冷空氣對(duì)臺(tái)風(fēng)外圍暴雨的增幅作用

林 雯 蘆文豪

1福建省莆田市氣象臺(tái) 福建 莆田 351100； 2莆田市氣象局 福建 莆田 351100

冷空氣對(duì)臺(tái)風(fēng)外圍暴雨的增幅作用

林 雯1蘆文豪2

1福建省莆田市氣象臺(tái) 福建 莆田 351100； 2莆田市氣象局 福建 莆田 351100

本文結(jié)合冷空氣對(duì)臺(tái)風(fēng)外圍暴雨的增幅作用，從“莫拉克”、“龍王”、“南瑪都”3次臺(tái)風(fēng)過(guò)境莆田時(shí)的降水特點(diǎn)，分析三次過(guò)程不同層次上的鋒生差異不同，所導(dǎo)致的作用也不同。

臺(tái)風(fēng)；天氣學(xué)；暴雨；冷空氣

1 三次臺(tái)風(fēng)降水實(shí)況

0309號(hào)臺(tái)風(fēng)“莫拉克”主要影響時(shí)段：0420-0520，泉州最大，普遍出現(xiàn)大暴雨到特大暴雨，以南安的392.4毫米為最大[1]。

0519號(hào)臺(tái)風(fēng)“龍王”24小時(shí)累積降水最大達(dá)到331mm，其中主要暴雨發(fā)生在10月2日19：00—22：00的3小時(shí)內(nèi)，1小時(shí)降水極值大于100mm的有4個(gè)站。這場(chǎng)特大暴雨1小時(shí)降水極值達(dá)152mm，創(chuàng)福建短歷時(shí)降水歷史極值[2]。

1111號(hào)臺(tái)風(fēng)“南瑪都”于31日20時(shí)前出現(xiàn)的暴雨為臺(tái)風(fēng)本體產(chǎn)生的。9月1日凌晨開(kāi)始，莆田市出現(xiàn)突發(fā)性暴雨，1日2時(shí)-11時(shí)的9小時(shí)累積雨量16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨量超過(guò)100 毫米，莆田市林橋達(dá)到443.4 毫米，1小時(shí)極值達(dá)99.9mm，造成莆田市出現(xiàn)嚴(yán)重的城市漬澇[3]。

2 天氣學(xué)分析

“莫拉克”過(guò)境莆田期間，4日20時(shí)，中緯度高空槽加深東移，在5日形成階梯槽的形勢(shì)，有利于引導(dǎo)弱冷空氣不斷南下，入侵長(zhǎng)江以南地區(qū)。

“龍王”過(guò)境莆田期間，從925hPa的溫度分布來(lái)看，福建到浙江均為一片氣溫低值區(qū)，在臺(tái)灣海峽東岸因?yàn)楦邔釉竭^(guò)臺(tái)灣中央山脈偏東氣流的下沉增溫效應(yīng)，形成一塊3.0℃的氣溫高值區(qū)，福建中北部沿海和臺(tái)灣西岸之間的為強(qiáng)溫度梯度，激發(fā)對(duì)流。

“南瑪都”登陸后，受到多天氣系統(tǒng)影響和制約，加上環(huán)境場(chǎng)的引導(dǎo)氣流弱等原因，低壓環(huán)流停滯少動(dòng)。9月1日凌晨，低層中部沿海地區(qū)出現(xiàn)東北風(fēng)，說(shuō)明有冷空氣的參與，在低層風(fēng)場(chǎng)形成強(qiáng)輻合區(qū)的條件下，適度強(qiáng)度的冷空氣激發(fā)了強(qiáng)的對(duì)流活動(dòng)。

3 冷空氣作用

圖1 2003年8月4日20時(shí)、2005年10月2日20時(shí)和2011年8月31日20時(shí)850hPa水平風(fēng)場(chǎng)和假相當(dāng)位溫分布

圖2 “莫拉克”（上）、“龍王”（中）和“南瑪都”（下）θse緯向剖面圖

3.1 冷空氣入侵過(guò)程分析

選取850hPa對(duì)冷空氣入侵“莫拉克”過(guò)程進(jìn)行分析，小于340K的假相當(dāng)位溫表示冷空氣影響。4日20時(shí)，北部的冷氣團(tuán)和南部暖氣團(tuán)交綏，在福建中部形成θse等值線密集區(qū)，并呈東-西走向。

值得注意的是，還有一股強(qiáng)度較弱的冷空氣從東路海上繞過(guò)暖氣團(tuán)滲透到泉州東部，形成溫度梯度大值區(qū)，造成低壓環(huán)流內(nèi)斜壓能的釋放，且冷暖氣團(tuán)交匯形成的中尺度輻合區(qū)正位于泉州。

與“莫拉克”過(guò)程相似，“龍王”登陸后前的2日14時(shí)福建大部處于能量高值區(qū)，“龍王”登陸前為

臺(tái)風(fēng)級(jí)別，而“莫拉克”已減弱為熱帶低壓；2日20時(shí)，冷空氣南侵，冷空氣主體核心（θse＜325K）位置偏北，θse等值線鋒區(qū)也呈東-西走向位于福建中北部，等值線更密集，說(shuō)明鋒區(qū)更強(qiáng)，福州、莆田北部就位于鋒區(qū)最強(qiáng)處及其南側(cè)暖區(qū)的狹長(zhǎng)帶中，短歷時(shí)強(qiáng)降水就發(fā)生在20時(shí)之后的上半夜。

