張秀娟

摘要 本文利用自動站加密資料、micaps數(shù)據(jù)、雷達資料，診斷和分析臺風“煙花”造成山東暴雨的成因，并檢驗多個模式的預報效果。結(jié)果表明：EC預報較為穩(wěn)定、準確，短期強降水預報效果好。

關鍵詞 臺風“煙花”;暴雨;成因;分析;檢驗

中圖分類號：P444 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）08–0070–03

Influence of Typhoon "fireworks" on Shandong and its Multi-mode Test

ZHANG Xiu-juan （Jinan Weather Mod-ification Center， Jinan， Shandong 250102）

Abstract Using the encrypted data of automatic station， MICAPS data and radar data， the causes of Rainstorm in Shandong caused by Typhoon "fireworks" are diagnosed and analyzed， and the prediction effects of several models are tested. The results show that EC prediction is more stable and accurate， and the short-term heavy precipitation prediction effect is good.

Key words Typhoon "fireworks"; Rain-storm; Cause analysis; Pattern checking

臺風形成的暴雨和大風會對城市、農(nóng)村都產(chǎn)生較大影響，如洪澇、滑坡等都會造成嚴重的危害。臺風也引起了眾多學者的關注和研究。不同的大氣環(huán)境場會形成不同的移動路徑、下墊面及高層冷空影響，導致臺風結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這種結(jié)構(gòu)變化會對暴雨落區(qū)產(chǎn)生影響，路徑與結(jié)構(gòu)的不確定性增加了臺風預報的難度[1]。臺風暴雨主要分為3種類型：臺風環(huán)流本身造成的暴雨、臺風與中緯度系統(tǒng)相互作用造成的暴雨、地形影響形成的暴雨[2]。臺風登陸后，上游地區(qū)的冷空氣會侵入內(nèi)部，導致臺風變性[3-4]。陳聯(lián)壽等[5] 認為臺風變性的主要能源是斜壓能量。臺風與其他天氣系統(tǒng)相互作用而獲得不穩(wěn)定能量，導致變性臺風產(chǎn)生暴雨[6-8]。

2021年，第6號臺風“煙花”于7月18日02：00在西太平洋生成，30日17：00停止編號，歷時183 h。臺風“煙花”生命長、強度大，直徑達1 500 km，影響范圍大，移動速度慢，在我國陸上滯留時間長達95 h，為1949年以來在陸地滯留時間最長的臺風。

1 實況

受臺風“煙花”影響，山東出現(xiàn)暴雨和大風天氣。此次臺風過程在山東產(chǎn)生的暴雨有以下特點：

（1）持續(xù)時間長?！盁熁ā蓖鈬葡底?月27日18：00開始影響山東南部并產(chǎn)生降雨，至30日05：00降雨結(jié)束，持續(xù)時間59 h。

（2）降雨量大。山東省平均降水量93.2 mm，單站最大降水量達305.8 mm（臨沂蒙陰雨王廟）。臺兒莊（182.7 mm）、薛城（154.1 mm）2個站點達到極端降水事件標準。

（3）小時雨強較大。最大小時雨強50.9 mm（聊城東昌府鳳凰）。

（4）影響范圍廣。降水量50 mm以上有1 350個站點，且超過250 mm的站點有13個。此次降水過程正值汛期，長時間的降水、短時強降水與大風造成部分地市玉米倒伏，房屋倒塌和滑坡。

2 暴雨成因分析

2.1 環(huán)流背景

在7月26—29日臺風登陸影響期間，500 hPa大陸高壓位于青藏高原，8號臺風“尼伯特”在日本東南洋上，副熱帶高壓位置異常，偏北偏東，貝加爾湖以北阻塞高壓穩(wěn)定少動，貝加爾湖以南受到穩(wěn)定的西風槽控制，在高層形成東西高、南北低的“鞍型場”形勢。前期，臺風“煙花”與周圍天氣系統(tǒng)相距甚遠，在副高外圍弱的東南氣流引導下緩慢向西北移動。28日20：00，“煙花”在兩高之間緩慢移動，在安徽境內(nèi)回旋，隨著第8號臺風“尼伯特”北上，副熱帶高壓東退，中緯度西風槽緩慢東移并逐漸加深，“煙花”并入西風槽，受槽前引導氣流影響，“煙花”轉(zhuǎn)向東北行。29日，“煙花”在塊狀副熱帶高壓的西側(cè)，環(huán)流引導氣流加大，北移速度加快。在這種環(huán)流背景下，“煙花”從26日08：00開始影響山東，到 30日08：00基本結(jié)束，造成山東長達4 d的降水。

通過200 hPa和低層925 hPa的天氣圖可以分析得出，高層200 hPa有明顯的高空急流，低層925 hPa有偏東急流，臺風“煙花”處于高空急流入口區(qū)右側(cè)，低層氣流的前方，高層的抽吸作用有利于“煙花”長時間維持降水。

2.2 水汽條件

受逆時針旋轉(zhuǎn)“煙花”環(huán)流的東南側(cè)與副熱帶高壓西側(cè)的東南急流控制，在山東上空有明顯的水汽輻合，且東南氣流帶來水汽，形成負的水汽通量散度，在臺風中心的北側(cè)有強的水汽輻合中心，強度約-2×10-3 kg/（m2·s），在近地層比濕為14～18 g/kg，水汽輸送與輻合增加了大氣的可降水量，為降水的形成提供了充足的水汽。

