羅箭宇，宋麗麗，李慧琳，徐璐璐，李瑞晗

（丹東市氣象臺(tái)，遼寧丹東118000）

臺(tái)風(fēng)是我國(guó)主要的氣象災(zāi)害之一，也是預(yù)報(bào)工作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。盡管每年影響北方的臺(tái)風(fēng)次數(shù)不多，但臺(tái)風(fēng)仍然是造成北方暴雨的重要天氣，特別是在125°E以西登陸北上的臺(tái)風(fēng)，往往會(huì)給北方帶來(lái)大風(fēng)和強(qiáng)降水天氣。Foley等在臺(tái)風(fēng)研究中發(fā)現(xiàn)：在冷空氣作用下維持的臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)，經(jīng)常造成中高緯度的災(zāi)害性天氣，如大風(fēng)、特大降水等。臺(tái)風(fēng)所引發(fā)災(zāi)害的等級(jí)和登陸后的演變趨勢(shì)存在一定差異，是臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)工作中的難點(diǎn)。本文對(duì)2018年第18號(hào)臺(tái)風(fēng)在影響遼寧省時(shí)造成遼寧東南部地區(qū)區(qū)域性大暴雨降水過(guò)程進(jìn)行分析。“溫比亞”于17日4時(shí)在上海浦東登陸，登陸時(shí)強(qiáng)度為熱帶風(fēng)暴級(jí)（中心氣壓985hpa，23m/s，9級(jí)）。8月19日夜間從魯西南進(jìn)入山東?。ㄖ行臍鈮?95hpa，26m/s，7級(jí)），受其影響，山東省出現(xiàn)大到暴雨，局部大暴雨天氣過(guò)程。隨后外圍云系開始影響遼寧地區(qū)，2018年8月19日11時(shí)至20日14時(shí),遼寧南部地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降水，大連地區(qū)平均降水量達(dá)155毫米。最大降水量出現(xiàn)在大連旅順口區(qū)董砣子村，為346.6毫米；最大小時(shí)降水量出現(xiàn)在大連金州區(qū)松木島化工園區(qū)，為89.7毫米。20日早從山東省東營(yíng)再次入海進(jìn)入渤海灣（中心氣壓995hpa，18m/s，8級(jí)），受其影響，19日夜間至20日夜間丹東地區(qū)出現(xiàn)區(qū)域性大暴雨降水過(guò)程，主要降水時(shí)段在8月20日白天至夜間。8月20日14時(shí)臺(tái)風(fēng)中心大連南側(cè)（中心氣壓990hpa，20m/s，8級(jí)）至20日23時(shí)溫比亞停編。

1 天氣實(shí)況

受第18號(hào)臺(tái)風(fēng)“溫比亞”影響8月19日11時(shí)～21日8時(shí)遼寧東南部出現(xiàn)強(qiáng)降水。全省1587個(gè)氣象觀測(cè)站中，平均降水量為51.9毫米；最大降水量346.6毫米，出現(xiàn)在大連旅順口區(qū)董砣子村；1小時(shí)最大降水量89.7毫米，出現(xiàn)在大連金州區(qū)松木島化工園區(qū)。最大風(fēng)力12級(jí)（33米/秒），出現(xiàn)在大連旅順蛇島。其中，19日夜間至20日夜間丹東地區(qū)出現(xiàn)區(qū)域性大暴雨降水過(guò)程，主要降水時(shí)段在8月20日白天至夜間。丹東地區(qū)過(guò)程平均降水量131.2毫米，丹東、東港、鳳城、寬甸4個(gè)常規(guī)站降水量分別為133.8毫米、158.3毫米、134.1毫米和95.1毫米，有8個(gè)自動(dòng)站出現(xiàn)暴雨，76個(gè)自動(dòng)站出現(xiàn)大暴雨，最大降水量出現(xiàn)在東港市大孤山站為195.0毫米（見圖1）。此外，丹東南部地區(qū)出現(xiàn)7級(jí)以上大風(fēng)。

