吳正可 鄭峰

(溫州市氣象局,浙江 溫州 325000)

0 引 言

臺(tái)風(fēng)暴雨預(yù)測(cè)是臺(tái)風(fēng)防災(zāi)減災(zāi)的重點(diǎn)也是難點(diǎn),特別是臺(tái)風(fēng)暴雨的落區(qū)、極端降水的強(qiáng)度目前仍缺乏有效的預(yù)測(cè)手段。程正泉等研究指出[1],臺(tái)風(fēng)暴雨的預(yù)報(bào)不僅和臺(tái)風(fēng)路徑、移速、本身結(jié)構(gòu)相關(guān),臺(tái)風(fēng)環(huán)流與下墊面、不同緯度尺度環(huán)流系統(tǒng)的相互作用也是影響臺(tái)風(fēng)暴雨的因子。葉子祥、谷風(fēng)鳴[2]將臺(tái)風(fēng)大暴雨與弱冷鋒、低層偏東風(fēng)急流融合起來(lái)分析并分型研究。朱洪巖等[3]數(shù)值研究表明,臺(tái)風(fēng)可通過(guò)水汽和能量輸送直接影響臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離降水的分布。陳聯(lián)壽等[4]的研究表明臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度直接影響臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離降水和雨區(qū)的分布,槽的加強(qiáng)和減弱將導(dǎo)致降水的加強(qiáng)和減弱。本文在此基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)蘇迪羅和蘇力兩個(gè)臺(tái)風(fēng)進(jìn)行降水差異的對(duì)比分析,探討二者在要素配置上的差異。

1 兩個(gè)臺(tái)風(fēng)的相似點(diǎn)

1513蘇迪羅和1307蘇力,均為夏季超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。前者出現(xiàn)在8月上旬,后者在7月中旬;移動(dòng)路徑相似,幾乎平行(見圖1),過(guò)臺(tái)灣島均出現(xiàn)“倒拋物線”路徑,均登陸福建。值得注意的是,1307蘇力登陸福州附近,1513蘇迪羅登陸廈門附近,后者登陸點(diǎn)距離溫州較前者遠(yuǎn),但在溫州造成的降水反而大得多。

圖1 1513蘇迪羅和1307蘇力臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑

2 兩個(gè)臺(tái)風(fēng)的要素差異

2.1 過(guò)程降水量

圖2a為2013年7月13日08時(shí)至7月14日20時(shí),蘇力臺(tái)風(fēng)在溫州的降水,過(guò)程面雨量為55.4 mm,單站最大降水量為155.4 mm。圖2b為2015年8月7日08時(shí)至8月10日20時(shí),蘇迪羅臺(tái)風(fēng)在溫州造成的降水,過(guò)程面雨量為260.9 mm,單站最大降水量達(dá)805.8 mm。兩者在溫州產(chǎn)生的降水差異顯著,盡管后者登陸溫州距離遠(yuǎn)反而在溫州引起的降水比前者大得多。這是一個(gè)值得研究的有趣現(xiàn)象。

圖2 臺(tái)風(fēng)過(guò)程降水量 (a)蘇力臺(tái)風(fēng) (b)蘇迪羅臺(tái)風(fēng)

2.2 高層高度場(chǎng)

從500 hPa高度場(chǎng)看,蘇力影響溫州的時(shí)段內(nèi),中高緯地區(qū)形勢(shì)場(chǎng)呈緯向型(圖3a),北方始終沒有大槽活動(dòng),西風(fēng)帶平直,在蘇力北側(cè)維持東西帶狀副熱帶高壓(簡(jiǎn)稱副高)。不同的是,蘇迪羅影響溫州的時(shí)段內(nèi),中高緯地區(qū)形勢(shì)場(chǎng)呈經(jīng)向型(圖3b)當(dāng)蘇迪羅在海上時(shí),北方有大槽東移下探,在大槽東移南侵的過(guò)程中,蘇迪羅北側(cè)的東西帶狀副高不斷消減,當(dāng)蘇迪羅登陸后,其北側(cè)的高壓已不復(fù)存在,緊隨其后,低層(850 hPa)達(dá)30 m/s的東南急流進(jìn)入溫州。

圖3 500 hPa高度場(chǎng) (a)蘇力臺(tái)風(fēng) (b)蘇迪羅臺(tái)風(fēng) 灰線為高度線

2.3 低層溫度場(chǎng)

