初軍玲 宋華麗

摘要：從環(huán)流形勢(shì)分析、動(dòng)力場(chǎng)診斷和熱力場(chǎng)診斷等方面，將兩次臺(tái)風(fēng)特征及其對(duì)威海影響的差異進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，影響兩次臺(tái)風(fēng)暴雨降水強(qiáng)度差異的主要因子包括副熱帶高壓的強(qiáng)度和西風(fēng)槽與副熱帶高壓系統(tǒng)的相互作用、輸送到威海地區(qū)的水汽通量條件和相對(duì)濕度條件、臺(tái)風(fēng)環(huán)流場(chǎng)渦度和散度的配置、受臺(tái)風(fēng)登陸而增強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)垂直速度成分、以及中高緯度干冷空氣向臺(tái)風(fēng)內(nèi)部的入侵。其中，較大的垂直速度對(duì)威海暴雨強(qiáng)度的加大有重要促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：臺(tái)風(fēng)；暴雨；對(duì)比分析；威海

中圖分類(lèi)號(hào)：P458.1+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2018）06-0047-08

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.06.011

Abstract： The differences of their characters and their influence on Weihai area in the aspect of circulation pattern，dynamic physical field diagnosis and thermal field diagnosis were mainly analyzed and compared. The results showed that the main factors affecting the intensity difference of the two typhoons were the intensity of the subtropical anticyclone and the interaction of westerly trough and subtropical system，water vapor flux condition and relative humidity condition transported to Weihai area，configuration of vorticity and divergence in typhoon environmental field，the increasing vertical velocity along with the landing of typhoon，invasion of the dry and cold air into the interior of typhoon in middle and high latitudes areas and so on. Among them，the larger vertical speed was the most greatly associated with the intensity of storms in Weihai area.

Key words： typhoon； storm； analysis and comparison； Weihai

臺(tái)風(fēng)通常會(huì)帶來(lái)暴雨、大風(fēng)和風(fēng)暴潮等災(zāi)害。臺(tái)風(fēng)是最強(qiáng)的暴雨天氣系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外不少極端暴雨記錄都與臺(tái)風(fēng)活動(dòng)有關(guān)[1]。臺(tái)風(fēng)暴雨會(huì)造成洪澇暴發(fā)，導(dǎo)致農(nóng)田受淹、耕地流失、城市內(nèi)澇和路毀車(chē)阻等災(zāi)害。為減少臺(tái)風(fēng)暴雨帶來(lái)的災(zāi)害，合理利用臺(tái)風(fēng)降水為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，近年來(lái)，隨著大氣探測(cè)、數(shù)值模擬等科研技術(shù)的發(fā)展提高， 學(xué)者們對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨的結(jié)構(gòu)和發(fā)生機(jī)制等方面的研究也不斷深入。

威海是暖溫帶季風(fēng)型大陸性氣候，年平均降水量為693.4 mm，在受臺(tái)風(fēng)影響的年份，臺(tái)風(fēng)暴雨對(duì)威海的影響較大。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，威海平均每年受1～2次臺(tái)風(fēng)影響。2011年6月26日21：10，第5號(hào)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“米雷”在威海榮成登陸，為1951年以來(lái)登陸山東最早的臺(tái)風(fēng)，8月7日7：00-9：00，第9號(hào)臺(tái)風(fēng)“梅花”登陸成山頭以東約90 km的海面北上。1年中有1次臺(tái)風(fēng)登陸，1次臺(tái)風(fēng)近距離影響，為山東省近20年少見(jiàn)，且兩次臺(tái)風(fēng)路徑極為相似，均給威海地區(qū)造成了大暴雨。本研究主要以臺(tái)風(fēng)“米雷”和臺(tái)風(fēng)“梅花”兩次臺(tái)風(fēng)所帶來(lái)的暴雨為典型臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程進(jìn)行診斷分析，并進(jìn)行比較，以獲得對(duì)局地臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程及其機(jī)制的深入認(rèn)識(shí)，歸納出兩次臺(tái)風(fēng)暴雨的異同，從而為進(jìn)一步研究和預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)暴雨提供參考。

