陳淑琴，黃輝

（浙江省舟山市氣象局，浙江舟山316004））

臺風“麥莎”在舟山引起的特大暴雨的成因分析

陳淑琴，黃輝

（浙江省舟山市氣象局，浙江舟山316004））

通過對雷達資料、衛(wèi)星云圖、天氣形勢和物理量的診斷分析，認為臺風“麥莎”在舟山產(chǎn)生特大暴雨的原因主要有3個：（1）臺風登陸后減弱緩慢，主要是由于其東面大范圍的輸入云帶提供與水汽和能量，同時高空急流形成的輻散場和次級垂直環(huán)流也是非常有利的條件；（2）舟山地區(qū)的水汽輻合、高空輻散、上升速度等物理量都非常有利于強降水；（3）“麥莎”處于對流不穩(wěn)定環(huán)境中，對流發(fā)展旺盛，是強降水形成的另一個重要原因。

臺風“麥莎”；舟山；特大暴雨

1 引言

熱帶氣旋登陸引起的強降水，降水量大，時段集中，常常會產(chǎn)生山洪、泥石流等次生災害，給人民生命財產(chǎn)的安全帶來巨大的威脅。目前對臺風降水的定量預報水平與實際要求還有很大的差距，所以有必要進行進一步的研究。陳聯(lián)壽等[1～6]對登陸熱帶氣旋的降水問題已經(jīng)做了大量的研究，一般認為熱帶氣旋登陸時，如果北方有弱冷空氣滲透，中低緯度系統(tǒng)相結(jié)合，會加大大氣的斜壓性，往往會產(chǎn)生很大的過程雨量，但這次臺風“麥莎”過程沒有明顯冷空氣結(jié)合，卻產(chǎn)生了歷史上罕見的降水量，有的指標甚至創(chuàng)造了歷史記錄，所以值得進行分析。

2 臺風“麥莎”概況

2005年第9號熱帶風暴“麥莎”于7月31日20時在菲律賓以東洋面上生成，生成后一直朝西北方向移動，8月2日上午加強為強熱帶風暴，3日凌晨進一步加強為臺風。臺風“麥莎”于6日凌晨3時40分在臺州市玉環(huán)縣干江鎮(zhèn)登陸，登陸時中心氣壓950 hPa，近中心最大風力12級以上（45 m/s），登陸后臺風繼續(xù)朝西北方向移動，7日逐漸轉(zhuǎn)偏北方向移動，經(jīng)江蘇、山東，進入渤海，9日05時在渤海消亡。

受0509號臺風“麥莎”影響，自8月5日下午起至7日凌晨，舟山沿海有26個自動測風站風力達到或超過12級，12級及以上大風持續(xù)時間長達38個小時，其中2個站為49.1 m/s（金塘，出現(xiàn)時間6日10:30時）和49.2 m/s（東亭，出現(xiàn)時間6日11:29時）。由于長時間受臺風螺旋雨帶影響，舟山市出現(xiàn)了大暴雨，局部特大暴雨，各測站具體過程雨量見表1。如此大的過程雨量在舟山歷史上是罕見的，6日的24小時降水量有多個測站均破了日降水量歷史記錄。

3 雷達回波分析

新一代多普勒天氣雷達提供了高時空分辨率的資料，可以直觀地了解臺風的發(fā)展、移動、和降水的分布情況。

舟山多普勒雷達從8月5日19:30時開始可以探測到臺風眼、眼壁回波，臺風登陸前結(jié)構(gòu)非常完整，眼很清晰，有雙眼壁。眼壁附近的回波并不是很強，最強的回波只有30～35 dbz，而外面的螺旋雨帶的回波有35～40 dbz，最強回波達50 dbz。臺風6日3:40時在臺州玉環(huán)縣登陸（見圖1a），登陸后緩慢向西北方向移動，強度減弱很慢，在17時雷達還可以探測到臺風眼（見圖1d）。登陸后臺風眼附近的回波減弱，但臺風東部的螺旋雨帶卻有了明顯的加強，螺旋結(jié)構(gòu)也更加明顯（見圖1b～d）。螺旋雨帶由臺風的東南象限伸向東北象限，再由東北象限旋入臺風中心，也就是從海上進入臺州、寧波、舟山等地，這條螺旋雨帶強度非常高，有多處回波中心達45 dbz。因為這條螺旋雨帶的移動方向與螺旋雨帶的走向正好一致（螺旋雨帶是西北東南走向，移動正好向西北方向移動），所以強雨帶一直經(jīng)過寧波、舟山等地，也就是說存在列車效應。6日20時以后臺風中心北上，達到30oN，強度有所減弱，螺旋雨帶結(jié)構(gòu)逐漸變得不完整了，但在舟山附近的回波仍非常強，大范圍的回波強于45 dbz。而且在舟山南面，沿著臺州、寧波海岸線，不斷有新的回波生成，并且發(fā)展加強，向北移動，到達舟山，直到7日6時以后回波才逐漸離開舟山。舟山本島西部地區(qū)從6日13時到7日4時一直處于強于30 dbz的回波覆蓋下。

