秋季臺(tái)風(fēng)“彩虹”引發(fā)的清遠(yuǎn)暴雨過(guò)程分析

許艾米， 陸德輝， 鄧小良

(1.清遠(yuǎn)市氣象局，廣東清遠(yuǎn)　511500； 2.翁源縣氣象局， 廣東韶關(guān)　512600)

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秋季臺(tái)風(fēng)“彩虹”引發(fā)的清遠(yuǎn)暴雨過(guò)程分析

許艾米1， 陸德輝1， 鄧小良2

(1.清遠(yuǎn)市氣象局，廣東清遠(yuǎn)511500； 2.翁源縣氣象局， 廣東韶關(guān)512600)

摘要：為研究1522號(hào)臺(tái)風(fēng)“彩虹”影響過(guò)程中清遠(yuǎn)地區(qū)的暴雨產(chǎn)生機(jī)制，利用高空常規(guī)氣象資料、FY2E紅外云圖、區(qū)域加密自動(dòng)氣象站等資料，應(yīng)用天氣動(dòng)力學(xué)診斷分析方法，對(duì)臺(tái)風(fēng)“彩虹”的移動(dòng)路徑、環(huán)流形勢(shì)、物理量場(chǎng)和衛(wèi)星云圖特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明：該次暴雨過(guò)程，副高和低空急流的作用十分顯著。低空急流生成于熱帶氣旋右側(cè)，不斷將低層高能暖濕空氣向暴雨區(qū)輸送，是暴雨區(qū)低空不穩(wěn)定層結(jié)的建立者和維持者，再加上多支低層氣流輻合，為暴雨的產(chǎn)生提供了充足的水汽條件和不穩(wěn)定條件。另外，臺(tái)風(fēng)牽引西南季風(fēng)北上，螺旋云系源源不斷北上影響同一區(qū)域是暴雨產(chǎn)生的重要原因。

關(guān)鍵詞：天氣學(xué)； 臺(tái)風(fēng)“彩虹”； 暴雨； 低空急流； 西南季風(fēng)； 物理量場(chǎng)； 清遠(yuǎn)市

熱帶氣旋是造成廣東暴雨的主要天氣系統(tǒng)之一[1]。1951—2013年登陸廣東的熱帶氣旋每年平均有3.6個(gè)，并以7—9月份為最多。登陸的熱帶氣旋對(duì)清遠(yuǎn)產(chǎn)生的影響主要是臺(tái)風(fēng)前的高溫炎熱天氣和臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的大風(fēng)、強(qiáng)降水天氣。清遠(yuǎn)市作為廣東省3大暴雨中心之一，暴雨預(yù)報(bào)一直是天氣預(yù)報(bào)中最棘手的問(wèn)題之一[2-5]。夏季西南季風(fēng)盛行，副熱帶高壓逐漸強(qiáng)盛，天氣炎熱，是熱帶氣旋活動(dòng)的繁盛期。秋季是夏冬2季的過(guò)渡季節(jié)，高層南亞高壓迅速撤離，冷高壓南下，汛期結(jié)束，但有時(shí)仍受熱帶氣旋影響。當(dāng)熱帶氣旋登陸廣東并與南下的北方冷空氣相遇，會(huì)在清遠(yuǎn)境內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)驟雨天氣。本研究擬對(duì)秋季臺(tái)風(fēng)“彩虹”造成的暴雨進(jìn)行天氣動(dòng)力學(xué)診斷分析，了解臺(tái)風(fēng)暴雨形成的機(jī)理，為臺(tái)風(fēng)暴雨預(yù)報(bào)提供依據(jù)[6-8]。

1“彩虹”暴雨過(guò)程概述

2015年第22號(hào)熱帶風(fēng)暴“彩虹”于10月2日凌晨02：00(北京時(shí)，下同)在菲律賓附近的洋面上生成。生成后，快速加強(qiáng)并向西北方向移動(dòng)，2日20：00加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，3日14：00加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)，3日23：00又加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，并于4日14：10在湛江市坡頭區(qū)沿海登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力50 m/s(15級(jí))，中心最低氣壓940 hPa百帕。登陸后“彩虹”繼續(xù)向西北方向移動(dòng)，于4日18：00從湛江廉江市移入廣西博白縣境內(nèi)，并減弱為臺(tái)風(fēng)，22：00減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴；5日03：00減弱為熱帶風(fēng)暴，09：00減弱為熱帶低壓，且中央氣象臺(tái)對(duì)其停止編號(hào)，其路徑如圖1所示。

圖1　2015年第22號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“彩虹”和1995年第15號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑

受“彩虹”影響，3日20：00—7日08：00，清遠(yuǎn)地區(qū)的清城、清新、連山、連南、英德西部、陽(yáng)山西部出現(xiàn)暴雨到大暴雨，其余地區(qū)出現(xiàn)中到大雨局部暴雨。據(jù)自動(dòng)氣象站雨量資料統(tǒng)計(jì)(圖2)，全市平均累計(jì)雨量148 mm，共有90個(gè)站點(diǎn)錄得100 mm以上的累計(jì)雨量(占67%)，超過(guò)250 mm累計(jì)雨量的站點(diǎn)有19個(gè)(占14%)，其中清新三坑錄得全市最大累計(jì)降雨412 mm。

