台风低压“海葵”增强的暴雨诊断分析

杜其成，刘裕禄，孙蓓蓓

（安徽省黄山市气象台，安徽 黄山245021）

台风低压“海葵”增强的暴雨诊断分析

杜其成，刘裕禄，孙蓓蓓

（安徽省黄山市气象台，安徽 黄山245021）

应用天气学分析、常规气象资料、物理量诊断、卫星云图等资料，对2012年8月9～11日"海葵"台风低压减弱后再次增强引发的大暴雨过程的不同尺度的天气系统进行了简要分析.结果表明,此次暴雨天气是在大尺度强而稳定的大陆高压与西太平洋副高、高空低槽及其引导从地面南下的冷空气、中尺度对流云团相互作用下发生发展的;深厚的强上升运动及其释放的大量潜热是台风低压维持与发展的主要热力和动力因子.

台风低压；海葵；暴雨；冷空气

台风是最常见的灾害性天气之一，其所带来的狂风暴雨,可引发洪涝、山洪暴发、山体滑坡等地质灾害,对工农业生产、经济建设破坏很大,给人民生命财产带来巨大损失.台风对某地产生降水可归纳为以下几种类型：第1类型是台风登陆前外围云系降水；第2类型是台风登陆后减弱为台风低压过程中自身产生的降水；第3种类型准消亡的台风低压在一定条件下再次增强所产的强降水.一般情况下，台风登陆后受地形摩擦作用，将逐渐减弱消亡.对于第3种类型的台风低压降水是我们预报员在预报过程中最容易忽视和放松谨惕的.因此，加强台风低压的暴雨过程的分析研究很有必要，通过对1211号台风海葵的暴雨分析,找出促进台风低压发生发展的有利条件,为今后的台风低压暴雨预报提供思路.

1 台风概述

1.1 台风移动路径

201211号台风“海葵”于2012年8月3日凌晨在菲律宾东北方向距其约2150公里左右的洋面上生成后，向西北偏西方向移动，5日17时加强为强热带风暴,中心气压为980hPa,近中心最大风力10级，6日17时加强为台风，中心气压为970hPa，近中心最大风力12级，7日14时加强为强台风，中心气压为950hPa，近中心最大风力为14级，8日3时20分在浙江象山县鹤浦镇沿海登陆，中心气压965hPa,近中心最大风力14级.登陆后即减弱为台风，中心气压为968hPa，近中心最大风力13级，继续向西北方向移动，8日16时经杭州减弱为强热带风暴，向西方向移动，21时进一步减弱为热带风暴，进入安徽境内，9日14时减弱为热带低压，在安徽南部停留2天（图1）所示.

图1 台风“海葵”移动路径及强度

1.2 台风降水实况

受“海葵”台风的影响，黄山市自动站点的过程雨量（图2）所示，出现了暴雨到大暴雨，局部出现特大暴雨.7日20时-11日08时全市降水量超过100毫米的自动站有170个，其中降水量超过250毫米的自动站有59个，最大降水量出现在黄山景区玉屏楼，为661.2毫米，光明顶出现了极大风速35.3米/秒.从时间和区域范围上看，此次降水过程具有范围广、强度大、过程降水量多，受灾严重、经济损失大等特点.

图2 台风“海葵”7日20时至11日08时黄山市降雨量分布(单位:mm)

2 台风低压增强的多尺度环流形势

2.1 大尺度环流使台风低压稳定少动

台风的移动路径和停留时间主要受引导气流和大尺度环流控制[1]，台风低压海葵一直处于东南低空急流之中,为大暴雨的产生提供了足够的水汽.

图3 8月9日08时（a）、11日08时(b)500hPa高空图

8月9日08时（图3a），台风低压位于500hPa大陆高压和西太平洋副高之间,大陆高压处在迅速加强阶段,586线从青藏高原伸到四川和陕西的东部地区；西太平洋的586线也西伸到台湾以东洋面上.由于东北地区冷涡分裂一低槽从华北逐渐向东南方向移动,9日08时低槽槽底到达山东北部,并和台风低压向北伸展的倒槽相连.在强度相当的大陆高压和西太平洋副高的夹持下,台风低压的北端处在均压场中，从物理学角度看，台风低压所受的气压梯度力近似为零，使得台风低压处于准静止状态.所以9～11日台风低压稳定少动,并在皖南池州地区滞留了48h左右；受其影响，9日-10日黄山市产生了强降水.11日08时后（图3b）,大陆高压范围扩大,出现了588dgpm的高压中心,另外西太平洋副高也快速增强，台风低压受到两大高压的挤压、吞并，使台风低压逐渐减弱消失.由此可见,台风低压和倒槽的持续的稳定维持是大暴雨发生的重要条件.