根據(jù)雷達回波情況看，臺風“麥莎”過程有幾個特點：

圖1 2005年8月6日舟山雷達回波（0.5度仰角）

（1）臺風在登陸后減弱不明顯，登陸十幾個小時后還能探測到臺風眼；

（2）臺風雨帶的分布不均，強的螺旋雨帶始終在臺風的東部，而且位置幾乎不變；

（3）臺風雨帶的回波強度強，最強回波達50 dbz。

臺風東側(cè)強的螺旋雨帶其移動方向與走向一致，使強回波長時間覆蓋舟山地區(qū)，呈“列車效應”，從而在局地產(chǎn)生特大暴雨。

4 特大暴雨成因分析

4.1 臺風登陸后強度減弱慢及強雨帶分布的原因分析

2004年8月臺風“云娜”在浙江臺州市溫嶺縣登陸，同樣是8月在臺州登陸的臺風，登陸時中心氣壓都是950 hPa，“云娜”登陸20小時后中心氣壓為992 hPa，“麥莎”登陸20小時后中心氣壓仍有985 hPa，“麥莎”登陸十幾個小時后在雷達回波上還能看到臺風眼，這說明臺風“麥莎”登陸后強度減弱很慢。

從衛(wèi)星云圖上看（見圖2），臺風“麥莎”有一個很特別的情況，在它的東面一直有一塊對流云團，范圍很大，和一般的熱帶氣旋差不多大小，強度也比較強，只是沒有明顯的渦旋結(jié)構(gòu)。它一直在臺風“麥莎”的東面，開始時距離很近，后來和臺風“麥莎”的云系就連在一起了。在臺風北上的過程中，它一直和臺風云系連在一起，在副高南側(cè)偏東氣流的引導下，它好像一個強大的后緩團，不斷的向臺風中輸送水汽和能量，對臺風強度的維持起了很大的作用。

圖2 2005年8月6日15時MTSAT紅外云圖

采用氣象常規(guī)探空資料，用逐步訂正法進行客觀分析、計算各種診斷分析物理量。從物理量場來看，臺風“麥莎”登陸后減弱緩慢有以下幾個有利的條件：

（1）水汽條件。臺風“麥莎”登陸后基本沿浙江沿海北上，海上的偏東風水汽輸送帶一直維持。由于北面在黃海、日本海存在一個高壓，在副高南側(cè)偏東急流的引導下，東海的水汽源源不斷地向臺風附近輸送，晁淑懿［7］也提出黃海、日本海塊狀高壓的存在和維持是北上臺風暴雨的一個關鍵系統(tǒng)。6日20時在副高以南的地區(qū)水汽通量散度都為負值，最大值達4×10-3m/s（見圖3），充足的水汽供應是臺風強度維持的一個重要條件。而且強的水汽通量輻合區(qū)在臺風的東南部，與強降水主要分布在臺風的東部比較一致；

圖3 2005年8月6日20時925 hPa水汽通量散度（單位：10-3m/s）

（2）臺風的高空有很強的輻散。圖4是6日20時散度和風矢量沿30°N垂直分布，在臺風附近400 hPa以下為輻合，400 hPa以上為較強的輻散，200 hPa附近的強中心達24×10-6s-1，位置在臺風中心的東面，與臺風強的雨帶的位置對應得也比較好。在200 hPa附近高空有急流，在急流的下方，有一個明顯的次級環(huán)流，在123oE附近，有強的上升氣流，在150 hPa附近轉(zhuǎn)為偏西氣流，在132oE附近，是下沉氣流，在低層為偏東氣流，形成一個閉合的環(huán)流圈。這個環(huán)流圈有利于臺風東部上升運動的維持，對臺風強度的維持也有重要的作用。上升運動主要在120oE以東，所以強的降水也主要出現(xiàn)在120oE以東；

（3）低層有暖平流。6日08時850 hPa在浙江沿海一帶就出現(xiàn)暖平流，中心在舟山附近，6日12時暖平流進一步加強，范圍進一步加大。在溫度平流沿122oE的垂直剖面分布圖上（圖略），低層在30oN以南有比較強的暖平流。根據(jù)垂直運動方程，暖平流區(qū)，有上升運動。暖平流使高空等壓面升高，使溫壓場不平衡，在氣壓梯度力作用下，必產(chǎn)生水平輻散，為保持質(zhì)量連續(xù)，將產(chǎn)生上升運動，有利于地面氣旋發(fā)展。

