律賓后，從南海一直向西北方向移動。10日02：00(圖2a)，臺風(fēng)中心位于15.5°N、111.4°E，西北太平洋副熱帶高壓受其影響，已經(jīng)開始從西南部收縮，但北部尚未受到影響，西伸脊點位于100°E附近。10日下午，臺風(fēng)擦過海南后，近一步向西北偏北方向移動。11日02：00(圖2b)，臺風(fēng)中心移動到20.5°N、107.3°E，受其影響，西北太平洋副熱帶高壓明顯收縮東退，西伸脊點退至115°E附近。

臺風(fēng)“海燕”影響海南之前，西太平洋副熱帶高壓較往年同期偏西，控制海南地區(qū)；隨著臺風(fēng)從南海向西北移動，西太平洋副熱帶高壓從西南方向開始向內(nèi)收縮，當西太平洋副熱帶高壓東退移出海南，開始生產(chǎn)降水；當臺風(fēng)外圍環(huán)流逐漸控制海南時，降水量迅速增大。臺風(fēng)向西北偏北移動過程中，西太平洋副熱帶高壓西伸脊線全面向東收縮，西南部先前收縮部分由于臺風(fēng)北移，逐漸向西南方向伸展，反過來又促使臺風(fēng)移向西北。當臺風(fēng)外圍環(huán)流逐漸移出海南后，降水基本停止?？梢姡S著副高東退移出、臺風(fēng)外圍環(huán)流控制海南時，強降水增強；當臺風(fēng)外圍氣流影響減弱時，海南降水也減弱。

圖1　2013年11月9日12：00—11日06：00海南降水量分布(a,單位：mm)

圖2　2013年11月10日02：00(a)及11日02:00(b) 500 hPa高度場(單位:dagpm)

3臺風(fēng)“海燕”云系分析

通過相當黑體溫度(black-body temperature，TBB)可以較為直觀地反映云系動態(tài)。研究表明[16-17]，TBB不僅可以直觀顯示臺風(fēng)環(huán)流的規(guī)模，且強降雨的演變與TBB梯度變化有明顯的對應(yīng)關(guān)系。

圖3為逐小時降水量與FY-2E氣象衛(wèi)星TBB演變圖。9日18:00開始，TBB≤-12 ℃云系開始影響海南，但整個區(qū)域降水量很小，小時雨強在10 mm·h-1以下。隨著臺風(fēng)移動，海南處于臺風(fēng)右前部，其上空TBB梯度逐漸增大，并指向臺風(fēng)外圍與海南島相交處的切線方向。10日00:00(圖3a)，TBB≤-42 ℃云系影響海南，海南南部降水小時雨強快速增大到10 mm·h-1以上，雨區(qū)位于TBB≤-42 ℃云團的右前方。之后，強降水持續(xù)產(chǎn)生并從南向北移動。10日12:00(圖3b)，海南中西部上空出現(xiàn)TBB≥-32 ℃的云團，與臺風(fēng)中心TBB≤-62 ℃的云系形成TBB梯度高值區(qū)，在此區(qū)域降水中心小時雨強達到40 mm·h-1以上。該TBB≥-32 ℃的云團僅維持1 h左右就北移入海，海南上空TBB梯度減小，雨強下降到30 mm·h-1以下。隨著臺風(fēng)向海南西部移動，降水區(qū)從西南向東北移動。10日18:00(圖3c)，海南基本被TBB≤-52 ℃的云系包圍，但降水主要位于海南上空TBB梯度高值區(qū)，并沿TBB=-62 ℃線南北帶狀分布。隨著臺風(fēng)離去，影響海南的TBB逐漸增大，雨區(qū)隨TBB=-62 ℃線向西移動，面積縮小，雨強降至15 mm·h-1以下(圖3d)；當TBB≤-52 ℃的云系撤出海南時，降水也逐漸停止。

