徐亞欽，葉妍婷，劉瑞，黃嘉儀，蔡曉冬，周玲麗

(1.金華市氣象局，浙江 金華 321000；2.浙江大學(xué)，浙江 杭州 310058；3.浙江省氣象臺(tái)，浙江 杭州 310051)

引言

臺(tái)風(fēng)是影響我國(guó)的重要高影響天氣系統(tǒng)之一，登陸我國(guó)的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水可以比大風(fēng)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。臺(tái)風(fēng)暴雨與水汽輸送、臺(tái)風(fēng)變性、季風(fēng)槽的相互作用、地形、臺(tái)風(fēng)中尺度對(duì)流系統(tǒng)以及邊界層能量輸送等機(jī)制密切相關(guān)[2]。臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水是臺(tái)風(fēng)研究的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。

臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水分布與其動(dòng)力配置有關(guān)，邊界層輻合、環(huán)境風(fēng)垂直切變、地面輻合線、地形抬升等都會(huì)影響臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水分布[3-6]。臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水形成于大范圍輻合背景下，旋轉(zhuǎn)風(fēng)和輻散風(fēng)的不同配置可加強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)[4]。旋轉(zhuǎn)風(fēng)動(dòng)能是總動(dòng)能的主要組成部分[7]，旋轉(zhuǎn)風(fēng)動(dòng)能的增大與臺(tái)風(fēng)在水平和垂直方向上的伸展過程關(guān)系密切[8]。而旋轉(zhuǎn)風(fēng)反映出的渦旋中心相對(duì)于原始風(fēng)場(chǎng)也能更好地反映臺(tái)風(fēng)中心[9]。臺(tái)風(fēng)螺旋雨帶中也活躍著中尺度氣旋式渦旋系統(tǒng)，并伴隨強(qiáng)的中尺度上升區(qū)，與對(duì)流回波強(qiáng)度呈正相關(guān)[10]。環(huán)境風(fēng)垂直切變同樣影響臺(tái)風(fēng)降水分布，對(duì)流活躍地區(qū)往往在內(nèi)雨帶順切變左側(cè)及外雨帶順切變右側(cè)[11]。環(huán)境風(fēng)垂直切變?cè)斐蓽u度平流隨高度變化，在順切變前部以及左側(cè)邊界層附近產(chǎn)生輻合，外流層對(duì)應(yīng)區(qū)域產(chǎn)生輻散，從而造成強(qiáng)降水[12]。此外，浙江復(fù)雜的地形也會(huì)對(duì)臺(tái)風(fēng)降水造成影響[13]。因此，在不同機(jī)制的相互作用下，臺(tái)風(fēng)局地強(qiáng)降水預(yù)報(bào)存在較大不確定性。

1814號(hào)臺(tái)風(fēng)“摩羯”影響時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)浙江、江蘇、山東等地均造成較明顯影響[14]，對(duì)流層溫度脊線和500 hPa正渦度軸線可以指示其發(fā)展方向。目前對(duì)其云系結(jié)構(gòu)、云微物理和物理量特征以及路徑特點(diǎn)等已有相關(guān)研究[14-16]。但對(duì)其造成浙江內(nèi)陸局地強(qiáng)降水的相關(guān)研究較少。此臺(tái)風(fēng)在浙江內(nèi)陸強(qiáng)度為熱帶風(fēng)暴，但內(nèi)陸最大降水量比浙江沿海地區(qū)還要明顯一些。臺(tái)風(fēng)內(nèi)陸局地強(qiáng)降水易引起內(nèi)澇、小流域山洪、泥石流等次生災(zāi)害，是日常臺(tái)風(fēng)防御的重點(diǎn)。分析登陸臺(tái)風(fēng)引發(fā)內(nèi)陸局地強(qiáng)降水的動(dòng)力特征，對(duì)臺(tái)風(fēng)影響造成內(nèi)陸局地強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)有一定指示作用。采用NCEP/NCAR再分析資料及其預(yù)報(bào)場(chǎng)、FY-2E衛(wèi)星云頂亮溫(black-body temperature，TBB)、雷達(dá)、自動(dòng)氣象觀測(cè)站等資料，運(yùn)用風(fēng)場(chǎng)分解、中尺度平滑濾波等方法分析此次臺(tái)風(fēng)造成浙江內(nèi)陸局地強(qiáng)降水的動(dòng)力特征。

