臺風“尤特”持續性強降水過程綜合分析

黃海濤，李青松，付 煒，蔣麗敏，劉 沈

(湖南省永州市氣象局，湖南永州 425000)

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臺風“尤特”持續性強降水過程綜合分析

黃海濤，李青松，付 煒，蔣麗敏，劉 沈

(湖南省永州市氣象局，湖南永州 425000)

采用衛星資料、多普勒雷達資料、自動氣象站資料和物理量診斷分析，對2013年8月15日第11號臺風“尤特”減弱為低壓后造成永州市持續性強降水過程的時空結構進行了分析，通過環流形勢演變、天氣尺度以及地形分析，探討了持續性強降水的原因。結果表明，此次臺風暴雨過程發生在熱帶輻合帶北上，低壓環流長時間徘徊少動，橫切變線長時間控制南嶺一線，觸發了不穩定能量釋放，加上地形的作用，加強了局部產生特大暴雨的動力作用。

臺風暴雨；環流形勢；物理量；天氣尺度；地形；持續性強降水

永州市位于湖南南部、五嶺北麓，為多暴雨地區之一，年平均暴雨42站次，最多2002年87站次，最少1991年30站次；根據資料統計，永州市一年四季均有暴雨發生，主要集中在春末至夏初，盛夏至初秋次之。按其影響的天氣系統可分為西風帶天氣系統暴雨和熱帶天氣系統暴雨兩大類。20世紀80年代～2010年暴雨頻次加大、強度增強。2013年8月15日第11號臺風“尤特”減弱為低壓后造成永州市持續性強降水過程，筆者在此運用地面和高空觀測資料，綜合分析了有利于臺風暴雨發生、發展的環境條件，并結合永州雷達產品資料和衛星云圖，著重分析了物理量特征以及地形與降水的對應關系，以期為臺風暴雨的預報預警提供參考思路。

1 雨情

2013年8月15日08：00～19日08：00，受11號臺風“尤特”倒槽影響，永州市普降暴雨，局部大暴雨，局地特大暴雨。此次降水維持時間長，累積雨量大。根據永州市區域氣象自動站監測，期間降水量≥200 mm的有114站次，最大出現在藍山的竹林，為647.6 mm，降水量100.0～199.9 mm的有122站次， 50.0～99.9 mm的有87站次。強降雨主要出現在永州市南部的藍山、道縣、寧遠、江永、江華等地，其中藍山縣34個氣象自動站中，出現降水量≥200 mm的29站次，占全縣站點的85.29%，≥250 mm的19站次，占全縣的55.88%。8月15日20：00～16日20：00，永州市出現降水量≥100 mm 78站次，≥250 mm 5站次(均出現在藍山)，其中日最大降水量出現在藍山匯源(407.1 mm)；但整個降水期間的雨強不強，最大雨強為43.2 mm/h。

2 天氣形勢演變

第11號超強臺風“尤特”14日15：50前后登陸廣東陽西，于8月16日早晨在廣西賀州境內明顯減弱，16日05：00中央氣象臺對其停止編號。

8月15日08：00 500 hPa副熱帶高壓強盛，副高脊線偏北，500～850 hPa減弱的低壓中心位于廣西省貴港市東南部，并與中低層西南氣流有機結合，水汽條件充沛，東部中低層東西向橫切變線控制華南中部，地面降水主要發生于切變線附近及其以南區域[1]，永州市主要受倒槽控制，以局地對流性天氣為主。15日20：00地面低壓中心位于永州西南部，850 hPa廣東北部地區有一條東西向切變線，700與925 hPa切變線與其重合，低空西南急流自南海經廣東東部到湘東南呈明顯氣旋式彎曲，水汽輸送強烈，850 hPa永州市為比濕>14 g/kg的濕區，且濕層深厚;500 hPa兩廣及湖南交界位置為584 dagpm閉合環流控制，永州市為臺風倒槽控制。16日08:00，地面臺風低壓中心東北移動靠近永州，地面在永州南部及郴州地區有輻合線；850 hPa東西向橫切變線控制南嶺地區，低空700、850 hPa西南急流左前側輻合區也明顯東移，850 hPa華南、湘南依然存在大片比濕>14 g/kg的顯著濕區，濕層深厚，500 hPa低壓倒槽維持在永州地區；但低層無暖脊，中高層無冷槽配置，層結穩定，中低層以西南風為主，垂直風切變較小；南嶺一線為主要強降水區。17日主要系統位置穩定少動，強度維持。18日低壓中心西移，環流減弱，永州市強降水基本結束，受倒槽影響，湘西地區局地有暴雨。整個降水期間，有熱帶輻合帶北上，說明殘留低壓的維持與熱帶輻合帶北上有關[2]。

3 物理量診斷分析

3.1 不穩定能量和大氣層結穩定度分析 由于永州市無探空站，廣西桂林、湖南郴州離永州市最近，這里取桂林和郴州15日20：00溫度對數壓力圖進行分析，從圖1可看出，兩站存在不穩定能量，其中桂林Cape值為487.5 J/kg，郴州Cape值為659.8 J/kg，KI指數桂林和郴州分別為40和37 ℃，說明有發生對流天氣的條件；16日08：00～18日08：00，桂林站除16日20：00Cape值達813.5 J/kg，其他時段最大不超過270.0 J/kg，但KI值均在35 ℃以上；同樣郴州站除17日20:00Cape值為473.2 J/kg，其他未超過270.0 J/kg，但KI值均在35 ℃以上。說明永州市整個降水期間，對流不穩定能量不是太強，除16日永州市南部降水較強外，其他時段以穩定性降水為主。同時說明KI指數在這次臺風降水過程中有較好的指示作用。