陶祖玉等[4]和劉愛鳴等[5]研究指出,臺(tái)風(fēng)暴雨與臺(tái)風(fēng)溫度場(chǎng)有密切關(guān)系,特別是當(dāng)溫度場(chǎng)表現(xiàn)出明顯的西冷東暖特征時(shí),將加強(qiáng)高層熱成風(fēng),增強(qiáng)低層的輻合和上升運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致暴雨增幅。

從850 hPa溫度場(chǎng)看,蘇力登陸大陸前(圖4a),溫州附近溫度場(chǎng)從陸地(22 ℃)到海洋(20 ℃)是遞減的,說(shuō)明臺(tái)風(fēng)未來(lái)影響區(qū)域較之臺(tái)風(fēng)本體是“暖場(chǎng)”,根據(jù)祝啟桓等的研究成果,該“暖場(chǎng)”對(duì)臺(tái)風(fēng)降水起削減作用,不利于臺(tái)風(fēng)大降水的出現(xiàn)。而蘇迪羅登陸大陸前(圖4 b),溫州附近溫度場(chǎng)從陸地(19 ℃)到海洋(20 ℃)是遞增的,說(shuō)明臺(tái)風(fēng)未來(lái)影響區(qū)域較之臺(tái)風(fēng)本體是“冷場(chǎng)”,即蘇迪羅登陸大陸,是進(jìn)入“冷場(chǎng)”。說(shuō)明臺(tái)風(fēng)與北方冷空氣南下配合,易于發(fā)生臺(tái)風(fēng)降水增幅,出現(xiàn)大降水。

圖4 850 hPa溫度場(chǎng) (a)蘇力臺(tái)風(fēng) (b)蘇迪羅臺(tái)風(fēng)

從1000 hPaθse平流分布圖看,蘇力登陸大陸前(圖5a),溫州附近的大陸上維持暖平流,溫州東南上游方海上維持冷平流,隨著臺(tái)風(fēng)的登陸,東南氣流夾帶冷平流進(jìn)入暖平流區(qū)域,即進(jìn)入“暖場(chǎng)”,不利于強(qiáng)降水發(fā)生。相反,蘇迪羅登陸大陸前(圖5b),溫州附近的大陸上維持冷平流,溫州東南上游方海上是暖平流,隨著臺(tái)風(fēng)的登陸,東南氣流夾帶暖平流進(jìn)入冷平流區(qū)域,即進(jìn)入“冷場(chǎng)”,出現(xiàn)降水增幅,激發(fā)強(qiáng)降水。

圖5 1000 hPa θse平流 (a)蘇力臺(tái)風(fēng) (b)蘇迪羅臺(tái)風(fēng)

總之,可以看出,1000 hPaθse平流和850 hPa溫度場(chǎng)呈現(xiàn)的現(xiàn)象是一致的,這與500 hPa高度場(chǎng)形勢(shì)特征也是對(duì)應(yīng)的,主要在于緯向型高度場(chǎng)沒有低層冷空氣侵入,受“暖場(chǎng)”影響,經(jīng)向型高度場(chǎng)有低層冷空氣侵入,“冷場(chǎng)”起作用。

2.4 低空急流和水汽通量差異

葉子祥等[6]的研究表明,E-SE風(fēng)急流不僅為暴雨的發(fā)生輸送水汽和能量,也是波動(dòng)動(dòng)量輸送及有利于急流下游發(fā)生超地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的重要因素,急流促進(jìn)位勢(shì)不穩(wěn)定、動(dòng)力輻合上升運(yùn)動(dòng)。圖6a和圖7a分別為蘇力臺(tái)風(fēng)850 hPa急流、水汽通量平均分布圖,其特征為:南海到臺(tái)灣沒有明顯的西南風(fēng)急流和偏東風(fēng)急流,溫州沿海的急流風(fēng)速也明顯偏弱,溫州沿海的低空急流軸及水汽通道偏北偏東,朝向?yàn)镾SE-NNW,臺(tái)風(fēng)登陸前Fh≥21g·cm-1·hPa-1·s-1的水汽通道沒有伸入溫州內(nèi)陸,Fh等值線密集區(qū)較弱。圖6b和圖7b分別為蘇迪羅臺(tái)風(fēng)850 hPa從南海經(jīng)東海到溫州沿海伸入皖東南、贛東北的SE-E風(fēng)急流,浙江沿海E-W向的急流軸在27°～29°N附近,急流軸內(nèi)最大風(fēng)速≥22 m/s,臺(tái)風(fēng)登陸后12 h SE-E風(fēng)急流維持,急流軸內(nèi)最大風(fēng)速仍≥22 m/s。臺(tái)風(fēng)登陸前后E-SE急流的長(zhǎng)時(shí)間維持有利于中低層建立從孟加拉灣、南海、臺(tái)灣東部到溫州沿海并伸入溫州內(nèi)陸的水汽通道(圖6b),溫州地區(qū)處于水汽通道的SW側(cè)Fh高低值中心間的等值線密集帶。大暴雨通常出現(xiàn)在水汽通量高低中心間等值線的密集帶附近(陸漢城等[7]);蘇迪羅臺(tái)風(fēng)的登陸時(shí)和登陸后12 h溫州維持E-W低空急流及與之相伴隨的高水汽通量分布,有利于發(fā)生臺(tái)風(fēng)暴雨增幅。

