徐麗嬌

摘 要：本文利用NCEP/NCAR FNL 1°×1°逐6小時再分析資料，高空、地面常規(guī)觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星及區(qū)域自動站資料，針對2018年7月24日至25日受臺風(fēng)“安比”影響的赤峰地區(qū)的暴雨及大暴雨過程進行了診斷分析，得出以下結(jié)論：（1）赤峰市這次暴雨大暴雨過程主要是由高空急流、臺風(fēng)、低空急流以及臺風(fēng)倒槽相互耦合造成的.（2）強的水汽通量輻合區(qū)與未來24小時強降水區(qū)有較好的對應(yīng)關(guān)系，同時強降水落區(qū)的趨向和水汽通量的輻合走向較為一致.（3）700hPa垂直速度和850hPa渦度的空間分布與強降水的落區(qū)變化相對應(yīng)，絕對渦度正值中心略落后于垂直速度負值中心.（4）由于暴雨的出現(xiàn)，空氣中飽和的水汽凝結(jié)，釋放大量潛熱，導(dǎo)致假相當(dāng)位溫的突然增大，出現(xiàn)了下凹的現(xiàn)象.（5）可見光云圖上，臺風(fēng)中心云系比較密實，同時其外圍螺旋云系也比較清晰;紅外云圖上，臺風(fēng)中心及北側(cè)螺旋雨帶云頂亮溫較低;水汽圖上，臺風(fēng)中心及螺旋雨帶攜帶大量水汽，表現(xiàn)白亮.

關(guān)鍵詞：暴雨;臺風(fēng)“安比”;物理量診斷;云圖分析

中圖分類號：P41 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1673-260X（2020）06-0040-04

引言

華北是我國東部夏季三大降雨區(qū)之一，受季風(fēng)系統(tǒng)及西太平洋副熱帶高壓的影響，暴雨是華北地區(qū)夏季最頻發(fā)的災(zāi)害性天氣之一.華北暴雨的次數(shù)雖少，但分布范圍廣，降水強度大，導(dǎo)致預(yù)報難度大[1-3].突發(fā)性暴雨或持續(xù)性暴雨常常引發(fā)城市內(nèi)澇、山洪、地質(zhì)災(zāi)害和中小河流洪水等次生災(zāi)害，嚴重影響人民的生活以及生命財產(chǎn)安全[4].近些年來，隨著全球變暖的形勢日益嚴峻，極端天氣頻發(fā)，造成的災(zāi)害也越來越嚴重.因此，對暴雨的進一步研究和準確預(yù)報一直是氣象預(yù)報工作者的關(guān)注重點.20世紀80年代以來，雖然有一些對華北暴雨的研究工作，但相對我國華南和長江流域暴雨的研究工作，無論是深度和廣度都是很不夠的[5-20].內(nèi)蒙古地域東西狹長，造成災(zāi)害天氣的影響系統(tǒng)往往不一樣，赤峰地區(qū)處于內(nèi)蒙古東南部，其暴雨有著華北暴雨的共同特點，預(yù)報難度也較大.同時由于赤峰地區(qū)深處內(nèi)陸，“安比”臺風(fēng)成為自1949年以來首個進入內(nèi)蒙古的熱帶氣旋.“安比”臺風(fēng)的生消史如下：2018年7月12日2時許，一個熱帶擾動在菲律賓以東的西北太平洋洋面上生成，美國海軍研究實驗室將其編號為“94W”.當(dāng)日15時許，日本氣象廳認定為“低壓區(qū)”.2018年7月13日5時30分，聯(lián)合臺風(fēng)警報中心對其在24h內(nèi)形成熱帶氣旋的機會給予“LOW”的評級.當(dāng)日14時許，聯(lián)合臺風(fēng)警報中心將其在24h內(nèi)形成熱帶氣旋的機會提升為“MEDIUM”.2018年7月14日9時許，聯(lián)合臺風(fēng)警報中心取消評級.2018年7月16日2時許，聯(lián)合臺風(fēng)警報中心再次對其在24h內(nèi)形成熱帶氣旋的機會給予“MEDIUM”的評級.2018年7月17日9時許，日本氣象廳將其升格為熱帶低氣壓.當(dāng)日21時許，日本氣象廳再次升級為熱帶風(fēng)暴，并將其命名為“安比”，“安比”一名由柬埔寨提供，是首次使用，名字意義為一種原產(chǎn)于東部非洲的酸豆樹.至此，2018年太平洋上第10號臺風(fēng)正式生成.2018年7月20日上午，臺風(fēng)“安比”加強為強熱帶風(fēng)暴級，中心附近最大風(fēng)力達10級（25m/s），中心最低氣壓為985hPa，七級風(fēng)圈半徑230～400公里.2018年7月22日12時30分前后，臺風(fēng)“安比”的中心在上海市崇明島沿海登陸，登陸時中心附近最大風(fēng)力達10級（28m/s），中心最低氣壓為982hPa.成為1949年以來第3個直接登陸上海的臺風(fēng).2018年7月24日，臺風(fēng)“安比”繼續(xù)北上，北京、天津和遼寧等地受到明顯影響，出現(xiàn)大范圍強降水天氣.2018年7月24日23時前后臺風(fēng)“安比”進入我市，強度為“熱帶風(fēng)暴”級，25日02時，臺風(fēng)“安比”減弱變性為溫帶氣旋，強度持續(xù)減弱，中央氣象臺停止編號.