1 資料與方法

1.1 資料介紹

所使用的數(shù)據(jù)資料主要包括：NCEP/NCAR再分析及其預(yù)報(bào)場(chǎng)資料(空間分辨率為0.25°×0.25°，時(shí)間分辨率為3 h)，F(xiàn)Y-2E衛(wèi)星TBB數(shù)據(jù)(空間分辨率為0.1°×0.1°，時(shí)間分辨率為1 h)，區(qū)域氣象觀測(cè)站風(fēng)場(chǎng)和降水量資料(時(shí)間分辨率為1 h)，浙江多普勒雷達(dá)反射率和徑向風(fēng)資料，浙江義烏風(fēng)廓線雷達(dá)資料(時(shí)間分辨率為6 min)。臺(tái)風(fēng)路徑來自中國(guó)氣象局熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集(時(shí)間分辨率為3 h)，數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)址為：tcdata.typhoon.org.cn。

1.2 方法介紹

環(huán)境風(fēng)垂直切變(vertical wind shear，VWS)的計(jì)算參照LYU et al.[17]的方法。以臺(tái)風(fēng)中心所在位置為圓心，分別計(jì)算圓環(huán)范圍內(nèi)指定高度的經(jīng)向和緯向風(fēng)的平均風(fēng)速，相減后求得平均風(fēng)場(chǎng)矢量差，沿切變方向?yàn)轫樓凶?，反之為逆切變。圓環(huán)范圍在業(yè)務(wù)中并沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[18]，考慮到臺(tái)風(fēng)“摩羯”尺度大小，最終選取直徑2～6緯距的圓環(huán)。其中，850～200 hPa平均風(fēng)矢量差表示整層VWS，1 000～850 hPa平均風(fēng)矢量差表示低層VWS。

水平風(fēng)場(chǎng)可以分解為旋轉(zhuǎn)風(fēng)(VΨ)和輻散風(fēng)(Vχ)，旋轉(zhuǎn)風(fēng)和輻散風(fēng)分布可以通過流函數(shù)(Ψ)和勢(shì)函數(shù)(χ)決定，其中VΨ=k×?Ψ，Vχ=?χ。通過渦度和散度求解泊松方程計(jì)算流函數(shù)和勢(shì)函數(shù)，其中ζ=?2ψ，D=?2χ。

中尺度風(fēng)場(chǎng)平滑濾波[19]的基本方法：取合適的濾波系數(shù)對(duì)原始風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行平滑處理，再用原始場(chǎng)減去濾波后的平滑場(chǎng)，即可分離出格距倍數(shù)波長(zhǎng)的擾動(dòng)波，本文保留近200 km的中β尺度系統(tǒng)。

對(duì)于二維要素場(chǎng)而言，9點(diǎn)平滑的濾波算子為：

(1)

R(S,n)=(1-2Ssin2(π/n))2。

(2)

圖1 2018年第14號(hào)臺(tái)風(fēng)“摩羯”路徑、浙江2018年8月12日08時(shí)—13日08時(shí)24 h累計(jì)雨量(a；色階，單位：mm)和東陽、義烏、磐安站雨量時(shí)序圖(b，方框區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)研究時(shí)段小時(shí)雨量)Fig.1 Track of Typhoon Yagi， accumulated 24-h precipitation in Zhejiang from 08:00 BST 12 to 08:00 BST 13 Agust 2018 (a; color scale, units: mm), and time series of hourly precipitation at Dongyang,Yiwu, and Pan’an stations (b, box area for hourly precipitation of focused research period)

2 臺(tái)風(fēng)概況

2018年第14號(hào)臺(tái)風(fēng)“摩羯”8月8日14時(shí)(北京時(shí)，下同)生成于臺(tái)灣省花蓮市東偏南方向約1 330 km的海面上(熱帶風(fēng)暴)，11日夜間進(jìn)入東海東部海面，最大強(qiáng)度為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，12日23:35前后，在浙江溫嶺沿海登陸(強(qiáng)熱帶風(fēng)暴)，登陸后繼續(xù)向西北方向移動(dòng)，逐漸減弱消亡。