圖2　2015年10月3日20：00—7日08：00清遠(yuǎn)地區(qū)累計(jì)降雨量分布(單位：mm)

該次降水可以分為2個(gè)階段：第1個(gè)階段從臺(tái)風(fēng)登陸到減弱為低壓區(qū)，為主要降水的階段(10月4—5日)，主要出現(xiàn)在西部，尤其是西南部的清遠(yuǎn)、清新地區(qū)；第2個(gè)階段為低壓槽東移(10月6—7日)，主要出現(xiàn)在南部的英德地區(qū)。10月4—7日的累計(jì)降水量是歷史同期的最大降水量；也是近年來(lái)10月份雨量較大的一次臺(tái)風(fēng)過(guò)程，在國(guó)慶后半段誘發(fā)這么大降水的臺(tái)風(fēng)還要追溯到1995年的第15號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“雪貝兒”(見(jiàn)圖1)。

2暴雨過(guò)程分析

2.1環(huán)流形勢(shì)

“彩虹”于10月2日誕生于菲律賓附近的洋面，處于西北太平洋副高的西南側(cè)?！安屎纭痹谄淦珫|南氣流引導(dǎo)下，幾乎筆直沿偏西北方向逐漸向粵西沿?？拷?。與此同時(shí)，副高向南伸展發(fā)展成方頭副高，并加強(qiáng)西伸。在5日08：00左右副高達(dá)到最強(qiáng)，592 dagpm線(xiàn)壓到清遠(yuǎn)東部(圖3a)。此時(shí)“彩虹”中心位于廣西中部，低壓系統(tǒng)深厚，從低層到高層都存在著明顯的氣旋式閉合中心。清遠(yuǎn)市處于“彩虹”與副高2個(gè)系統(tǒng)之間的急流區(qū)之中，700、850 hPa的風(fēng)速均大于20 m/s。從925 hPa上看，廣西中部到粵北一帶存在明顯的暖式切變，在切變的南側(cè)，有3股分別來(lái)源于孟加拉灣、南海、西太平洋的氣流在珠江口附近匯合，氣流強(qiáng)烈輻合抬升(圖3b)。

圖3　10月5日08：00 500(a)和925 hPa(b)天氣圖

另外，200 hPa 上呈反氣旋式的氣流，輻散場(chǎng)(圖4)表明華南上空200 hPa處于輻散區(qū)。低層輻合、高層輻散，且風(fēng)切變大，有利于對(duì)流的建立與維持，在這個(gè)階段對(duì)應(yīng)著主要的降水階段。

圖4　10月5日08：00 200 hPa輻散場(chǎng)(單位：×10-5 s-1)

在“彩虹”減弱為低壓區(qū)后，低壓槽與高原東側(cè)的西風(fēng)槽合并逐漸東移。在這個(gè)階段，閉合環(huán)流消失，副高減弱，急流風(fēng)速減小，低層暖式切變換成冷式切變，不僅動(dòng)力條件比第一階段弱，降水強(qiáng)度也弱。7日低壓槽引導(dǎo)低層冷式切變東移南壓過(guò)清遠(yuǎn)市后，降水趨于結(jié)束。

2.2 物理量分析

1)能量分析。

該次暴雨過(guò)程具有較好熱力與動(dòng)力條件。θse(假相當(dāng)位溫)是反映大氣溫濕條件和能量的物理量[9-10]。低層(700 hPa以下)的溫濕條件是決定某一降水區(qū)域中降水量多少的重要條件。當(dāng)處于高溫高濕狀態(tài)時(shí)更易出現(xiàn)強(qiáng)降水，否則，即使高低層的天氣系統(tǒng)配合很好，也不能形成強(qiáng)降水。本研究選取850 hPa的θse850作分析。10月3—4日08：00，清遠(yuǎn)地區(qū)θse850高達(dá)72 ℃；此后降水逐漸明顯，θse850也相應(yīng)有所減?。坏喜恳恢本S持在較高水平，5日08：00(圖5a)清遠(yuǎn)市θse850仍然高達(dá)69 ℃，處于一個(gè)高溫高濕的狀態(tài)。另外，在彩虹登陸前1 d(3日)，華南地區(qū)最高氣溫普遍在30 ℃以上，清遠(yuǎn)地區(qū)更是達(dá)到31 ℃以上，為后續(xù)的強(qiáng)降水積蓄了比較好的熱力條件。

動(dòng)力條件在環(huán)流分析中已有所表述，在這里只作簡(jiǎn)單的補(bǔ)充。渦度場(chǎng)上，與“彩虹”環(huán)流相對(duì)應(yīng)的是正渦度，與副高對(duì)應(yīng)的為負(fù)渦度。在圖5b中可以看到，5日08：00 850 hPa的渦度場(chǎng)上，清遠(yuǎn)西部處于正渦度區(qū)，降雨較大，而位于負(fù)渦度區(qū)的東部則降水相對(duì)較弱。

