李碧寒，張翔宇，林 冰

1.安徽省馬鞍山市氣象局，安徽馬鞍山 243000；2.福建省寧德市氣象局，福建寧德352100；3.福建省福州市預(yù)警信息發(fā)布中心，福建福州 350000

我國(guó)是世界上臺(tái)風(fēng)登陸最多、災(zāi)害最重的國(guó)家，平均每年登陸我國(guó)的臺(tái)風(fēng)有7~8個(gè)，受臺(tái)風(fēng)影響的地區(qū)常常會(huì)出現(xiàn)暴雨天氣，甚至?xí)刑卮蟊┯旰桶殡S爆發(fā)性洪水，造成的破壞性和災(zāi)害都非常強(qiáng)[1]。陳聯(lián)壽[2]將臺(tái)風(fēng)引起的暴雨分為臺(tái)風(fēng)環(huán)流本身直接引起或臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離間接引起，也就是臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離暴雨。并指出臺(tái)風(fēng)暴雨的強(qiáng)弱不單單取決于由臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度，還與其他因子有密切的關(guān)聯(lián)。臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離暴雨一般情況下指的是在南方登陸的臺(tái)風(fēng)給北方地區(qū)帶來(lái)的強(qiáng)降水過(guò)程。張雪晨等[3]通過(guò)研究2011年8月26—27日發(fā)生在安徽的一次臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離暴雨中得出，中緯度系統(tǒng)和臺(tái)風(fēng)外圍環(huán)流的相互作用下，對(duì)降水的增幅有明顯影響。張清華等[4]通過(guò)研究0903號(hào)熱帶風(fēng)暴“蓮花”，指出臺(tái)風(fēng)低槽外圍西南急流，強(qiáng)對(duì)流性不穩(wěn)定層結(jié)，低層強(qiáng)輻合、高層強(qiáng)輻散高低空配置，有利于遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)暴雨的出現(xiàn)。

每年閩東地區(qū)受臺(tái)風(fēng)暴雨影響較大，但以臺(tái)風(fēng)環(huán)流本體帶來(lái)的暴雨為主[5-8]，由遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)造成的暴雨的個(gè)例和研究都較少，也往往因其難以預(yù)測(cè)而造成巨大的損失。2017年9月7日，臺(tái)風(fēng)“古超”位于福建與臺(tái)灣海峽之間，最近位置距離寧德仍有287 km。受其影響，寧德全市普降暴雨到大暴雨。臺(tái)風(fēng)“古超”引起的暴雨天氣屬遠(yuǎn)距離暴雨個(gè)例，預(yù)報(bào)技術(shù)難度大。本文擬通過(guò)研究此次難遇個(gè)例，探討臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離暴雨發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，以拓寬臺(tái)風(fēng)暴雨的預(yù)報(bào)思路，對(duì)閩東沿海地帶的防災(zāi)減災(zāi)具有十分重要的意義。

1 降水實(shí)況

受高空槽和冷空氣以及臺(tái)風(fēng)“古超”外圍環(huán)流影響，2017年9月7—8日寧德市普降暴雨到大暴雨。統(tǒng)計(jì)全市126個(gè)自動(dòng)站，降水超過(guò)50 mm的自動(dòng)站有42個(gè)，超過(guò)100 mm的有18個(gè)，最大為蕉城區(qū)金涵畬族鄉(xiāng)（180.5 mm），其次為柘榮縣黃柏鄉(xiāng)（157.8 mm），最大小時(shí)雨強(qiáng)為蕉城區(qū)金涵畬族鄉(xiāng)（121.4 mm）。強(qiáng)降水區(qū)主要集中在北部山區(qū)及寧德城區(qū)。這次降水過(guò)程主要分為7日20:00~8日08:00和8日08:00~20:00兩個(gè)較強(qiáng)時(shí)段，具有小時(shí)雨強(qiáng)大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、局地特征明顯等特點(diǎn)。

2 環(huán)流背景及影響天氣系統(tǒng)

2.1 環(huán)流背景

從7日08:00 500 hPa高 度 場(chǎng)（圖1）上看，西太平洋副熱帶高壓588線位于浙江、江西北部，位置比較偏北，福建省處于588線控制之下，脊線在25°N，中緯度地區(qū)從東北至長(zhǎng)江下游有一高空槽，位于120°E~130°E。槽底延伸至福建省北部，引導(dǎo)槽后冷空氣南下，逐漸影響全省。臺(tái)風(fēng)“古超”7日08:00已減弱為熱帶低壓，位于臺(tái)灣海峽，中心距閩粵交界東南方約200 km（118.9°E，22.8°N），所以擴(kuò)散南下的冷空氣與臺(tái)風(fēng)北側(cè)外圍的東南風(fēng)所攜帶的暖濕氣流于寧德市北部產(chǎn)生冷暖氣流交匯，觸發(fā)對(duì)流的發(fā)生發(fā)展。

2.2 主要的影響天氣系統(tǒng)

從850 hPa風(fēng)場(chǎng)來(lái)看，7日14:00熱帶低壓處于臺(tái)灣海峽，在福建省東南位置，熱帶低壓沿著全省沿海北上，全市開始受到其外圍環(huán)流的影響。從夜間20:00（圖2a）起，隨著低壓進(jìn)一步北上，受偏南風(fēng)氣流影響。一方面由于風(fēng)速逐漸加大，攜帶了大量的水汽，另一方面偏南風(fēng)在全市有明顯的風(fēng)速輻合，為持續(xù)強(qiáng)降水提供了有利的條件。