2018年7月24日06時至26日07時，受北上臺風(fēng)“安比”的影響，赤峰市出現(xiàn)大范圍強降水天氣，據(jù)統(tǒng)計，赤峰市寧城縣、阿魯科爾沁旗、巴林右旗部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭受暴雨洪澇災(zāi)害，受災(zāi)人口40914人，轉(zhuǎn)移安置人口13人，農(nóng)作物受災(zāi)面積7069.36ha，成災(zāi)面積3943.38ha，絕收面積743.54 ha;經(jīng)濟作物受災(zāi)面積0.53ha，其中絕收面積0.53 ha;草場受災(zāi)面積635.4ha，死亡牲畜59頭（只）;56戶農(nóng)戶進水，損壞房屋6間，因災(zāi)倒塌棚圈37座，損壞牲畜棚圈66間，林地受災(zāi)3.3ha，淹沒機電井22眼.造成直接經(jīng)濟損失3411.64萬元，其中農(nóng)業(yè)經(jīng)濟損失3328.18萬元，家庭財產(chǎn)損失83.46萬元.

本文利用NCEP/NCAR FNL 1°×1°再分析資料、常規(guī)觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星及自動站資料，針對2018年7月24日至25日發(fā)生在赤峰地區(qū)的暴雨及大暴雨過程進行了診斷分析，以期得到一些有意義的結(jié)論，對赤峰地區(qū)暴雨預(yù)報積累經(jīng)驗有著一定的科學(xué)意義.

1 降水特點分析

7月24日06時至26日07時，赤峰市出現(xiàn)大范圍強降水天氣，暴雨以上量級的降水主要集中在阿魯科爾沁旗中部、巴林左旗東南部、巴林右旗南部、翁牛特旗中部、松山區(qū)東部和南部、紅山區(qū)、元寶山區(qū)、喀喇沁旗大部和寧城縣大部地區(qū)，全市共出現(xiàn)101.9～189.9mm21個站，50.3～97.5mm68個站，25.3～49.5mm44個站，10.0～24.9mm37個站，10mm以下65個站，最大降水量出現(xiàn)在阿魯科爾沁旗沙日塔拉站189.9mm，小時最大雨強出現(xiàn)在阿魯科爾沁旗沙日塔拉站07月24日20時40.7mm.市區(qū)降水量90.0mm.選取這次降水量最大的2個站逐小時的雨量分布（圖1）來看，白天降水主要集中在赤峰市南部地區(qū)，并逐漸向東北移動，傍晚開始，赤峰市北部地區(qū)出現(xiàn)明顯降水.這次降水的小時雨強多在15～40mm/h.降水強度大，維持時間長，造成了赤峰市2018年最強的降水.