由浙江24 h雨量和臺(tái)風(fēng)路徑(圖1a)可見，降水集中在臺(tái)風(fēng)路徑周圍，在浙江中東部、杭州東部等地出現(xiàn)區(qū)域性暴雨，部分地區(qū)達(dá)到大暴雨。此次浙江內(nèi)陸地區(qū)最大雨量大于浙江沿海地區(qū)，浙中地區(qū)各縣(市)面雨量中，東陽達(dá)97.7 mm、磐安為94.3 mm，大暴雨以上站點(diǎn)有34個(gè)。此外，對(duì)浙江中部地區(qū)而言，主要降水集中在13日01—06時(shí)(圖1b中方框區(qū)域)，局部出現(xiàn)暴雨到大暴雨，最大雨量集中在東陽、義烏等地，東陽站5 h累計(jì)雨量達(dá)99.7 mm，下文將重點(diǎn)研究該時(shí)段降水相關(guān)動(dòng)力特征。

3 環(huán)流形勢(shì)

3.1 環(huán)流特征

由500 hPa形勢(shì)場(chǎng)(圖2)可見，中緯度西風(fēng)槽位置偏北，臺(tái)風(fēng)北側(cè)副熱帶高壓壩較強(qiáng)勢(shì)。12日08時(shí)(圖2a)，臺(tái)風(fēng)中心位于臺(tái)灣東北部海面上，浙江沿海地區(qū)存在臺(tái)風(fēng)倒槽，在臺(tái)風(fēng)移動(dòng)前側(cè)浙東南地區(qū)存在一低值中心，它在西移進(jìn)入內(nèi)陸后形成低渦系統(tǒng)(浙閩贛交界處)。20時(shí)(圖2b)，高壓壩仍較強(qiáng)勢(shì)，臺(tái)風(fēng)西移靠近浙東南沿海地區(qū)。

沿著臺(tái)風(fēng)大致移動(dòng)路徑(圖2b紅線)的時(shí)間剖面(圖2c)可見，臺(tái)風(fēng)登陸前TBB最強(qiáng)達(dá)-75 ℃，登陸后減弱為-65 ℃。13日02時(shí)(臺(tái)風(fēng)位于浙江臺(tái)州)，TBB短時(shí)增強(qiáng)(圖2c紅框)。該增強(qiáng)時(shí)段伴隨著浙中地區(qū)強(qiáng)降水的發(fā)生。

3.2 水汽分布

臺(tái)風(fēng)在內(nèi)陸地區(qū)的持續(xù)降水需要水汽不斷補(bǔ)充輸送，由13日02時(shí)整層水汽通量(圖3a)可見，南海季風(fēng)氣流、副熱帶高壓南側(cè)東南氣流以及東側(cè)1815號(hào)臺(tái)風(fēng)水汽輸送帶將南海至東海的水汽不斷輸送至臺(tái)風(fēng)東北側(cè)，良好水汽通道的建立促進(jìn)了臺(tái)風(fēng)發(fā)展。由850 hPa水汽通量(圖3b)可見，浙中處于最大水汽通量帶南側(cè)的梯度大值區(qū)，并伴有良好的水汽垂直輻合抬升條件，這為浙中內(nèi)陸強(qiáng)降水的形成提供了水汽基礎(chǔ)。

圖2 2018年8月12日08時(shí)(a)和20時(shí)(b)500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)(等值線，單位：dagpm)和風(fēng)場(chǎng)(單位：m·s-1)以及FY-2E衛(wèi)星的TBB(色階，單位：℃)、沿著臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑(圖2b紅線)的TBB時(shí)間剖面(c；色階，單位：℃；方框表示TBB短時(shí)增強(qiáng)區(qū)域)Fig.2 Geopotential height (isoline, units: dagpm) and wind field (units: m·s-1) at 500 hPa and TBB (color scale, units: ℃) from FY-2E at 08:00 BST (a) and 20:00 BST (b) 12 August 2018; time profile of TBB along typhoon track (red solid line in Fig.2b) (c; color scale, units: ℃; box area for enhanced region of TBB)

4 動(dòng)力特征

4.1 臺(tái)風(fēng)非對(duì)稱結(jié)構(gòu)