圖1 過(guò)程降水量

圖2 20日08時(shí)500hpa分析

2 環(huán)流背景

臺(tái)風(fēng)“溫比亞”大暴雨天氣過(guò)程是在熱帶、副熱帶、西風(fēng)帶系統(tǒng)共同作用下出現(xiàn)的（見圖2），西太平洋副熱帶高壓相對(duì)穩(wěn)定，副高外圍同時(shí)存在2個(gè)臺(tái)風(fēng)（18號(hào)臺(tái)風(fēng)“溫比亞”以及19號(hào)臺(tái)風(fēng)“蘇力”，西風(fēng)帶中有弱短波槽東移。

熱帶氣旋運(yùn)動(dòng)主要來(lái)自大尺度引導(dǎo)氣流和氣旋環(huán)流與其環(huán)境相互作用。對(duì)一個(gè)特定的熱帶氣旋，各種影響因子的相對(duì)重要性是不確定的，強(qiáng)度變化可能是多個(gè)因子影響的綜合結(jié)果。在臺(tái)風(fēng)“溫比亞”活動(dòng)期間，歐亞地區(qū)中高緯度為兩槽一脊的形勢(shì)，高壓脊位于俄羅斯貝加爾湖地區(qū)，俄羅斯東部成阻塞高壓和切斷低壓成對(duì)出現(xiàn)的高空形勢(shì)。鄂霍茨克海西側(cè)阻塞高壓的維持，使歐亞中高緯度環(huán)流形勢(shì)較穩(wěn)定。由于從貝加爾湖西北側(cè)不斷有冷空氣東移補(bǔ)充南下，使華北地區(qū)有短波槽穩(wěn)定維持，有效地阻擋了位于日本附近的副熱帶高壓向黃海西進(jìn)，有利于臺(tái)風(fēng)“溫比亞”在槽前沿著副熱帶高壓邊緣渤沿海灣北上。

19日20時(shí)位于山東省中部的臺(tái)風(fēng)“溫比亞”中心附近的風(fēng)速很大，強(qiáng)度強(qiáng)。此時(shí)，其北部的東南和偏東急流有利于東海海面上的水汽向遼寧南部地區(qū)輸送，臺(tái)風(fēng)東北側(cè)的外圍云系給遼寧南部地區(qū)（大連地區(qū)）帶來(lái)了成片的暴雨。臺(tái)風(fēng)再次入海以后向北偏東方向移動(dòng)，移速加快，強(qiáng)度開始略有加強(qiáng)后迅速減弱。20日02～14時(shí)，由于19號(hào)臺(tái)風(fēng)“蘇力”阻擋副高南伸，造成丹東地區(qū)強(qiáng)降水期間副高較穩(wěn)定。但“蘇力”與“溫比亞”間低空急流沒(méi)有連接，此時(shí)“溫比亞”的能量和水汽來(lái)自東海，“溫比亞”低層臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)500hPa高度短波槽，并位于高空槽前西南急流引導(dǎo)氣流里，引導(dǎo)向東北方向移動(dòng)?！皽乇葋啞钡呐瘽窠Y(jié)構(gòu)與冷空氣相互作用是形成丹東20日強(qiáng)降水的主要原因（見圖3）。

3 高、低空急流配置

臺(tái)風(fēng)“溫比亞”高空急流分布情況類似基本呈東—西向，位于遼寧中部以北地區(qū)。遼寧位于“溫比亞”低空急流頂部，20日02至08時(shí)丹東地區(qū)強(qiáng)降水落區(qū)位于高空急流右后方輻散與低層?xùn)|南急流左前方輻合耦合區(qū)。20日08至20時(shí)，臺(tái)風(fēng)“溫比亞”環(huán)流主體位于渤海灣灣口處，強(qiáng)度維持。東側(cè)偏南風(fēng)急流向北移動(dòng)到遼寧東南部，因此20日白天丹東地區(qū)依舊出現(xiàn)強(qiáng)降水。21日08時(shí)以前，“溫比亞”一直沿副熱帶高壓西側(cè)向北、向東移動(dòng)，移動(dòng)路徑在我國(guó)東部海上，移動(dòng)緩慢。21日08時(shí)，減弱的臺(tái)風(fēng)北移到黑龍江東南部，其西北部為冷平流，冷空氣的進(jìn)入使其暖心結(jié)構(gòu)遭到被壞，低渦環(huán)流減弱，迅速減弱合并短波槽成為西風(fēng)帶中的一個(gè)冷槽。