1 材料與方法

1.1 資料來(lái)源

所用資料主要包括逐日降水實(shí)況資料、美國(guó)NCEP資料中分辨率為2.5°×2.5°的逐日再分析資料和分辨率為1°×1°的時(shí)間間隔為6 h的FNL全球分析資料。

在當(dāng)前氣象的研究中，NCEP再分析資料被認(rèn)為是診斷資料，進(jìn)行一系列的分析和研究。資料格距為2.5°×2.5°的經(jīng)緯網(wǎng)格，網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)為144×73個(gè)格點(diǎn)，資料范圍為900°N-900°S，0°E-357.5°E，等壓面層分17層（分別為1 000、925、850、700、600、500、400、300、250、200、150、100、70、50、30、20、10 hPa）。

1.2 資料處理與計(jì)算

用GrADS軟件繪制等值線(xiàn)圖、矢量圖等，部分?jǐn)?shù)據(jù)用FORTRAN語(yǔ)言程序處理，利用NCEP資料繪制“米雷”、“梅花”兩次臺(tái)風(fēng)前后的環(huán)流形勢(shì)、中尺度場(chǎng)和熱力場(chǎng)的典型物理量。然后對(duì)各個(gè)物理量進(jìn)行診斷分析和比較。

2 臺(tái)風(fēng)“米雷”與“梅花”路徑及降水概況

2.1 臺(tái)風(fēng)路徑

2011年第5號(hào)熱帶風(fēng)暴“米雷”6月22日下午在菲律賓以東洋面上生成，24日傍晚加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，并沿中國(guó)東部沿海北移。26日下午在山東半島以東近海減弱為熱帶風(fēng)暴，26日21：10在山東省榮成市成山鎮(zhèn)沿海登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力9級(jí)，27日5：00減弱為熱帶低壓，27日7：10在朝鮮南浦市和黃海南道交界處沿海再次登陸（圖1a）。

2011年7月28日14：00，第9號(hào)熱帶風(fēng)暴“梅花”在西北太平洋洋面上生成，逐漸加強(qiáng)，于31日 2：00加強(qiáng)為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，后中心強(qiáng)度又發(fā)生變化，于8月7日21：00減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，8日上午9：00左右經(jīng)過(guò)威海東部海域，最終于9日2：00在遼寧省鐵嶺市減弱為熱帶低壓，8月9日8：00對(duì)其停止編號(hào)（圖1b）。

根據(jù)中國(guó)天氣臺(tái)風(fēng)網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)，兩次臺(tái)風(fēng)中心強(qiáng)度隨中心的變化見(jiàn)圖2。

2.2 降水情況

兩次臺(tái)風(fēng)均給威海帶來(lái)了暴雨。根據(jù)逐日降水實(shí)況資料，兩次臺(tái)風(fēng)影響期間威海地區(qū)逐時(shí)的降雨量變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3。從圖3a中可以看出，6月26日，也就是臺(tái)風(fēng)“米雷”登陸當(dāng)天，威海市平均降雨量為99.7 mm，威海站雨量最大，當(dāng)日累計(jì)降雨量達(dá)132.0 mm；從圖3b中可以看出，8月8日，臺(tái)風(fēng)“梅花”離威海最近，當(dāng)天全市平均降雨量為51.9 mm，其中最大降雨量出現(xiàn)在乳山站，為71.1 mm，威海站次之，為59.1 mm。兩次臺(tái)風(fēng)一個(gè)登陸，一個(gè)近距離影響，但路徑極其相似，降水量卻產(chǎn)生很大差異。

3 兩次臺(tái)風(fēng)環(huán)流形勢(shì)對(duì)比

3.1 500 hPa環(huán)流形勢(shì)

中高緯系統(tǒng)與低緯系統(tǒng)的相互作用是這兩次暴雨發(fā)生的主要原因。利用ENCEP，分析資料的日平均值，6月26日和8月8日500 hPa層逐日平均位勢(shì)高度場(chǎng)分布見(jiàn)圖4。