在臺風(fēng)影響海南初期，海南位于臺風(fēng)前進的右前方，其上空TBB梯度逐漸增大；當TBB≤-42 ℃的云團影響海南時，南部開始降水，小時雨強快速增大到10 mm·h-1以上，雨區(qū)位于TBB≤-42 ℃云團的右前方。當臺風(fēng)逐漸靠近海南并從西南部移過時，雨區(qū)始終處于臺風(fēng)中心與海南之間的TBB梯度方向上，以帶狀分布為主，降水小時雨強最大處位于TBB梯度高值區(qū)。值得注意的是，當臺風(fēng)遠離海南，由TBB≤-52 ℃云系控制海南時，在海南東南沿海處雖有TBB梯度大值區(qū)，但基本沒有降水。從上述分析可看出，在臺風(fēng)影響海南前、中期，強降水區(qū)域及強度與TBB梯度有很好的對應(yīng)關(guān)系，可以根據(jù)TBB的這些特征，推斷臺風(fēng)過程暴雨未來變化趨勢。

4數(shù)值模擬

為了進一步探究本次暴雨過程，對臺風(fēng)“海燕”影響海南時段進行數(shù)值模擬，并利用其輸出的高分辨率資料進行診斷分析。

4.1數(shù)據(jù)及模式設(shè)計

使用NCEP/NCAR 1°×1°再分析資料，選取2013年11月9日08:00作為初始時間，模擬時段為11月9日08:00—11日20:00，共60 h。模式區(qū)域中心為18.21°N、107.91°E，垂直方向分為35層。使用中尺度數(shù)值模式WRF(V3.4)，采用雙層嵌套方案進行模擬。經(jīng)過多次模擬實驗，選取較優(yōu)結(jié)果，具體方案如表1所示[18]。

4.2模擬結(jié)果分析

圖4為模擬的臺風(fēng)“海燕”經(jīng)過海南時的路徑和總降水量分布，其中圖4a為11月9日14：00—11日08：00臺風(fēng)“海燕”路徑圖，實心圓點代表中國氣象局熱帶氣旋資料中心提供的臺風(fēng)最佳路徑，實心方框代表本次模擬的臺風(fēng)路徑。超強臺風(fēng)“海燕”從南海向西北移動，10日02：00—11日02：00，模擬路徑與實況非常逼近，臺風(fēng)中心從海南西南部擦過，受其影響海南產(chǎn)生大暴雨。從圖4b看出，模擬與實況的總降水量在量級與分布上都十分相似，暴雨中心位于五指山以南地區(qū)，西向減小梯度先大后小，東向減小梯度先小后大；南北方向都有伸展區(qū)域，但向北伸展的區(qū)域與實況略有偏差，位于109.5°E附近。

圖3　2013年11月10—11日TBB演變 (單位:℃)

格點數(shù)水平分辨率/km微物理過程方案積云對流長波輻射方案短波輻射方案邊界層方案近地面層方案陸面過程方案粗網(wǎng)格190×16927WSM6Betts-Miller-JanjicRRTMDudhiaYSUMonin-ObukhovNoah細網(wǎng)格301×1519WSM6Betts-Miller-JanjicRRTMDudhiaYSUMonin-ObukhovNoah

圖4　2013年11月9日14：00—11日08：00臺風(fēng)路徑(a)及模擬的總降水量(b,單位:mm)

在大尺度環(huán)流形勢上，臺風(fēng)靠近海南時西太平洋副熱帶高壓從西南部開始向東部收縮，隨著臺風(fēng)擦過海南后向西北移動，西太平洋副熱帶高壓從西南部開始向西伸展，與實況基本一致(圖略)。因此，可認為本次模擬能夠比較客觀反映臺風(fēng)“海燕”經(jīng)過海南時的情形。

