1513號臺風(fēng)“蘇迪羅”暴雨過程分析與災(zāi)害評估

曹晉娟+武芳+徐煥+屈婧+王佳

摘要 本文利用地面、高空、衛(wèi)星、雷達(dá)等基礎(chǔ)觀測資料，對1513號臺風(fēng)“蘇迪羅”暴雨進(jìn)行分析，并對災(zāi)害作出定量評估。結(jié)果表明，“蘇迪羅”臺風(fēng)登陸路徑為Ⅳ西偏北（閩）型路徑，臺風(fēng)暴雨為單一臺風(fēng)環(huán)流型造成；強(qiáng)降雨區(qū)呈現(xiàn)出明顯的低層輻合、高層輻散，且垂直上升速度由小變大再變小，低層水汽強(qiáng)烈輻合，為此次降水提供了動力和水汽條件；六安臺風(fēng)暴雨主要受臺風(fēng)外圍云系影響，對應(yīng)TBB低值區(qū)，預(yù)示云系發(fā)展非常旺盛；反射率因子呈現(xiàn)為低質(zhì)心結(jié)構(gòu)，平均強(qiáng)度25～35 dBZ；徑向速度圖上零速度線呈明顯的“S”型，存在暖平流。霍山縣仙人沖鄉(xiāng)出現(xiàn)的108 mm小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)到六安地區(qū)各流域15年一遇的小時(shí)致洪面雨量均值；通過統(tǒng)計(jì)分析建立的暴雨事件評估模型，對此次暴雨過程的評估結(jié)果屬于一級特大暴雨災(zāi)害。

關(guān)鍵詞 臺風(fēng)“蘇迪羅”；暴雨災(zāi)害；天氣形勢；定量評估

中圖分類號 P458.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）02-0205-04

Process Analysis of Typhoon 1513 "Soudelor" Rainstorm and Disaster Assessment

CAO Jin-juan WU Fang XU Huan QU Jing WANG Jia

（Lu′an Meteorological Bureau in Anhui Province，Lu′an Anhui 237011）

Abstract Based on basic observation data of surface，radiosonde，satellite and radar，the rainstorm of typhoon 1513 "Soudelor" was analyzed in this paper，and the disaster was quantitatively assessed. The results showed that landing path of "Soudelor " was the Ⅳ west by north（Fujian）one. The typhoon rainstorm was caused by a single typhoon circulation. The strong rainfall area presented obvious low-level convergence and high-level divergence. At the same time，upward vertical velocity increased firstly and decreased later with strong water vapor convergence at low level，which provided dynamic condition and water vapor for the precipitation. The rainstorm process was mainly affected by the cloud system of the typhoon periphery，and the strong rainfall area corresponded to the low value of TBB，which indicated that the cloud system developed very well. The reflectance factor was a low-quality structure with average strength of 25-35 dBZ. Radar velocity contours showed obvious "S" type isoline of zero velocity，which indicated that there was a warm advection. The one-hour accumulated rain in the Xianrenchong Town of Huoshan County was 108 mm，which reached the mean value of flood surface rainfall of the past 15 years in various basins of Lu′an City. The assessment model of rainstorm events was established by statistical analysis，and it evaluated the rainstorm as rank 1 extraordinary rainstorm disaster.

Key words typhoon "Soudelor"；rainstorm disaster；weather situation；quantitative evaluation

