邢 蕊，易笑園，朱月佳，馮呈呈，王慶元，馬建銘

(1.天津市濱海新區(qū)氣象局，天津 300457；2.天津市氣象臺(tái)，天津 300074；3.安徽省氣象臺(tái)，合肥 230031；4.大連市氣象臺(tái)，遼寧 大連 116000；5.天津海洋中心氣象臺(tái)，天津 300074)

引 言

熱帶氣旋(Tropical Cyclone,簡(jiǎn)稱(chēng)TC)是生成于溫暖洋面上的強(qiáng)烈的氣旋性渦旋，并與復(fù)雜的環(huán)境場(chǎng)[1-2]、中緯度系統(tǒng)[3-6]、副熱帶高壓等[7-8]發(fā)生相互作用，往往伴隨著暴雨、風(fēng)暴潮等災(zāi)害性天氣。氣象學(xué)者針對(duì)TC開(kāi)展了多方面的研究，并取得了諸多成果[9-14]。TC除了環(huán)流本身所帶來(lái)的暴雨以外，在其閉合環(huán)流之外的上千千米的地區(qū)也可觸發(fā)較強(qiáng)烈的降水，即熱帶氣旋遠(yuǎn)距離降水[15-16](Tropical Cyclone Remote Precipitation，簡(jiǎn)稱(chēng)TRP)。叢春華[16]、Cote[17]、丁治英[18]等分別給出了熱帶氣旋遠(yuǎn)距離降水的定義，指出遠(yuǎn)距離降水發(fā)生在TC閉合環(huán)流之外，與TC間存在著內(nèi)在聯(lián)系，并給出了一些定量化的標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于TRP的研究已取得了很多成果。例如蔣尚城[19]概括了遠(yuǎn)距離TC與西風(fēng)槽相互作用在北方產(chǎn)生的大暴雨過(guò)程，重點(diǎn)指出了TC與副高之間的東南低空急流的特征和作用。其他研究也指出低層與TC相聯(lián)系的低空急流由TC沿副高邊緣轉(zhuǎn)向并指向遠(yuǎn)距離降水，起到了向降水區(qū)輸送能量和水汽的作用[20-22]。除此之外，TC還可以激發(fā)大氣波動(dòng)向中緯度地區(qū)遠(yuǎn)距離傳播，從而對(duì)中緯度地區(qū)的天氣系統(tǒng)產(chǎn)生影響[23-24]。叢春華等[16]給出了關(guān)于熱帶氣旋遠(yuǎn)距離降水的概念模型，并分別指出了TC、副高、中緯度天氣系統(tǒng)及地形在TRP中的作用。另外，叢春華等[25]曾對(duì)遠(yuǎn)距離降水進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)環(huán)渤海地區(qū)和川陜交界處為中國(guó)熱帶氣旋遠(yuǎn)距離暴雨高發(fā)區(qū)，并分別針對(duì)這兩個(gè)遠(yuǎn)距離暴雨高頻區(qū)進(jìn)行了有、無(wú)遠(yuǎn)距離暴雨時(shí)的合成分析，對(duì)比了二者在水汽輸送，天氣形勢(shì)等方面的不同。楊曉霞等[26]針對(duì)山東省熱帶氣旋遠(yuǎn)距離暴雨進(jìn)行了研究，選取兩組在山東有、無(wú)遠(yuǎn)距離暴雨的熱帶氣旋進(jìn)行環(huán)流場(chǎng)合成，并指出了山東省有、無(wú)遠(yuǎn)距離暴雨時(shí)天氣形勢(shì)等的不同特征。

本研究則在前人研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)遠(yuǎn)距離降水高頻區(qū)之一的環(huán)渤海地區(qū)，研究TRP的基本特征及TC、副高與中緯度降水系統(tǒng)之間的聯(lián)系。

1 資料與方法

將環(huán)渤海地區(qū)35°-45°N、110°-125°E作為熱帶氣旋遠(yuǎn)距離降水的研究區(qū)域。選取研究個(gè)例的標(biāo)準(zhǔn)如下：(1)降水發(fā)生在TC環(huán)流之外；(2)在 850 hPa水汽通量分布圖上，降水區(qū)與TC之間有一條明顯的水汽通道(水汽通量在850 hPa 以下≥5 g/(s·hPa·cm))；(3)沿水汽通道需有產(chǎn)生降水的中緯度天氣系統(tǒng)配合；(4)降水持續(xù)時(shí)間至少為6 h，累積降水量至少為20 mm。

