2015臺(tái)風(fēng)“彩虹”強(qiáng)降雨過程分析

周渭，蔣平凡，黎馨

（賀州市氣象局，廣西賀州　542800）

2015臺(tái)風(fēng)“彩虹”強(qiáng)降雨過程分析

周渭，蔣平凡，黎馨

（賀州市氣象局，廣西賀州542800）

利用常規(guī)觀測資料，對2015年第22號(hào)臺(tái)風(fēng)“彩虹”登陸前后的環(huán)流形勢、探空風(fēng)場和物理量場診斷分析。結(jié)果表明：強(qiáng)盛的副熱帶高壓使得“彩虹”在登陸前后穩(wěn)定的向西北偏西方向移動(dòng)；“彩虹”在廣西產(chǎn)生強(qiáng)降雨的原因是西南暖濕氣流輻合和長時(shí)間維持的動(dòng)力條件；“彩虹”中心經(jīng)過及其東南側(cè)的強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)是強(qiáng)降雨集中在玉林一帶的主要原因。

臺(tái)風(fēng)；強(qiáng)降雨；形勢；物理量

臺(tái)風(fēng)暴雨是多尺度天氣系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物，臺(tái)風(fēng)路徑、強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)受環(huán)境流場影響較大，暴雨落區(qū)預(yù)報(bào)十分復(fù)雜［1］。對于秋冬季的臺(tái)風(fēng)而言，除了西太平洋副熱帶高壓、西風(fēng)槽、對流層低層偏東風(fēng)、越赤道氣流外，還需關(guān)注對流層上層副熱帶西風(fēng)急流的變化，特別是對于偏西行臺(tái)風(fēng)而言，副熱帶西風(fēng)急流的加強(qiáng)南壓可能會(huì)導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)移速的加快和強(qiáng)度的明顯加強(qiáng)，對流層上層不僅能影響臺(tái)風(fēng)高層出流的變化，還可能對臺(tái)風(fēng)移動(dòng)造成一定影響［2］。秋冬季暴雨的主要影響系統(tǒng)是熱帶低值系統(tǒng)和冷空氣［3］。秋冬季臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)路徑主要受副熱帶高壓的形狀、強(qiáng)度、中心脊線位置及與臺(tái)風(fēng)發(fā)展不同時(shí)期的相對位置的共同影響［4］。目前對于一些快速加強(qiáng)或減弱的臺(tái)風(fēng)的預(yù)報(bào)能力還比較薄弱［5］，有必要對秋冬季的臺(tái)風(fēng)暴雨產(chǎn)生原因進(jìn)行分析總結(jié)，提高臺(tái)風(fēng)暴雨的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

1　“彩虹”概況

2015年第22號(hào)臺(tái)風(fēng)“彩虹”10月2日2時(shí)在菲律賓呂宋島附近由熱帶低壓加強(qiáng)成熱帶風(fēng)暴，強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，3日14時(shí)加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)級(jí)，3日23時(shí)加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，4日中午在廣東省湛江市沿海一帶登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力15級(jí)（50m·s-1），4日18時(shí)以13級(jí)（38m·s-1，臺(tái)風(fēng)級(jí)）強(qiáng)度從玉林市博白縣大壩鎮(zhèn)移入廣西，途經(jīng)合浦縣、浦北縣、靈山縣、邕寧區(qū)、青秀區(qū)、武鳴縣、馬山縣，于5日10時(shí)在馬山縣境內(nèi)減弱為熱帶低壓，但其減弱后環(huán)流繼續(xù)在廣西滯留，其影響持續(xù)至6日中午。

“彩虹”發(fā)展速度快、強(qiáng)度強(qiáng)并深入內(nèi)陸，其中心進(jìn)入廣西時(shí)，中心附近最大風(fēng)力有13級(jí)（38m·s-1，臺(tái)風(fēng)級(jí)），是1949年以來10月份進(jìn)入廣西內(nèi)陸的最強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。受“彩虹”影響，廣東、廣西出現(xiàn)大范圍暴雨天氣，其中廣東佛山、廣州、湛江、陽江等地出現(xiàn)龍卷風(fēng)，造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

