胥珈珈零 磊程 琳張 健

（1.白山市氣象局，吉林白山 134300；2.長白山氣象局，吉林安圖 133613；3.吉林省突發(fā)事件預警信息發(fā)布中心，吉林長春 130062）

1 引言

吉林省幾乎每年都受北上臺風影響，往往會產生強降水或大風，這類臺風暴雨通常出現(xiàn)在臺風與中高緯度系統(tǒng)相互作用過程中[1-2]。在此過程中若有低空急流將水汽輸送至中緯度槽前，有利于熱帶氣旋的維持和大范圍強降水的產生。熱帶氣旋與西風槽的相互作用也可獲得斜壓能量變性加強，增加降水強度。慕秀香等[3]對臺風“布拉萬”和臺風“玲玲”進行對比分析，得出副熱帶高壓的強度和形狀變化以及冷空氣入侵，對臺風北上過程中的路徑和強度變化有重要影響。陳長勝等[4]根據(jù)臺風“獅子山”活動特點將其移動路徑分為4個階段，臺風進入到熱帶和副熱帶地區(qū)，當環(huán)境引導氣流較弱時，臺風自身的非對稱性和洋面溫度決定著臺風活動；而當臺風與副熱帶高壓之間相互作用之后，副熱帶高壓西側的引導氣流對臺風的活動起著主導作用；進入中高緯度以后臺風與阻塞高壓之間的相互作用，臺風與西風帶冷渦的相互作用，以及高空急流的作用成為影響臺風活動的關鍵所在。云天等[5]分析了1509號臺風“燦鴻”，得出減弱形成的熱帶低壓為暴雨過程提供豐沛的水汽，濕度、渦度和垂直運動的位置和能量鋒區(qū)一致，強降水出現(xiàn)在能量鋒區(qū)上。

2019年8月10—15日，隨著9號臺風“利奇馬”北上，與西風槽共同影響，東北地區(qū)出現(xiàn)了2次罕見大暴雨天氣。降水持續(xù)時間長，過程降水量大，造成了山洪、泥石流、滑坡等地質災害以及城市內澇、低洼農田積水等次生災害。本文利用地面觀測資料、NCEP再分析資料，診斷分析了這次異常暴雨降水成因，定量分析了2次暴雨過程中環(huán)流異常、風速異常與水汽、熱力異情常況，對臺風在大暴雨中的作用進行了分析,希望對臺風北上暴雨預報提供參考。

2 資料與方法

2.1 資料說明

本文的資料為地面自動站觀測資料、NCEP分辨率1°×1°再分析資料。

2.2 研究方法

利用耿貝爾分布、皮爾遜Ⅲ型分布、對數(shù)分布3種分布函數(shù)計算大連站和旅順口站08—08時的日降水量重現(xiàn)期值，計算兩站在本次過程中日最大降水量所對應的重現(xiàn)期。對2次過程中的500hPa高度場、850hPa風場、比濕、水汽通量散度的距平與歷年標準差進行對比，對2次過程中的環(huán)流和水汽異常進行定量分析。利用ncl對1 000—300hPa進行整層水汽積分，并利用hysplit軌跡追蹤對水汽來源進行分析。

3 降水實況特點

2019年8月10日20時—15日20時，遼寧省平均降水量達126.5mm（圖1a），其中沈陽、大連、撫順、鐵嶺、葫蘆島的局部地區(qū)累計降水量達250.0～358.8mm，最大降水量出現(xiàn)在大連高新技術園區(qū)黃泥川村。吉林省平均降水量78.0mm（圖1b），其中長春、吉林、延邊、四平50～100mm，通化、遼源100～250mm，最大降水量251.7mm，出現(xiàn)在遼源市東遼縣農機加油站。

圖1 2019年8月10日20時—15日20時遼寧省（a）、吉林?。╞）過程降水量（單位：mm）

本次強降水主要分為3個階段。第一階段為11—12日，強降水區(qū)主要位于遼寧?。坏诙A段為13—14日，強降水區(qū)主要位于遼寧省與吉林省中部，其中吉林省松原寧江區(qū)14日02時1h降水量達70.1mm，3h降水量超過170mm；第三階段為15日，強降水區(qū)主要位于吉林省東部。

本次過程日降水量在遼寧省和吉林省均屬罕見，用耿貝爾分布、皮爾遜Ⅲ型分布、對數(shù)分布3種分布計算大連站和旅順站（大連站1951—2019年，旅順口站1958—2019年）的08—08時日降水量重現(xiàn)期值，得出2次過程的最大日降水量，即8月11日大連182.2mm和旅順口201.5mm，均達到歷史第二位。耿貝爾分布和皮爾遜分布結果表明2個站的單日降水均超過了本地50年一遇的水平；對數(shù)分布則表明超過了本地100年一遇的水平。

4 環(huán)流和水汽異常

4.1 500hPa環(huán)流異常

選取過程中2個時次的500hPa高度場進行標準化（圖2），可以看出臺風影響地區(qū)的500hPa高度存在明顯負異常，偏低4個σ。隨著10號臺風“羅莎”的北上，副熱帶高壓被迫北抬，14日500hPa副熱帶高壓明顯比歷史偏強偏北，由偏強1個σ增強為偏強2個σ。強降水區(qū)位于副熱帶高壓邊緣與西風槽前，14日在貝加爾湖附近存在明顯的正異常，偏強3個σ。說明西風槽后部存在較強的高壓脊，高壓脊前的西北氣流為本次過程冷空氣的主要來源。

