登陸福建熱帶氣旋短時強(qiáng)降水特征

陳秋萍，陳敏艷，劉愛鳴，陳齊川，黃鈴光

（福建省氣象臺，福州 350001）

登陸福建熱帶氣旋短時強(qiáng)降水特征

陳秋萍，陳敏艷，劉愛鳴，陳齊川，黃鈴光

（福建省氣象臺，福州 350001）

利用地面逐時降水資料、常規(guī)天氣資料、雷達(dá)、衛(wèi)星以及臺風(fēng)年鑒資料，對39個登陸福建不同地段的臺風(fēng)短時強(qiáng)降水空間、時間分布及強(qiáng)降水強(qiáng)度、落區(qū)、過程雨量分布及其與登陸時臺風(fēng)強(qiáng)度關(guān)系等進(jìn)行統(tǒng)計分析，揭示登陸福建臺風(fēng)短時強(qiáng)降水規(guī)律，結(jié)果表明：（1）登陸中部臺風(fēng)強(qiáng)降水站數(shù)雖多，但單站強(qiáng)降水持續(xù)時間最短；登陸北部臺風(fēng)強(qiáng)降水站數(shù)雖少，但單站強(qiáng)降水持續(xù)時間最長。（2）強(qiáng)降水主要時段登陸北部、中部類是登陸前5小時至登陸后5小時，登陸南部及南海北上類是登陸時至登陸后15小時。此外，南海北上類及登陸北部類強(qiáng)降水落區(qū)多數(shù)在內(nèi)核區(qū)；登陸中部類強(qiáng)降水落區(qū)在臺風(fēng)中心附近的頻率是幾類中最低的，大部分強(qiáng)降水落區(qū)在北側(cè)的螺旋雨帶上。

熱帶氣旋強(qiáng)降水短時臨近預(yù)報

1 引言

目前登陸臺風(fēng)（含熱帶風(fēng)暴、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴、臺風(fēng)、強(qiáng)臺風(fēng)、超強(qiáng)臺風(fēng)，下同）及臺風(fēng)暴雨的研究取得相當(dāng)進(jìn)展［1－3］，陳聯(lián)壽研究提出臺風(fēng)暴雨可以分為：臺風(fēng)眼壁暴雨、臺風(fēng)螺旋雨帶或外圍降雨、臺風(fēng)倒槽降雨、臺風(fēng)內(nèi)切變線暴雨、臺前颮線雨、遙遠(yuǎn)降雨。程正泉等［4］對登陸我國熱帶氣旋降水時空變化特征進(jìn)行統(tǒng)計分析表明，熱帶氣旋降水量以及熱帶氣旋暴雨日數(shù)的分布是自南向北、從沿海到內(nèi)陸迅速減小，最大出現(xiàn)在海南和華南、東南沿海地區(qū)；熱帶氣旋強(qiáng)度越強(qiáng)其最大過程降水一般也就越大，但是兩者并非嚴(yán)格的線性關(guān)系。黃奕武等［5］對0716號臺風(fēng)羅莎登陸期間地形對降水的影響作了初步分析。分析表明，沿海地形對降水的影響較大，強(qiáng)降水區(qū)主要分布在沿海山體的迎風(fēng)坡上。此外，許多氣象研究人員對

一些臺風(fēng)過程進(jìn)行了深入、細(xì)微的分析，得出有意義的結(jié)果［6－9］。福建省氣象局在臺風(fēng)、臺風(fēng)暴雨方面也進(jìn)行了大量的研究［10－16］。

盡管研究取得了許多成果，但主要針對降水與臺風(fēng)路徑、降水與大尺度環(huán)流背景的關(guān)系等方面，對強(qiáng)降水與臺風(fēng)強(qiáng)度關(guān)系、強(qiáng)降水時段、強(qiáng)降水落區(qū)、強(qiáng)降水范圍等方面福建省未曾進(jìn)行過研究，國內(nèi)這方面研究也甚是少見且主要是針對個例分析，而短時強(qiáng)降水預(yù)報對防御臺風(fēng)導(dǎo)致的城鄉(xiāng)積澇、山洪、滑坡、泥石流等災(zāi)害及搶險救災(zāi)指揮有重要作用。本文通過分析1991－2013年39個登陸福建臺風(fēng)短時強(qiáng)降水的強(qiáng)度、空間分布、發(fā)生時段、落區(qū)、過程雨量分布等進(jìn)行統(tǒng)計、分析，旨在揭示登陸福建臺風(fēng)短時強(qiáng)降水規(guī)律，為登陸福建臺風(fēng)強(qiáng)降水短時臨近預(yù)報、預(yù)警、服務(wù)提供參考。