2)水汽分析。

從850 hPa的比濕場(chǎng)(圖5c)可以看到，華南上空位于高比濕區(qū)，清遠(yuǎn)上空的比濕達(dá)到13 g/kg，且處于水汽平流場(chǎng)中的正值區(qū)(圖略)，表明不斷有水汽輸入。同時(shí)，從全風(fēng)速場(chǎng)(圖略)可以看到，從南海到粵北附近存在低空急流，有利于不穩(wěn)定能量和水汽向華南地區(qū)的輸送。

圖5　10月5日08：00 850 hPa的θse(單位：℃)(a)、渦度場(chǎng)(單位：×10-5 s-1)(b)和比濕場(chǎng)(單位：g/kg)(c)

3衛(wèi)星云圖特征

衛(wèi)星云圖能夠比較直觀(guān)地監(jiān)測(cè)到強(qiáng)降水云團(tuán)的發(fā)生發(fā)展。從紅外衛(wèi)星云圖(圖略)上可以看到，“彩虹”登陸前近海加強(qiáng)，眼區(qū)清晰，臺(tái)風(fēng)本體云系結(jié)構(gòu)密實(shí)，此時(shí)，降水主要影響粵西沿海，外圍云系對(duì)清遠(yuǎn)的影響較弱?！安屎纭钡顷懞螅蹍^(qū)迅速被填塞，臺(tái)風(fēng)本體云系逐漸變松散；但螺旋云線(xiàn)反而變得更加的清晰。另外，季風(fēng)云系也比較旺盛，被臺(tái)風(fēng)的螺旋云系牽引。在條件性不穩(wěn)定層結(jié)情況下，西南低空急流有利于中尺度對(duì)流系統(tǒng)的爆發(fā)[11]，從圖6可見(jiàn)，西南低空急流上有中尺度對(duì)流云團(tuán)發(fā)展，并隨著引導(dǎo)氣流北上影響廣東中西部地區(qū)。10月4日12：32(UTC)，急流上的云團(tuán)發(fā)展旺盛，在粵西近海為一白亮的云帶，該云帶向西北方向移動(dòng)，給清遠(yuǎn)市帶來(lái)強(qiáng)降水。

圖6　東亞地區(qū)2015年10月4日12：32(UTC)紅外云圖

4結(jié)論

1)在該次臺(tái)風(fēng)暴雨天氣過(guò)程中，副高和低空急流的作用十分顯著。副高強(qiáng)盛，對(duì)處于副高邊緣的地區(qū)，不僅提供了不穩(wěn)定能量，且加強(qiáng)了中低層急流風(fēng)速帶，從而促使了對(duì)流的發(fā)展和暴雨的產(chǎn)生。

2)低空急流生成于熱帶氣旋右側(cè)，不斷將低層高能暖濕空氣向暴雨區(qū)輸送，是暴雨區(qū)低空不穩(wěn)定層結(jié)的建立者和維持者，再配合多支低層氣流的輻合，為暴雨的產(chǎn)生提供了充足的水汽條件和不穩(wěn)定條件。

3)臺(tái)風(fēng)牽引西南季風(fēng)北上，該次暴雨天氣過(guò)程主要由螺旋云系源源不斷北上影響同一區(qū)域造成的。

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收稿日期：2015-11-20

作者簡(jiǎn)介：許艾米(1989年生)，女，本科，主要從事天氣預(yù)報(bào)工作。E-mail：amy1989047@qq.com

中圖分類(lèi)號(hào)：P44

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.3969/j.issn.1007-6190.2016.02.003

Analysis of the Process of a Heavy Rain inQingyuan Induced by Autumn Typhoon Mujigae

XUAi-mi1,LUDe-hui1,DENGXiao-liang2

(1. Meteorological Bureau of Qingyuan City, Qingyuan, 511500; 2. MeteorologicalBureau of Wengyuan County, Shaoguan 512600)

Abstract：To study the mechanism responsible for the generation of a heavy rain in the Qingyuan area induced by Typhoon Mujigai (coded 1522), we analyzed the moving track, circulation patterns, physical quantities field and satellite imagery associated with the typhoon using the conventional upper-level data, FY2E ultra-infrared cloud imagery, data from intensive regional automatic weather stations together with diagnostic synoptic dynamics. The results shows that the heavy rain was accompanied with significant effect of the subtropical high and a low-level jet stream. Forming to the right of Mujigae, the jet stream kept transporting high-energy warm and humid air to the area of heavy rain from the low level to provide sufficient conditions of water vapor and instability for the generation of the heavy rain. In addition to it, with Mujigae channeling the Southwest Monsoon to the north, spiral clouds kept moving towards the north to affect the same area. It is one of the important reasons for the generation of the heavy rain.

Key words：synoptics; typhoon Mujigai; heavy rain; low-level jet stream; Southwest Monsoon; physical quantities field; Qingyuan City

許艾米， 陸德輝， 鄧小良.秋季臺(tái)風(fēng)“彩虹”引發(fā)的清遠(yuǎn)暴雨過(guò)程分析[J].廣東氣象，2016,38(2)：11-14.