圖2 2019年8月11日20時（a）和14日20時（b）500hPa位勢高度場與標準化場（單位：σ）

4.2 850hPa風速異常

對兩次過程的低層風場進行標準化，結果表明：受臺風影響11日副熱帶高壓西北側有較強的低空急流，低層風場存在一條帶狀的大于10σ的正異常帶，且主要異常出現(xiàn)在經向風速上，徑向風速異常在4～6σ，緯向風速偏強3～4σ。14日副熱帶高壓西北側低層風場存在西南、東南2條帶狀的大于6σ的正異常帶，經向風速正異常大于2σ。

4.3 850hPa比濕和水汽通量異常

8月11日和14日850hPa比濕和水汽通量（圖3）表明：低層比濕在8月11日、14日超過6個σ。11日比濕正異常主要在渤海灣、山東半島、東海一帶；隨著臺風北上，8月14日比濕正異常大值區(qū)覆蓋了遼東半島和吉林省的大部分地區(qū)。同時850hPa水汽通量與比濕異常范圍相似，在8月11日超過5個σ，8月14日吉林省東部超過5個σ，遼寧省和吉林省中部的水汽通量異常在2～4個σ。

圖3 2019年8月11日20時850hPa比濕（a）、14日20時850hPa比濕（b）、11日20時850hPa水汽通量（c）、14日20時850hPa水汽通量（d）標準化場（單位：σ）

4.4 850hPa溫度異常

低層850hPa溫度場標準化表明（圖4），8月11日遼寧省大部分地區(qū)和吉林省的東南部為正異常，溫度偏高1～2個σ；吉林省北部為負異常，溫度偏低2個σ，呈現(xiàn)北冷南暖的結構。平均溫度場在遼寧省與吉林省為溫度脊，北方溫度槽南下，使得直至14日溫度標準場依然存在較大的梯度。

圖4 2019年8月11日20時（a）、14日20時（b）850hPa溫度標準化場（單位：σ）

5 水汽、能量的輸送和維持

2019年9號臺風“利奇馬”于4日在西太平洋海面上生成，向西北方向移動；7日晚上加強為超強臺風級，向北偏西方向移動；10日白天在浙江中北部一帶沿海登陸；11日20時在山東半島南部再次登陸，繼續(xù)北上到渤海灣；在渤海灣回轉滯留并繼續(xù)減弱為溫帶氣旋；13日停止編號。臺風“利奇馬”在11日對東北地區(qū)產生暴雨時已經減弱為熱帶風暴，影響期間中心海平面氣壓24h升高25hPa。

8月10日20時—12日20時，200hPa高空急流北抬，500hPa貝加爾湖以西西風槽為疏散結構，發(fā)展加強，受東部阻塞高壓影響西風槽移動緩慢。10—12日副熱帶高壓北抬，呈東西分布，臺風“利奇馬”沿引導氣流向東北移動，但受副熱帶高壓的阻擋在山東半島登陸后移動緩慢。受地面摩擦及冷空氣補充，臺風強度減弱且在山東半島—渤海灣一帶回轉滯留，臺風北部倒槽環(huán)流長時間影響遼寧省與吉林省的中部。西風槽與臺風結合，斜壓位能釋放造成強降水，11—12日為遼寧省臺風暴雨爆發(fā)時段。13—14日，西風槽與臺風外圍之間西南急流建立，西風槽繼續(xù)加強東移，冷空氣南下與臺風的暖濕氣流匯合，期間吉林省松原3h降水量超過170mm。

11日20時臺風中心附近存在344K的暖中心。14日02時臺風已不存在暖心結構，低層700hPa以下呈東暖西冷的結構，臺風周圍假相當位溫梯度較大。從850hPa假相當位溫、比濕與風場的疊加圖，以及對1 000—300hPa降水過程整層水汽輸送平均場分析，可認為臺風是降水的水汽和熱力的主要來源。臺風少動，低層的急流穩(wěn)定維持使得水汽熱量能長時間供應。強降水區(qū)主要發(fā)生在偏東急流頭部的水汽強輻合區(qū)。

6 結語

（1）本次過程降水量在遼寧省和吉林省均屬罕見，單日降水量大連站182.2mm，旅順口站201.5mm，均達到本站歷史第二位。耿貝爾分布和皮爾遜分布表明2個站的單日降水均超過了本地50年一遇的水平；對數(shù)分布計算的結果則表明超過了本地100年一遇的水平。

（2）500hPa高度場臺風附近異常偏低4個σ，副熱帶高壓比歷史偏強1個σ，北抬后副熱帶高壓比歷史偏強2個σ。強降水區(qū)位于副熱帶高壓邊緣與西風槽前，貝加爾湖附近存在正異常，表明高壓脊較強。副熱帶高壓西北側有較強的低空急流，低層風場存在一條帶狀的大于10σ的正異常帶。低層比濕超過6個σ；850hPa水汽通量與比濕異常范圍相似，正異常值超過5個σ。

（3）臺風在暴雨中提供充沛的水汽與不穩(wěn)定能量，同時與西風槽結合釋放大量斜壓位能，長時間水汽和能量輸送使得2次過程中水汽能量異常明顯。因此對東北地區(qū)臺風北上產生暴雨的預報過程中，臺風路徑及與西風槽相互作用的不確定性是預報難點。