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

摘要利用常規氣象觀測資料及衛星云圖資料對臺風“達維”影響營口地區造成出現特大暴雨的原因進行了診斷分析。結果表明，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種天氣系統共同影響。良好的水汽條件也是此次臺風暴雨產生的重要條件之一，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，水汽通量輻合區與暴雨區對應關系較好；低層輻合、高層輻散為遼寧暴雨的產生提供動力條件；暴雨發生在高能舌的頂部；地面輻合線是對流云團發生發展的必要條件之一，與強降水區有良好的對應關系。

關鍵詞“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、水汽條件和衛星云圖對臺風“達維”影響營口地區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營口地區出現大暴雨、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個區域自動氣象和雨量站監測最大雨量出現在黃土嶺鎮虎皮峪村，降水量為398 mm，其中22個區域自動雨量站降水量超過250 mm，其余45個區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，東部山區尤為嚴重。③持續時間長。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內結束。此次降水過程是營口地區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營口地區降雨量分布2環流背景分析

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，鄂霍次克海地區為一高壓脊區，兩脊之間為寬廣槽區，以平直氣流為主，寬廣槽區多短波槽脊活動，營口地區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，營口地區位于副熱帶高壓588 dagpm線外圍線以內控制，2日21：30前后第10號臺風“達維”在江蘇省響水縣陳家港鎮沿海登陸繼續向偏北方向移動，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，營口地區受其影響，降水開始，09：00在山東省境內減弱為熱帶風暴，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副高穩定少動，臺風沿副熱帶高壓西側北上氣流引導下向北移動，帶來大量的暖濕空氣，營口地區處于槽前16～22 m/s的西南急流控制；4日20：00副高西進北上，營口地區由副熱帶高壓588 dagpm線以內偏西氣流控制，此次強降水過程基本結束。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交匯，暴雨出現在低空急流頂部的風速輻合區、冷暖空氣交匯處。王達文等分析指出急流作為中低緯系統相互作用的一支紐帶，向暴雨區輸送水汽，與中緯度冷空氣相互作用形成低層輻合，在暴雨區造成強對流不穩定條件，對中尺度擾動具有觸發作用[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；遼寧西北部為大片偏北氣流，遼寧東南部為大片偏南氣流，在營口地區形成風向的輻合，輻合線發展，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；4日14：00輻合線東移至營口與丹東之間，強降雨區域進一步東移，此次降水過程也逐漸趨于結束。在天氣尺度影響系統具備的條件下，地面中尺度輻合線的產生、發展以及強度和位移對強對流天氣的發生時段、落區有很好的指示性[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展，與強降水天氣有較好的對應關系[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。

圖52012年8月3日08：00～4日14：00地面風場安徽農業科學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渤海至遼寧西部地區移動。對應高空圖，高空急流的出口區的左側和入口區的右側為正渦度平流區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，暴雨發生在暖濕舌的頂部。

3.3水汽條件強降水的發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生的重要條件之一[7]。低空急流給營口地區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位于河北東部到山東東部一帶（圖8a）；3日20：00最大負值區位于遼寧地區，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，這與云系的發展一致，水汽通量輻合區與暴雨區對應關系較好；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衛星云圖分析

臺風“達維”在洋面上臺風眼結構明顯，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”外圍云系已經開始影響遼寧南部地區，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影響南部地區，營口地區開始降水，3日09：00遼寧大部分地區被“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小結與討論

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

（2）良好的水汽條件是臺風暴雨產生的重要條件之一，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展，此次過程營口地區低層輻合、高層輻散也是很明顯的，利于營口地區暴雨產生。假相當位溫反映了大氣中能量的分布， 暴雨發生在暖濕舌的頂部。

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

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