1 臺風(fēng)影響實(shí)況及災(zāi)情概述

1.1 臺風(fēng)暴雨實(shí)況

2015年第13號臺風(fēng)“蘇迪羅”（Soudelor）于7月30日20：00在西北太平洋洋面上生成，強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)，8月3日加強(qiáng)為超強(qiáng)臺風(fēng)，8月4日其中心附近最大風(fēng)力達(dá)到17級以上（65 m/s）。8月8日凌晨4：00首次在臺灣花蓮登陸（強(qiáng)臺風(fēng)級別），22：00在福建省莆田市登陸（臺風(fēng)級別），之后以西北偏西路徑移動[Ⅳ西偏北（閩）型路徑，此路徑也是安徽大別山地區(qū)最易造成臺風(fēng)暴雨的臺風(fēng)路徑[1]]，9日在江西中北部減弱為熱帶低壓，10日17：00在安徽省安慶市境內(nèi)停止編號。臺風(fēng)暴雨、大風(fēng)是大別山區(qū)夏季主要的災(zāi)害性天氣之一[2]。受臺風(fēng)“蘇迪羅”影響，8月9—10日安徽省淮河以南地區(qū)出現(xiàn)大范圍的強(qiáng)降水，六安市地處安徽省中西部，為強(qiáng)降水集中區(qū)，六安市過程累計(jì)降水量：中北部50～100 mm，南部100～200 mm，共有89個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨量站超過100 mm，11個(gè)站點(diǎn)超過250 mm，最大降水量出現(xiàn)在霍山縣佛子嶺鎮(zhèn)，為370 mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)108.1 mm（10日1：00—2：00霍山縣仙人沖鄉(xiāng)）；同時(shí)全市平均風(fēng)力增大到4級，陣風(fēng)普遍超過7級，最大風(fēng)力出現(xiàn)在金寨肖家灣，為28.8 m/s（11級）。endprint

1.2 災(zāi)情概述

根據(jù)安徽省六安市民政局統(tǒng)計(jì)，受臺風(fēng)“蘇迪羅”風(fēng)雨影響，共造成全市63.7萬人受災(zāi)，因?yàn)?zāi)死亡4人，緊急轉(zhuǎn)移安置群眾8.6萬人；3.8萬hm2農(nóng)作物受災(zāi)，800戶（1 256間）農(nóng)房倒塌，直接經(jīng)濟(jì)損失14.48億元。臺風(fēng)災(zāi)害還給六安市水利、公路交通、供電、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施帶來了重大損失，堤防、護(hù)岸、水閘、塘壩、灌溉設(shè)施大面積損壞；13條國省干線道路受災(zāi)，金寨、霍山3處省、縣公路阻斷；97條農(nóng)網(wǎng)線路和1 554條低壓線路受損，造成逾20萬戶停電；通訊因?yàn)?zāi)倒桿斷桿逾7 832根，光纜損毀960 km，電纜損毀50 km。

2 臺風(fēng)暴雨天氣形勢分析

2.1 環(huán)流背景分析

8月8日8：00 500 hPa高空圖上，亞洲中高緯為兩槽一脊形勢，副熱帶高壓被低值系統(tǒng)切為2段，其中安徽省受副熱帶高壓東段控制，副高南側(cè)為已登陸臺灣的13號臺風(fēng)“蘇迪羅”和14號臺風(fēng)“莫拉菲”，由于副高強(qiáng)盛且2個(gè)臺風(fēng)路徑相差較大（球面距離約2 400 km），此次過程中并沒有產(chǎn)生明顯的“藤原效應(yīng)”[3]。8日20：00，隨著“蘇迪羅”快速向西北移動，東段副高北縮，安徽省淮河以南地區(qū)處在副高邊緣與“蘇迪羅”外圍之間。8日22：00“蘇迪羅”在福建莆田再次登陸，強(qiáng)度有所減弱。9日8：00 500 hPa高空圖上（圖1），“蘇迪羅”中心位于福建中西部，安徽省淮河以南地區(qū)完全受臺風(fēng)外圍控制，全省自南向北出現(xiàn)降水。“蘇迪羅”繼續(xù)向西北方向移動，到9日20：00強(qiáng)度減弱為熱帶風(fēng)暴，其中心移至江西省撫州市境內(nèi)，中低層高空圖上，安徽省六安市均處在臺風(fēng)北側(cè)的東風(fēng)急流里（700 hPa風(fēng)速達(dá)16 m/s、850 hPa風(fēng)速達(dá)24 m/s），地面風(fēng)速逐漸增大，降水也逐漸增強(qiáng)，至10日凌晨1：00降水最強(qiáng)。從500 hPa環(huán)流形勢分析來看，此次臺風(fēng)暴雨為單一臺風(fēng)環(huán)流型造成的強(qiáng)降水[1]。10日8：00“蘇迪羅”中心移至江西省北部九江市內(nèi)，并繼續(xù)減弱為熱帶低壓，之后“蘇迪羅”北移至安徽省安慶市，17：00后在安慶市岳西縣即大別山南麓境內(nèi)停止編報(bào)。隨著臺風(fēng)迅速減弱東移，中低層六安市轉(zhuǎn)受臺風(fēng)后部偏北氣流影響，降水也隨即減弱。