對主要降水時段的對流云團重心作垂直剖面，從沿25.9°N和111.8°E的垂直剖面圖(圖2)可以看出，在8月16日14：00 111°～113°E是一個強的上升運動區，在112°E附近700～500 hPa最大上升運動可達-1.8 Pa/s以上，而這正對應降水增強區域；同時，在對流層中低層θse隨高度減小，大氣為對流性不穩定層結，相對濕度近100%，這些因素導致了16日14：00前后的強降水；16日20：00，永州南部的降水減弱，但在對流層還有較小的上升速度，整層相對濕度在90%以上，大氣層結趨于穩定，這標志16日20：00～17日00：00的降水減弱。

第2個主要降水時段與第1個降水時段有很大的不同，由于該時段整個永州地區的降水量級均比較大，因此作經向剖面來了解其垂直結構。從圖2可看出，永州地區從北到南上升速度均維持在比較大的量級，在25°N附近800～400 hPa上升速度在-1.5 Pa/s以上，低層大氣為對流性不穩定層結，低層相對濕度也在90%以上，強降水在此時段最為旺盛；17日08：00上升運動大值區北抬。綜合而言，17日02：00～08：00構成了強降水的全部有利條件；至18日08：00，大氣層結趨于穩定，除北部有殘余降水之外，其他地區降水基本結束。

3.2 850 hPa水汽通量散度和輻合帶分析 由圖3可見，850 hPa，15日20：00～17日02：00永州處于熱帶輻合帶北側，水汽輻合中心穩定少動，在南嶺一帶形成水汽輻合帶，永州南部地區處于水汽強輻合區，而低層風場也在南嶺附近形成明顯的輻合，且有一明顯的氣旋式渦旋。特別是16日08：00～14：00輻合強中心位于永州藍山、郴州臨武以及粵北地區，與同時段的強降水區域對應；17日08：00，水汽輻合減弱、穩定，但風場輻合區仍維持在永州市南部。由此可見，此次臺風降水過程輻合區穩定少動，在熱帶輻合帶北上的作用下，水汽源源不斷地得到補充，造成了永州南部強降水的發生。

4 中尺度特征分析

4.1 衛星云圖分析 15日21：00永州江華南部開始有云團發展，16日00：00由南部轉到中東部，開始只是外圍云系的對流降水，降水強度較大；隨著云團的發展，降水也由南往東移動，這與850 hPa風場相統一，也與強降水落區相一致；由于熱帶輻合帶北上，不斷有云團發展補充[3]，直到17日14：00覆蓋全市，17日20：00已處于旺盛時期。可見整個持續強降水過程與熱帶輻合帶北上、云團的不斷補充發展相對應。

4.2 雷達回波特征分析 從1.5°仰角較強降水時段的反射率因子圖(圖4)分析，這次臺風暴雨降水中，永州地區最大回波強度為39 dBz，絮狀回波范圍廣，移動緩慢，不斷有強中心發展生成,過程降水量大小與回波持續時間長短相關。

5 地形對暴雨的影響分析

永州市大體是西部和西南高，東北及中部低，以三大山系為脊線，越城嶺-四明山系雄踞西北，萌渚嶺-九疑山系矗立東南，都龐嶺-陽明山系橫插中部，呈環帶狀、階梯式向兩大盆地中心傾降。永州南倚準東西向的南嶺山脈。

暴雨是在充沛的水汽條件和有利的天氣形勢下產生的，同時地形對暴雨強度和落區的影響不容忽視。一些典型的特大暴雨均與特定的地形有關。研究表明，氣流越過山脈時引起波動，在迎風坡上升、在背風坡下沉[4]。地形引起的上升運動使對流發展，從而造成降水，也可以成為中小尺度對流系統的觸發機制。地形抬升作用的大小除了與山脈高度、風速大小有關之外，還與氣流方向與山脈走向的交角有關。11號臺風“尤特”氣流走向與南嶺山脈幾乎垂直，分析實時自動站雨量實況和同時次的多普勒天氣雷達、衛星云圖，發現均有大片的回波生成。這次特大暴雨中心正好位于南嶺附近，永州藍山的強降水區主要在迎風坡(如匯源)。由此可見，永州市的特殊地形對臺風過程特大暴雨中心的形成具有重要作用。

6 小結

(1)此次暴雨過程發生在臺風倒槽的西南暖濕急流下，低壓環流穩定少動，中低空橫切變維持，是永州市較典型的熱帶天氣系統暴雨類型。

(2)在熱帶輻合帶的作用下，有利于永州市低壓環流的維持，輻合區穩定少動，水汽源源不斷地得到補充，造成了這次強降水的發生。

(3)此次降水過程以混合型降水回波為主，過程降水量大小與回波持續時間長短相關。

(4)地形對臺風過程特大暴雨中心的形成具有重要作用，氣流走向與山脈垂直，強降雨帶主要在迎風坡。

[1] 丁一匯.中尺度天氣和動力學研究[M].北京：氣象出版社，1996.

[2] 陶詩言.中國之暴雨[M].北京：科學出社，1986.

[3] 陳渭民．氣象衛星圖像解譯與判讀[Z].中國氣象局培訓中心，2011：284-285.

[4] 趙鳴,陳潛.邊界層過程對暴雨影響的敏感性試驗[J].氣象科學,2007(1)：1-10.

黃海濤(1971-)，男，湖南永州人，工程師，從事預報服務工作。

2015-04-21

S 161.6

A

0517-6611(2015)17-210-03