另外，本文采用WRF-ARW3.3.1進(jìn)行熱帶氣旋遠(yuǎn)距離降水的數(shù)值模擬試驗(yàn)研究。

所用到的主要資料包括由美國(guó)國(guó)家大氣研究中心和美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(NCEP)提供的FNL(Final Operational Global Analysis)全球分析資料(水平分辨率為1°×1°，時(shí)間間隔為6 h)，TRMM熱帶降雨測(cè)量衛(wèi)星的資料，中國(guó)氣象局上海臺(tái)風(fēng)研究所(CMA/STI)熱帶氣旋最佳路徑資料，以及東京區(qū)域臺(tái)風(fēng)中心的熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集(RSMC-TOYKO資料)。

2 統(tǒng)計(jì)分析

2.1 環(huán)渤海地區(qū)熱帶氣旋遠(yuǎn)距離降水的特征

對(duì)中國(guó)氣象局上海臺(tái)風(fēng)研究所熱帶氣旋最佳路徑資料(CMA/STI)中TC信息統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，西北太平洋地區(qū)2005-2015年間的6-9月有編號(hào)的TC共155個(gè)，其中在環(huán)渤海地區(qū)產(chǎn)生遠(yuǎn)距離降水的TC個(gè)數(shù)為20個(gè)，占TC總數(shù)的12.9%，發(fā)生概率較低。

與這20個(gè)TC過(guò)程相關(guān)的遠(yuǎn)距離降水過(guò)程共有27次，其月際分布特征見(jiàn)表1，其中，7、8月發(fā)生遠(yuǎn)距離降水的次數(shù)最多，占總數(shù)的85.2%。

表2為2005-2015年每年遠(yuǎn)距離降水過(guò)程出現(xiàn)的頻次。從表2中可見(jiàn)，遠(yuǎn)距離降水的發(fā)生具有顯著的年際變化特征。其中，2010年至2013年遠(yuǎn)距離降水的發(fā)生較為集中，2014、2015年無(wú)遠(yuǎn)距離降水。遠(yuǎn)距離降水的年際分布特征與TC的年際分布之間并無(wú)明顯的相關(guān)關(guān)系，6-9月TC較多的年份并不與遠(yuǎn)距離降水發(fā)生較多的年份一致(表略)。另外，發(fā)生在目標(biāo)區(qū)域中遠(yuǎn)距離降水的尺度基本為上百千米的中尺度降水，6 h累積雨量最大為100～120 mm，最小為20～30 mm。

表2 2005-2015年每年遠(yuǎn)距離降水過(guò)程出現(xiàn)頻次

2.2 產(chǎn)生遠(yuǎn)距離降水的熱帶氣旋特征

2.2.1 遠(yuǎn)距離降水與熱帶氣旋強(qiáng)度的關(guān)系

為了便于統(tǒng)計(jì)與合成，揭示環(huán)渤海地區(qū)遠(yuǎn)距離降水的基本特征及建立其相關(guān)的概念模型，將這27次遠(yuǎn)距離降水過(guò)程按每間隔6 h記為一次遠(yuǎn)距離降水事件進(jìn)行劃分，樣本數(shù)據(jù)中的遠(yuǎn)距離降水事件共計(jì)78次。對(duì)產(chǎn)生遠(yuǎn)距離降水時(shí)相應(yīng)的TC強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，各強(qiáng)度級(jí)別的TC均可引發(fā)遠(yuǎn)距離降水。其中，熱帶風(fēng)暴和強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級(jí)別的共占57.7%(見(jiàn)表3)。而引發(fā)遠(yuǎn)距離降水的TC的最大強(qiáng)度從熱帶風(fēng)暴到超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)均有(見(jiàn)表4)，其中70.0%在臺(tái)風(fēng)及以上級(jí)別?？梢?jiàn)在有利的大氣背景下，任何強(qiáng)度級(jí)別的TC均可引發(fā)遠(yuǎn)距離降水。

