臺風“達維”造成營口特大暴雨過程診斷分析

孫瑤 崔修來 馬紅旭 牛星雅 陳海濤 廖晶晶 王東 孫永聯(lián)

摘要利用常規(guī)氣象觀測資料及衛(wèi)星云圖資料對臺風“達維”影響營口地區(qū)造成出現(xiàn)特大暴雨的原因進行了診斷分析。結(jié)果表明，2012年8月3～4日營口特大暴雨是受臺風“達維”、副熱帶高壓、高空槽3種天氣系統(tǒng)共同影響。良好的水汽條件也是此次臺風暴雨產(chǎn)生的重要條件之一，低空急流作為紐帶，輸送大量水汽，暴雨過程中水汽通量散度輻合中心分別對應低空急流的左前方，水汽通道的水汽輸送由北向南，水汽通量輻合區(qū)與暴雨區(qū)對應關(guān)系較好；低層輻合、高層輻散為遼寧暴雨的產(chǎn)生提供動力條件；暴雨發(fā)生在高能舌的頂部；地面輻合線是對流云團發(fā)生發(fā)展的必要條件之一，與強降水區(qū)有良好的對應關(guān)系。

關(guān)鍵詞“達維”；營口；特大暴雨；原因；診斷分析

中圖分類號S161.6文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）22-07516-05

10號臺風“達維”8月2日21：30前后在江蘇省響水縣陳家港鎮(zhèn)沿海登陸。登陸后，“達維”穿山東越河北，4日在渤海北部消失。臺風“達維”在高緯度生成并西行進入黃海登陸我國，歷史上非常少見。1日“達維”進入日本西南部海面后強度持續(xù)增強，特別是進入黃海以后中心風力加強至40 m/s，而該臺風七級風圈半徑一直小于200 km。“達維”登陸是恰逢農(nóng)歷十五天文大潮期，形成風雨潮三碰頭的災害性影響，同時該臺風登陸時強度將保持臺風強度，也是1949年以來登陸長江以北的最強臺風。“達維”生成后，7月28～30日迴旋少動，31日起開始加速，并以30～40 km/h快速向西偏北方向移動和南面的“蘇拉”形成雙臺風效應。隨著“蘇拉”和“達維”距離的接近，雙臺風效應明顯，且2個臺風差不多同時在我國華東沿海登陸，這種情況以前非常少見。筆者從天氣形勢、動力熱力條件、水汽條件和衛(wèi)星云圖對臺風“達維”影響營口地區(qū)造成特大暴雨的原因進行分析，特別是中小尺度[1]的分析，以期為以后相似路徑臺風預報進行參考，為政府防災減災決策提供有效信息，最大程度減少災害損失。

1天氣實況

受臺風“達維”影響，8月3日03：00～4日21：00營口地區(qū)出現(xiàn)大暴雨、局部特大暴雨天氣過程（圖1）。這次降雨過程主要有3個特點：①降雨量大。4個國家基本氣象站降水量分別為營口市171 mm、大石橋市250 mm、蓋州市264 mm、熊岳191 mm；67個區(qū)域自動氣象和雨量站監(jiān)測最大雨量出現(xiàn)在黃土嶺鎮(zhèn)虎皮峪村，降水量為398 mm，其中22個區(qū)域自動雨量站降水量超過250 mm，其余45個區(qū)域自動氣象站降水量超過145 mm。②分布范圍廣。營口市全境普降大暴雨，局部特大暴雨，東部山區(qū)尤為嚴重。③持續(xù)時間長。這次降雨在8月3日03：00～4日21：00長達42 h。歷史上遼寧省80%的暴雨過程在24 h內(nèi)結(jié)束。此次降水過程是營口地區(qū)1975年以來降水量最大的一次，為60年來所罕見。