2　云圖分析

云水的增加主要通過雨水對云水的碰并收集和云中雪例子對云水的碰并兩個(gè)途徑對暴雨增幅產(chǎn)生［6］。3日23時(shí)，“彩虹”加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，一直保持緩慢移動(dòng)，云頂亮溫低，強(qiáng)度維持，西南面有大量云帶卷入，水汽補(bǔ)充明顯。4日08時(shí)，“彩虹”位于廣東湛江南面海面上，強(qiáng)度為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，此時(shí)密閉云區(qū)范圍較大，云頂亮溫很低，南面持續(xù)有大量云帶卷入，還有大量水汽補(bǔ)充，外圍云系已經(jīng)進(jìn)入廣西玉林一帶。4日中午“彩虹”在廣東湛江沿海登陸時(shí)為臺(tái)風(fēng)級(jí)，眼區(qū)明顯，密閉云區(qū)螺旋云帶范圍寬廣，北面邊界清晰，云圖結(jié)構(gòu)中心對稱，外圍南面持續(xù)有云帶卷入。4日16時(shí)，“彩虹”中心靠近廣西，減弱為臺(tái)風(fēng)級(jí)，云頂亮溫升高，密閉云區(qū)呈圓形，東面與北面開始有云系擴(kuò)散，但還是能看出臺(tái)風(fēng)中心，此時(shí)云系寬廣，覆蓋整個(gè)廣東和廣西東部。4日18時(shí)，“彩虹”中心進(jìn)入廣西玉林市，強(qiáng)度減弱為臺(tái)風(fēng)級(jí)，四周云系明顯開始擴(kuò)散，覆蓋范圍加大，但是強(qiáng)度減弱。4日20時(shí)，還能看出臺(tái)風(fēng)中心，密閉云區(qū)結(jié)構(gòu)已經(jīng)松散，強(qiáng)度繼續(xù)減弱，云區(qū)向四周擴(kuò)散，北面的云系已經(jīng)到達(dá)湖南的中北部，四周的云系開始消散。4日20時(shí)之后，云系持續(xù)向東面和北面擴(kuò)散，中心慢慢消散，但是其殘留云系一直持續(xù)到5日22時(shí)。

3　天氣形勢

3.1500hPa高度場

臺(tái)風(fēng)的移速、移向主要受引導(dǎo)氣流的影響，一般與環(huán)境流場，特別是500hPa等壓面上氣流一致。10月3日，副熱帶高壓非常強(qiáng)盛，呈帶狀一直穩(wěn)定控制中低緯度地區(qū)，經(jīng)度跨度很大，副熱帶高壓中心位于西太平洋上空，副高脊線位于25°N左右，中心氣壓大于596hPa，592hPa等壓線西伸至115°E。在副熱帶高壓南側(cè)的偏東氣流引導(dǎo)下，“彩虹”向西偏北移動(dòng)。4日，臺(tái)風(fēng)移動(dòng)至副高南側(cè)偏西位置，副高脊線略微南壓，“彩虹”沿592hPa等壓線繼續(xù)向西北偏西方向進(jìn)入廣西。5日，“彩虹”位于副熱帶高壓592hPa等壓線西側(cè)，并緩慢向西北移動(dòng)，在廣西境內(nèi)減弱，殘留的低壓滯留直至消失。強(qiáng)盛的副熱帶高壓使“彩虹”穩(wěn)定地向西移動(dòng)進(jìn)入廣西。