5診斷分析

5.1水汽條件

暴雨的產(chǎn)生離不開有利的水汽條件，利用水汽通量及水汽通量散度能夠直觀反映出水汽輸送方向、大小及輻合情況。從850 hPa水汽通量及水汽通量散度(圖5)看出，臺風(fēng)以其強大的動力作用，使南海的大量水汽向海南輸送并產(chǎn)生輻合，為暴雨提供了充沛的水汽。臺風(fēng)影響初期(圖5a、圖5c)，海南位于“海燕”西北方向，主要受臺風(fēng)外圍偏東氣流影響，海南南部上空水汽通量>0.3 g·cm-1·hPa-1·s-1，水汽通量散度負值區(qū)從海南西南部向偏北方向推進，海南上空開始有水汽輻合，伴有少量降水產(chǎn)生。隨著臺風(fēng)向西北方向移動，海南上空水汽通量>0.4 g·cm-1·hPa-1·s-1，水汽通量散度大范圍負值區(qū)覆蓋海南西南部，水汽輻合增強，降水增大。到10日12：00(圖5b,圖5d)，臺風(fēng)移動到海南西南部，海南受東南氣流影響，海南上空大部分水汽通量>0.5 g·cm-1·hPa-1·s-1，海南西南部水汽通量散度<-5×10-5g·cm-2·hPa-1·s-1，說明有大量水汽輸送及輻合，有利于強降水的持續(xù)產(chǎn)生。隨著臺風(fēng)擦過海南向西北方向移動，水汽通量逐漸減小到0.4 g·cm-1·hPa-1·s-1以下，水汽通量散度負值區(qū)從海南西北部移出，水汽供應(yīng)減小，降水逐漸停止。

可見，臺風(fēng)“海燕”從南海帶來的大量水汽，為暴雨提供了源源不斷的水汽；水汽首先在海南西南部輻合，隨著臺風(fēng)移動逐漸覆蓋整個海南。通過水汽通量及水汽通量散度值，可以對臺風(fēng)暴雨的落區(qū)及持續(xù)時間進行較好的預(yù)測。

圖5　2013年11月9日23：00(a，c)及10日12：00(b,d)850 hPa水汽通量

5.2地形影響

臺風(fēng)導(dǎo)致暴雨，除與本身環(huán)流系統(tǒng)及與其它天氣系統(tǒng)相互作用外，另一個重要因素就是地形作用，在迎風(fēng)坡暖濕空氣被迫抬升，往往形成大暴雨[19-20]。從對TBB及水汽的分析可看出，此次暴雨與臺風(fēng)環(huán)流本身密切相關(guān)，那么地形在此次過程中有何作用?

圖6a為海南地形圖，海南四周低平，西南部高聳，以五指山、鸚哥嶺、壩王嶺為隆起核心，向外圍逐級下降，山地、丘陵、臺地、平原構(gòu)成環(huán)形層狀地貌，梯級結(jié)構(gòu)明顯。這次暴雨中心位于五指山附近，強降水分布與此處地形分布十分相似，向東和西南方向逐漸減小?？梢钥闯鲈?8.2°N—18.6°N之間，坡度較緩，并且高度較低；在暴雨中心西側(cè)的壩王嶺附近，沿109.2°E作地形高度垂直剖面(圖6b，空心圓表示)，在18.6°N—18.8°N之間，坡度突然變陡，高度迅速升到800 m以上；18.8°N向北緩慢下降。雖然五指山與壩王嶺相距僅50 km左右，同樣受臺風(fēng)影響，并且地形高度及坡度相似，但降水量卻很小。所以，除了臺風(fēng)自身環(huán)流外，地形在本次暴雨過程所起作用還需進一步研究。

5.3流場與云水含量

分別沿109.65°E、109.2°E作流場的垂直剖面(圖7)。11月10日前(圖7a、圖7b)，經(jīng)向氣流由北向南穿越海南，經(jīng)過中部山脈時，迎風(fēng)坡氣流抬升、背風(fēng)坡氣流下沉，兩處垂直環(huán)流形勢基本一致。前者850 hPa以下氣流由北向南沿地形緩慢抬升，在18.8°N附近急劇下沉，并由高空到地面向南傾斜，經(jīng)過下沉狹長帶后，再次上升，18.3°N以南再下沉；后者氣流急劇下沉區(qū)在19°N附近，同樣由高空到低層向南傾斜，再次上升后下沉，但強度均較弱。兩處云水含量>0.4 g·kg-1的部分主要集中在850 hPa以下，在下沉帶處減弱。隨著臺風(fēng)移動，影響海南的風(fēng)向發(fā)生轉(zhuǎn)變，經(jīng)向氣流轉(zhuǎn)為由南向北(圖7c、圖7d)，兩處垂直環(huán)流形式迥異，前者在18.8°N以南為上升氣流，并且在18.6°N附近強而集中，>0.2 g·kg-1的云水達到500 hPa以上，在750 hPa附近有一云水含量>1 g·kg-1的中心，氣流過18.8°N后開始下沉，產(chǎn)生2次小波動后在19.8°N以北再次上升，并在800 hPa附近形成了3個云水含量>0.6 g·kg-1的次中心；后者氣流在19°N以南產(chǎn)生2次波動，在18.8°N—19°N之間產(chǎn)生上升氣流，但強度較弱，雖然云水含量>0.2 g·kg-1的云水柱達到500 hPa高度，但最大含量僅為0.6 g·kg-1，過19°N后產(chǎn)生一次小波動，最后在19.6°N以北再次上升，云水含量達到0.6 g·kg-1左右。