按照亥姆霍茲(Helmholtz)定理可進(jìn)一步把原始風(fēng)場(chǎng)分解為旋轉(zhuǎn)風(fēng)和輻散風(fēng)。由13日02時(shí)各層旋轉(zhuǎn)風(fēng)場(chǎng)(圖4)可見，從低層到高層環(huán)流場(chǎng)中心呈現(xiàn)向西南方向傾斜的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，特別在700 hPa及以上高度傾斜更為明顯。

圖3 8月13日02時(shí)整層水汽通量(箭頭和色階，單位：kg·m-1·s-1)和500 hPa高度場(chǎng)(等值線，單位：dagpm)(a，紅色方框表示圖3b的范圍)以及850 hPa的水汽通量(箭頭和色階，單位：g·cm-1·hPa-1·s-1)和水汽通量散度(紅色虛線，單位：10-5 g·cm-2·hPa-1·s-1)(b)Fig.3 Water vapor flux (black solid arrow and color scale, units: kg·m-1·s-1) throughout the atmosphere and geopotential height (purple isoline, units: dagpm) at 500 hPa (a; red box area is the scope of Fig.3b); water vapor flux (solid arrow and color scale, units: g·cm-1·hPa-1·s-1) and water vapor flux divergence (red dashed line, units: 10-5g·cm-2·hPa-1·s-1) at 850 hPa (b) at 02:00 BST 13 August

為了更直觀地表現(xiàn)臺(tái)風(fēng)“摩羯”及其前側(cè)低渦的特征，通過中尺度平滑濾波對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行尺度分離。12日20時(shí)(圖5a)，500 hPa臺(tái)風(fēng)渦度大值區(qū)位于臺(tái)風(fēng)東南側(cè)，達(dá)4.0×10-4s-1以上，內(nèi)陸低渦的渦度較小，但范圍更大。13日02時(shí)(圖5b)，臺(tái)風(fēng)渦度有所增強(qiáng)，沿臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向呈西北—東南向帶狀分布。內(nèi)陸低渦系統(tǒng)的渦度維持不變，但范圍明顯減小，與臺(tái)風(fēng)渦度中心相距300 km左右。臺(tái)風(fēng)前側(cè)中高層低壓倒槽移入內(nèi)陸后在浙閩贛交界處形成低渦系統(tǒng)并與臺(tái)風(fēng)相距較近，低渦對(duì)500 hPa環(huán)流分布也會(huì)造成一定影響。

4.2 動(dòng)力配置

臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度及降水分布與其動(dòng)力配置有關(guān)，垂直風(fēng)切變導(dǎo)致的相對(duì)氣流可造成臺(tái)風(fēng)非對(duì)稱結(jié)構(gòu)[21-22]。臺(tái)風(fēng)水平風(fēng)速的非對(duì)稱分布可導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)中心附近正渦度增大[23]，以及輻合和正渦度的集中分布[24]。200 hPa和850 hPa 的VWS在業(yè)務(wù)中使用最多。但這并不是反映VWS對(duì)臺(tái)風(fēng)作用的唯一標(biāo)準(zhǔn)，不同高度VWS影響不同，也有研究表明低層(850、700和1 000 hPa)VWS與臺(tái)風(fēng)相關(guān)性更顯著[25]。

02時(shí)(圖6a、b)，整層VWS順切變一側(cè)對(duì)應(yīng)當(dāng)前對(duì)流(圖略)和低渦大值區(qū)，而低層VWS與整層VWS方向大致相反，切變值更大。臺(tái)風(fēng)移動(dòng)(平均引導(dǎo)氣流)和低層VWS順切變方向一致，在臺(tái)風(fēng)“摩羯”移動(dòng)方向前側(cè)(義烏到磐安一帶)，在低層VWS順切變方向925 hPa(西北偏西氣流)存在風(fēng)向?qū)Υ档南鄬?duì)入流，形成低層強(qiáng)輻合中心，最大輻合強(qiáng)度達(dá)-2.5×10-4s-1以上。而700 hPa(偏東氣流)存在相對(duì)出流，為正渦度平流，產(chǎn)生輻散。中低層氣流配置有利于上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，有利于強(qiáng)降水集中于浙中地區(qū)的低層VWS順切變方向。05時(shí)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)和低層VWS順切變方向仍較一致，低層VWS順切變方向(杭州地區(qū))相對(duì)入流角度減小，低層輻合和中層渦度平流強(qiáng)度均減弱，杭州一帶降水也較浙中地區(qū)稍弱。