從7日20:00 925 hPa風(fēng)場(chǎng)（圖2c）來(lái)看，寧德北部到浙江南部位于大陸冷高壓底部，有弱冷空氣從沿海滲透南下，與低壓北部的偏南暖濕氣流交匯，形成不穩(wěn)定層結(jié)。另外，由于寧德市前期長(zhǎng)時(shí)間為副高控制，積累了大量的不穩(wěn)定能量，弱冷空氣的擴(kuò)散，觸發(fā)了不穩(wěn)定能量的釋放。

從8日08:00的850 hPa風(fēng)場(chǎng)（圖2b）來(lái)看，熱帶低壓主體移至全市上空，雖然其本體環(huán)流不明顯，但是在沿海仍有東南風(fēng)與西北風(fēng)的匯合，造成明顯的上升運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生降水。從925 hPa風(fēng)場(chǎng)（圖2d）看，沿海有完整的環(huán)流存在，環(huán)流北部仍有弱冷空氣的卷入。

圖2 850 hPa風(fēng)場(chǎng)（a.9月7日20:00；b.9月8日08:00）和925 hPa風(fēng)場(chǎng)（c. 9月7日20:00；d.9月8日08:00）

3 物理量的診斷分析

3.1 K指數(shù)

K指數(shù)是綜合了垂直溫度梯度、低層水汽含量和濕層厚度的一個(gè)物理量，可以用來(lái)表征大氣中低層暖濕溫度和大氣穩(wěn)定度，K指數(shù)越高，大氣層結(jié)越不穩(wěn)定。根據(jù)以往的預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，夏季午后，當(dāng)K指數(shù)＞35℃時(shí)，大氣中就具有較高的潛能，有利于對(duì)流的發(fā)生發(fā)展。而從7日20:00 K指數(shù)實(shí)況來(lái)看，全市上空K指數(shù)已經(jīng)＞37.5℃，局部甚至超過(guò)40℃，在這個(gè)時(shí)次仍有K指數(shù)的大值區(qū)，說(shuō)明上空積累了較高的不穩(wěn)定能量。8日08:00上空K指數(shù)較昨晚稍許減弱，但是大于40℃的區(qū)域有所擴(kuò)大，且位于全市沿海，說(shuō)明當(dāng)時(shí)的不穩(wěn)定能量仍舊很強(qiáng)。

3.2 上升運(yùn)動(dòng)條件

強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)是形成強(qiáng)對(duì)流天氣的重要條件之一。從7日20:00散度垂直剖面圖（圖3c）來(lái)看，在27°N附近，200 hPa為散度的正值中心，而低層為散度的負(fù)值中心，表明高層輻散、低層輻合，這種配置有利于加強(qiáng)空氣的抽吸作用，即有利于上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)。對(duì)應(yīng)同時(shí)次的垂直速度圖（圖3a）也可以看出，全市中低層均存在負(fù)的垂直速度中心，表明具有深厚、強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)。對(duì)比8日08:00的散度垂直剖面圖（圖3d）和垂直速度剖面圖（圖3c）可以看出，上升運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，但中心值較7日20:00有所減小，且中心位置更靠近26°N左右，反映了該時(shí)段寧德市蕉城區(qū)的強(qiáng)降水分布。

圖3 垂直速度沿120°E垂直剖面圖（a.9月7日20:00；c.9月8日08:00）和散度沿120°E垂直剖面圖（b.9月7日20:00；d.9月8日08:00）

4 雷達(dá)特征分析

由雷達(dá)拼圖可見，7日20:36，寧德市西北山區(qū)已有較強(qiáng)對(duì)流回波發(fā)展，受500 hPa偏西引導(dǎo)氣流影響，對(duì)流云團(tuán)逐漸向東部發(fā)展。7日23:00，在柘榮附近，冷暖空氣交匯促進(jìn)了對(duì)流云團(tuán)的發(fā)展與維持，回波強(qiáng)度達(dá)到了55 dBz以上，產(chǎn)生了雷暴、短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣。

8日09:42，臺(tái)風(fēng)“古超”北側(cè)的對(duì)流云團(tuán)在蕉城區(qū)發(fā)生發(fā)展，回波強(qiáng)度雖然較夜間有所減弱，但由于減弱的低壓環(huán)流移速較慢，輸送了豐富的水汽，降水效率較高，出現(xiàn)了此次過(guò)程最大小時(shí)雨強(qiáng)（121.4 mm）。之后，隨著環(huán)流逐漸入海，對(duì)流云團(tuán)趨于減弱消散,降水也趨于結(jié)束。

5 結(jié)論

此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程是在大尺度環(huán)流背景下，500 hPa高空槽偏北東移和低層弱冷空氣擴(kuò)散南下和臺(tái)風(fēng)“古超”環(huán)流的共同影響，配合大氣不穩(wěn)定能量的積聚和動(dòng)力抬升等諸多因素共同作用下產(chǎn)生的。500 hPa中緯度槽東移，引導(dǎo)弱冷空氣擴(kuò)散南下，與臺(tái)風(fēng)“古超”北側(cè)的東南暖濕氣流在寧德市交匯，觸發(fā)了對(duì)流的發(fā)生發(fā)展。

從物理量分析結(jié)果來(lái)看，K指數(shù)普遍大于37.5℃，大氣具有較高的層結(jié)不穩(wěn)定度；高層有干冷空氣入侵，低層有高能高濕區(qū)，具備了較好的對(duì)流觸發(fā)條件；高層輻散低層輻合形成的抽吸運(yùn)動(dòng)也提供了良好的動(dòng)力抬升條件。

當(dāng)監(jiān)測(cè)到雷達(dá)回波強(qiáng)度增強(qiáng)時(shí)，結(jié)合對(duì)天氣系統(tǒng)和物理量條件的主觀判斷，要及時(shí)發(fā)布強(qiáng)對(duì)流、強(qiáng)雷電等天氣的預(yù)警。