臺(tái)灣地形和臺(tái)灣島上空形成的冷性渦旋是造成“南瑪都”后部外圍暴雨的關(guān)鍵原因。首先，從流場(chǎng)來(lái)看，8月31日夜里起，臺(tái)灣島東北面有地形低壓生成，該低壓對(duì)應(yīng)冷平流中心，中部沿海不僅受到臺(tái)灣海峽強(qiáng)盛的西南暖濕急流作用，還有另一股繞過(guò)臺(tái)灣東側(cè)偏冷氣團(tuán)性質(zhì)的匯合，莆田及其沿海低層形成中尺度輻合區(qū)[1]，8時(shí)后冷性低壓逐漸消失，中北部沿海轉(zhuǎn)為較一致的偏東風(fēng)，強(qiáng)降水減弱。其次，中部沿海θse值一直保持在350K以上，表明南風(fēng)的水汽輸送很深厚。

3.2 鋒生作用

分別給出三臺(tái)風(fēng)影響最嚴(yán)重區(qū)域的θse緯向剖面圖，比較可得，共同點(diǎn)為冷空氣活躍（θse＜340 K），冷空氣由中高層呈傾斜性向下補(bǔ)充，冷平流疊加于暖平流之上，促進(jìn)大氣層結(jié)不穩(wěn)定發(fā)展。

θse梯度的增大促進(jìn)了對(duì)流層中低層的鋒生作用，鋒面的斜壓結(jié)構(gòu)是造成突發(fā)強(qiáng)降水的必要條件[4-5]。

不同的是冷空氣入侵過(guò)程和特點(diǎn)有很大不同：“莫拉克”期間，冷空氣呈冷舌形態(tài)向東側(cè)、向低層伸展，促使120°E以西的相對(duì)較暖濕空氣向高層延展成為深厚暖舌，冷暖氣團(tuán)之間的鋒區(qū)變窄，鋒區(qū)橫跨中低層，為西北-東南走向，之后鋒區(qū)下降至800hPa以下，低層強(qiáng)鋒區(qū)維持，短時(shí)強(qiáng)降水集中于鋒區(qū)及其西側(cè)的暖區(qū)。

“龍王”臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水發(fā)生前期，低層有旺盛暖中心，并向中層發(fā)展，有明顯暖舌，與向低層滲透的冷平流對(duì)峙，整個(gè)鋒區(qū)延伸至中層，為接下來(lái)的強(qiáng)對(duì)流提供了強(qiáng)有力的動(dòng)力條件和上干下濕的不穩(wěn)定層結(jié)條件，冷空氣繼續(xù)滲透，方向向西、向下，導(dǎo)致原來(lái)暖舌所在位置被弱冷空氣填充，東側(cè)形成一新暖舌，鋒區(qū)下移，鋒區(qū)就位于暴雨區(qū)上空。

“南瑪都”過(guò)程中，冷空氣向東側(cè)、向低層補(bǔ)充侵入莆田上空，在900hPa及以下與西側(cè)的暖濕空氣形成垂直的密集鋒區(qū)，鋒區(qū)位置偏低層，結(jié)合環(huán)流場(chǎng)形勢(shì)和14時(shí)之后的θse剖面圖，冷空氣補(bǔ)充是持續(xù)不斷的，低層長(zhǎng)久維持鋒生作用，暖氣團(tuán)保持強(qiáng)盛，給莆田帶來(lái)持續(xù)性強(qiáng)降水。

4 總結(jié)

三次過(guò)程不同層次上的鋒生差異不同，均有明顯的低層鋒生過(guò)程，而橫跨中低層的鋒生過(guò)程將引發(fā)更旺盛的對(duì)流，如“龍王”給福州造成152mm/h的降水極值，大暴雨集中在鋒區(qū)附近及其暖區(qū)一側(cè)。

[1]林云萍.莫拉克”強(qiáng)熱帶風(fēng)暴暴雨分析[J].海洋預(yù)報(bào)，2005,22(2).

[2]林毅,劉銘,劉愛(ài)鳴,等.臺(tái)風(fēng)龍王中尺度暴雨成因分析[J].氣象，2007,33(2).

[3]林毅,劉愛(ài)鳴,潘寧.熱帶氣旋“南瑪都”特大暴雨成因分析[J]. 災(zāi)害天氣研究與預(yù)報(bào)，2012.

[4]狄利華,姚學(xué)祥,解以揚(yáng),等.冷空氣入侵對(duì)0509號(hào)臺(tái)風(fēng)“麥莎”變性的作用[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，2008,31(1)：18-25.

[5]吳海英,陳海山,曾明劍，等.冷空氣對(duì)臺(tái)風(fēng)“海葵”（1211）倒槽特大暴雨作用分析[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)，2014,30(5)：871-880.

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