此外，當(dāng)臺(tái)風(fēng)的環(huán)境風(fēng)切變小于5 m·s-1或者移動(dòng)速度遠(yuǎn)大于環(huán)境風(fēng)切變時(shí)，臺(tái)風(fēng)本身的移動(dòng)對(duì)降水分布也有顯著作用[26]。在重點(diǎn)研究時(shí)段，臺(tái)風(fēng)VWS基本在5 m·s-1及以下。由臺(tái)風(fēng)低層輻合和渦度空間分布看，02時(shí)925 hPa輻合和700 hPa輻散中心在臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向前側(cè)，700 hPa渦度中心位于臺(tái)風(fēng)中心附近。隨著臺(tái)風(fēng)移動(dòng)渦度的西傳，05時(shí)(圖6c、d)低層輻合位于臺(tái)風(fēng)中心南側(cè)(原輻合區(qū)域，強(qiáng)度和范圍增大)并與渦度中心有所疊加。此時(shí)低層輻合主要貢獻(xiàn)分量是偏北風(fēng)和西南風(fēng)，浙閩贛交界的低渦對(duì)低層西南氣流的加強(qiáng)也起到一定作用。之后浙中地區(qū)的輻合和渦度疊加效應(yīng)逐漸消失，降水也逐漸減弱。

圖4 8月13日02時(shí)旋轉(zhuǎn)風(fēng)場(chǎng)(a. 925 hPa， b. 850 hPa， c. 700 hPa， d. 500 hPa)Fig.4 Cyclostrophic wind field at 925 hPa (a), 850 hPa (b), 700 hPa (c), and 500 hPa (d) at 02:00 BST 13 August

沿臺(tái)風(fēng)中心及925 hPa輻合中心做剖面分析散度和渦度場(chǎng)的垂直分布特征(圖7)。13日02時(shí)，臺(tái)風(fēng)中心中低層輻合并不明顯(圖7a)，高層300 hPa存在高空出流輻散，臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑前側(cè)存在輻合(中心位于950 hPa)和輻散(中心位于800 hPa)耦合，并伴隨強(qiáng)垂直上升運(yùn)動(dòng)，即低層為輻合輻散耦合配置，而中高層以高空輻散抽吸為主。此外，臺(tái)風(fēng)中心附近存在強(qiáng)正渦度柱(圖7c)，一直延展到300 hPa。正渦度大值中心分別位于850 hPa和500 hPa，850 hPa的渦度中心向前隆起，并與前側(cè)輻合區(qū)域相疊加。13日05時(shí)，臺(tái)風(fēng)中心中低層輻合仍并不明顯(圖7b)，臺(tái)風(fēng)中心西南側(cè)存在輻合(中心位于950 hPa)和輻散(中心位于800 hPa)耦合并與部分渦度柱重疊(圖7d)，伴隨更強(qiáng)及更大范圍的垂直上升運(yùn)動(dòng)。邊界層輻合和正渦度柱疊加并在浙中長(zhǎng)時(shí)間維持有利于造成浙中內(nèi)陸強(qiáng)降水。

圖5 8月12日20時(shí)(a)和13日02時(shí)(b)500 hPa中尺度濾波后流場(chǎng)和渦度場(chǎng)(色階，單位：10-5 s-1；“V”表示低渦位置)Fig.5 Filtered flow and vorticity field (color scale, units: 10-5 s-1; “V” is the position of vortex) at 500 hPa at 20:00 BST 12 (a) and 02:00 BST 13 (b) August

圖6 925 hPa風(fēng)場(chǎng)(風(fēng)矢，單位：m·s-1)、散度場(chǎng)(色階，單位：10-5 s-1)和渦度場(chǎng)(紫色等值線，單位：10-5 s-1)(a、c)以及700 hPa風(fēng)場(chǎng)(風(fēng)矢，單位：m·s-1)、散度場(chǎng)(色階，單位：10-5 s-1)、渦度場(chǎng)(紫色等值線，單位：10-5 s-1)和渦度平流(藍(lán)色等值線，單位：10-5 s-1)(b、d)(a、b. 13日02時(shí)， c、d. 13日05時(shí)；紅色箭頭表示低層VWS，黑色箭頭表示整層VWS)Fig.6 Wind (wind barb, units: m·s-1), divergence (color scale, units: 10-5 s-1), and vorticity (purple isoline, units: 10-5 s-1) at 925 hPa (a/c); wind (wind barb, units: m·s-1), divergence (color scale, units: 10-5 s-1), vorticity (purple isoline, units: 10-5 s-1), and vorticity advection (blue isoline, units: 10-5 s-1) at 700 hPa (b/d) (a/b. 02:00 BST 13, c/d. 05:00 BST 13 August; red arrow for low-level VWS, black arrow for VWS throughout the atmosphere)