2 不同登陸地段臺風(fēng)短時強(qiáng)降水特征

2.1 資料和標(biāo)準(zhǔn)

登陸熱帶氣旋指中心自海上進(jìn)入福建境內(nèi)，且風(fēng)力達(dá)8級（17.2m.s－1）或以上的熱帶氣旋。熱帶氣旋資料選自中國氣象局上海臺風(fēng)研究所的《臺風(fēng)年鑒》、《熱帶氣旋年鑒》。本研究統(tǒng)計所用降水資料是1991—2013年福建省68個氣象觀測站逐時降水資料。

定義臺風(fēng)登陸前24h至登陸后60h內(nèi)福建境內(nèi)相鄰2站、相鄰時間出現(xiàn)因臺風(fēng)影響造成1小時雨量大于等于30mm、3小時雨量大于等于50mm的降水為臺風(fēng)短時強(qiáng)降水。本文統(tǒng)計1小時雨量大于等于30mm、3小時雨量大于等于50mm、3小時雨量大于等于80mm的短時強(qiáng)降水。

臺風(fēng)強(qiáng)降水分布與臺風(fēng)路徑、登陸點(diǎn)關(guān)系密切，因此本文將登陸臺風(fēng)分為4類：登陸福建北部沿海（福鼎至連江）、登陸福建中部沿海（長樂至?xí)x江）、登陸福建南部沿海（廈門至詔安）、南海生成北上（含西北太平洋生成偏西移動，然后從南海北上）登陸福建中南部沿海。

2.2 登陸福建臺風(fēng)概況

1991－2013年共39個臺風(fēng)登陸福建，登陸月份在6－10月，以7－8月最多，占64%。細(xì)分各種不同登陸地段的登陸月份發(fā)現(xiàn)，登陸閩北、閩中類在7－8月登陸的熱帶氣旋最多，分別占各類75%、82%；而登陸閩南類則在8－9月最多，占該類75%；繞過臺灣北面海上登陸福建最多在8月，占67%；繞過臺灣南面海上登陸福建僅在6－7月，其它月份沒有；南海生成北上登陸福建6－10月都有且各月分布較均勻。登陸地段與月份的關(guān)系和副高季節(jié)性位置變動密切相關(guān)。

登陸福建臺風(fēng)大部分是穿過臺灣島（占總數(shù)59%），登陸臺灣后約一半登陸福建中部；登陸臺灣北部后再登陸大陸其登陸點(diǎn)僅在閩中北部沿海，登陸臺灣南部后再登陸大陸其登陸點(diǎn)基本上在閩南沿海；從巴士海峽或菲律賓島穿過臺風(fēng)大部分登陸廣東、海南，23年中僅各有2個臺風(fēng)在閩中南部沿海登陸；南海生成北上臺風(fēng)均在晉江以南南部沿海登陸；繞過臺灣北面海上登陸福建的臺風(fēng)有三分之二在閩北沿海登陸。

登陸閩北的11次臺風(fēng)在福鼎登陸次數(shù)最多，為5次；登陸閩中的16次在福清登陸次數(shù)最多，為7次；登陸閩南的4次有一半在廈門登陸；8次南海北上登陸閩南的有一半在漳浦登陸。

2.3 強(qiáng)降水分布特征

2.3.1 強(qiáng)降水極值

統(tǒng)計39個登陸福建臺風(fēng)強(qiáng)降水極值，1小時雨量極大值出現(xiàn)在寧德的柘榮1994年7月11日08時，為171.5mm（9406臺風(fēng)）。3小時雨量極大值出現(xiàn)在長樂市2005年10月2日22時，3小時雨量達(dá)275.9mm（0510龍王）。連續(xù)30mm·h-1以上強(qiáng)降水持續(xù)時間最長的是05年7月19日柘榮為8小時，累積雨量296.9mm（0505海棠），持續(xù)時間次長的是06年7月15日長泰為6小時，累積雨量360.6mm（0604碧麗斯）。