2.2 低层冷空气利于台风低压的发展与维持

分析9日08时925hPa全风速与流场、温度平流场(图4),9日08时地面图上从东北到山东有一地面冷锋，冷锋后部的强大地面冷高压,使台风低压和冷高压之间出现强气压梯度,形成了风速达到16～24m/s的强偏东气流(图4a).这支东风急流阻挡了台风低压向北移动,同时不断将西太平洋和东南沿海的海上的水汽输送到暴雨区上空,成为台风低压暴雨的源源不断的水汽和能量来源.低槽槽后的西北气流，引导冷空气南下，导致台风低压西侧的冷平流加大,而台风低压东侧为暖平流(图4b).这时中尺度台风低压具有很强的斜压特性[2～3],因此获得足够的斜压能量，使位于沿江地区的台风低压迅速发展和维持,形成强大的台风低压系统.

图4 8月9日08时925hPa全风速与流线(a,单位:m/s)和温度平流(b,单位:10-5℃·S-1)

2.3 低涡和高空低槽触发中尺度对流系统

图5 日8时地面流场

分析9日08时地面流场，池州附近(31°N、118°E)有一中α尺度低涡(图5)，低涡的南侧吹S—SE冷风，北侧吹N—NE暖风；这种冷暖交汇的热力差异和暖湿气流的加强促使流场中低涡辐合再度增强，在地面形成强大的温度锋区，有利于池州地区的台风低压的发展.当槽前正涡度平流叠加到地面强温度锋区上空,中α尺度低涡和低槽的系统性上升运动,触发了伴随在台风低压内的中β尺度的强对流单体发展[4]，加强了其降水的强度.

3 台风低压暴雨物理量特征

台风低压暴雨形成的2个必要条件是较强垂直上升运动和充足的水汽输送.下面对台风低压系统产生暴雨的常用物理量指标进行分析，研究物理量量值达到能够产生暴雨的一些参考值.

3.1 水汽特征

分析图6a和图6b，8月9～11日低层一直维持东南风，风速均达到12米/秒以上，是较强的东南急流，将海面上的水汽源源不断的输送到台风暴雨区，使台风夹带的水汽大量增加，由于中低层的空气处于饱和状态，湿度层深厚，850hPa的比湿均在14g/kg以上，其中9日20时～11日08时比湿稳定维持在16g/kg以上；而700hPa比湿也在10g/kg以上.另外，850百帕风场上表现为一明显的风向切变，形成较强的上升气流.在2个条件的配合下，9-11日出现了持续的台风低压强降水过程. 11日08时随着台风低压的减弱，低层无水汽继续补充，降水渐止.

3.2 A指数特征

A指数是一个综合考虑大气静力稳定度与整层水汽饱和程度的物理量.A值越大,表明大气越不稳定或对流层中下层饱和程度越高,越有利于产生降水.利用NCEP资料,根据A指数计算公式A=(t850-t500)-[(t-td)850+(t-td)700+(t-td)500]

求得A值.分析9日02时A指数（图7a）大于10℃等值线所包围的区域苏皖浙赣四省一般与大雨区域对应，9日08时（图7b）随着台风低压的增强，A指数大值区缩小，其值增到15℃以上，并一直持续到11日08时，在其控制区域均出现了暴雨和大暴雨.在台风低压的外围受大面积的A指数负值区控制,且较为稳定,说明大气层结稳定,空气比较干燥,无降水发生.

结合台风海葵的天气实况和A指数，当A指数中心数值≥16℃的区域附近,为较强降水区域;会出现大雨到暴雨天气[5].

3.3 涡度特征

暴雨区500hPa以下各层均表现为正涡度区，暴雨区四周多为负涡度区；分析9-11日增强后台风低压减弱过程的850Pha涡度场演变（图8）,从9日08时-11日08时，850hPa台风低压中心均维持正涡度，其值在40×10-5s-1等值线内，由图8a可见9日08时黄山市位于正涡度中心60×10-5s-1等值线内，11日08时随着台风低压的减弱（图8b），涡度中心值减小，降水减弱；到了11日20时台风低压消亡（图8c），850hPa涡度减小到10×10-5s·-1，台风降水过程基本结束.