4.3 實(shí)況風(fēng)場(chǎng)特征和地形增幅

由華東地面自動(dòng)氣象觀測(cè)站的2 min風(fēng)場(chǎng)和雷達(dá)組合反射率分析強(qiáng)降水階段實(shí)況特征(圖8)可知，13日01時(shí)(圖8a)，雷達(dá)回波集中在臺(tái)風(fēng)中心100 km范圍內(nèi)，在臺(tái)風(fēng)前側(cè)浙中地區(qū)存在地面輻合線。02時(shí)(圖8b)，在輻合線附近形成一條西北—東南走向的螺旋云帶。03時(shí)(圖8c)，輻合線仍然維持在浙中地區(qū)，在浙中存在兩條螺旋云帶。04時(shí)(圖8d)，螺旋云帶合并發(fā)展，回波強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。因此，在浙中內(nèi)陸強(qiáng)降水階段，浙中地區(qū)存在較明顯的地面輻合線，并長(zhǎng)時(shí)間維持。

由13日02時(shí)雷達(dá)徑向風(fēng)(圖9a)可見，義烏東側(cè)存在偏東氣流大值中心，最大強(qiáng)度達(dá)24 m·s-1，而其下游的義烏徑向風(fēng)速僅為10 m·s-1左右，從而形成空氣質(zhì)點(diǎn)輻合堆積，且偏東氣流大值區(qū)集中在3 km以下(圖9b)。由04時(shí)雷達(dá)徑向風(fēng)(圖9c)可見，義烏附近一帶為西北氣流，其南側(cè)為西南氣流，從而在義烏及其南側(cè)形成西北風(fēng)和西南風(fēng)的氣流輻合。由東南側(cè)垂直于零速度線的剖面(圖9d)可見，西南氣流發(fā)展較為深厚。

圖7 沿著圖6中紅色剖線(a、c，13日02時(shí))和綠色剖線(b、d，13日05時(shí))的散度場(chǎng)(色階，單位：10-5 s-1)和垂直速度(等值線，10-5 s-1)剖面(a、b)以及渦度場(chǎng)(色階，單位：10-5 s-1)剖面(c、d)Fig.7 Vertical profile of divergence (color scale, units: 10-5 s-1) and vertical velocity (isoline, units: 10-5 s-1) (a/b) and vertical profile of vorticity (color scale, units: 10-5 s-1) (c/d) along red (a/c, 02:00 BST 13) and green (b/d, 05:00 BST 13 August) lines in Fig.6

進(jìn)一步由義烏風(fēng)廓線資料(圖9e)可見，義烏上空1 km高度處在03：30之前長(zhǎng)時(shí)間維持偏北氣流，之后逐漸轉(zhuǎn)為與臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向相反的西北氣流，形成邊界層相對(duì)入流，對(duì)流發(fā)展也有所增強(qiáng)。04時(shí)，0.5 km高度以下西南氣流明顯增強(qiáng)，它對(duì)臺(tái)風(fēng)南側(cè)輻合的維持或形成起到重要作用。此外，義烏上空3 km高度處由偏東風(fēng)轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)，而在20 min后低層氣旋經(jīng)過，此時(shí)臺(tái)風(fēng)大渦度中心的靠近對(duì)浙中地區(qū)降水的加強(qiáng)也起到一定作用。

地形對(duì)局地強(qiáng)降水分布有著重要作用，浙江義烏和東陽站相距僅15 km，但東陽站降水量為義烏站的2倍。東陽站從13日03時(shí)以后地形抬升作用明顯加強(qiáng)(圖9f)，在05時(shí)存在一個(gè)峰值，與該站13日05時(shí)的小時(shí)雨量的峰值有著較好的對(duì)應(yīng)，東陽站的地形對(duì)降水增幅效應(yīng)明顯大于義烏站，這也是東陽站降水更強(qiáng)的貢獻(xiàn)因子之一。