圖6　海南地形高度(陰影，單位：m)(a)及沿109.2°E的地形高度垂直剖面(b)

圖7　2013年11月9日23:00(a,c)及10日12:00(b,d) 沿109.65°E (a, b)、

當臺風(fēng)影響海南后，由于經(jīng)向風(fēng)轉(zhuǎn)向，導(dǎo)致流經(jīng)海南上空的氣流發(fā)生變化，由于迎風(fēng)坡抬升作用，沿109.65°E線18.8°N以南上升氣流強且集中，大量水汽輻合上升，云水含量增大到1 g·kg-1以上，有利于暴雨的產(chǎn)生；而沿109.2°E線由于南部山峰阻擋，產(chǎn)生下沉運動，導(dǎo)致迎風(fēng)坡上升氣流減弱，云水含量較小，降水量較少 。

5.4散度和渦度

通過散度和渦度場的水平結(jié)構(gòu)分布，能夠比較直觀地顯示中尺度系統(tǒng)輻合輻散情況，進而判斷是否有重力波的存在。在強降水開始前，海南處于臺風(fēng)前進方向，受偏東風(fēng)影響，當臺風(fēng)外圍氣流遇到海南的山地后產(chǎn)生地形波。圖8a顯示850 hPa散度場出現(xiàn)2條東北—西南向的鏈式結(jié)構(gòu)(黑粗線表示)，比較渦度場(圖8b)發(fā)現(xiàn)，沿散度場鏈式結(jié)構(gòu)一帶，正渦度和正散度的位置存在半個位相差(π/2)，渦度零線處于輻合中心，可初步判斷重力波的存在[21]。

圖8　2013年11月9日23:00 850 hPa散度場(a，粗線表示重力波的

沿18.85°N作散度場的垂直剖面，9日23:00(圖8c)，850 hPa以下109.8°E和109°E分別有較為明顯的正負值中心，向上則負、正交替排列且向西傾斜；而在110°E以東沒有明顯的這種結(jié)構(gòu)。隨著臺風(fēng)靠近海南，風(fēng)速增大，風(fēng)向逐漸由偏東轉(zhuǎn)為偏南，散度、渦度的這種排列特征不再明顯，即使出現(xiàn)但又很快消失，難以形成完整的重力波結(jié)構(gòu)。因此，10日12：00(圖8d)，在109°E—109.8°E之間700 hPa以下為負散度，700 hPa與500 hPa之間為正散度，這種低層輻合高層輻散的垂直結(jié)構(gòu)，有利于中尺度系統(tǒng)發(fā)展，從而產(chǎn)生暴雨。

從以上分析可看出，臺風(fēng)外圍影響海南初期，偏東風(fēng)遇中部高山，氣流產(chǎn)生波動，形成中尺度重力波，在重力波作用下局地輻合上升，產(chǎn)生降水；隨著臺風(fēng)靠近，風(fēng)向由偏東轉(zhuǎn)為偏南，由于風(fēng)速增強，氣流抬升作用增強，低層產(chǎn)生強對流中尺度系統(tǒng)，與高層輻散系統(tǒng)配合產(chǎn)生強降水。

6結(jié)論

(1)西太平洋副熱帶高壓與臺風(fēng)“海燕”外圍環(huán)流與本次暴雨過程密切相關(guān)，當西太平洋副熱帶高壓撤出海南時，開始有降水生產(chǎn)；當臺風(fēng)外圍環(huán)流控制海南上空時，降水量迅速增大。

