臺(tái)風(fēng)“白鹿”對梅州降水的影響及成因分析

劉 蕾，彭 量，謝龍生，林曉鳴，張俊權(quán)

（1.梅縣區(qū)氣象局，廣東 梅州 514700；2.梅州市氣象局，廣東 梅州 514021；3.蕉嶺縣氣象局，廣東 蕉嶺 514100）

臺(tái)風(fēng)是一種破壞力極強(qiáng)的災(zāi)害性天氣系統(tǒng)，臺(tái)風(fēng)登陸往往會(huì)帶來大風(fēng)和強(qiáng)降水，從而引起海面巨浪、城鄉(xiāng)積澇、山體滑坡等衍生災(zāi)害.每年登陸我國的臺(tái)風(fēng)有7～8 個(gè)[1].在針對臺(tái)風(fēng)的預(yù)報(bào)服務(wù)中，目前面臨的3 大挑戰(zhàn)是臺(tái)風(fēng)路徑突變、強(qiáng)度突變以及登陸臺(tái)風(fēng)降水預(yù)報(bào)[2].世界氣象組織技術(shù)文件指出臺(tái)風(fēng)低壓環(huán)流在陸地上維持不消的幾個(gè)條件：臺(tái)風(fēng)環(huán)流保持一定的水汽供應(yīng)；臺(tái)風(fēng)環(huán)流中存在活躍的中尺度對流活動(dòng)；弱冷空氣侵入，臺(tái)風(fēng)環(huán)流引起變性；移入一個(gè)高輻散區(qū)中[3].還有研究表明，海水溫度、水汽條件和垂直風(fēng)切變等影響臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度，也因此影響臺(tái)風(fēng)降水量[4].

地處華南的廣東是我國受臺(tái)風(fēng)影響最多的省份之一，每年平均有5 個(gè)臺(tái)風(fēng)登陸，主要集中在7—9月[5].梅州位于廣東省東北部，因地處山區(qū)，與廣東沿海地區(qū)相比受熱帶氣旋的影響頻率相對較低.但有時(shí)熱帶氣旋會(huì)在福建省南部或廣東省東部沿海地區(qū)登陸后繼續(xù)沿著西北方向移動(dòng)，橫穿梅州地區(qū)，會(huì)對梅州產(chǎn)生較大的影響，是梅州后汛期產(chǎn)生暴雨的主要天氣系統(tǒng)之一.因此，對臺(tái)風(fēng)“白鹿”造成的暴雨成因進(jìn)行深入研究，對今后類似路徑的臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)服務(wù)，有較好的經(jīng)驗(yàn)借鑒作用.筆者主要利用地面自動(dòng)氣象站、衛(wèi)星云圖、NCEP/NCAR（2.5 °× 2.5 °）再分析格點(diǎn)資料，分析“白鹿”臺(tái)風(fēng)的特點(diǎn)和降水分布不均的原因，以期進(jìn)一步提高橫穿梅州的臺(tái)風(fēng)路徑和降水量預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率.

1 臺(tái)風(fēng)“白鹿”的概況和特點(diǎn)

1911 號臺(tái)風(fēng)“白鹿”于2019 年8 月21 日14 時(shí)在西北太平洋洋面上生成，生成后沿著穩(wěn)定的西北行路徑移動(dòng)，24 日13 時(shí)左右以強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級在臺(tái)灣屏東縣滿州鄉(xiāng)沿海登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力有11級（30 m/s），隨后移入臺(tái)灣海峽，并于25 日7 時(shí)25 分以強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級在福建省東山縣沿海再次登陸，登陸時(shí)中心最大風(fēng)力有10 級（25 m/s），中心最低氣壓988 hPa.隨后繼續(xù)向西北偏西方向移動(dòng)，于25 日10時(shí)左右以熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度進(jìn)入梅州境內(nèi)，并自東南向西北方向穿過梅州，14 時(shí)在梅州市平遠(yuǎn)縣境內(nèi)減弱為熱帶低壓，26 日05 時(shí)中央氣象臺(tái)停止編號，見圖1.

圖1 1911 號臺(tái)風(fēng)“白鹿”移動(dòng)路徑

此次臺(tái)風(fēng)“白鹿”有幾個(gè)特點(diǎn)：（1）移動(dòng)速度較快.登陸福建前以25～30 km/h 的速度移動(dòng)，登陸后平均以20～25 km/h 的速度西行，較歷年登陸臺(tái)風(fēng)移速（15～20 km/h）明顯偏快.（2）在福建登陸后強(qiáng)度迅速減弱. 7 h 內(nèi)，由登陸時(shí)的強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級減弱為熱帶低壓級.（3）云系強(qiáng)弱分布呈不對稱結(jié)構(gòu)，南部云系較為緊密結(jié)實(shí)，與南海季風(fēng)相連，北部云系較為稀疏松散，邊界模糊，外圍螺旋云帶清晰，臺(tái)風(fēng)眼區(qū)模糊.（4）結(jié)構(gòu)的不對稱.使得降水范圍廣，局地雨勢較強(qiáng)，降水分布不均勻.