2.3.2 強(qiáng)降水站數(shù)及頻次特征

（1）30mm／h強(qiáng)降水

統(tǒng)計4類登陸臺風(fēng)產(chǎn)生30mm·（3h）-1強(qiáng)降水站數(shù)分布，登陸閩中臺風(fēng)最易出現(xiàn)站數(shù)多（即范圍廣）的強(qiáng)降水，≥7站的次數(shù)占該類登陸臺風(fēng)75%（其中1次≥16站）（圖1），但過程中30mm·h-1強(qiáng)降水不重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)是幾類中最高的；登陸福建南部臺風(fēng)，除了1次降水非常強(qiáng)烈并造成嚴(yán)重人員傷亡的05年龍王臺風(fēng)（該次≥16站）外，其余均為4～6站的強(qiáng)降水，而沒有≥7站以上強(qiáng)降水。

（2）50mm／3h強(qiáng)降水

統(tǒng)計4類登陸臺風(fēng)產(chǎn)生50mm／3h強(qiáng)降水站數(shù)分布，結(jié)果與30mm／h強(qiáng)降水特征相似，登陸福建中部及南海北上登陸閩南類臺風(fēng)強(qiáng)降水站數(shù)多（即范圍廣）的頻數(shù)最多，≥7站的次數(shù)均占該類登陸臺風(fēng)63%，前者≥11站32%，≥16站3次；最少是登陸福建北部，≥7站的次數(shù)占該類登陸臺風(fēng)46%，該類主要是4～6站強(qiáng)降水（圖2），但過程中50mm／3h強(qiáng)降水重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)2次以上（含2次）的頻率是幾類中最高的。

（3）80mm／3h強(qiáng)降水

80mm／3h強(qiáng)降水站數(shù)分布與前兩類強(qiáng)降水有所不同，登陸閩南類及南海北上登陸閩南類≥3站強(qiáng)降水頻率為50%，其余兩類僅37%（圖略），但登陸北部類強(qiáng)降水重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)2次以上（含2次）的頻率是幾類中最高的。

圖1 30mm·h-1強(qiáng)降水頻數(shù)分布

圖2 50mm·（3h）-1強(qiáng)降水頻數(shù)分布

以上數(shù)據(jù)表明登陸福建中部臺風(fēng)強(qiáng)降水站數(shù)多（即強(qiáng)降水范圍大）的頻率雖然最高，但單站降水強(qiáng)度最弱（或單站強(qiáng)降水持續(xù)時間最短），登陸福建北部強(qiáng)降水站數(shù)少（即強(qiáng)降水范圍?。┑念l率最高，但單站降水強(qiáng)度強(qiáng)（或單站強(qiáng)降水持續(xù)時間長）。

2.3.3 強(qiáng)降水出現(xiàn)時段

對上述四類臺風(fēng)在福建境內(nèi)強(qiáng)降水出現(xiàn)時段（強(qiáng)降水開始至結(jié)束）相對臺風(fēng)登陸時間進(jìn)行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：

（1）登陸福建北部

強(qiáng)降水出現(xiàn)在登陸前5小時至登陸后10小時頻率最高，為45%（表1中方框，50mm·（3h）-1略），此情況下強(qiáng)降水落區(qū)多在眼壁、中心附近，強(qiáng)降水時間較短；強(qiáng)降水出現(xiàn)在登陸前24小時及登陸后10－ 24h，頻率約為27%；最大1h、3h降水出現(xiàn)在登陸前5h至登陸后5h的個例約55%，其次是出現(xiàn)在登陸前5～15h。

（2）登陸福建中部

強(qiáng)降水發(fā)生在登陸后10小時內(nèi)或登陸前5h至登陸后10小時頻率最高，約為63%；最大1h、3h降水出現(xiàn)在登陸前5h至登陸后5h的個例約75%，其余出現(xiàn)在登陸后5～30h，沒有出現(xiàn)在登陸前的。

（3）登陸福建南部

表1 強(qiáng)降水時段分布頻數(shù)

強(qiáng)降水一半出現(xiàn)在登陸后24h內(nèi)，少數(shù)出現(xiàn)在登陸后10～48h及登陸前5h至登陸后10小時內(nèi)；最大1h、3h降水出現(xiàn)在登陸后5～15h的頻率75%，

其余出現(xiàn)在登陸前5h至登陸后5h。

（4）南海北上登陸福建南部

強(qiáng)降水大部分出現(xiàn)在登陸時至登陸后15h，頻率約為63%，這種情形強(qiáng)降水落區(qū)約一半在臺風(fēng)中心眼壁附近，強(qiáng)降水時間與登陸時間較靠近，維持時間短；少數(shù)在登陸后10～48h；最大1h、3h降水出現(xiàn)在登陸時至登陸后10h的個例約75%，其余出現(xiàn)在登陸前10h及登陸后10～15h。