研究登陸中國(guó)臺(tái)風(fēng)與華北夏季降水的相關(guān)性的過(guò)程，發(fā)現(xiàn)登陸的臺(tái)風(fēng)對(duì)華北夏季降水產(chǎn)生重要影響的可能途徑之一就是臺(tái)風(fēng)對(duì)西太平洋副熱帶高壓產(chǎn)生影響，從而又對(duì)華北地區(qū)的夏季降水產(chǎn)生影響[2]?！懊桌住庇绊懫陂g，588等壓線(xiàn)西伸北跳，于6月25日位于威海以東洋面，脊線(xiàn)位于北緯35°N，25日副熱帶高壓北側(cè)存在一阻塞高壓，呈西北-東南向，到26日（圖4a）阻塞高壓轉(zhuǎn)至近乎南北方向，阻止了副熱帶高壓的繼續(xù)北伸，使副熱帶高壓停止在威海西南，為威海地區(qū)不斷輸送暖空氣。西風(fēng)帶中巴爾喀什湖大槽東移加深，并形成閉合低壓。到26日移至105°E，引導(dǎo)弱冷空氣向南移動(dòng)。冷暖空氣在臺(tái)風(fēng)影響地區(qū)交匯，為暴雨的發(fā)生提供了有利條件。27日后，臺(tái)風(fēng)環(huán)流北上，強(qiáng)度減弱，水汽輸送也隨之減少，西風(fēng)槽變淺，降水隨之減少。

“梅花”靠近威海地區(qū)時(shí)，588等壓線(xiàn)西伸北跳進(jìn)入大陸地區(qū)，位于40°N，引導(dǎo)海上暖濕氣流和不穩(wěn)定能量進(jìn)入威海地區(qū)。西風(fēng)帶中，氣流較平緩，到8月8日（圖4b）巴爾喀什湖大槽加深發(fā)展，位于110°E，冷空氣隨之南下，在華北地區(qū)與暖濕空氣匯合。

從500 hPa環(huán)流形勢(shì)分析可知，與臺(tái)風(fēng)“梅花”中心強(qiáng)度相比，“米雷”中心強(qiáng)度達(dá)572 dagpm，比“梅花”影響時(shí)強(qiáng)?！懊桌住备睙釒Ц邏褐行膹?qiáng)度相對(duì)臺(tái)風(fēng)“梅花”，副熱帶高壓的影響更加顯著。且“米雷”西風(fēng)帶的低壓槽也較強(qiáng)，并有閉合低壓環(huán)流存在，對(duì)冷空氣的南下引導(dǎo)效果更加明顯。這些都使得臺(tái)風(fēng)“米雷”給威海地區(qū)帶來(lái)的降水較臺(tái)風(fēng)“梅花”大。

3.2 700 hPa環(huán)流形勢(shì)

700 hPa是位于500 hpa與1 000 hPa之間，是聯(lián)系中層和底層的紐帶，該層的氣象要素分布顯示了低層環(huán)流動(dòng)力與熱力特征。

低層氣流的匯合不僅有利于水汽的堆積，且因輻合而有強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，這種抬升作用與風(fēng)速呈正比，臺(tái)風(fēng)過(guò)程如有西南風(fēng)、南風(fēng)、東南風(fēng)匯合在一起，在風(fēng)場(chǎng)的匯合點(diǎn)，往往是暴雨最強(qiáng)的地區(qū)[3]。從700 hPa流場(chǎng)可以看出，2次臺(tái)風(fēng)降水過(guò)程中，威海地區(qū)均受臺(tái)風(fēng)低渦控制，環(huán)流形勢(shì)明顯。在臺(tái)風(fēng)南側(cè)，有來(lái)自大洋的東南風(fēng)急流，與副熱帶高壓西側(cè)的偏南氣流一起，為臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程提供了豐富的水汽條件，在臺(tái)風(fēng)西側(cè)，有來(lái)自北方的干冷氣流，冷暖氣流在威海上空均出現(xiàn)匯合，對(duì)威海地區(qū)的臺(tái)風(fēng)降水產(chǎn)生一定的作用。且暴雨位置均出現(xiàn)在低空急流軸前方。其原因有兩個(gè)方面：一是低空急流軸前方水平輻合較強(qiáng)，二是因?yàn)榈涂占绷鲗?duì)暖濕空氣的輸送造成了大氣不穩(wěn)定性的加強(qiáng)，有助于中尺度系統(tǒng)和暴雨的發(fā)展[4]。陶詩(shī)言[5]曾通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，東南風(fēng)和西南風(fēng)的低空急流一般對(duì)應(yīng)著暴雨的北界和南界，并且將低空急流的左前方作為暴雨落區(qū)的重要判據(jù)。威海正處于低空急流的左前方，很好地證明了這個(gè)結(jié)論。在四川地區(qū)，兩次臺(tái)風(fēng)暴雨均出現(xiàn)了西南渦的發(fā)展，西南渦與東南急流配合，為大洋中的水汽輸送威海地區(qū)提供了通道。