“白鹿”登陸后整個(gè)梅州都被“白鹿”臺(tái)風(fēng)的本體云系覆蓋，但其結(jié)構(gòu)松散且不對稱，導(dǎo)致降水分布并不均勻.8 月25 日8 時(shí)至26 日8 時(shí)，梅州市普降大雨到暴雨，全市188 個(gè)監(jiān)測站，有172 個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)大雨以上降雨，出現(xiàn)大雨以上的站數(shù)占總雨量監(jiān)測站的95%，但大暴雨僅有12 個(gè)站點(diǎn)，強(qiáng)降雨的局地性明顯.強(qiáng)降雨多出現(xiàn)在蓮花山以南的豐順縣，本次降水量最大的站點(diǎn)出現(xiàn)在豐順縣，錄得雨量為138.5 mm.

2 臺(tái)風(fēng)“白鹿”環(huán)流形勢分析

2.1 副熱帶高壓對“白鹿”的影響

臺(tái)風(fēng)“白鹿”生成初期，副熱帶高壓位置偏東，引導(dǎo)氣流較弱，主要依靠“白鹿”自身的內(nèi)力作用向西北方向移動(dòng).“白鹿”于8 月25 日7 時(shí)25 分在福建省東山縣再次登陸，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)25 日08 時(shí)500 hPa 形勢場對“白鹿”的路徑及登陸點(diǎn)極為重要. 24 日8 時(shí)500 hPa 高度場顯示（見圖2（a）），西太平洋副熱帶高壓主體進(jìn)一步加強(qiáng)西伸，穩(wěn)定控制著華南地區(qū)，副熱帶高壓西脊點(diǎn)位于85°E 附近，脊線介于32°～34°N，其后的西風(fēng)帶高壓脊將與副熱帶高壓合并使副高穩(wěn)定維持；24 日20 時(shí)（見圖2（b）），副高繼續(xù)加強(qiáng)西伸，西脊點(diǎn)位于90°E 附近，廣東東部至福建沿岸的風(fēng)由3～4 m/s 加大到6～8 m/s，“白鹿”繼續(xù)以西北向路徑逐漸靠近福建.臺(tái)風(fēng)路徑與引導(dǎo)氣流之間往往存在相關(guān)性，引導(dǎo)氣流的方向和速度自然成為臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)的主要依據(jù)之一[6].因此，臺(tái)風(fēng)“白鹿”在副高西南側(cè)偏南氣流的引導(dǎo)下繼續(xù)向西偏北方向移動(dòng).

圖2 高度場

2.2 高低層散度和水汽輸送的非對稱結(jié)構(gòu)對“白鹿”的影響

強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)是形成臺(tái)風(fēng)降水的重要因素之一，低空輻合、高空輻散有利于上升運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生，水汽的匯合也主要是靠低空流場的輻合[7].圖3（a）給出了25 日08 時(shí)“白鹿”登陸福建省后高低層散度場的分布情況，在200 hPa 高層，廣東東南部沿海為較弱的輻散區(qū)，其余大部分地區(qū)都是弱的輻合區(qū)，輻散中心位于廣東中南部沿海，散度值為1×10-5/s；而在低層925 hPa（見圖3（b）），廣西為弱的輻散區(qū)，從廣東一直到福建都是弱輻合區(qū)，輻合中心位于廣東東南部和福建西南部，散度值為-1.5×10-5/s.由圖3 可知，“白鹿”左半部為低層輻合和高層輻散，有利于臺(tái)風(fēng)的垂直上升運(yùn)動(dòng)和對流的發(fā)展，而右半部高、低層均為輻合區(qū)，不利于臺(tái)風(fēng)的垂直上升運(yùn)動(dòng)和對流的發(fā)展[8].由分析可知，臺(tái)風(fēng)“白鹿”2 次登陸后，繼續(xù)向西北方向移動(dòng)，高低層動(dòng)力場作用導(dǎo)致降水落區(qū)呈現(xiàn)非對稱分布[9].