圖12012年8月3日03：00～4日14：00營口地區(qū)降雨量分布2環(huán)流背景分析

2.1500 hPa形勢8月2日20：00～4日20：00 500 hPa高空圖（圖2），2日20：00亞歐中高緯度環(huán)流為兩槽兩脊型，巴爾克什湖到新疆北部為一低槽，蒙古西部高壓脊逐漸東移至貝加爾湖附近，鄂霍次克海地區(qū)為一高壓脊區(qū)，兩脊之間為寬廣槽區(qū)，以平直氣流為主，寬廣槽區(qū)多短波槽脊活動，營口地區(qū)處于槽后西南氣流控制，副熱帶高壓中心位于日本島中南部，呈東西向塊狀分布，營口地區(qū)位于副熱帶高壓588 dagpm線外圍線以內(nèi)控制，2日21：30前后第10號臺風“達維”在江蘇省響水縣陳家港鎮(zhèn)沿海登陸繼續(xù)向偏北方向移動，副高東退，588 dagpm線西伸點至遼東半島附近，營口地區(qū)受副高外圍線控制，3日01：00在江蘇省北部減弱為強熱帶風暴，04：00前后進入山東省境內(nèi)，營口地區(qū)受其影響，降水開始，09：00在山東省境內(nèi)減弱為熱帶風暴，隨后進入渤海西部海面；4日08：00在河北省東北部近海減弱為熱帶低壓。3日08：00～4日08：00副高穩(wěn)定少動，臺風沿副熱帶高壓西側(cè)北上氣流引導下向北移動，帶來大量的暖濕空氣，營口地區(qū)處于槽前16～22 m/s的西南急流控制；4日20：00副高西進北上，營口地區(qū)由副熱帶高壓588 dagpm線以內(nèi)偏西氣流控制，此次強降水過程基本結(jié)束。注：a.2日20：00；b.3日08：00；c.3日20：00；d.4日08：00；e.4月20：00。

圖22012年8月2日20：00～ 4日20：00 500 hPa形勢場2.2850 hPa形勢由圖3可見，3日08：00，850 hPa沿副熱帶高壓西側(cè)有一條西南急流從山東半島到大連，為“達維”提供了豐富的動力條件和水汽條件，渤海海面的加濕作用為“達維”提供了豐富的水汽和能量；3日08：00～4日20：00渤海灣有一低渦切變，營口地區(qū)處于切變前部，臺風北上，低空急流源源不斷將能量、水汽向遼寧上空輸送，合并槽東移南下冷空氣與急流輸送的暖濕空氣在營口地區(qū)交匯，暴雨出現(xiàn)在低空急流頂部的風速輻合區(qū)、冷暖空氣交匯處。王達文等分析指出急流作為中低緯系統(tǒng)相互作用的一支紐帶，向暴雨區(qū)輸送水汽，與中緯度冷空氣相互作用形成低層輻合，在暴雨區(qū)造成強對流不穩(wěn)定條件，對中尺度擾動具有觸發(fā)作用[2-3]。

2.3地面形勢臺風“達維”穿山東北上進入河北，然后在渤海北部消失，營口地區(qū)逐漸受臺風倒槽頂部影響（圖4）。從地面風場（圖5）可以看到，3日08：00，臺風中心位于山東中部，有強烈的輻合區(qū)；遼寧西北部為大片偏北氣流，遼寧東南部為大片偏南氣流，在營口地區(qū)形成風向的輻合，輻合線發(fā)展，強降水開始；14：00遼寧東南部的偏南氣流風速自東南向西北逐漸遞減，在營口地區(qū)形成風速輻合之勢，降水加強，強降水中心伴隨輻合線的影響；20：00輻合線有所東移，但依然影響營口地區(qū)；4日14：00輻合線東移至營口與丹東之間，強降雨區(qū)域進一步東移，此次降水過程也逐漸趨于結(jié)束。在天氣尺度影響系統(tǒng)具備的條件下，地面中尺度輻合線的產(chǎn)生、發(fā)展以及強度和位移對強對流天氣的發(fā)生時段、落區(qū)有很好的指示性[4-5]。

3物理量分析

3.1動力條件渦度和散度在一定程度上能反映大氣的水平輻合輻散。低層輻合、高層輻散有利于垂直運動的發(fā)展，與強降水天氣有較好的對應關(guān)系[6]。從8月3日08：00～4日20：00 500、850 hPa渦度場（圖6）變化情況可以看出，對流注：a.3日08：00；b.3日20：00；c.4日08：00；d.4日20：00。

圖32012年8月3日08：00～4月20：00 850 hPa高空形勢場圖42012年8月3日20：00（a）和4日05：00（b）地面形勢場注：a.3日08：00；b.3日14：00；c.3日20：00；d.4日14：00。紅色標記為營口地區(qū)。