图8 9日08时(a)、11日08时(b)、11日20时(c)850hPa涡度（单位:10-5/s）

上述表明，涡度不仅能反映台风低压暴雨过程的动力条件，另外，强涡度分布与强降雨区、降水强弱有很好的对应关系.

3.4 垂直速度特征

分析9日20时、10日02时沿117°E的垂直速度分布；在安徽南部和赣北的中低层一直维持强上升运动,中心值为-2.4Pa/s(图9a),在9日20时～10日02时赣北和皖南地区的上升运动最强，中心值为-3.5PaS-1的强上升运动,垂直速度上升运动区可达300hPh以上(图9b)，存在1个快速发展的过程，这时正是赣北和皖南山区降水加强的时间，这与上述中α尺度低涡发展相对应.

图9 9日20时(a)、10日02时(b)沿1170E垂直速度分布(单位:Pa/s)

海葵台风低压进入安徽南部以后,从低层到300hPa一直维持深厚的湿层,强上升运动释放的大量潜热加热垂直气柱,形成类似CISK机制的作用,对台风低压的维持起到了相当大的作用[6]；另外，强上升运动促使中β尺度对流云团新生、合并及发展，从而在该地产生强降水[7].

4 卫星云图演变分析

“海葵”在海面上台风眼结构明显，周围的螺旋云系清晰.8日3时在浙江象山县沿海登陆后，对江浙地区造成暴雨、大风等灾害.图10给出了台风减弱过程的云图，8日3时30分“海葵”外围云系已经影响黄山市上空，出现了阵性降水；密实云区位于浙江，强降水也出现在此.8日15时由于冷锋云系增强，并移动逼近台风云系，地面摩擦消耗台风自身的能量，“海葵”云系开始减弱，台风眼逐渐消失． 螺旋云系开始减弱.9日0时台风螺旋云系已经逐渐消散，降水也慢慢停止.

图10 2012年8月8日3时30分至9日00时卫星云图

图11给出了台风低压再次增强过程的云图，9日01时台风云系已经消散，形成了热带低压系统，由于低层东南气流旺盛，将大量的水汽和能量输送到低压区，加之北方冷空气南下，形成了北冷南暖，这种斜压能量，使台风低压系统的快速发展，台风低压云系明显增强（如图11的9日12时30分云图所示），台风低压的降水也随之增强.11日08时冷空气进一步南压、东南急流减弱、环流调整，台风低压系统遭到破坏，涡旋云系消散，本次台风低压过程降水结束.

图11 2012年8月9日01时至11日08时卫星云图

5 结论

综上所述，这次暴雨过程是由增强的台风低压和中尺度对流系统引发的，减弱的台风低压再次增强发展,需要满足一定的条件：（1）大尺度环流使台风低压处于准静止状态，如大陆高压、西太平洋副高使台风低压稳定少动；（2）低层冷空气为台风低压的发展提供了斜压能量；（3）低槽、地面辐合线、低涡等中尺度系统触发台风低压中的中β尺度强对流单体发展，加强了其降水的强度.（4）垂直速度特征表明,深厚强上升运动释放的大量潜热加热垂直气柱,形成类似C I S K机制的作用,使台风低压得以发展与维持；另外，强上升运动为中β尺度对流云团的发展和维持提供了有利的条件.

〔1〕李英,陈联寿,王继志.登陆热带气旋长久维持与迅速消亡的大尺度环流特征[J].气象学报, 2004,62(2):167～179.

〔2〕程正泉,陈联寿,徐祥德，等.近10年中国台风暴雨研究进展[J].气象,2005,31(12):3～9.

〔3〕许爱华,陈涛,朱光宇，等.“泰利”台风低压大暴雨过程分析和数值模拟试验[J].气象与减灾研究,2006,29(2):25-31.

〔4〕孟智勇,徐祥德,陈联寿.9406号台风与中纬度相互作用的中尺度特征[J].气象学报,2002,60(1): 31～39.

〔5〕王素萍,田辉.A指数与周口降水[J].气象与环境科学,1998(2):18～19.

〔6〕刘裕禄,方祥生,金飞胜，等.台风凤凰形成发展过程中对流凝结潜热和感热的作用[J].气象, 2009,35(12):52-57.

〔7〕张霞,王新敏,王金莲，等.2011年“7.3”暴雨过程的卫星云图特征和湿位涡分析[J].气象与环境科学,2012,35(4):1-7.

S161.6

A

1673-260X（2013）10-0105-04