表3 產(chǎn)生遠(yuǎn)距離降水時(shí)刻熱帶氣旋強(qiáng)度分布

表4 引發(fā)遠(yuǎn)距離降水的熱帶氣旋最大強(qiáng)度分布

2.2.2 產(chǎn)生遠(yuǎn)距離降水時(shí)熱帶氣旋中心位置分布

遠(yuǎn)距離降水發(fā)生時(shí)，TC主要集中在臺(tái)灣島附近的海域，區(qū)域范圍大致為15°-30°N，105°-130°E(圖略)，且TC中心的位置基本與遠(yuǎn)距離降水呈準(zhǔn)南北向的分布。根據(jù)遠(yuǎn)距離降水時(shí)850 hPa的不同環(huán)流形勢(shì)，可分為4種類(lèi)型。分型標(biāo)準(zhǔn)為：(1)遠(yuǎn)距離降水發(fā)生在 850 hPa中緯度的低渦中，且低渦尺度較??；(2)遠(yuǎn)距離降水發(fā)生在850 hPa副高脊線(xiàn)南側(cè)副高邊緣地區(qū)；(3)遠(yuǎn)距離降水發(fā)生在850 hPa低渦底部及副高北部邊緣，且低渦尺度較大；(4)遠(yuǎn)距離降水發(fā)生在850 hPa副高脊線(xiàn)北側(cè)副高西北邊緣地區(qū)。將4種類(lèi)型分別進(jìn)行合成，并根據(jù)850 hPa環(huán)流形勢(shì)的主要特征，將這4種類(lèi)型分別命名為低渦型、副高脊線(xiàn)南部邊緣型、低渦底部型和副高脊線(xiàn)北部邊緣型。另外，這4種不同類(lèi)型的遠(yuǎn)距離降水對(duì)應(yīng)TC位置的分布也具有一定的差異(如圖1所示)：(1)對(duì)應(yīng)第一種類(lèi)型的遠(yuǎn)距離降水，TC主要位于臺(tái)灣島以南、菲律賓以北的南海海域；(2)第二種類(lèi)型的遠(yuǎn)距離降水，TC主要位于臺(tái)灣島東側(cè)的西太平洋上；(3)第三種類(lèi)型中，TC的分布較為分散，在南海、西太平洋及東海海域均有一定的分布；(4)第四種類(lèi)型中，TC主要分布在臺(tái)灣島周?chē)暮Ｓ颉?/p>

圖1 遠(yuǎn)距離降水發(fā)生區(qū)域與4種類(lèi)型(a、b、c、d)相應(yīng)的熱帶氣旋中心位置分布

2.2.3 產(chǎn)生遠(yuǎn)距離降水的熱帶氣旋路徑特征

將這27次遠(yuǎn)距離降水過(guò)程的TC路徑進(jìn)行1.0°×1.0°經(jīng)緯度網(wǎng)格插值，得出相應(yīng)的TC路徑頻次分布圖(圖2)。由圖2可見(jiàn)，發(fā)源于我國(guó)臺(tái)灣省和菲律賓以東洋面向西北方向移動(dòng)的TC路徑是主導(dǎo)路徑，約占TC總數(shù)的50.0%左右；其次是偏西路徑，約占總數(shù)的25.0%；偏北路徑和其他轉(zhuǎn)折類(lèi)的路徑占25.0%。另外，統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，這些TC的移動(dòng)速度一般在10～30 km/h的范圍以?xún)?nèi)。

圖2 所有產(chǎn)生遠(yuǎn)距離降水的熱帶氣旋路徑頻次分布

2.3 引起遠(yuǎn)距離降水的中緯度天氣系統(tǒng)的特征

對(duì)2005-2015年間發(fā)生遠(yuǎn)距離降水時(shí)的中緯度天氣系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，925-500 hPa均有低值系統(tǒng)活動(dòng)并引發(fā)降水。其中，遠(yuǎn)距離降水均位于500 hPa西風(fēng)槽前；925-700 hPa的影響系統(tǒng)多數(shù)為切變線(xiàn)、倒槽或低渦；地面則主要受冷鋒、倒槽、氣旋、輻合線(xiàn)或副高邊緣偏南氣流的影響。當(dāng)TC攜帶的熱量與水汽輸送到達(dá)中緯度地區(qū)時(shí)，中緯度地區(qū)不穩(wěn)定層結(jié)得到加強(qiáng)和發(fā)展，TC外圍環(huán)流與中緯度系統(tǒng)相遇時(shí)，易觸發(fā)中緯度地區(qū)不穩(wěn)定能量的釋放，產(chǎn)生暴雨天氣[27]。