2 高空和地面天氣形勢分析

200hPa，赤峰市始終處于高空西風(fēng)急流入口區(qū)的右側(cè)，高層具有明顯的輻散特征，抽吸作用使地面減壓，地面流場的氣旋性增加，上升運動加強，使降水進一步增強.24日02時，臺風(fēng)“安比”已經(jīng)移動到山東北部與河北南部的交界處，此時，西太平洋副熱帶高壓已經(jīng)明顯東退，與大陸高壓打通，在東北地區(qū)形成高壓壩阻擋，系統(tǒng)移動速度緩慢;中緯度西風(fēng)帶上多短波活動，冷空氣活動頻繁;低層臺風(fēng)外圍的偏南風(fēng)急流已經(jīng)開始漸漸影響赤峰市，同時相對濕度開始慢慢轉(zhuǎn)好，隨著臺風(fēng)繼續(xù)北上，赤峰市西南部降水率先開始.到了24日08時，西太平洋副熱帶高壓進一步東退，同時，位于內(nèi)蒙古中西部的短波槽東移與臺風(fēng)合并且有所加強，赤峰市處于高空槽前偏南氣流控制，臺風(fēng)進一步北上，已經(jīng)到達北京地區(qū)，其東部的偏南風(fēng)急流已開始向赤峰市北部深入，同時，赤峰市南部已經(jīng)開始受臺風(fēng)北部的東風(fēng)輻合的影響，低層的相對濕度場逐漸轉(zhuǎn)好，地面形勢為臺風(fēng)倒槽頂部的東風(fēng)輻合區(qū)逐漸控制赤峰市南部，赤峰市南部開始出現(xiàn)降水.到了24日14時，臺風(fēng)“安比”繼續(xù)東北上，已經(jīng)到達河北北部一帶，赤峰市南部降水已經(jīng)維持一段時間，雨帶在緩慢向東北方向推進，低層風(fēng)速已經(jīng)達到20m/s，在赤峰市南部出現(xiàn)了一些大風(fēng)天氣，同時，北部偏北地區(qū)受東南風(fēng)與北風(fēng)切變線的影響，也開始出現(xiàn)降水.到24日20時，臺風(fēng)繼續(xù)東北上，此時降水主要集中在赤峰市東北地區(qū)，阿旗南部、巴林左旗南部處于低空急流出口區(qū)的左側(cè)，地面形勢場上，受低壓倒槽頂后部的影響，地面有明顯的風(fēng)場輻合的情況;受冷空氣持續(xù)侵入影響，臺風(fēng)開始減弱，到25日02時以后，隨著赤峰市低層漸漸轉(zhuǎn)為北風(fēng)控制，受臺風(fēng)影響的降水基本結(jié)束.通過對高空及地面形勢場的分析，可以看出，赤峰市這次暴雨大暴雨過程主要是由高空急流、臺風(fēng)、低空急流以及臺風(fēng)倒槽相互耦合造成的.這次降水的暴雨大暴雨落區(qū)與臺風(fēng)路徑一致，呈現(xiàn)出從東北向西南走向，暴雨區(qū)主要位于臺風(fēng)北側(cè)的輻合帶中.