分析發(fā)現(xiàn)約85%個例最大1h、3h降水出現(xiàn)時段相近，并且出現(xiàn)站點(diǎn)大多也相同，但各類出現(xiàn)時段有差異。因此，從臺風(fēng)強(qiáng)降水短時臨近預(yù)報角度考慮，北部、中部登陸類要特別關(guān)注登陸前5h至登陸后5h，北部類還要注意登陸前5～15h強(qiáng)降水；南部登陸類及南海北上登陸閩南類要關(guān)注登陸時至登陸后15h的強(qiáng)降水。

2.3.4 強(qiáng)降水落區(qū)

為了了解強(qiáng)降水落區(qū)相對臺風(fēng)中心位置，利用雷達(dá)、衛(wèi)星等資料對上述四類臺風(fēng)強(qiáng)降水落區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：

北部登陸類強(qiáng)降水落區(qū)一半在螺旋雨帶上，且南側(cè)、西南側(cè)居多；其次是在眼壁附近；少數(shù)在TC后部。

中部登陸類強(qiáng)降水落區(qū)大部分在北側(cè)的螺旋雨帶上（56%），少部分在南側(cè)的螺旋雨帶上、眼壁及TC后部，頻率相差不大。這類臺風(fēng)由于大多從臺灣島穿過，其結(jié)構(gòu)遭到破壞，且由于在閩中登陸，環(huán)流受臺灣島影響顯著，登陸時臺風(fēng)常常明顯減弱或者出現(xiàn)空心結(jié)構(gòu)［17］，致使強(qiáng)降水落區(qū)在臺風(fēng)中心附近的頻率是幾類中最低的。

南部登陸類強(qiáng)降水落區(qū)一半出現(xiàn)在登陸點(diǎn)附近北、東北側(cè)的螺旋雨帶上，少部分在東側(cè)螺旋雨帶上或臺風(fēng)后部。該類臺風(fēng)登陸閩南前其北側(cè)雨帶受臺灣阻擋，對福建影響不顯著，而西側(cè)為東北風(fēng)下沉氣流，降水不強(qiáng)，致使登陸前降水不強(qiáng)，強(qiáng)降水出現(xiàn)在登陸時臺風(fēng)中心北側(cè)附近螺旋雨帶上。

南海北上類約有三分之二個例強(qiáng)降水落區(qū)在眼壁附近或登陸后中心填塞的臺風(fēng)內(nèi)核區(qū)附近，少部分在螺旋雨帶上，沒有出現(xiàn)臺風(fēng)后部強(qiáng)降水。

3 個例分析

為了增強(qiáng)對以上統(tǒng)計分析的理解，下面給出登陸北部、登陸中部類的典型實(shí)例，其余2類考慮到篇幅難以一一給出。

（1）登陸北部

2006年8號臺風(fēng)“桑美”，8月5日20時在關(guān)島附近洋面上生成，生成后一直向西北方向移動，于8月10日17時25分在閩浙交界處登陸，登陸時強(qiáng)度為超強(qiáng)臺風(fēng)，近中心附近最大風(fēng)力17級（60m.s－1），登陸后向偏西方向移動穿過福建北部進(jìn)入江西，此時已減弱為TS（圖3d，見彩頁）。圖3a（見彩頁）是登陸時福建長樂雷達(dá)回波圖，由圖上可見清晰的雙重眼壁，內(nèi)外眼壁上回波強(qiáng)度最強(qiáng)為50－55dBz，登陸不久雙重眼壁結(jié)構(gòu)消失，眼區(qū)也填塞了（圖3b，見彩頁）。福建東北部沿海10日16時開始出現(xiàn)≥30mm· h-1強(qiáng)降水，≥50mm·h-1強(qiáng)降水出現(xiàn)在登陸時至登陸后6小時之間，即對應(yīng)回波圖中臺風(fēng)內(nèi)、外眼壁區(qū)及登陸后眼區(qū)填塞的內(nèi)核區(qū)，過程1小時、3小時降水量極值分別為67.5mm、144.0mm，均出現(xiàn)在柘榮。從10日16h－11日02h過程雨量圖（圖3c，見彩頁）可見，100mm以上雨區(qū)分布在東北部沿海，范圍小，強(qiáng)降水中心位于閩東北沿海的柘榮，10小時過程雨量極大值為240.0mm。