2.3 動力條件

從7月28日20：00和29日08：00的850 hPa垂直速度場（圖1）可以看出，受到“煙花”外圍氣流的影響，上升氣流大值區(qū)的中心（最大值約1.3 Pa/s）從山東省東南部逐漸向北移動，29日08：00上升氣流大值區(qū)到達魯中以北，上升大值區(qū)有豐富水汽（相對濕度≥90%）。在垂直上升速度極值區(qū)形成明顯的弧狀，且主要位于“煙花”的前部（偏北偏東位置）。低層明顯的東南急流為山東上空提供了非常強的水汽輸送，風的輻合導致在倒槽頂部有水汽通量輻合，配合強的上升運動，山東局地出現(xiàn)短時強降水。

2.4 冷空氣作用

28日夜間，西風槽東移南伸，“煙花”北上進入西風槽內(nèi)，槽后冷空氣入侵，在魯西北有明顯的高能舌區(qū)，低層偏南氣流輸送暖濕氣流，高層冷空氣的加入導致層結(jié)不穩(wěn)定，對臺風的降水有增幅作用（圖2）。

3 雷達圖

從雷達組合反射率可以看出，7月28日，山東收到“煙花”的外圍云系的影響，出現(xiàn)螺旋雨帶，降水分布松散，臺風逆時針旋轉(zhuǎn)的同時北上，在臺風倒槽前端出現(xiàn)大片區(qū)域的積狀云降水，回波結(jié)構(gòu)密實，大部分回波強度超過35 dBz，部分超過50 dBz，出現(xiàn)短時強降水。在臺風北移的過程中，降水回波不斷生成，類似于列車效應，導致長時間降水，整個過程的降水量累加出現(xiàn)大值區(qū)（圖3）。

4 模式預報檢驗

4.1 路徑檢驗

通過EC模式和GRAPES-MESO模式對比臺風“煙花”的路徑預報與實況發(fā)現(xiàn)，EC模式從25日08：00開始預報路徑基本穩(wěn)定，特別是25日08：00、27日20：00和28日20：00三個起報時次的路徑預報均與實況較為接近。GRAPES-MESO模式25日與26日起報的路徑與實際路徑走向相似，均為登陸后先西北再轉(zhuǎn)北，但27日08：00起報時次及之后的預報路徑與進入山東后的實際路徑偏差較大（圖4）。針對臺風“煙花”的路徑，EC模式預報穩(wěn)定且可信度高。

4.2 降水檢驗

選取EC、GRAPES-MESO、NECP-GFS、GRAPES-GFS，檢驗臺風“煙花”過程大雨以上量級落區(qū)的36 h、48 h、60 h的預報，選取預報結(jié)果較好的前兩位進行統(tǒng)計，得到結(jié)果（表1）。 EC預報結(jié)果最好的時間段有5次，次優(yōu)的有4次; GRAPES-MESO 預報結(jié)果最好的時間段有3次，次優(yōu)有2次; NECP-GFS 預報結(jié)果最好的有1次;整個過程，GRAPES-GFS 的預報效果較差，可信度最低。在36 h、48 h、60 h落區(qū)預報結(jié)果中，EC的落區(qū)預報在臺風的北部和西部空報較多，在其東側(cè)和東南側(cè)出現(xiàn)漏報的情況。EC模式預報較穩(wěn)定，臺風外圍云系產(chǎn)生的強降水能在EC模式28日及之前起報的預報結(jié)果中反映出來， GRAPES-MESO 在28日之后起報的落區(qū)預報表現(xiàn)較好，特別是36 h預報。

5 小結(jié)

臺風“煙花”生命長、強度大、范圍廣、移速慢、陸上滯留時間長，造成山東降雨范圍廣、小時雨強大，持續(xù)時間長、累積雨量大。通過分析臺風“煙花”的環(huán)流背景和物理量場，并進行模式對比發(fā)現(xiàn)：

（1）副熱帶高壓和青藏高壓對峙，導致臺風“煙花”西北行，并在安徽境內(nèi)回旋，8號臺風“尼伯特”北上，副熱帶高壓東退，西風槽東移南伸，“煙花”與西風槽結(jié)合，向北偏東移動。

（2）低層急流提供充足的水汽、向上的垂直運動以及水汽輻合，為降水的形成提供了必要的水汽和動力條件。西風槽的冷空氣入侵高中層，增加了不穩(wěn)定條件，利于產(chǎn)生強降水。強降水落區(qū)主要位于臺風中心的北側(cè)和倒槽的頂部。

（3）模式預報臺風“煙花”路徑分歧較大，通過對比發(fā)現(xiàn)EC預報較為穩(wěn)定、準確，短期強降水預報效果佳。

參考文獻

[1] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學原理和方法[M].北京：氣象出版社，2003.

[2] 徐祥德，陳聯(lián)壽，解以揚，等.環(huán)境場大尺度鋒面系統(tǒng)與變性臺風結(jié)構(gòu)特征及其暴雨的形成[J].大氣科學，1998（5）： 69-77.

[3] 趙小平，朱晶晶，樊晶，等.強臺風海鷗登陸期間近地層風特性分析[J].氣象， 2016，42（4）：415-423.

[4] 趙震.2016年臺風“莫蘭蒂”結(jié)構(gòu)特征的多源衛(wèi)星探測分析[J].高原氣象，2019 ，38（1）：156-164.

[5] 陳聯(lián)壽，丁一匯.西太平洋臺風概論[M].北京：科學出版社，1979.

[6] 朱佩君，鄭永光，陶祖鈺.發(fā)生在中國大陸的臺風變性加強過程分析[J].熱帶氣象學報，2003（2）：157-162.

[7] 孫建華，齊琳琳，趙思雄.“9608”號臺風登陸北上引發(fā)北方特大暴雨的中尺度對流系統(tǒng)研究[J].氣象學報，2006（1）： 57-71.

[8] 程正泉，陳聯(lián)壽，徐祥德，等.近10年中國臺風暴雨研究進展[J].氣象，2005（12）： 3-9.

責任編輯：黃艷飛