(2)相當黑體溫度(TBB)能夠直觀地顯示臺風(fēng)的移動發(fā)展過程，在臺風(fēng)影響海南前、中期，暴雨區(qū)始終處于臺風(fēng)中心與海南之間的TBB梯度方向上，以帶狀分布為主，降水小時雨強最大處往往位于TBB梯度高值區(qū)。

(3)臺風(fēng)“海燕”以強大的動力作用把南海水汽輸送到海南島上空，并輻合產(chǎn)生強降水。水汽通量能夠直觀反映出水汽輸送方向及大小，水汽通量散度負值區(qū)能夠反映水汽輻合情況，強降水發(fā)生在水汽通量>0.3 g·cm-1·hPa-1·s-1正值區(qū)與水汽通量散度負值區(qū)相重疊處。綜合水汽通量與水汽通量散度數(shù)值分析，可以對臺風(fēng)暴雨的落區(qū)及持續(xù)時間進行較好的預(yù)測。

(4)海南中西部地形在本次臺風(fēng)暴雨中起到重要作用，臺風(fēng)外圍影響海南初期，偏東風(fēng)遇中部高山，氣流產(chǎn)生波動，形成中尺度重力波，在重力波作用下局地輻合上升，產(chǎn)生降水；隨著臺風(fēng)靠近，風(fēng)向由偏東轉(zhuǎn)為偏南，風(fēng)速增強，氣流抬升作用也增強，低層產(chǎn)生強對流中尺度系統(tǒng)，與高層輻散系統(tǒng)配合產(chǎn)生強降水。

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Simulation and Diagnostic Analysis of a Rainstorm Process Influenced by Typhoon Haiyan (2013) on Hainan Island

XU Hong1, CHENG Pan2, WANG Ruili3

(1.RegionalClimateCenterofShenyang,Shenyang110166,China;2.MeteorologicalStation,No94675ArmyofPLA,Hangzhou310053,China;3.WuhanMeteorologicalObservatory,Wuhan430040,China)

Abstract:A rainstorm process occurring in Hainan Island from 9 to 11 November 2013 was studied by using the 1°×1° NCEP/NCAR reanalysis data, observed surface precipitation data and black-body temperature (TBB) data from FY-2E satellite. The typhoon Haiyan (2013) was simulated by WRF (Weather Research Forecasting) mesoscale numerical model and diagnostic analysis of the rainstorm process in Hainan Island was made by using WRF model outputs. Results show that the typhoon carried a lot of water vapor for rainstorm when it was passing Hainan Island. TBB gradient high values had a good correspondence with the storm intensity and falling area. The topography of Hainan Island played an important role in this rainstorm process. The easterly wind fluctuated when it encountered the central mountains, which caused mesoscale gravity wave and promoted the local convergence rising when the rainstorm started. When the typhoon was near Hainan Island, the wind direction shifted to south and the wind speed increased, the air lifted owing to the effect of Hainan topography and the meso-scale convective system generated in the lower layer which cooperated with the upper level divergence system resulted in this strong precipitation.

Key words:the typhoon Haiyan(2013); numerical simulation; diagnostic analysis; topography

收稿日期：2015-04-29；改回日期：2015-07-29

基金項目：“國家科技支撐計劃課題(2013BAK05B03)”資助

作者簡介：徐紅(1986-)，女，山東濟寧人，碩士，工程師，研究方向為氣候資源開發(fā)與利用. E-mail:lnqxny@163.com

文章編號：1006-7639(2016)-03-08-0503

DOI:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-03-0503

中圖分類號：P458.1

文獻標識碼：A

徐紅，程攀，王瑞麗.臺風(fēng)“海燕”過境海南島數(shù)值模擬及暴雨成因診斷[J].干旱氣象，2016，34(3)：503-510, [XU Hong, CHENG Pan, WANG Ruili. Simulation and Diagnostic Analysis of a Rainstorm Process Influenced by Typhoon Haiyan (2013) on Hainan Island[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(3):503-510], DOI:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-03-0503