3.2風(fēng)速風(fēng)向

圖1　南寧探空風(fēng)速

圖2　梧州探空風(fēng)速

弱的水平風(fēng)垂直切變有利于臺(tái)風(fēng)的發(fā)展，水平風(fēng)垂直切是臺(tái)風(fēng)發(fā)展或不發(fā)展的分水嶺［7］。梧州和南寧的探空風(fēng)速圖時(shí)間剖面看到（圖1、圖2），從4日08時(shí)開始，南寧上空的風(fēng)速開始加大，最大風(fēng)速在500hPa高度上，達(dá)到12m·s-1，垂直風(fēng)切變也加大，700hPa高度層上風(fēng)向由偏東風(fēng)轉(zhuǎn)為東北風(fēng)，臺(tái)風(fēng)“彩虹”位于南寧的東南面；梧州上空此時(shí)風(fēng)速已經(jīng)加大，垂直風(fēng)切變大于14m·s-1，700hPa高度層上風(fēng)向?yàn)槠珫|風(fēng)，臺(tái)風(fēng)“彩虹”位于梧州的南面。4日20時(shí)，南寧上空風(fēng)速達(dá)到最大，此時(shí)最大風(fēng)速在700hPa高度上，達(dá)到20m·s-1，此時(shí)高低層垂直風(fēng)切變?yōu)?0m·s-1，此時(shí)“彩虹”仍然位于南寧的東南面，梧州上空的風(fēng)速達(dá)到最大，最大風(fēng)速在700hPa高度上，達(dá)到24m·s-1，風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，高低層風(fēng)切變近20m·s-1，臺(tái)風(fēng)“彩虹”經(jīng)過梧州的南面到達(dá)西南面。5日08時(shí)，南寧上空風(fēng)速減小，風(fēng)向轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，“彩虹”中心經(jīng)過南寧，位于南寧的西北面，梧州上空風(fēng)速減小，但減小幅度較小，此時(shí)水平風(fēng)垂直切變減小，風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏南風(fēng)，臺(tái)風(fēng)“彩虹”中心位于梧州的西面。從兩個(gè)站點(diǎn)的探空圖風(fēng)速可以看出，“彩虹在”4日20時(shí)風(fēng)速達(dá)到最大，垂直風(fēng)切變也最大，同時(shí)降雨也集中在這個(gè)時(shí)間段。

3.3地面氣壓場分析

由賀州、南寧、梧州、玉林地面氣壓場可以看出（圖3），從4日06時(shí)開始至5日12時(shí)，上述四個(gè)觀測站的地面氣壓都有不同程度的下降，梧州和賀州的氣壓在4日12時(shí)至4日18時(shí)最低，玉林的氣壓在4日18時(shí)前后最低，南寧的氣壓在5日00時(shí)至06時(shí)最低。南寧和玉林氣壓下降的幅度要比賀州和梧州大得多，說明臺(tái)風(fēng)“彩虹”中心更靠近南寧和玉林。從實(shí)況雨量上看，玉林一帶的降雨量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于廣西其他地方的降雨量。

圖3　廣西各市地面氣壓

4　物理量場

4.1水汽通量場和水汽通量散度

充分的水汽供應(yīng)是暴雨形成的基本條件之一，水汽通量場和水汽通量散度能夠反映水汽的輸送［8］。從10月3日20時(shí)開始，低層水汽通量值加大，厚度加大，700hPa及以下都為大值區(qū)，最大值在925～850hPa高度上；水汽輻合區(qū)覆蓋廣西東南部，最大輻合中心在海南省的東北部的925hPa高度上，水汽通量散度值小于-50g·s-1·hPa-1·cm-2。4日08時(shí)，水汽通量略往西伸，925hPa上空中心最大值為30g·s-1·hPa-1·cm-1；此時(shí)水汽輻合強(qiáng)度加大，但覆蓋范圍縮小，大值區(qū)集中在“彩虹”中心及其周邊，最大輻合中心在廣東西部的南面海洋上的925hPa高度，水汽通量散度中心值為-100g·s-1·hPa-1·cm-2。4日20時(shí)，水汽通量和水汽輻合強(qiáng)度減小，范圍擴(kuò)大，最大輻合中心移動(dòng)到廣東和海南交界的850hPa上，水汽通量散度值中心小于-70g·s-1·hPa-1·cm-2。5日08時(shí)，水汽通量散度中心移動(dòng)到廣西玉林一帶，華南上空都為水汽輻合區(qū)，并一直持續(xù)到6日08時(shí)。水汽的輻合是暴雨產(chǎn)生的必要條件，是臺(tái)風(fēng)維持的重要指標(biāo)，“彩虹”對廣西影響過程中，低層強(qiáng)力的水汽輻合為強(qiáng)降雨產(chǎn)生提供有利的水汽條件。