2.2 物理量分析

2.2.1 散度特征。9日20：00熱帶風(fēng)暴“蘇迪羅”中心位于江西撫州（116.3°E，27.7°N），從風(fēng)暴中心散度緯向垂直剖面圖中可以看出，850 hPa以下風(fēng)暴中心附近有一強(qiáng)輻合中心相對應(yīng)，而高空輻散中心偏西，說明風(fēng)暴本身強(qiáng)度正在逐漸減弱，之后在其往北偏西減弱移動過程中，安徽省南部大別山區(qū)降水逐漸增強(qiáng)。從經(jīng)過霍山縣（116.2°E，31.2°N）散度垂直剖面圖中可以看出，700 hPa以下均為輻合，且在500 hPa有一輻散中心相對應(yīng)，這也與10日1：00強(qiáng)降水落區(qū)出現(xiàn)在六安市霍山縣相吻合，見圖2（a）。高層輻散、低層輻合的動力結(jié)構(gòu)有利于臺風(fēng)維持，且這種配置產(chǎn)生的抽吸作用利于上升運(yùn)動，從而有助于強(qiáng)降水發(fā)生[4]。至10日20：00“蘇迪羅”已減弱為低值系統(tǒng)并向東北移去，六安霍山一線500 hPa以下均轉(zhuǎn)為輻散，降水隨之減弱并停止。

2.2.2 垂直速度。在臺風(fēng)“蘇迪羅”登陸之前，從700 hPa垂直速度場中可以看出，強(qiáng)上升區(qū)位于臺風(fēng)中心南側(cè)，見圖2（b）。登陸福建后其強(qiáng)上升中心與臺風(fēng)中心幾乎吻合（9日），10日8：00強(qiáng)上升區(qū)位于臺風(fēng)中心東北側(cè)，在這期間強(qiáng)降水區(qū)域即安徽省大別山地區(qū)上升運(yùn)動也從小變大再變小，這也證實(shí)了此次臺風(fēng)暴雨為臺風(fēng)單一環(huán)流所造成的。從六安霍山上空的垂直速度剖面圖上也能看出這一點(diǎn)，9日開始垂直上升速度逐漸增大，說明對流加強(qiáng)，至10日凌晨左右在500 hPa達(dá)到最大值（-0.23 hPa/s），此時(shí)也是霍山降水最強(qiáng)時(shí)段，10日20：00后垂直上升速度迅速減小，降水隨即減弱。

2.2.3 水汽條件。“蘇迪羅”從西太平洋生成后，攜帶大量水汽向西偏北方向移動，至安徽降水開始（8日20：00），其中心北部中低層為強(qiáng)盛的偏東急流，為臺風(fēng)降水提供了充足的水汽條件。水汽通量散度能夠反映水汽輸送的集中強(qiáng)度[5]，從六安市霍山縣（116.2°E，31.2°N）上空水汽通量散度垂直剖面圖上看出，9日8：00以后水汽通量散度逐漸增大，見圖2（c）。至降水最強(qiáng)時(shí)段10日8：00水汽輻合區(qū)主要集中在低層850 hPa以下，水汽通量散度中心值達(dá)-35×10-8 g/（cm2·hPa·s）。10日20：00隨著臺風(fēng)北上消亡，急流迅速減弱，水汽通道被截?cái)啵彩修D(zhuǎn)受偏北氣流控制，降水停止。