圖3 散度

水汽也是產(chǎn)生暴雨的必要條件，臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生持續(xù)性降雨不僅需要其自身云系有較高的水汽含量，也需要大尺度環(huán)境場源源不斷地提供水汽，才能保證臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降雨的形成和維持[10].分析“白鹿”850 hPa 的低空水汽輸送，24 日8 時(shí)（見圖4（a）），“白鹿”的水汽主要來源于西南季風(fēng)，水汽通量分布存在明顯的不對稱性.水汽通量大值區(qū)主要位于臺(tái)風(fēng)的右側(cè).暖濕氣流在福建至廣東一帶匯合.隨著“白鹿”不斷靠近梅州，25 日8 時(shí)（見圖4（b）），西南暖濕氣流仍是源源不斷地通過偏南風(fēng)向“白鹿”輸送，使水汽相對充沛，為梅州的暴雨，提供了良好的水汽條件.

圖4 水汽通量

2.3 垂直風(fēng)切變對“白鹿”的影響

臺(tái)風(fēng)在登陸時(shí)，環(huán)境風(fēng)的垂直切變對臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度和變化有很大的影響，強(qiáng)的垂直風(fēng)切變會(huì)降低臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度.在抑制熱帶氣旋強(qiáng)度的垂直風(fēng)切變臨界值上有學(xué)者研究認(rèn)為，觀測研究表明導(dǎo)致TC 減弱的垂直風(fēng)切變臨界值可能在8～10 m/s 之間[11-13].分析“白鹿”的環(huán)境垂直風(fēng)切變（見圖5（a）），總體呈較低的水平，多數(shù)在12 m/s 以下，垂直風(fēng)切變影響較弱.此時(shí)，臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度變化不大.當(dāng)“白鹿”逐步移近廣東南部時(shí)，環(huán)境垂直風(fēng)切變進(jìn)一步減弱，多數(shù)在10 m/s 以下（見圖5（b）），但此時(shí)的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度開始逐漸減弱，這可能是“白鹿”臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度變化受整層垂直切變的影響不是十分密切，這與呂心燕研究發(fā)現(xiàn)一些臺(tái)風(fēng)個(gè)例強(qiáng)度變化與整層垂直風(fēng)切變關(guān)系不直接，而與低層或中層的關(guān)系密切一致[14].臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度減弱，“白鹿”的環(huán)流云系對流強(qiáng)度也相對減弱.

圖5 200～850 hPa 垂直風(fēng)切變

2.4 地形作用對“白鹿”的影響

隨著“白鹿”的不斷西北移，首先移入梅州的豐順縣境內(nèi)，位于蓮花山脈的南側(cè)，蓮花山呈東北-西南走向，而“白鹿”受偏東氣流影響，剛好跟蓮花山脈的走向近于垂直（見圖6），山體本身對氣流有很明顯的抬升作用，近而使迎風(fēng)坡降水強(qiáng)度加強(qiáng).從雨量中可以看出，強(qiáng)降水多出現(xiàn)在蓮花山以南的豐順縣.有研究表明，地形和動(dòng)力抬升作用在邊界層造成強(qiáng)烈的輻合上升運(yùn)動(dòng)，將水汽向高空輸送，水汽遇冷后凝結(jié)成云致雨，從而產(chǎn)生強(qiáng)降水[15].臺(tái)風(fēng)登陸后強(qiáng)度往往減弱較快，降水也隨之減弱，但由于地形的抬升以及地表的拖曳效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致降水在一定時(shí)間內(nèi)得到增強(qiáng).臺(tái)風(fēng)與地形和中緯度系統(tǒng)作用，還會(huì)激發(fā)中小尺度系統(tǒng)，從而影響降水的強(qiáng)度和分布[16].在今后有類似橫穿梅州的臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)中，要結(jié)合蓮花山脈對氣流的抬升作用，對臺(tái)風(fēng)降水預(yù)報(bào)作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整.

3 結(jié)語

“白鹿”整體強(qiáng)度偏弱，移速較快，路徑穩(wěn)定，2 次登陸后強(qiáng)度迅速減弱，影響梅州時(shí)間短，過程雨量分布不均勻，局部出現(xiàn)強(qiáng)降水. “白鹿”在高低層動(dòng)力場的作用下，使非對稱結(jié)構(gòu)增大，進(jìn)而導(dǎo)致梅州降水落區(qū)的非對稱分布；在今后的預(yù)報(bào)中，應(yīng)當(dāng)對高低層中心的分離情況給予重視，可以降低因非對稱結(jié)構(gòu)加大導(dǎo)致的降水落區(qū)的影響.在“白鹿”的整個(gè)生命史中，垂直風(fēng)切變與其強(qiáng)度之間有著密切的關(guān)系，但垂直風(fēng)切變不是影響強(qiáng)度變化的唯一因素，在今后的預(yù)報(bào)中，還需要對垂直風(fēng)切變的作用做進(jìn)一步的研究.