6月26日，由于是臺(tái)風(fēng)登陸當(dāng)天，威海地區(qū)剛好處于“米雷”700 hPa低渦控制系統(tǒng)中心，且低渦系統(tǒng)深厚。相對(duì)而言，8月8日700 hPa風(fēng)場(chǎng)圖中，臺(tái)風(fēng)“梅花”在700 hPa中的低渦中心位于遼寧地區(qū)，威海處于臺(tái)風(fēng)中心外緣。且相比“梅花”，臺(tái)風(fēng)“米雷”影響范圍更大，呈對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)分布。

3.3 地面形勢(shì)

如果冷空氣強(qiáng)度較強(qiáng)，就會(huì)被大量卷入低壓內(nèi)部，從而使得臺(tái)風(fēng)低壓很快被減弱填塞，強(qiáng)度減弱；相對(duì)而言，較弱的冷空氣僅僅觸及臺(tái)風(fēng)的外圍，當(dāng)冷空氣擴(kuò)散南下的時(shí)候，不僅加強(qiáng)了低層擾動(dòng)的復(fù)合作用，與此同時(shí)，其溫度結(jié)構(gòu)也對(duì)臺(tái)風(fēng)低壓北緣位勢(shì)不穩(wěn)定性的增強(qiáng)起到了一定的促進(jìn)作用[6]。

與高空環(huán)流形勢(shì)相對(duì)應(yīng)，從2次臺(tái)風(fēng)暴雨的1 000 hPa天氣形勢(shì)可以看出，“米雷”登陸威海前一天（6月25日），低壓中心仍舊位于上海附近，到26日，到達(dá)威海地區(qū)，來(lái)自大洋的暖濕氣流和來(lái)自北方的干冷空氣在威海匯合，帶來(lái)強(qiáng)降水?！懊坊ā痹?月8日靠近威海時(shí)，亦有暖濕氣流和干冷氣流的匯合，帶來(lái)暴雨。影響威海時(shí)，“米雷”臺(tái)風(fēng)中心強(qiáng)度比“梅花”強(qiáng)，且“米雷”影響時(shí)，威海處于臺(tái)風(fēng)中心，而“梅花”靠近威海時(shí)，威海并不在臺(tái)風(fēng)中心。

3.4 水汽條件

大氣中產(chǎn)生暴雨的水汽主要來(lái)源于對(duì)流層中下部，且臺(tái)風(fēng)的增強(qiáng)也離不開(kāi)水汽的輸送[7]。臺(tái)風(fēng)渦旋登陸后的移動(dòng)路徑和海上暖濕氣流輸送強(qiáng)度也是影響臺(tái)風(fēng)暴雨的主要因子[8]。兩次臺(tái)風(fēng)路徑相似，“米雷”和“梅花”降水主要發(fā)生時(shí)段，即6月26日和8月8日850 hPa日平均水汽通量和水汽通量散度的分布情況見(jiàn)圖5。