圖6 850 hPa流場(chǎng)(a)蘇力臺(tái)風(fēng) (b)蘇迪羅臺(tái)風(fēng)

圖7 850 hPa水汽通量(a)蘇力臺(tái)風(fēng) (b)蘇迪羅臺(tái)風(fēng)

2.5 高低空散度配置差異

研究表明,低層輻合高層輻散有利于臺(tái)風(fēng)大暴雨的發(fā)生[8]。蘇迪羅臺(tái)風(fēng)影響期間,浙中南高層始終維持強(qiáng)輻散區(qū),低層為明顯的輻合區(qū)。圖8b為蘇迪羅臺(tái)風(fēng)登陸前后的散度場(chǎng)和渦度場(chǎng)垂直結(jié)構(gòu)平均圖,登陸時(shí)臺(tái)風(fēng)中心呈高層輻散(散度200 hPaD≥2×10-4s-1)、低層強(qiáng)輻合(925 hPaD≤-2×10-4s-1)的結(jié)構(gòu),有利于中小尺度的強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)發(fā)展和維持、發(fā)生臺(tái)風(fēng)暴雨增幅。登陸后12 h的散度場(chǎng)垂直結(jié)構(gòu)基本維持不變(圖略)。

圖8 高低空散度配置 (a)蘇力臺(tái)風(fēng) (b)蘇迪羅臺(tái)風(fēng)

而在蘇力影響時(shí),高層輻散和低層輻合均不明顯。圖8a為蘇力臺(tái)風(fēng)登陸前后的200 hPa、925 hPa散度場(chǎng)平均圖,由圖可見,登陸時(shí)臺(tái)風(fēng)200 hPa高層為無(wú)輻散或弱輻合、925 hPa低層為弱輻合(散度D為0～-2×10-4s-1),與蘇迪羅比較,低層的輻合區(qū)范圍偏小、強(qiáng)度明顯偏弱;高層的輻散區(qū)同樣范圍偏小、強(qiáng)度明顯偏弱。

3 結(jié) 語(yǔ)

1)盡管1517臺(tái)風(fēng)蘇迪羅和1307臺(tái)風(fēng)蘇力路徑、強(qiáng)度相似,且前者登陸點(diǎn)距離溫州比后者遠(yuǎn),但臺(tái)風(fēng)過(guò)程降水遠(yuǎn)大于后者。說(shuō)明臺(tái)風(fēng)暴雨的發(fā)生盡管與路徑有密切關(guān)系,但不是絕對(duì)的,主要是臺(tái)風(fēng)除自身暴雨落區(qū)外還有遠(yuǎn)距離暴雨落區(qū)等。

2)造成降水差異顯著的原因在與,高空中高緯形勢(shì)場(chǎng)緯向型、經(jīng)向型不同配置、低空冷、暖場(chǎng)分布及東風(fēng)急流、水汽輸送充沛與否,以及高空輻散低空輻合的垂直配合有重要關(guān)系。

3)利用多種物理量進(jìn)行綜合診斷臺(tái)風(fēng)暴雨,預(yù)報(bào)效果會(huì)更好。

致謝:葉子祥、陳宣淼開發(fā)的溫州臺(tái)風(fēng)檢索系統(tǒng)為本文提供數(shù)據(jù)和圖形支持。