3 合成分析

3.1 天氣形勢(shì)及水汽通量的合成分析

根據(jù)前面的分析，遠(yuǎn)距離降水可以分為4種類(lèi)型，合成后分別命名為低渦型(11.6%)、副高脊線(xiàn)南部邊緣型(12.8%)、低渦底部型(34.6%)和副高脊線(xiàn)北部邊緣型(41.0%)。所采用的合成方法如下：以臺(tái)風(fēng)中心為中心點(diǎn)，取東南西北各45個(gè)格點(diǎn)，將各類(lèi)型中遠(yuǎn)距離降水個(gè)例的所有時(shí)次進(jìn)行合成，合成范圍為91×91個(gè)格點(diǎn)，水平分辨率為1°×1°。值得注意的是，由于各時(shí)次合成范圍的經(jīng)緯度信息不同，合成時(shí)將各自的經(jīng)緯度信息忽略，得到圖3，臺(tái)風(fēng)中心的坐標(biāo)為(0,0)，坐標(biāo)值代表距離臺(tái)風(fēng)中心的經(jīng)緯度。

圖3中，第一種類(lèi)型為低渦型(圖3a1、3b1)。在850 hPa(圖3a1)，副高主體位置偏東，臺(tái)風(fēng)位于副熱帶高壓的西南側(cè)，引起遠(yuǎn)距離降水的中緯度低渦位于副高的西北側(cè)，低渦尺度較小，低渦與臺(tái)風(fēng)中心基本位于同一經(jīng)度上，呈準(zhǔn)南北向的分布。在500 hPa(圖3b1)，遠(yuǎn)距離降水位于淺槽前部，臺(tái)風(fēng)與影響槽之間有高壓壩阻擋。從水汽通量場(chǎng)來(lái)看(圖4a)，TC西南有一條準(zhǔn)東西向的條狀水汽輸送帶，將大量水汽源源不斷地輸送到TC中。除此以外，TC東側(cè)副高邊緣還有一條較為寬廣的偏東風(fēng)水汽輸送帶。這兩條水汽輸送帶匯聚在TC中，由TC東北方向與副高間的東南風(fēng)急流向北轉(zhuǎn)向輸送至中緯度的遠(yuǎn)距離降水區(qū)中。由于東南風(fēng)急流的水汽輸送帶較其他三類(lèi)更為寬廣，因此遠(yuǎn)距離降水區(qū)的水汽通量比其他3類(lèi)更顯著，造成的降水也較其他3類(lèi)的強(qiáng)。

第二種類(lèi)型為副高脊線(xiàn)南部邊緣型(圖3a2、3b2)。該類(lèi)型中副高脊線(xiàn)呈西北-東南向的分布形勢(shì)，遠(yuǎn)距離降水發(fā)生在副高脊線(xiàn)以南、TC環(huán)流之外的西北側(cè)，與TC的距離較近。在500 hPa，遠(yuǎn)距離降水發(fā)生在槽前(圖3b2)，影響槽的范圍較為寬廣，強(qiáng)度比第一種類(lèi)型的強(qiáng)。從水汽通量場(chǎng)來(lái)看(圖4b)，臺(tái)風(fēng)西南側(cè)的水汽輸送帶與第一種類(lèi)型的較為類(lèi)似，但副高南側(cè)邊緣的偏東風(fēng)水汽輸送帶較第一種類(lèi)型的弱，遠(yuǎn)距離降水位于臺(tái)風(fēng)西北側(cè)水汽通量矢量輻合區(qū)及水汽通量梯度大值區(qū)內(nèi)。