3 暴雨的診斷分析

3.1 水汽條件分析

暴雨發(fā)生條件中包括動力條件和水汽條件，除了局地水汽條件好以外，還需要有源源不斷的水汽輸送，大量水汽在降水區(qū)的輻合，才有可能造成暴雨.從水汽通量散度、風(fēng)矢量與比濕場的分布于演變發(fā)現(xiàn)，臺風(fēng)“安比”的風(fēng)雨分布是極不均勻的，水汽通量的輻合區(qū)基本位于臺風(fēng)的北側(cè)，而南側(cè)則為水汽通量的輻散區(qū).24日08時，水汽通量輻合區(qū)主要位于北部一帶，中心最大值達到8×10-5g/（m2·Pa·s），赤峰市南部寧城縣一帶有弱的水汽通量的輻合，數(shù)值約為2×10-5g/（m2·Pa·s），水汽通道隨著臺風(fēng)北上已經(jīng)開始建立，為暴雨過程提供了充足的水汽條件.到14時，隨著臺風(fēng)東北上，赤峰市南部水汽通量輻合加強，中心達到9×10-5g/（m2·Pa·s），同時水汽通量輻合區(qū)開始向東北擴散.到24日20時，水汽通量輻合區(qū)繼續(xù)擴大，從赤峰市松山區(qū)東部到通遼市北部都出現(xiàn)了明顯的水汽通量的輻合，中心主要位于赤峰市中部到東北部，中心值為8×10-5g/（m2·Pa·s）.到25日02時，隨著臺風(fēng)減弱為低壓環(huán)流并逐漸移出赤峰市，赤峰市低層轉(zhuǎn)為東北風(fēng)控制后，大部地區(qū)轉(zhuǎn)為水汽通量的輻散區(qū)，降水開始明顯減弱并漸漸趨于結(jié)束.比濕方面，赤峰市大部地區(qū)達到14g/kg，為暴雨的發(fā)生提供了充足的水汽條件.可見，強的水汽通量輻合區(qū)與未來24小時強降水區(qū)有較好的對應(yīng)關(guān)系，同時強降水落區(qū)的趨向和水汽通量的輻合走向較為一致.

3.2 垂直速度和絕對渦度的空間分布

700hPa垂直速度和850hPa渦度的空間分布與強降水的落區(qū)變化也有較好的對應(yīng)關(guān)系.24日08時，垂直速度負值中心和絕對渦度正值中心位于河北東部地區(qū)，上升運動區(qū)北部剛剛壓到赤峰市南部地區(qū)，其余地區(qū)多為下沉運動區(qū).到24日14時，垂直速度負值區(qū)和絕對渦度正值區(qū)向東北移動，垂直速度負值中心-1.5×10-2hPa/s已經(jīng)北抬至翁牛特旗中部地區(qū)，喀喇沁旗、松山區(qū)、紅山區(qū)、元寶山區(qū)以及寧城縣大部已經(jīng)處于明顯的上升運動區(qū)，與降水的落區(qū)基本一致.24日20時，上升運動進一步加強，垂直速度負值中心已經(jīng)達到-4×10-2hPa/s，同時，絕對渦度的正值區(qū)也已經(jīng)移到赤峰市東部一帶，以后兩個中心繼續(xù)東北移，強度略有減弱，到25日02時，已經(jīng)移出赤峰地區(qū)，到達興安盟東部地區(qū).絕對渦度正值中心略落后于垂直速度負值中心.

為了進一步分析24日臺風(fēng)暴雨落區(qū)的非對稱分布，對24日14時和24日20時垂直速度和絕對渦度分別沿?zé)釒эL(fēng)暴中心所在經(jīng)度做垂直剖面圖.分析發(fā)現(xiàn)，垂直速度和絕對渦度在熱帶風(fēng)暴中心南北兩側(cè)有非常明顯的非對稱分布.24日14時，沿118°E的剖面上，熱帶風(fēng)暴所在緯度的北側(cè)為明顯的上升運動區(qū)，相反南側(cè)卻是垂直速度的正值區(qū)，正負速度對位于500hPa高度處，可見，熱帶風(fēng)暴北側(cè)中低層是強烈的上升運動區(qū)，絕對渦度中心則在500hPa、850hPa各有一個中心，中心值達到5.5×10-4s-1以上.到24日20時，隨著臺風(fēng)的北上，沿著120°E進行剖面，可以看出，垂直速度和絕對渦度的垂直分布仍然維持這一特點，在臺風(fēng)北側(cè)為強烈的上升運動，且最高可達到300hPa左右，輻合層較為深厚.