4.2渦度

渦度場可以很好地描述大氣運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)，臺(tái)風(fēng)是典型的渦旋環(huán)流，對流層中低層的氣旋行渦度值大，而高層正渦度值小甚至于為負(fù)渦度［9］。10月3日20時(shí)，臺(tái)風(fēng)“彩虹”登陸前，400hPa高度以下為正渦度，范圍已經(jīng)覆蓋廣東南部沿海，正渦度中心在海南省東南部海面上，中心最大值在700hPa高度上，為100×10-6s-1，廣西大部還是處于負(fù)渦度區(qū)。4日08時(shí)至4日20時(shí)，正渦度場往西北偏西方向移動(dòng)，厚度加大，廣西從南部開始200hPa高度以下全部轉(zhuǎn)為正渦度，正渦度中心由海南東部沿海移動(dòng)到廣西玉林一帶，最大值仍位于700hPa高度上，中心值小于120×10-6s-1。4日20時(shí)至5日20時(shí)，正渦度值及厚度緩慢減小，正渦度中心由廣西的西南部移動(dòng)至廣西中北部，正渦度中心降低至850hPa左右，300hPa高度往上為負(fù)渦度。5日20時(shí)之后，正渦度場向北移動(dòng)并減弱。渦度值在4日08時(shí)至5日08時(shí)長時(shí)間維持低層正渦度，高層負(fù)渦度，是廣西強(qiáng)降水形成的重要原因之一。

4.3垂直速度

4日08時(shí)，臺(tái)風(fēng)登陸前，850hPa高度上，廣西大部分地區(qū)處于上升區(qū)，上升速度最大值在海南東北部海面上。由剖面圖（圖4）可以看出，上升中心在700hPa高度上，中心強(qiáng)度為-80hPa·s-1，此時(shí)廣西東南部開始出現(xiàn)強(qiáng)降雨。4日20時(shí)（圖5），廣西上空全部為上升氣流，700hPa～200hPa高度都為強(qiáng)上升區(qū)，最大上升高度為500hPa，中心強(qiáng)度為-70hPa·s-1。5日08時(shí)之后，上升區(qū)域加大，強(qiáng)度減小，上升運(yùn)動(dòng)一直持續(xù)到5日20時(shí)，之后減弱并于6日20時(shí)消亡。由此說明4日08時(shí)至5日08時(shí)是廣西上空上升運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)時(shí)段，此時(shí)廣西上升區(qū)加大加深，為強(qiáng)降雨提供直接有利的動(dòng)力條件。

圖4　10月4日08時(shí)700hPa垂直速度剖面

圖5　10月4日20時(shí)700hPa垂直速度剖面

5　結(jié)論

（1）10月4日至6日，整個(gè)過程中副熱帶高壓強(qiáng)盛，利于“彩虹”穩(wěn)定地向西北偏西方向移動(dòng)進(jìn)入廣西，并在廣西長時(shí)間停留。

（2）強(qiáng)大的風(fēng)場、強(qiáng)的垂直風(fēng)切變和較低的地面氣壓為降雨提供有利條件，產(chǎn)生強(qiáng)降雨；玉林一帶前期位于“彩虹”的中心，后期位于“彩虹”的東南側(cè)，強(qiáng)降雨對其影響較大。

（3）“彩虹”影響整個(gè)過程中，水汽來源充沛，低層水汽通量和輻合強(qiáng)度大，持續(xù)時(shí)間長，為暴雨提供了有利條件的水汽條件。

（4）4日08時(shí)至5日08時(shí)，低層正渦度，高層負(fù)渦度和垂直速度的加大并維持，為此次強(qiáng)降雨提供了有利的動(dòng)力條件。

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Analysis of strong rainfall caused by Typhoon"Mujigae"in 2015

Zhou Wei，Jiang Ping-fan，Li Xin
（Hezhou Municipal Meteorological Service，Hezhou Guangxi 542899）

The circulation situation，physical quantity field and sounding wind field of Typhoon" Mujigae"in 2015 were analyzed by using conventional observation data.The results show that:the strong subtropical high made"Mujigae"steadily move to the Northwest toward West when landing.The convergence of the southwest warm air and the long-lasting dynamic condition led to the appearance of" Mujigae"，and the strong rainfall in Yulin area was caused by the strong upward movement on the southeast side of Typhoon and passing-by"Mujigae"center.

Typhoon；strong rainfall；weather situation；Physical quantity；Guangxi

P458.1+21

A

1673-8411（2016）02-0016-04

2015-11-18

周渭（1985-），男，碩士，工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)工作.E-mail：jovay123@163.com