圖52012年8月3日08：00～4日14：00地面風場安徽農(nóng)業(yè)科學2014年層中下層渦度均是增大的過程，隨著氣旋北上，500和850 hPa正渦度中心由山東經(jīng)渤海至遼寧西部地區(qū)移動。對應高空圖，高空急流的出口區(qū)的左側(cè)和入口區(qū)的右側(cè)為正渦度平流區(qū)且有利于在對流層中低層的上升運動，因而有利于暴雨的發(fā)展。從8月3日08：00～4日20：00 200和850 hPa散度場上看，遼寧地區(qū)低層輻合、高層輻散也是很明顯的，3日200 hPa遼寧中部和西部地區(qū)形成一個正散度場中心，高層形成一個負散度場中心，850 hPa輻合中心基本垂直向上的位置對應對流層高層200 hPa則為強的輻散中心，低層輻合、高層輻散有利于遼寧暴雨的產(chǎn)生。注：a1、b1為3日08：00；a2、b2為3日20：00；a3、b3為4日08：00；a4、b4為4日20：00。

圖62012年8月3日08：00～4日20：00 500 hPa（a）和850 hPa（b）渦度場3.2熱力條件假相當位溫是表征大氣溫度、壓力、濕度的綜合特征量，它的分布反映了大氣中能量的分布[6]。由圖7可見，前期遼寧中部和南部有暖濕舌，隨著系統(tǒng)的移動和能量的積累，8月4日20：00暖濕舌由西南向東北伸展，暴雨發(fā)生在暖濕舌的頂部。

3.3水汽條件強降水的發(fā)生不僅需要動力條件、熱力條件，還需要有一定的水汽條件，良好的水汽條件是臺風暴雨產(chǎn)生的重要條件之一[7]。低空急流給營口地區(qū)帶來源源不斷的水汽，暴雨過程中水汽通量散度輻合中心分別對應低空急流的左前方，3日08：00水汽通量散度最大負值區(qū)位于河北東部到山東東部一帶（圖8a）；3日20：00最大負值區(qū)位于遼寧地區(qū)，水汽通道的水汽輸送由北向南（圖8b）；4日08：00水汽通量散度負值中心明顯加強（圖8c），達到較高值，這與云系的發(fā)展一致，水汽通量輻合區(qū)與暴雨區(qū)對應關(guān)系較好；到4日20：00，低層風速減小，急流消失，水汽通量明顯減小（圖8d）。

4衛(wèi)星云圖分析

臺風“達維”在洋面上臺風眼結(jié)構(gòu)明顯，周圍的螺旋云系清晰[8]。8月2日21：30前后在江蘇省響水縣陳家港鎮(zhèn)沿海登陸。登陸后，由于降水消耗能量導致云系消弱以及地面摩擦作用的增強，“達維”云系開始減弱。3日04：00“達維”外圍云系已經(jīng)開始影響遼寧南部地區(qū)，云圖上可以清楚地看到“達維”螺旋云系逐漸消散（圖9a），其中一條螺旋云帶已經(jīng)影響南部地區(qū)，營口地區(qū)開始降水，3日09：00遼寧大部分地區(qū)被“達維”外圍云系所覆蓋（圖9b）；4日03：00“達維”外圍云系逐漸北移減弱消散，營口地區(qū)開始脫離云系影響（圖9c）。注：a.3日08：00；b.3日20：00；c.4日08：00；d.4日20：00。

圖72012年8月3日08：00～4日20：00 850 hPa假相當位溫注：a.3日08：00；b.3日20：00；c.4日08：00；d.4日20：00。

圖82012年8月3日08：00～4日20：00 850 hPa水汽通量散度場圖92012年8月3日04：00（a）、09：00（b）和4日03：00（c）紅外云圖5小結(jié)與討論

（1）臺風“達維”、副熱帶高壓、高空槽3種天氣系統(tǒng)相互配合時，是產(chǎn)生遼寧區(qū)域性大暴雨的必要條件。

（2）良好的水汽條件是臺風暴雨產(chǎn)生的重要條件之一，低空急流作為紐帶，為此次營口特大暴雨提供了充足的水汽，這也是臺風暴雨的明顯特征之一。渦度和散度在一定程度上能反映大氣的水平輻合輻散。低層輻合、高層輻散有利于垂直運動的發(fā)展，此次過程營口地區(qū)低層輻合、高層輻散也是很明顯的，利于營口地區(qū)暴雨產(chǎn)生。假相當位溫反映了大氣中能量的分布， 暴雨發(fā)生在暖濕舌的頂部。

（3）地面輻合線的存在與維持加強了地面的輻合上升力量，與強降水區(qū)有良好的對應關(guān)系。強降水過程隨著地面輻合線的發(fā)展而發(fā)展，隨著地面輻合線的消失強降水過程也隨之結(jié)束。

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