6月26日和8月8日，兩次暴雨的水汽來(lái)源均來(lái)自臺(tái)風(fēng)東側(cè)的偏南氣流，與700 hpa環(huán)流形勢(shì)中的低空急流軸線(xiàn)一致。在輻合區(qū)附近，均有水汽通量散度較強(qiáng)的輻散中心，為威海地區(qū)的水汽堆積提供了有利條件。由圖5a可以看出，“米雷”影響期間，威海地區(qū)水汽通量散度輻合強(qiáng)度約為-6×10-9 g/（s·cm2·hPa），水汽通量較大。相比較而言，圖5b顯示，“梅花”影響期間，威海地區(qū)幾乎沒(méi)有水汽通量散度的輻合，且水汽通量比“米雷”弱。

相對(duì)濕度的大小與降水中的水汽凝結(jié)直接相關(guān)。利用NCEP逐日平均在分析資料得到的兩次臺(tái)風(fēng)降水的經(jīng)向和緯向的相對(duì)濕度的垂直剖面以及850 hPa水平相對(duì)濕度場(chǎng)見(jiàn)圖6。從圖6a、圖6b中可以看出，臺(tái)風(fēng)“米雷”為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，而臺(tái)風(fēng)“梅花”為非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)；相對(duì)濕度的分布和臺(tái)風(fēng)對(duì)稱(chēng)情況相對(duì)應(yīng)。

“米雷”登陸期間，從6月26日經(jīng)向的相對(duì)濕度剖面（圖6a、圖6c）中可以看出，垂直剖面上，威海地區(qū)相對(duì)濕度在400 hPa以下均為90%，高層也在70%以上，說(shuō)明臺(tái)風(fēng)登陸當(dāng)天威海地區(qū)相對(duì)濕度整體較大，為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了豐富的水汽條件?！懊坊ā庇绊懫陂g8月8日（圖6b、圖6d），122°E經(jīng)向可以看出，37.5°N處相對(duì)濕度也較大，但90%的分界線(xiàn)位于650 hPa，因此梅花整體相對(duì)濕度在垂直厚度上較臺(tái)風(fēng)“米雷”小，所帶來(lái)的降水量也較“米雷”少。

從相對(duì)濕度水平場(chǎng)圖6e和圖6f可以看出，兩次臺(tái)風(fēng)暴雨當(dāng)天，雖然濕度中心均為95%。但臺(tái)風(fēng)“米雷”登陸時(shí)，95%相對(duì)濕度區(qū)東西跨越5個(gè)經(jīng)度，南北也覆蓋5個(gè)緯度，范圍相當(dāng)大。且臺(tái)風(fēng)“米雷”影響時(shí)，威海處于相對(duì)濕度高值中心。而臺(tái)風(fēng)“梅花”影響威海時(shí)，威海并不是相對(duì)濕度高值中心，95%的高值中心位于遼寧，范圍僅限于遼東半島。“米雷”臺(tái)風(fēng)影響威海時(shí)環(huán)境水汽比“梅花”更充沛。

綜合垂直剖面和水平面相對(duì)濕度場(chǎng)可以看出，臺(tái)風(fēng)“米雷”登陸時(shí)比臺(tái)風(fēng)“梅花”影響威海時(shí)相對(duì)濕度明顯偏大，因此為威海地區(qū)帶來(lái)了充足的水汽，降水量也大很多。

4 兩次臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程中動(dòng)力場(chǎng)分析與比較

4.1 渦度場(chǎng)

渦度是衡量空氣塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的物理量。威海站位于東經(jīng)122°08′，北緯37°28′，綜合NCEP資料特點(diǎn)，現(xiàn)選取122°E作渦度徑向剖面（圖7）進(jìn)行分析。從圖7可以看出，2次臺(tái)風(fēng)靠近威海時(shí)，具有較深厚的渦度系統(tǒng)。

從“米雷”登陸期間前一天日平均渦度可以看出，威海地區(qū)垂直徑向剖面上最大渦度為2.5×10-5 s-1以上，威海最強(qiáng)渦度位于800～900 hPa。200 hPa附近維持負(fù)渦度環(huán)流，中心強(qiáng)度達(dá)-4×10-5 s-1，到26日（圖7a）臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)，威海地區(qū)出現(xiàn)正渦度中心，最大渦度強(qiáng)度達(dá)8×10-5 s-1，且垂直方向上跨越400 hPa到900 hPa。從圖7a還可以看出，渦度系統(tǒng)相當(dāng)深厚，渦度零線(xiàn)出現(xiàn)在10 hPa附近。隨后，隨著臺(tái)風(fēng)的減弱北移，復(fù)合層也逐漸變薄，降水慢慢減少至停止。