圖8 13日地面流場(chǎng)和雷達(dá)反射率因子(色階，單位：dBZ)(a. 01時(shí)，b. 02時(shí)，c. 03時(shí)，d. 04時(shí)；黑虛線表示地面輻合線)Fig.8 Flow field derived from observations of automatic meteorological stations and radar reflectivity (color scale, units: dBZ) at 01:00 BST (a), 02:00 BST (b), 03:00 BST (c), and 04:00 BST (d) 13 August ( black dashed line for surface convergence line)

5 結(jié)論與討論

采用NCEP/NCAR再分析資料及其預(yù)報(bào)場(chǎng)、FY-2E的TBB、雷達(dá)和自動(dòng)氣象觀測(cè)站等資料，運(yùn)用風(fēng)場(chǎng)分解、中尺度平滑濾波等方法分析2018年第14號(hào)臺(tái)風(fēng)“摩羯”造成浙中內(nèi)陸局地強(qiáng)降水的動(dòng)力特征。結(jié)果表明：

(1)臺(tái)風(fēng)中心環(huán)流由低到高呈現(xiàn)向西南方向傾斜的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，臺(tái)風(fēng)前側(cè)(浙閩贛交界處)的低渦對(duì)中高層整體環(huán)流分布造成了一定影響。

(2)在臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向(低層VWS順切變方向)前側(cè)，925 hPa存在相對(duì)入流，形成低層強(qiáng)輻合中心，700 hPa存在相對(duì)出流，為正渦度平流，產(chǎn)生輻散，有利于上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。

(3)邊界層輻合及地面輻合線較長(zhǎng)時(shí)間維持在臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向前側(cè)，正渦度柱隨臺(tái)風(fēng)移動(dòng)西傳，在浙中內(nèi)陸形成低層輻合和渦度疊加效應(yīng)，有利于浙中內(nèi)陸局地強(qiáng)降水。

圖9 8月13日02時(shí)(a、b)和04時(shí)(c、d)金華0.5°仰角的雷達(dá)徑向風(fēng)及其剖面(色階表示風(fēng)速，單位：m·s-1；AB為沿著義烏站的剖面位置，CD為垂直零速度線的剖面位置)、義烏站風(fēng)廓線和雷達(dá)反射率因子(色階，單位：dBZ)(e)、浙中地形(色階表示海拔高度，單位：m)以及義烏和東陽站地形增幅效應(yīng)(柱狀圖)(f)Fig.9 Radial wind and corresponding profile at 0.5° elevation from Jinhua radar at 02:00 BST (a/b) and 04:00 BST (c/d) 13 August (color scale for wind speed, units: m·s-1; line AB is the location of profile along Yiwu Station, and line CD is the location of profile of zero vertical velocity line); time series of wind profile and radar reflectivity (color scale, units: dBZ) at Yiwu station (e); topography (color scale for altitude, units: m) of central Zhejiang and topographic effect (bar) at Yiwu and Dongyang sations (f)

(4)偏東氣流的風(fēng)速輻合、邊界層相對(duì)入流以及之后西南氣流的增強(qiáng)(浙閩贛交界的低渦對(duì)其西南氣流形成也有一定貢獻(xiàn))對(duì)浙中內(nèi)陸邊界層輻合的長(zhǎng)時(shí)間維持起到一定作用。此外，地形對(duì)浙江內(nèi)陸局地強(qiáng)降水的強(qiáng)度也起到增幅作用。

此次臺(tái)風(fēng)“摩羯”內(nèi)陸局地強(qiáng)降水分析主要基于再分析資料，時(shí)空分辨率仍顯不足。下一步需通過數(shù)值模擬進(jìn)行細(xì)致分析，對(duì)邊界層輻合演變及地形的具體影響進(jìn)行分析。

致謝：感謝浙江省氣象局智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)重點(diǎn)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和金華天氣預(yù)報(bào)服務(wù)及智能網(wǎng)格訂正技術(shù)研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)提供的技術(shù)項(xiàng)目支持。