第三種類(lèi)型為低渦底部型(圖3a3、3b3)。遠(yuǎn)距離降水位于850 hPa副高邊緣低渦的底部(圖3a3)，低渦的尺度比第一種類(lèi)型的明顯偏大，中心位置也較為偏北，而副高和臺(tái)風(fēng)的相對(duì)位置分布則與第一種類(lèi)型的類(lèi)似。由圖3(b3)可知，遠(yuǎn)距離降水仍位于500 hPa槽前，與第一種類(lèi)型相比，槽區(qū)更為淺薄。在水汽通量場(chǎng)上(圖4c)，TC西南側(cè)準(zhǔn)東西向的水汽輸送帶與前兩種類(lèi)型相似。除此以外，TC東側(cè)還有一條來(lái)自副高南側(cè)邊緣的偏東風(fēng)水汽輸送帶，但強(qiáng)度較弱，來(lái)自TC的水汽輸送帶沿副高邊緣向北轉(zhuǎn)向，并將水汽向中高緯度輸送到遠(yuǎn)距離降水區(qū)。

第四種類(lèi)型為副高脊線(xiàn)北部邊緣型(圖3a4、3b4)。遠(yuǎn)距離降水位于850 hPa副高西北側(cè)邊緣、副高脊線(xiàn)以北(圖3a4)。臺(tái)風(fēng)位于副高西南側(cè)。與前3種類(lèi)型相比，臺(tái)風(fēng)所在經(jīng)度范圍內(nèi)的副高北側(cè)無(wú)明顯的低渦活動(dòng)。500 hPa有較為明顯的高空槽，遠(yuǎn)距離降水仍位于槽前(圖3b4)。從水汽場(chǎng)來(lái)看(圖4d)，水汽來(lái)源包括來(lái)自臺(tái)風(fēng)西南側(cè)的準(zhǔn)東西向的水汽輸送帶，以及來(lái)自臺(tái)風(fēng)南部的偏南風(fēng)水汽輸送帶。另外，由于受雙臺(tái)風(fēng)作用的影響，還有來(lái)自其東側(cè)的尺度較小的TC的水汽輸送作用的影響。這與其他3種類(lèi)型不同，這3支水汽輸送帶在TC中匯合，并在北側(cè)轉(zhuǎn)向，將水汽輸送到中高緯度地區(qū)。

以上分析表明，雖然4種類(lèi)型的850 hPa天氣形勢(shì)分布有較大差異，但遠(yuǎn)距離降水均發(fā)生在500 hPa高空槽前，且與TC之間通過(guò)水汽通道建立聯(lián)系。下面將從高低空急流的角度來(lái)分析TC與遠(yuǎn)距離降水在動(dòng)力方面的聯(lián)系。

3.2 高低空急流的合成分析

在這4種類(lèi)型的低空急流分布中(圖 5a-d)，在臺(tái)風(fēng)西南側(cè)均有一條顯著的西到西南風(fēng)的急流輸送帶，與圖4中的水汽輸送帶相對(duì)應(yīng)。其中，低渦型的低空急流由臺(tái)風(fēng)沿副高邊緣一直伸向遠(yuǎn)距離降水區(qū)，這是由西低東高的環(huán)流形勢(shì)造成的(圖3a1)。從圖5(a)與風(fēng)速、垂直速度及流場(chǎng)圖(圖6a)可見(jiàn)，與遠(yuǎn)距離降水相對(duì)應(yīng)的上升運(yùn)動(dòng)大值區(qū)位于低空急流出口區(qū)的左側(cè)、高空急流的右側(cè)，即高低空急流的耦合區(qū)域?？梢?jiàn)中緯度低渦型的遠(yuǎn)距離降水的發(fā)生除與臺(tái)風(fēng)的水汽輸送有關(guān)外，還與來(lái)自臺(tái)風(fēng)沿副高邊緣伸向中緯度的低空急流有關(guān)。在第二種類(lèi)型中，遠(yuǎn)距離降水發(fā)生在低空急流出口區(qū)頂端左側(cè)、高空急流的右下方(圖5b)。低空急流明顯由臺(tái)風(fēng)低壓環(huán)流造成。從圖6(b)可見(jiàn)，與遠(yuǎn)距離降水相對(duì)應(yīng)的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)仍位于高低空急流的耦合區(qū)域。而在第三、四種類(lèi)型中，遠(yuǎn)距離降水發(fā)生在高空急流右側(cè)的下方(圖5c、d，圖6c、d)，與臺(tái)風(fēng)有關(guān)的低空急流的聯(lián)系不密切。