3 衛(wèi)星云圖與雷達(dá)回波特征分析

3.1 云圖特征

8月8日0：15 FY-2E紅外衛(wèi)星云圖顯示，臺風(fēng)“蘇迪羅”還未登陸臺灣島，此時(shí)“蘇迪羅”為超強(qiáng)臺風(fēng)級別，其中心臺風(fēng)眼區(qū)和螺旋云帶清晰，周圍云系分布密集緊實(shí)且白亮，臺風(fēng)中心周圍相當(dāng)黑體亮溫TBB值達(dá)214 K（-59 ℃），至8：15臺風(fēng)中心TBB為持續(xù)214 K閉合區(qū)，說明臺風(fēng)云系在此期間對流輻合上升運(yùn)動較強(qiáng)，而安徽省受副高控制，六安市上空基本無云系覆蓋。之后隨著“蘇迪羅”逐漸減弱進(jìn)入臺灣海峽，20：00副熱帶高壓主體受臺風(fēng)北推影響，588 dagpm等值線退至沿淮地區(qū)，臺風(fēng)云系逐漸開始影響安徽沿江至淮北東部地區(qū)；22：00“蘇迪羅”在福建莆田再次登陸（臺風(fēng)級別），臺風(fēng)眼區(qū)結(jié)構(gòu)較之前明顯松散，臺風(fēng)西北象限有一TBB為214 K閉合區(qū)，對應(yīng)福建沿海暴雨區(qū)。

在“蘇迪羅”臺風(fēng)繼續(xù)沿西偏北路徑深入內(nèi)陸期間，其強(qiáng)度迅速減弱，9日8：00可見光云圖顯示，安徽省自南向北逐漸被臺風(fēng)云系所覆蓋，紅外衛(wèi)星云圖上沿江江南相當(dāng)黑體亮溫TBB值達(dá)232 K（-41 ℃），對應(yīng)對流云團(tuán)已開始發(fā)展，安徽南部降水開始。17：00六安金寨、霍山縣有一中尺度對流云團(tuán)發(fā)展并北移，云團(tuán)TBB值達(dá)230 K（-43 ℃），降水逐漸增強(qiáng)，但此云團(tuán)僅維持2 h就開始減弱，TBB值也升至248 K（-25 ℃）。受臺風(fēng)北側(cè)偏東引導(dǎo)氣流和大別山區(qū)地形影響，23：00起六安境內(nèi)再次由零散對流云系，逐漸發(fā)展加強(qiáng)為中尺度對流云團(tuán)，降水進(jìn)一步加強(qiáng)，至10日凌晨霍山縣降水達(dá)到最強(qiáng)，最大小時(shí)雨強(qiáng)超過100 mm，期間TBB值先降至238 K（-35 ℃）后又升至253 K（-20 ℃），即降水先加強(qiáng)后減弱（圖3），說明亮溫處于低值區(qū)時(shí)對暴雨產(chǎn)生有一定的指示作用[6]。endprint

3.2 雷達(dá)回波特征

分析9日17：00至10日8：00合肥雷達(dá)站資料可以看出，臺風(fēng)“蘇迪羅”影響期間主要以層狀云回波為主，1.5°仰角雷達(dá)回波圖上六安市上空回波反射率平均強(qiáng)度25～35 dBZ，見圖4（a），垂直液態(tài)積分含水量平均為5 kg/m2；其中9日18：00、10日1：00霍山縣境內(nèi)對應(yīng)對流云團(tuán)回波最大反射率達(dá)到50 dBZ（1.5°仰角），垂直液態(tài)積分含水量最大達(dá)20 kg/m2，同時(shí)伴有低質(zhì)心結(jié)構(gòu)，回波強(qiáng)度從低層到高層逐漸減弱，這滿足短時(shí)強(qiáng)降水的基本雷達(dá)回波特征，因而這2個(gè)時(shí)段降水效率最高[7]。