8月7日，垂直渦度中心位于北緯33°N附近，威海地區(qū)垂直方向最大渦度值為4.5×10-5 s-1，渦度零線(xiàn)位于100 hPa附近。到8日（圖7b），隨著臺(tái)風(fēng)的向北移動(dòng)，渦度中心北移，威海地區(qū)垂直方向最大渦度為5×10-5 s-1，大約位于600～700 hPa。渦度零線(xiàn)仍位于100 hPa附近，正渦度系統(tǒng)仍舊很深厚。

有研究指出，特大暴雨中心附近存在低空的氣旋輻合、高空的反氣旋輻散，且在特大暴雨發(fā)生、發(fā)展時(shí)，高空的反氣旋起主導(dǎo)作用，是特大暴雨發(fā)展和維持的依據(jù)[9]。對(duì)兩次臺(tái)風(fēng)暴雨比較分析可知，“米雷”登陸時(shí)高空存在強(qiáng)大的反氣旋輻散，反氣旋輻散對(duì)6月26日降水量有很大影響，是降水量比“梅花”影響時(shí)大很多的原因。

4.2 散度場(chǎng)

兩次臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程（6月26日、8月8日）122°E垂直散度分布見(jiàn)圖8。

6月25日37.5°N處，最大負(fù)散度為-1×10-5 s-1，散度零線(xiàn)位于600 hPa左右。從中可以看出，高空有輻散中心，最大負(fù)散度為2×10-5 s-1，位于200 hPa附近。到26日（圖8a），散度零線(xiàn)仍位于700 hPa附近，低層負(fù)散度加強(qiáng)，37.5°N附近負(fù)散度區(qū)明顯增厚，且強(qiáng)度加強(qiáng)，最大負(fù)值為-2.5×10-5 s-1，300～100 hPa為弱正散度區(qū)，中心強(qiáng)度減弱為1.5×10-5 s-1。這表明高空的輻散抽吸作用已形成，暴雨發(fā)展時(shí)達(dá)到最強(qiáng)。

8月7日37.5°N處，最大負(fù)散度為-1.5×10-5 s-1，散度零線(xiàn)在500 hPa附近，高層存在正散度中心，在200 hPa附近，中心強(qiáng)度為1.5×10-5 s-1。到8日（圖8b），37.5°N處散度零線(xiàn)降至900 hPa附近，低層負(fù)散度區(qū)中心右移，37.5°N處最大值不變。但是，伴隨著臺(tái)風(fēng)的向北移動(dòng)，高空正散度中心向北移動(dòng)，37.5°N處高空正散度區(qū)較弱，幾乎為0。

有學(xué)者指出，特大暴雨中心附近的低層強(qiáng)輻合、高層強(qiáng)輻散的動(dòng)力結(jié)構(gòu)特征有利于中尺度對(duì)流云團(tuán)的形成。這次過(guò)程的高層輻散加強(qiáng)可能是由于暴雨所產(chǎn)生的凝結(jié)潛熱釋放使位能向散度風(fēng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的[10]。從散度垂直剖面（圖8a、圖8b）可以看出，相對(duì)而言，“米雷”影響期間的低空輻合、高空輻散更加明顯，這也很好的證明了這個(gè)結(jié)論。

4.3 垂直速度

臺(tái)風(fēng)登陸或靠近威海時(shí)的垂直環(huán)流情況見(jiàn)圖9。

從25日日平均垂直速度剖面可以看出，威海所在地區(qū)上空為上升運(yùn)動(dòng)，在300 hPa和400 hPa之間出現(xiàn)了上升運(yùn)動(dòng)垂直剖面最大值中心，最大上升運(yùn)動(dòng)為-3.5×10-4 Pa/s。到26日，隨著臺(tái)風(fēng)的向北移動(dòng)，日平均垂直速度剖面（圖9a）上升中心向北移動(dòng)，37.5°N處，最強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)值減弱為-2.5×10-4 Pa/s，但范圍擴(kuò)大很多，從800 hPa一直延伸到300 hPa，上升運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)烈。