3.3 假相當(dāng)位溫場分析

從假相當(dāng)位溫場的分布來看，臺風(fēng)“安比”攜帶豐富的水汽和能量，24日08時，位于北京地區(qū)的“安比”的θse達到356K，而其北側(cè)的高能舌已經(jīng)伸展至赤峰市南部地區(qū)，對應(yīng)輻合上升區(qū)，在赤峰市南部已經(jīng)開始出現(xiàn)降水;隨著臺風(fēng)“安比”的東北上，暖濕空氣不斷向北推進，同時較強的低空西南急流和水汽和能量不斷向北輸送，導(dǎo)致赤峰大部地區(qū)位于θse大于352K的高能區(qū)內(nèi)，到20時，臺風(fēng)繼續(xù)東北上，同時北方的冷空氣不斷南下，在赤峰市東北部出現(xiàn)假相當(dāng)位溫密集帶，此時在阿魯科爾沁旗南部出現(xiàn)了40mm/h的短時強降水.

從24日14時對118°E剖面圖（圖2a）上可以看出，由于暴雨的出現(xiàn)，空氣中飽和的水汽凝結(jié)，釋放大量潛熱，導(dǎo)致假相當(dāng)位溫突然增大，從而出現(xiàn)下凹的現(xiàn)象.

對24日20時對120°E剖面圖（圖2b）上可以看出，假相當(dāng)位溫下凹得更加明顯，并且出現(xiàn)假相當(dāng)位溫等值線陡峭且密集區(qū)，說明降水更加明顯，此時在阿魯科爾沁旗沙日塔拉站出現(xiàn)一小時40.7mm的短時強降水，同時在臺風(fēng)的南部地區(qū)有不穩(wěn)定層結(jié)存在.

4 衛(wèi)星云圖分析

從08時可見光云圖上，可以看出完整的臺風(fēng)云系，臺風(fēng)中心云系比較密實，同時其外圍螺旋云系也比較清晰，位于我區(qū)北部的高空槽云系也比較明顯，而紅外云圖上，除了臺風(fēng)中心云系發(fā)展比較高，在紅外云圖上表現(xiàn)云頂亮溫更低外，臺風(fēng)北側(cè)的螺旋云帶的發(fā)展高度也比較高，云頂亮溫也比較低，說明臺風(fēng)北側(cè)的降水也是比較明顯的，而在水汽圖上，臺風(fēng)中心及其外圍的螺旋雨帶都攜帶大量水汽，在水汽云圖上都表現(xiàn)比較白亮.未來高空槽云系南壓，臺風(fēng)云系北上，到20時前后，高空槽云帶與臺風(fēng)渦旋云系合并，從水汽圖上可以看出，合并后后側(cè)的干冷空氣侵入十分清楚，另外，在河北西部有對流云團生成，并逐漸東北上，到25日凌晨開始影響我市南部地區(qū)，我市南部在25日凌晨開始又出現(xiàn)明顯降水.

5 結(jié)論和討論

通過對赤峰地區(qū)2018年7月24日至25日強降水天氣過程的診斷分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）赤峰市這次暴雨大暴雨過程主要是由高空急流、臺風(fēng)、低空急流、以及臺風(fēng)倒槽相互耦合造成的.

（2）赤峰地區(qū)主要處于高空急流入口區(qū)右側(cè)，高空輻散抽吸作用有利于低層減壓;臺風(fēng)右側(cè)的偏南風(fēng)急流源源不斷輸送水汽.

（3）強的水汽通量輻合區(qū)與未來24小時強降水區(qū)有較好的對應(yīng)關(guān)系，同時強降水落區(qū)的趨向和水汽通量的輻合走向較為一致.

（4）700hPa垂直速度和850hPa渦度的空間分布與強降水的落區(qū)變化對應(yīng)，絕對渦度正值中心略落后于垂直速度負值中心.

（5）由于暴雨的出現(xiàn)，空氣中飽和的水汽凝結(jié)，釋放大量潛熱，導(dǎo)致假相當(dāng)位溫突然增大，從而出現(xiàn)下凹的現(xiàn)象.

（6）可見光云圖上，臺風(fēng)中心云系比較密實，同時其外圍螺旋云系也比較清晰;紅外云圖上，臺風(fēng)中心及北側(cè)螺旋雨帶云頂亮溫較低;水汽圖上，臺風(fēng)中心及螺旋雨帶攜帶大量水汽，表現(xiàn)白亮.