從9日17：00至10日8：00同時(shí)段雷達(dá)徑向速度圖上，可以看到零速度線呈明顯的“S”型，見圖4（b），表明實(shí)際風(fēng)向隨高度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，有暖平流存在[8]，這也為判斷此次臺風(fēng)暴雨為臺風(fēng)單一環(huán)流造成提供了依據(jù)。

4 臺風(fēng)暴雨評估

臺風(fēng)暴雨評估所有數(shù)據(jù)為六安市區(qū)域內(nèi)所有觀測站（包括國家站、六要素區(qū)域站、四要素區(qū)域站和單雨量站）。為確保資料的準(zhǔn)確性，對資料已進(jìn)行審核。六安市238個(gè)雨量觀測站中有191個(gè)站達(dá)到暴雨以上量級，最大過程降水量出現(xiàn)在霍山縣佛子嶺鎮(zhèn)（370 mm）；最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在霍山縣仙人沖鄉(xiāng)（108.1 mm）。區(qū)域內(nèi)暴雨測站平均降水量為119 mm。根據(jù)對六安市境內(nèi)淠河流域的小時(shí)降水概率分布統(tǒng)計(jì)，得到淠河流域內(nèi)不同重現(xiàn)期逐小時(shí)的致洪面雨量值（表1）。霍山縣（屬淠河流域）仙人沖鄉(xiāng)108 mm的小時(shí)雨強(qiáng)超過10年一遇的致洪面雨量值。

一般自然災(zāi)害評估模型的建立可以采用物元分析、灰色關(guān)聯(lián)或模糊識別等方法，指標(biāo)選擇側(cè)重于傷亡人數(shù)、受災(zāi)面積、經(jīng)濟(jì)損失等社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[9-10]。上述指標(biāo)因受各地人口密度、經(jīng)濟(jì)密度和發(fā)展?fàn)顩r的影響而具有較多不確定性，同時(shí)在應(yīng)用于災(zāi)害預(yù)評估及災(zāi)后快速評估方面操作性不強(qiáng)。本文主要參考了陳艷秋、盛 永等人的暴雨災(zāi)害評估方法[11-12]，建立單純以氣象觀測記錄為基礎(chǔ)的致災(zāi)天氣氣候事件評估模型。評估通過對六安市區(qū)域性暴雨事件歷史資料統(tǒng)計(jì)分析，利用平均降水量、降水強(qiáng)度和覆蓋范圍3個(gè)指標(biāo)，建立了基于距離函數(shù)的暴雨事件快速評估模型。在建模過程中，對每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了正態(tài)化和正態(tài)性檢驗(yàn)，并利用正態(tài)分布概率密度函數(shù)確立了各指標(biāo)數(shù)年一遇的等級標(biāo)準(zhǔn)。基于該評估方法已形成了地方標(biāo)準(zhǔn)《氣象災(zāi)害評估第1部分：暴雨》[12]。

4.1 評價(jià)指標(biāo)

4.1.1 平均降水量指標(biāo)（Ipre）。平均降水量是天氣分析和預(yù)報(bào)的常用指標(biāo)[11]。評估方法引用這一指標(biāo)，并作適當(dāng)處理：

式（1）中，n為區(qū)域內(nèi)降水量達(dá)到暴雨標(biāo)準(zhǔn)的觀測站點(diǎn)數(shù)（191個(gè)），Rj為其中第j個(gè)觀測站在被評估事件中的總降水量（22 736.5 mm）。與常用平均降水量的差別在于，將降水量的累計(jì)值開平方根，而且在括弧內(nèi)除以100，相當(dāng)于將所有暴雨量累加再開平方根，使得數(shù)據(jù)變小，然后再除以10，再次讓數(shù)據(jù)變小。所得結(jié)果沒有單位，只考察數(shù)據(jù)大小。

4.1.2 降水強(qiáng)度極值指標(biāo)（Ipin）。降水強(qiáng)度極值指標(biāo)指在被評估的暴雨事件中，單位時(shí)間內(nèi)區(qū)域內(nèi)觀測站點(diǎn)中的最大降水量。單位時(shí)間取1、12、24 h，降水強(qiáng)度極值指標(biāo)為其中的極大值：