分析8月7日的日平均上升運(yùn)動(dòng)可得，37.5°N處上空全為上升運(yùn)動(dòng)，中心位于400～500 hPa，最強(qiáng)值為-2.1×10-4 Pa/s，到8月8日，上升運(yùn)動(dòng)中心隨著臺(tái)風(fēng)的向北移動(dòng)也隨之北移，威海地區(qū)上空的最強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)值減弱為-1.2×10-4 Pa/s，垂直剖面的上升中心位于800～900 hPa，中高空的上升運(yùn)動(dòng)也大幅減弱，幾乎沒(méi)有上升運(yùn)動(dòng)（圖9b）。

利用NCEP再分析資料的日平均資料，提取的兩次臺(tái)風(fēng)影響時(shí)的122°E垂直速度的垂直變化見(jiàn)圖10。選取2011年6月26日和8月8日威海所在經(jīng)度處的日平均垂直速度（ω）隨高度變化的散點(diǎn)圖。從圖10可以看出，垂直上升運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和同時(shí)刻的散度場(chǎng)結(jié)構(gòu)相吻合。暴雨區(qū)上空出現(xiàn)強(qiáng)的輻合上升運(yùn)動(dòng)， 其東西兩側(cè)為下沉輻散氣流區(qū)的垂直環(huán)流結(jié)構(gòu)，有利于大暴雨的形成。在兩次臺(tái)風(fēng)降水過(guò)程中，“米雷”的上升運(yùn)動(dòng)較“梅花”強(qiáng)，因此產(chǎn)生的暴雨也比“梅花”強(qiáng)，垂直環(huán)流圖也可以很好地證明了這一點(diǎn)。

5 兩次臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程中熱力場(chǎng)分析與比較

臺(tái)風(fēng)登陸北上，冷空氣的侵入和變性常常都會(huì)加劇臺(tái)風(fēng)暴雨。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，暴雨增幅時(shí)有效位能釋放，當(dāng)冷空氣處在臺(tái)風(fēng)外圍的時(shí)候有效位能釋放最多，降水的增幅通常最大[11]。上干下濕的層結(jié)分布情況導(dǎo)致對(duì)流性不穩(wěn)定的形成。李春虎等[12]研究指出，在暴雨區(qū)不同高度上，若有干冷空氣侵入到降水區(qū)上空，將會(huì)導(dǎo)致降水區(qū)垂直方向上的溫差增大，從而使得降水區(qū)的對(duì)流不穩(wěn)定增強(qiáng)。同時(shí)，還可使原來(lái)不飽和的濕空氣變成飽和空氣，又會(huì)反過(guò)來(lái)加強(qiáng)濕不穩(wěn)定的發(fā)展，穩(wěn)定性的減弱還利于低渦的發(fā)展，因此對(duì)暴雨的發(fā)生發(fā)展起增幅作用。通常，干空氣來(lái)自北部，溫度較低，而濕空氣來(lái)自西太平洋，較暖。

因此，利用NCEP在分析資料中時(shí)間間隔為6 h、分辨率為1°×1°的FNL資料時(shí)，時(shí)間上分別選取了最接近臺(tái)風(fēng)“米雷”登陸時(shí)間和“梅花”影響威海地區(qū)的6月26日18：00和8月8日6：00，分別沿122°E和37.5°N繪制了兩次臺(tái)風(fēng)影響威海時(shí)的垂直溫度場(chǎng)和750 hPa水平溫度場(chǎng)。就溫度垂直分布而言，盡管臺(tái)風(fēng)影響威海時(shí)，臺(tái)風(fēng)“梅花”在威海地區(qū)低層溫度偏低，但從700 hPa以上威海地區(qū)相對(duì)附近區(qū)域溫度較高，而“米雷”從925 hPa以上均為暖中心。顯然“米雷”登陸威海時(shí)，暖心層次更深厚。