以上是對2018年7月24日至25日赤峰地區(qū)受臺風(fēng)影響的一次暴雨大暴雨天氣過程的分析，上述分析只是個例分析，不足以說明其物理量場與值得診斷結(jié)果就是預(yù)報指標，但是可以作為參考指標.

參考文獻：

〔1〕中國科學(xué)院大氣物理研究所.東亞季風(fēng)和中國暴雨[M].北京：氣象出版社，1998.

〔2〕陶詩言.中國之暴雨[M].北京：科學(xué)出版社，1980.

〔3〕《華北暴雨》編寫組.華北暴雨[M].北京：氣象出新版社，1992.

〔4〕蔣衛(wèi)國，李京，王琳.全球1950-2004年重大洪水災(zāi)害綜合分析[J].北京師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，42（05）：530-533.

〔5〕周秀驥.98華南暴雨科學(xué)試驗研究[M].北京：氣象出版社，2003.

〔6〕吳夢雯.中國極端降水的統(tǒng)計分析和個例研究[D].中國氣象科學(xué)研究院，2016.

〔7〕倪允琪，周秀驥，張人禾，等.我國南方暴雨的試驗與研究[J].應(yīng)用氣象學(xué)報，2006，17（06）：690-704.

〔8〕倪允琪，周秀驥.中國長江中下游梅雨鋒暴雨形成機理以及監(jiān)測和預(yù)測理論和方法研究[J].氣象學(xué)報，2004，62（05）：647-662.

〔9〕盤勁松，周玲麗，陸偉，等.兩個相似路徑臺風(fēng)殘余造成局地特大暴雨的成因機制和能量收支對比分析[J].大氣科學(xué)，2019，473（06）：1399-1412.

〔10〕劉盎然，郭大敏，辛寶恒，等.關(guān)于“75.7”華北暴雨的水汽問題[J].氣象學(xué)報，1979，37（02）：79-82.

〔11〕孫繼松.氣流的垂直分布對地形雨落區(qū)的影響[J].高原氣象，2005，24（01）：62-69.

〔12〕孫繼松，楊波.地形與城市環(huán)流共同作用下的β中尺度暴雨[J].大氣科學(xué)，2008，32（06）：1352-1364.

〔13〕孫建華，齊琳琳，趙思維，等.“9608”號臺風(fēng)登陸北上引發(fā)北方特大暴雨的中尺度對流系統(tǒng)研究[J].氣象學(xué)報，2006，64（01）：57-71.

〔14〕盛春巖，高守亭，史玉光.地形對門頭溝一次大暴雨動力作用的數(shù)值研究[J].氣象學(xué)報，2012，70（01）：65-77.

〔15〕丁一匯，李吉順，孫淑清等.影響華北夏季暴雨的幾類天氣尺度系統(tǒng)分析[C].暴雨及強對流天氣研究——中國科學(xué)院大氣物理研究所集刊（第九號），北京：科學(xué)出版社，1980.

〔16〕DiMego G J，Bosart L F.a.The transformation of tropical storm Agnes into an extratropical cyclone.Part 1： The observed fields and vertical motion computations[J].Mon.Wea.Rev.1982，110（5）：385-411.

〔17〕DiMego G J，Bosart L F.b.The transformation of tropical storm Agnes into an extratropical cyclone.Part 2：Moisture，vorticity and kinetic energy budgets[J]. Mon.Wea.Rev.1982，110（5）：412-433.

〔18〕韓桂榮，唐曉文，魏建蘇.登陸臺風(fēng)變性發(fā)展與消亡的對比分析[J].氣象科學(xué)，2007，27（01）：35-41.

〔19〕孫建華，齊琳琳，趙思雄.“9608”號臺風(fēng)登陸北上引發(fā)北方特大暴雨的中尺度對流系統(tǒng)研究.[J]，氣象學(xué)報，2006，64（01）：57-71.

〔20〕張曉惠，許愛華，劉曉輝.熱帶低壓“浣熊”與中緯度低槽系統(tǒng)相互作用下的一次暴雨過程的診斷分析[J].熱帶氣象學(xué)報，2009，25（SI）：29-38.