圖3 4種類(lèi)型的850 hPa(a1、a2、a3、a4)及500 hPa(b1、b2、b3、b4)位勢(shì)高度場(chǎng)與降水的合成

圖4 合成后4種類(lèi)型(a、b、c、d)整層積分(1000-300 hPa)的水汽通量(陰影)及水汽通量矢量(箭頭)

圖5 合成后4種類(lèi)型(a、b、c、d)的200 hPa高空急流(陰影部分)與850 hPa低空急流

圖6 合成后4種類(lèi)型(a、b、c、d)的過(guò)熱帶氣旋與遠(yuǎn)距離降水的水平全風(fēng)速(陰影)、垂直速度(等值線(xiàn))和流場(chǎng)經(jīng)向垂直剖面

由以上的分析可見(jiàn)，在第一、二種類(lèi)型中，與臺(tái)風(fēng)相關(guān)的低空急流和中緯度的高空急流耦合，從而觸發(fā)遠(yuǎn)距離降水。因此，除水汽通道以外，遠(yuǎn)距離降水與臺(tái)風(fēng)、副高間還存在動(dòng)力方面的聯(lián)系。

4 遠(yuǎn)距離降水的數(shù)值模擬試驗(yàn)研究

為進(jìn)一步對(duì)遠(yuǎn)距離降水、TC與副高間的高低空急流耦合關(guān)系進(jìn)行研究，本文利用WRF3.3.1版本的中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式,對(duì)0509號(hào)熱帶氣旋進(jìn)行數(shù)值模擬試驗(yàn)。模式采用兩重雙向嵌套，水平分辨率分別為45 km和15 km，垂直分層為28層，積云參數(shù)化方案采用Lin等的方案，微物理過(guò)程外層采用Betts-Miller-Janjic方案，內(nèi)層采用Betts-Miller-Janjic方案，長(zhǎng)波輻射和短波輻射方案分別采用RRTM和Dudhia scheme方案，邊界層方案采用YSU。0509號(hào)熱帶氣旋“麥莎”于2005年7月31日生成于西太平洋的廣闊洋面上，隨后向西北方向移動(dòng)。8月6日03：40，強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“麥莎”在浙江省玉環(huán)縣干江鎮(zhèn)登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力為14級(jí)(45 m/s)，氣壓為950 hPa?！胞溕杯h(huán)流不僅給浙江、安徽、江蘇、山東等省直接帶來(lái)狂風(fēng)暴雨，還在環(huán)渤海地區(qū)間接引發(fā)遠(yuǎn)距離降水(圖略)。從TRMM資料給出的降水實(shí)況來(lái)看，遠(yuǎn)距離降水時(shí)段主要集中在2005年8月4日12時(shí)至5日00時(shí)(圖略)。模式模擬的臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度及24 h累積降水與實(shí)況的對(duì)比見(jiàn)圖7和圖8。

由圖7可見(jiàn)，模擬得到的TC路徑和強(qiáng)度變化與實(shí)況相比雖有一定的差異，但總體變化趨勢(shì)較為一致。由模擬的24 h累積降水量來(lái)看(圖8)，TC及環(huán)渤海區(qū)域的降水在落區(qū)位置上較為一致，但模擬的降水比TRMM資料的偏強(qiáng)。模擬的降水發(fā)生的主要時(shí)段(4日18時(shí)至5日06時(shí))比實(shí)況落后約6 h(圖略)?？傮w來(lái)說(shuō)，模擬試驗(yàn)較為成功地反映了實(shí)況特征，結(jié)果可用。

圖7 RSMC-TOYKO資料與模擬的臺(tái)風(fēng)路徑(a)及強(qiáng)度(b)