相比6月26日和8月8日溫度場(chǎng)分布，發(fā)現(xiàn)兩次臺(tái)風(fēng)暖心結(jié)構(gòu)并不是很明顯，但在750 hPa溫度場(chǎng)上臺(tái)風(fēng)中心附近，在威海地區(qū)均為暖舌控制。同時(shí)，“米雷”影響威海時(shí)，威海附近等溫線(xiàn)較“梅花”影響時(shí)更密集些，溫度梯度較大，熱成風(fēng)隨之較大，加強(qiáng)了低層輻合，所帶來(lái)的降水也較大。同時(shí)，兩次臺(tái)風(fēng)影響時(shí)，威海北部均有來(lái)自中高緯的冷空氣入侵，包圍暖舌、干冷空氣的入侵，激發(fā)兩次臺(tái)風(fēng)暴雨的有效位能的釋放，臺(tái)風(fēng)“米雷”與臺(tái)風(fēng)“梅花”相比，溫度梯度更大些，強(qiáng)度更強(qiáng)些，進(jìn)一步加劇了臺(tái)風(fēng)暴雨。

6 小結(jié)

1）臺(tái)風(fēng)暴雨與副高脊的位置、強(qiáng)度密切相關(guān)，也受到臺(tái)風(fēng)環(huán)境系統(tǒng)、西風(fēng)槽和副高相互作用的影響。臺(tái)風(fēng)“米雷”中心強(qiáng)度達(dá)572 dagpm，比“梅花”影響時(shí)強(qiáng)；且臺(tái)風(fēng)“米雷”影響時(shí)的西風(fēng)槽比“梅花”影響時(shí)更深，對(duì)冷空氣的南下更加有利。

2）“米雷”影響期間，威海地區(qū)水汽通量散度輻合強(qiáng)度約為-6×10-9 g/s·hPa-1·cm-1，水汽通量較大。相比而言，“梅花”影響期間，威海地區(qū)幾乎沒(méi)有水汽通量散度的輻合，且水汽通量比“米雷”弱；臺(tái)風(fēng)“米雷”較臺(tái)風(fēng)“梅花”在威海地區(qū)相對(duì)濕度值在90%以上的范圍更加深厚；從水平場(chǎng)相對(duì)濕度可以看出，兩次臺(tái)風(fēng)暴雨當(dāng)天，臺(tái)風(fēng)“米雷”登陸時(shí)，威海位于95%的相對(duì)濕度中心，該相對(duì)濕度高值區(qū)范圍相當(dāng)大，而臺(tái)風(fēng)“梅花”影響威海時(shí)，95%相對(duì)濕度高值區(qū)范圍小，且不在威海。

3）6月26日，臺(tái)風(fēng)“米雷”登陸時(shí)，威海地區(qū)出現(xiàn)正渦度中心，最大渦度強(qiáng)度達(dá)8×10-5 s-1，而8月8日，臺(tái)風(fēng)“梅花”在威海上空最大渦度為5×10-5 s-1，前者氣旋性強(qiáng)度更大。此外，從垂直散度可以看出，“米雷”影響期間的低空輻合、高空輻散比臺(tái)風(fēng)“梅花”更強(qiáng)，高空輻散可強(qiáng)近5倍，有利于維持更強(qiáng)的垂直速度。

4）從垂直速度垂直分布可以看出，臺(tái)風(fēng)“米雷”由于登陸爬坡，垂直剖面垂直速度最大值達(dá)-2.5×10-4 Pa/s，較臺(tái)風(fēng)“梅花”-1.2×10-4 Pa/s更強(qiáng)烈，且前者范圍更大。垂直速度強(qiáng)度很好地應(yīng)對(duì)了強(qiáng)降水，同時(shí)更強(qiáng)更深厚的垂直速度層有利于更大的降水。因此，“米雷”所引起的降水量強(qiáng)于“梅花”。

5）臺(tái)風(fēng)“米雷“較臺(tái)風(fēng)“梅花”，暖心結(jié)構(gòu)更加明顯，入侵的干冷空氣梯度大，強(qiáng)度大，因此造成降水更加強(qiáng)烈。

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