在“溫比亞”影響期間，對(duì)流層上層40～50°N為帶狀急流區(qū)，最大急流核位于東北地區(qū)上空。8月19日20時(shí)，高空急流較上一個(gè)時(shí)次有所發(fā)展，中心風(fēng)力由36m/s增強(qiáng)至42m/s，臺(tái)風(fēng)移至高空槽和反氣旋環(huán)流的過(guò)渡地帶，200hPa引導(dǎo)氣流風(fēng)速變大，溫比亞移動(dòng)速度加快。隨著溫比亞的迅速北上，8月20日02時(shí)，溫比亞進(jìn)入高空急流的右后方，與槽前西南氣流疊加，此后的18小時(shí)內(nèi)，溫比亞一直處在高空槽前的正渦度區(qū)內(nèi)，對(duì)流層上層輻散場(chǎng)的配合促使溫比亞入海后發(fā)展加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴。8月21日02時(shí)，溫比亞北上進(jìn)入急流內(nèi)部，與高空急流的耦合作用促使其變性后仍維持較強(qiáng)的強(qiáng)度繼續(xù)北上。溫比亞與高空槽的耦合作用特別明顯，槽前正渦度及輻散場(chǎng)的配合使得溫比亞變性后明顯發(fā)展。

圖3 19日20時(shí)至20日20時(shí)500hpa實(shí)況分析

4 物理量分析

4.1 水汽條件

從整層水汽通量散度和水汽通量空間分布情況，分析水汽的輸送和源、匯特征?！皽乇葋啞迸_(tái)風(fēng)影響遼寧期間，雖然副高南側(cè)存在臺(tái)風(fēng)“蘇力”，但“蘇力”與“溫比亞”距離遠(yuǎn)，且有副高西側(cè)阻擋，兩個(gè)臺(tái)風(fēng)之間水汽通量非常小，水汽輸送作用小，而“溫比亞”水汽來(lái)源其東側(cè)與副高間東南急流從東海輸送的水汽，遼寧的水汽來(lái)源于“溫比亞”北上攜帶的東海、渤海水汽在遼寧東南匯聚。水汽的不持續(xù)行造成溫比亞降水時(shí)間較短。

分析本次過(guò)程丹東地區(qū)降水中心水汽通量、水汽通量散度、比濕和比濕垂直差分情況。定量診斷水汽特征，“溫比亞”臺(tái)風(fēng)影響期間，水汽主要源自副高外圍的水汽輸送以及自身攜帶的水汽，19日20時(shí)，水汽通量的大值區(qū)已經(jīng)移動(dòng)到大連地區(qū)，低層增濕明顯，東部達(dá)70kg/m2，且水汽通道好。對(duì)應(yīng)的大連地區(qū)降水量級(jí)也比較大；20日08時(shí)，水汽通量散度的輻合中心移至丹東地區(qū)，隨后的6～12 h，水汽通量及水汽輻合迅速增強(qiáng)，丹東地區(qū)地區(qū)的降水強(qiáng)度明顯加大，20日14時(shí)達(dá)到過(guò)程的最強(qiáng)階段，水汽通量達(dá) 30 ×kg·m-1·s-1，水汽通量散度達(dá) -180×10-6kg·m-2·s-1，強(qiáng)度較強(qiáng)，“溫比亞”過(guò)程遼寧強(qiáng)降水中心上空比濕垂直差分小，20日02～20時(shí)700hPa以下數(shù)值在2 g/kg以下，說(shuō)明水汽基本隨高度等比濕。“溫比亞”臺(tái)風(fēng)水汽輸送和輻合時(shí)間短，但強(qiáng)度強(qiáng)。

4.2 散度場(chǎng)

從散度場(chǎng)的變化上看，本次暴雨過(guò)程，輻合層較低，大多在700 hPa以下，這種輻合作用加強(qiáng)了對(duì)流層低層水汽輻合，也是本次過(guò)程降水強(qiáng)度較大的原因之一。同時(shí)與之配合的高空槽東移緩慢，冷空氣補(bǔ)充，低層切變系統(tǒng)在東南部，上下層系統(tǒng)配合好，中低層南、北風(fēng)風(fēng)力較強(qiáng)，高層輻散區(qū)和低層輻合區(qū)在大連到丹東一帶配合，散度場(chǎng)在丹東地區(qū)剖面圖上的輻合中心位于邊界層中，有利邊界層中的水汽輻合，對(duì)降水有加強(qiáng)作用；其高層有輻散中心與之配合。