圖8 TRMM資料(a)和模擬(b)的2005年8月4日00時(shí)至5日00時(shí)的24 h累積降水單位：mm

采用第一重網(wǎng)格的模擬資料進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，4日12時(shí)環(huán)渤海區(qū)域(山東半島區(qū)域)位于低空急流出口區(qū)8 m/s風(fēng)速區(qū)的左側(cè)邊緣與高空急流入口區(qū)的右側(cè)邊緣相疊加的區(qū)域(圖9a)，此時(shí)遠(yuǎn)距離降水還未發(fā)生。至4日18時(shí)，山東半島及附近區(qū)域發(fā)生降水。此時(shí)隨著TC向北移動(dòng)，低空急流向北推進(jìn)，在山東半島區(qū)域低空急流出口區(qū)左側(cè)風(fēng)速梯度加大，而高空仍對(duì)應(yīng)急流入口區(qū)右側(cè)邊緣地區(qū)(圖9b)。可見(jiàn)，在高低空急流的有利配置條件下，降水更易發(fā)生在低層氣象要素梯度較大的區(qū)域。從沿121°E的垂直剖面圖也可發(fā)現(xiàn)，4日12時(shí)(圖10a)至18時(shí)(圖10b)，高空急流的主體基本位于40°-50°N、350-100 hPa的區(qū)域范圍內(nèi)，位置未發(fā)生顯著變化。隨著TC向北推進(jìn)，低層大風(fēng)速帶也隨之北移，整層風(fēng)速增大，在低層大風(fēng)速區(qū)邊緣(氣象要素梯度較大的地區(qū))及高空急流邊緣下方激發(fā)垂直運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生對(duì)流性降水。

圖9 2005年8月4日12時(shí)(a)與18時(shí)(b)200 hPa高空急流(陰影)與850 hPa低空急流的疊加

圖10 2005年8月4日12時(shí)(a)與18時(shí)(b)沿121°E的全風(fēng)速與垂直速度(等值線(xiàn))剖面

通過(guò)以上分析發(fā)現(xiàn)，TC除了向遠(yuǎn)距離降水區(qū)通過(guò)輸送水汽建立聯(lián)系之外，還可通過(guò)TC北上時(shí)外圍環(huán)流導(dǎo)致的低空急流邊緣水平氣象要素的劇烈變化引發(fā)遠(yuǎn)距離降水。在高低空急流耦合的背景下，TC北上引起的中緯度環(huán)渤海地區(qū)低層急流邊緣水平氣象要素的劇烈變化,可導(dǎo)致遠(yuǎn)距離降水的發(fā)生。這是除水汽通道外，TC與遠(yuǎn)距離降水間的又一個(gè)物理聯(lián)系。

5 結(jié)論與討論

本文利用FNL全球再分析資料,對(duì)發(fā)生在環(huán)渤海地區(qū)2005-2015年間的6-9月間的熱帶氣旋遠(yuǎn)距離降水進(jìn)行分析，得出了關(guān)于TC及中緯度降水系統(tǒng)的一些統(tǒng)計(jì)特征，并根據(jù)850 hPa天氣形勢(shì)的不同分布特征，將遠(yuǎn)距離降水分為4種類(lèi)型：低渦型、副高脊線(xiàn)南部邊緣型、低渦底部型、副高脊線(xiàn)北部邊緣型，并對(duì)這4種類(lèi)型進(jìn)行了合成分析,得出的主要結(jié)論如下：

(1)4種類(lèi)型的遠(yuǎn)距離降水均發(fā)生在500 hPa高空槽前。TC、副高與中緯度的降水系統(tǒng)三者關(guān)系密切，TC與副高間的東南急流起到了輸送水汽和能量的作用，并且源自TC的水汽沿副高邊緣向北轉(zhuǎn)向進(jìn)入到中緯度的遠(yuǎn)距離降水區(qū)。

(2)TC、遠(yuǎn)距離降水與副高之間還存在動(dòng)力方面的聯(lián)系。在第一、二種類(lèi)型中與TC相關(guān)的低空急流和中緯度的高空急流耦合，觸發(fā)遠(yuǎn)距離降水。但這種高低空急流的耦合機(jī)制目前并不清楚，還需進(jìn)一步的討論。

(3)遠(yuǎn)距離降水的數(shù)值模擬試驗(yàn)表明，TC除了通過(guò)向遠(yuǎn)距離降水區(qū)輸送水汽建立聯(lián)系之外，在高低空急流耦合的背景下，還可通過(guò)TC北上時(shí)外圍環(huán)流導(dǎo)致的低空急流邊緣水平氣象要素的劇烈變化引發(fā)遠(yuǎn)距離降水。這是除水汽通道外，熱帶氣旋與遠(yuǎn)距離降水間的又一個(gè)物理聯(lián)系。