式（2）中，max為取最大值函數(shù)，Rma1、Rma12、Rma24分別為區(qū)域內(nèi)1、12、24 h最大觀測降水量（分別為108.1、306.2、370.0 mm）。3個(gè)分母的單位均為mm，故本指標(biāo)無單位。

4.1.3 覆蓋范圍指標(biāo)（Icov）。覆蓋范圍指標(biāo)指在評估的暴雨事件中，暴雨的影響范圍大小：

式（3）中，n為評估區(qū)域降水量達(dá)到暴雨標(biāo)準(zhǔn)的觀測站個(gè)數(shù)（191個(gè)），N為評估區(qū)域內(nèi)觀測站點(diǎn)總數(shù)（238個(gè)），表示暴雨站點(diǎn)占所有站點(diǎn)數(shù)的比例。

4.1.4 暴雨評估綜合指標(biāo)（Ihra）。在暴雨評估綜合指標(biāo)式（4）中，3個(gè)基本評估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)均通過對六安市歷史上的暴雨個(gè)例統(tǒng)計(jì)，采用定義域平移的辦法，針對模型中各指標(biāo)，通過查找表2確定該指標(biāo)隸屬的范圍，即可得出所評估暴雨事件的暴雨災(zāi)害等級。

Ihra=Ipre×0.5+Ipin×0.3+Icov×0.2（4）

4.2 災(zāi)害等級評估

經(jīng)評定，2015年8月9—10日的暴雨評定綜合指標(biāo)系數(shù)為2.9，與表2對比，評估得出該臺風(fēng)暴雨系一級暴雨災(zāi)害，嚴(yán)重程度屬于特大級別。

5 結(jié)論

（1）2015年8月9—10日臺風(fēng)“蘇迪羅”影響安徽西部期間，六安全市出現(xiàn)了暴雨天氣，其中西南部金寨、霍山達(dá)到大暴雨量級，造成嚴(yán)重洪澇災(zāi)害，因?yàn)?zāi)死亡4人。

（2）“蘇迪羅”臺風(fēng)登陸路徑為Ⅳ西偏北（閩）型路徑，為六安市臺風(fēng)暴雨最常見的路徑之一；分析500 hPa環(huán)流形勢得出，此次臺風(fēng)暴雨為單一臺風(fēng)環(huán)流型造成的強(qiáng)降水；從物理量特征分析來看，強(qiáng)降雨區(qū)呈現(xiàn)出明顯的低層輻合、高層輻散，且垂直上升速度由小變大再變小，同時(shí)低層水汽強(qiáng)烈輻合，為此次降水提供了動力和水汽條件。

（3）分析紅外衛(wèi)星云圖和TBB資料，此次安徽六安臺風(fēng)暴雨主要是受臺風(fēng)外圍云系影響，強(qiáng)降水期間中尺度對流云團(tuán)不斷發(fā)展，并對應(yīng)TBB低值區(qū)；雷達(dá)反射率因子呈現(xiàn)為低質(zhì)心結(jié)構(gòu)，平均強(qiáng)度25～35 dBZ；雷達(dá)徑向速度圖上，零速度線呈明顯的“S”型，存在暖平流，表明臺風(fēng)將西太平洋大量的暖濕氣流帶入內(nèi)陸。

（4）受1513號“蘇迪羅”臺風(fēng)影響，六安市出現(xiàn)大范圍強(qiáng)降水，80%的站出現(xiàn)暴雨以上量級降水；霍山縣仙人沖鄉(xiāng)出現(xiàn)的108 mm的小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)到六安地區(qū)各流域15年一遇的小時(shí)致洪面雨量均值；通過統(tǒng)計(jì)分析建立暴雨事件評估模型，對此次暴雨過程的評估結(jié)果屬于一級特大暴雨災(zāi)害。

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