4.3 熱力條件

隨著臺(tái)風(fēng)“溫比亞”的向東向北移動(dòng)，其攜帶的高能高濕的空氣也隨之北上，19日20時(shí)到 20日 20時(shí)，假相當(dāng)位溫大值區(qū)在遼寧東南部70℃～80℃，配合系統(tǒng)有利于遼寧東部短時(shí)強(qiáng)降水。同時(shí)丹東地區(qū)假相當(dāng)位溫變化顯示：暖濕氣團(tuán)逐漸向東向北推進(jìn)850 hPa θse≥340 K 的等值線向北伸展到遼寧省中部，增強(qiáng)了大氣的濕度和不穩(wěn)定性，有利于降水的發(fā)生。

5 云圖

20日08時(shí)，云圖上可以清晰看到臺(tái)風(fēng)以及不對(duì)稱的云系分布，較強(qiáng)的降水主要發(fā)生在渦旋中心的東北方向部。遼寧省東南部地區(qū)省位于云系北部，以中高云為主，降水已經(jīng)開始（見圖4）。在以后的演變過(guò)程中，臺(tái)風(fēng)的螺旋結(jié)構(gòu)逐漸變得松散，最終并入西風(fēng)槽中，遼寧省的降水也逐步結(jié)束。

6 歐洲中心連續(xù)3個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次預(yù)報(bào)訂正

20日實(shí)況，全地區(qū)普降大暴雨，82個(gè)自動(dòng)站里，達(dá)暴雨站的有10個(gè)，其余均為大暴雨，平均降水量127mm，最大降水量出現(xiàn)在東港南部的孤山鎮(zhèn)，為187mm。對(duì)于EC連續(xù)3個(gè)時(shí)次對(duì)20日的降水預(yù)報(bào)，19日08時(shí)預(yù)報(bào)整體量級(jí)偏大，平均降水量在180mm左右，并且降水極值區(qū)域預(yù)報(bào)偏北，預(yù)報(bào)在鳳城地區(qū)，最大降水量預(yù)報(bào)接近250mm，偏大，寬甸地區(qū)預(yù)報(bào)效果較好。19日20時(shí)預(yù)報(bào)調(diào)整較大，整體平均降水量級(jí)減少60～80mm，降水極值地區(qū)依舊偏北，預(yù)報(bào)在鳳城地區(qū)。20日08時(shí)預(yù)報(bào)效果最好，不僅預(yù)報(bào)出降水極值地區(qū)在東港南部，同時(shí)預(yù)報(bào)全市平均降水量在100～120之間，且降水弱區(qū)也有體現(xiàn)，雖然預(yù)報(bào)范圍偏大偏南，但是存在未達(dá)大暴雨的預(yù)報(bào)指示（見圖5）。綜上所述，EC在24小時(shí)內(nèi)的3次預(yù)報(bào)，每一次調(diào)整都更加接近實(shí)況，并且對(duì)本次預(yù)報(bào)效果較好。

7 結(jié)語(yǔ)

由于臺(tái)風(fēng)“溫比亞”移動(dòng)路徑，與其相配合的高空槽東移緩慢，冷空氣補(bǔ)充充足，低層切變系統(tǒng)在遼寧省東南部維持，上下層系統(tǒng)配合好，同時(shí)高層輻散、低層輻合在遼寧省東南部配合，造成強(qiáng)降水天氣過(guò)程。

本次降水低層增濕明顯，東南部達(dá)70kg/m2，且水汽通道好；大值區(qū)在遼寧東南部假相當(dāng)位溫70℃～80℃，配合系統(tǒng)有利于遼寧東南部出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水。

對(duì)于本次臺(tái)風(fēng)的預(yù)報(bào)EC在24小時(shí)內(nèi)的3次預(yù)報(bào)，每次調(diào)整都更加接近實(shí)況，并且對(duì)于本次預(yù)報(bào)的效果較好。

圖4 20日08時(shí)可見光云圖

圖5 19日08時(shí)至20日08時(shí)3個(gè)時(shí)次對(duì)20日降水量的預(yù)報(bào)與實(shí)況