圖4 2005年8月6日20時散度和風矢量沿30oN垂直分布（單位：10-6s-1）

4.2 臺風云系內(nèi)強對流發(fā)展旺盛

圖5 2005年8月6日20時沿122oE經(jīng)線的θse垂直結(jié)構(gòu)

這次強降水形成還有一個重要的原因是臺風云系內(nèi)強對流發(fā)展旺盛。不但雷達回波的強度強，從雷達的速度產(chǎn)品也能分析到強對流的一些特征。6日的速度產(chǎn)品上風速零線順轉(zhuǎn)，說明低層有暖平流，而且風速零線向北面合攏，呈V型，最強時零線夾角達130o，說明低層有很強的輻合。最重要的特征是在風速零線上出現(xiàn)了一些小的波動，尤其是出現(xiàn)最大過程雨量的金塘附近，有一個很強的風速輻合線，零線附近正負速度差為11～20 m/s。在風速零線上，經(jīng)常有這種小的波動，這種波動始終在金塘附近擺動，造成強降雨長時間維持。

強對流發(fā)生需要不穩(wěn)定層結(jié)條件，6日20時在舟山附近（30oN，122oE），低層有暖平流，中層有冷平流（圖略），有利于形成大的溫度垂直遞減率。從θse沿122oE經(jīng)線的垂直剖面圖（見圖5）上看，在中低層θse隨高度減小，為對流不穩(wěn)定區(qū)，有利于強對流的發(fā)生，所以6日20時以后當臺風主體云系逐漸離開舟山后，舟山南面不斷有新的回波沿浙北沿海生成，并且發(fā)展加強，北上影響舟山地區(qū)。而且從圖4可以看出等θse面有明顯的傾斜，根據(jù)吳國雄［8］提出的濕位渦守恒的原理，由于θse面的傾斜，大氣水平風垂直切變或濕斜壓性的增加，能夠?qū)е麓怪睖u度的顯著發(fā)展，也有利于氣旋的維持、產(chǎn)生強降水。

5 結(jié)論

通過對雷達資料的分析，認為臺風“麥莎”登陸后減弱緩慢，雨帶分布不均勻，強回波長時間覆蓋舟山，是特大暴雨產(chǎn)生的直接原因。通過對衛(wèi)星云圖、天氣形勢和物理量的進一步診斷分析臺風減弱緩慢和強雨帶分布的原因，可以得出以下結(jié)論：

（1）臺風登陸后強度的維持主要是由于其東面大范圍的輸入云帶提供與水汽和能量，同時高空急流形成的輻散和次級垂直環(huán)流也是非常有利的條件；

（2）在臺風的東部低層水汽輻合、高空輻散、強上升氣流等物理特征都比西部更有利于降水，與臺風的強雨帶主要分布在東部有很好的對應關系；

（3）臺風處于對流不穩(wěn)定環(huán)境中，對流發(fā)展旺盛，是強降水形成的另一個重要原因。

[1]陳聯(lián)壽,徐祥德,羅哲賢等.熱帶氣旋動力學引論［M］.北京:氣象出版社,2002:211-236.

[2]黃文根,鄧北勝,熊廷南.一次臺風暴雨的初步分析［J］.應用氣象學報,1997,8（2):247-251.

[3]杜青文,張迎新.“96.8”特大暴雨的中尺度對流云團特征[J].氣象,1997,23(10):39-43.

[4]江吉喜,項續(xù)康．“96.8”河北特大暴雨成因的中尺度分析［J］.應用氣象學報,1998,9（3）:304-313.

[5]邢建勇,宋學家,楊學聯(lián)等.臺風“卡努”的數(shù)值模擬試驗［J］.海洋預報,2006,23（2）:1-9.

[6]朱健,張建海,陳紅梅.0505號臺風的數(shù)值模擬和中尺度結(jié)構(gòu)分析［J］.海洋預報,2007,24（1）:81-89.

[7]晁淑懿,仇永炎.9608號臺風登陸北上總能量變化及渤海高壓維持［J］.氣象,1998,24（6）:3-10.

[8]吳國雄,蔡雅萍,唐曉菁.濕位渦和傾斜渦度發(fā)展［J］.氣象學報,1995,53（4）:387-405.

P444

A

1003-0239（2011）02-0023-05

2010-06-29

陳淑琴(1975-)，女，高級工程師，主要從事短期及短時天氣預報及相關的研究工作。E-mail:charrie163@163.com

表1 臺風“麥莎”影響舟山的雨量（單位：mm）

測站過程總雨量6日24小時雨量定海339.3 283.5普陀136.6 98.9岱山184.2 163.0嵊泗232.5 215.3金塘538 486.5六橫487 445.2