（2）登陸中部

2007年9號臺風(fēng)“圣帕”，于8月13日02時在西太平洋生成，18日05時40分在臺灣花蓮登陸，登陸時強(qiáng)度為強(qiáng)臺風(fēng)，登陸后穿過臺灣中部，于8月19日02時在福建中部惠安登陸，登陸時強(qiáng)度為臺風(fēng)，近中心附近最大風(fēng)力12級，登陸后向西北方向移動穿過福建中部進(jìn)入江西，此時已減弱為熱帶低壓（圖4d，見彩頁）。臺風(fēng)經(jīng)過臺灣島及海峽后強(qiáng)度明顯減弱，中心氣壓由登陸臺灣島前945hPa上升為登陸大陸前975hPa，24小時不到中心氣壓上升了30hPa。對應(yīng)的從雷達(dá)回波圖上可見，登大陸前臺風(fēng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)松散，海峽上為一個直徑約80km南北均開口的眼，無典型的眼壁相伴（圖4a，見彩頁），出現(xiàn)了空心結(jié)構(gòu)。登陸福建時開口的眼已消失變?yōu)閺?qiáng)度較弱的螺旋雨帶，而且外圍螺旋雨帶結(jié)構(gòu)松散，強(qiáng)回波區(qū)分布在臺風(fēng)中心北側(cè)螺旋雨帶上，強(qiáng)度50－55dBz（圖4b，見彩頁）。對應(yīng)的強(qiáng)降水區(qū)也分布在臺風(fēng)中心北側(cè)螺旋雨帶上，≥30mm／h強(qiáng)降水出現(xiàn)在登陸前8h至登陸后7h之間，最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在登陸前4h（18日21－22h），雨強(qiáng)45.8mm／h。從18日16h－

19日09h過程雨量圖（圖4c，見彩頁）可見，50mm以上雨區(qū)范圍大，100mm以上強(qiáng)雨區(qū)位于中北部沿海，強(qiáng)降水中心分布在閩東北沿海的福鼎，次中心在中部沿海的長樂，17小時過程雨量極大值分別為230.7mm、155.9mm。

4 結(jié)論

（1）登陸中部臺風(fēng)強(qiáng)降水站數(shù)雖多，但單站強(qiáng)降水持續(xù)時間最短；登陸北部臺風(fēng)強(qiáng)降水站數(shù)雖少，但單站強(qiáng)降水持續(xù)時間最長。

（2）從臺風(fēng)強(qiáng)降水短時臨近預(yù)報角度考慮，登陸北部、中部類要特別關(guān)注登陸前5h至登陸后5h，北部類還要注意登陸前5～15h強(qiáng)降水；登陸南部類及南海北上登陸閩中南類要關(guān)注登陸時至登陸后15h的強(qiáng)降水。此外，登陸北部類及南海北上類強(qiáng)降水落區(qū)多數(shù)在眼壁附近；登陸中部類強(qiáng)降水落區(qū)在中心附近的頻率是幾類中最低的，大部分強(qiáng)降水落區(qū)在北側(cè)的螺旋雨帶上。

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Characteristics of Nowcasting Heavy Rain of Landing Troprcal Cyclones on Fujian

Chen Qiuping Chen Mingyang Liu Aimin Chen Qichuan Huang Lingguang
(Fujian Meteorological Observatory，F(xiàn)uzhou 350001)

Byusinghourlyprecipitation,routinedata,radar,startandTCdata,temporalandspatial distribution of short-range heavy rain,intensity of rain,rain region and process rain thirty-nine TC landed Fujian were analyzed.The results show that station number of heavy rain is more in middle parts,but durations of heavy rain is shortest.Heavy rain occurred in the 5hrs before landfall to 5hrs post landfall for northern and middle parts.It occurred in the first 15hrs post landfall for southern and coming from the South China Sea.In addition,region of heavy rain is in central for coming from the South China Sea and north parts.The frequency in central is lowest for landing middle parts.Most is in spiral rain bands of northere.Large region of mean process rain is in northeast coastal for north and middle parts,however mean intensity and duration are greater for north parts.

troprcal cyclones；heavy rain；nowcasting

P46

A

1673-8411（2016）03-0024-05

2015-12-18

基于多普勒雷達(dá)的臺風(fēng)強(qiáng)降水短時臨近預(yù)報方法研究（福建省自然科學(xué)基金2014J01148資助）

陳秋萍（1962-），女，高級工程師，主要從事短時臨近預(yù)報工作.E-mail：chenqiuping1962@163.com