艾云尼登陸衰亡中引發南豐暴雨的成因分析

程晨 陳華忠 徐偉

(1.南豐縣氣象局，江西南豐344500；2.玉環市氣象局，浙江玉環317600)

引言

熱帶氣旋登陸引起的暴雨，降水量大，時段集中，常會引發山洪、泥石流等次生災害，給人民生命財產安全帶來巨大威脅。臺風暴雨大致可分為臺風環流本體暴雨和臺風外圍暴雨2大類[1]，業務預報中，當確定了臺風未來移動路徑后，本體暴雨的落區可大致定在中心移動路徑附近，但一些強的臺風暴雨或一次臺風降水的最大值，往往出現在臺風外圍的螺旋雨帶中或與其他天氣系統相結合從而造成大的降水過程。然而實際預報時，很難找到影響該處的天氣尺度和次天氣尺度系統，導致對雨量估計不足而造成服務上的被動，值得進行分析。

1 臺風 “艾云尼”概況

2018年第4號臺風 “艾云尼”于5月31日在蘇祿海面上生成，6月2日14：00發展為熱帶低壓，5日08：00加強為熱帶風暴，6日06：25以熱帶風暴強度登陸廣東徐聞縣，14：50以熱帶風暴強度于海南海口再次登陸，7日20：30于廣東陽江以熱帶風暴強度第3次登陸，之后向偏北方向移動，9日08：00，中央臺停止對其編報。臺風 “艾云尼”強度弱，移速慢、后勁足，具有影響時間長、累計雨量大、局地陣風風力大等特點，是歷史上少有在高考期間登陸的臺風，也是歷史上極其罕見能夠在?？诘顷懙呐_風，更是歷史上首個3次登陸我國的初臺風。

“艾云尼”在登陸后再往北偏西移動后，其外圍云系配合西南氣流給贛南大部分地區帶來暴雨到大暴雨，局部特大暴雨過程。受其影響，南豐57日出現了1次暴雨降水過程，過程面雨量69.9mm，降水影響時段為主要集中在6日的7：0010： 00， 全縣普降大到暴雨。15個站點中10個超過50mm，最大太源站為85.4mm、萊溪81.2mm(圖1)。

圖1 6月6日南豐暴雨過程雨量分布

2 環流形勢分析

暴雨是中尺度現象，但它的產生和發展常和某種大尺度環流特征有密切聯系，臺風東北部的暴雨常常由低空東南急流影響引起的，其最大降水常出現在壓能場內梯度大的區域[2]。暴雨發生前，200hP贛中南處于閉合高壓環流中心附近，南豐上空有明顯輻散場配置；副高減弱退至海上，但仍較活躍，在兩低之間呈現南北向分布，其北側脊線略有南傾，也使得暴雨區上空為弱高脊的輻散流場；高緯度地區有冷槽東移，引導 “艾云尼”路徑順轉；臺風倒槽向北推進，與副高形成擠壓，副高西南緣氣壓梯度顯著增大，700～925hPa形成急流，700～850hPa風速均達20m/s以上；地面處于臺風倒槽東側、高壓南緣，東南風風速≥5m/s。

3 暴雨成因分析

與同樣登陸華南沿海的初夏臺風相比，“艾云尼”登陸后減弱較為緩慢。其3次登陸時均維持熱帶風暴級，云系范圍大，結構不對稱，很難在衛星云圖和雷達回波上分辨出較明顯臺風眼；之后強度雖較快減弱，進入粵中北境內進一步減弱為熱帶低壓，但影響范圍和影響時間增大增長。在6日的衛星云圖上可以看到，贛中南附近有一條東西向的云帶，作為臺風暴雨的水汽通道，不斷輸送暖濕平流，位于水汽輻合區的南豐地區產生較強烈的位勢不穩定，而高空輻散場的配置又促進了低層輻合的加強，觸發了斜壓能量的釋放，持續性、對流性暴雨呼之欲出。以下對暴雨前、暴雨時的水汽條件、不穩定條件、散度場配置進行診斷分析，以尋找對臺風外圍暴雨預報具有指示意義的指標。

3.1 水汽條件分析

持續性大暴雨需有大范圍水汽不斷向暴雨區集中?！鞍颇帷?次登陸后深入粵北贛南，副高減弱，穩定存在于黃海、東海附近，受到其西南急流的引導，充沛的水汽輸送帶始終維持，使暴雨區產生旺盛的水汽幅合。

從相對濕度垂直分布情況來看，5日20：00，南豐上空濕層十分深厚，整層濕度幾乎在 90%以上，700hPa圖上可見粵贛一帶存在明顯濕區，其走向與850hPa上臺風第二象限的強東南風低空急流相一致；6日08：00，濕層分布未發生明顯變化，7日08：00，中高層濕度條件明顯轉差，僅850hPa以下維持大值中心，降水趨于減弱。

從水汽集中情況來看，臺風倒槽東側上空為水汽通量大值區，6日08：00，粵贛以東地區為水汽輻合中心，南豐地區有大范圍的水汽輸送及累積；6日20：00，臺灣以東洋面水汽輸送逐漸減弱，但隨 “艾云尼”強度減弱，其東南象限水汽通量大值區略西北移，南豐地區的水汽供應減弱；7日20：00，南豐地區轉南風控制，水汽輻合減弱，雨勢減緩。從流場演變可看出，為暴雨提供水汽集中的系統，是強盛的西南季風氣流和艾云尼東側云系東南偏東氣流的水平輻合，當艾云尼逐漸消弱時，雨勢明顯減弱。

以上可見，充足的水汽供應是本次南豐暴雨的先決條件，而深厚濕層及東南急流的維持對暴雨發生也具有一定指示意義。

圖2 相對濕度垂直分布(a)5日20：00(b)10日08：00

圖3 850hPa水汽通量及風矢量 (a)5日08：00(b)6日08：00

3.2 位勢不穩定分析

對流性暴雨的發生需要不穩定層結條件，位勢不穩定能量的不斷制造和補充保證了強降水的持續性。5日20：00，850hPa在粵北一帶出現暖平流，中心在廣東汕頭附近，6日08：00，暖平流范圍進一步加大，中心北抬略西進移經贛中南，根據垂直運動方程，暖平流區，有上升運動，使高空等壓面升高，使溫壓場不平衡，有利于形成大的溫度垂直遞減率，為后面的暴雨儲備了不穩定條件。從θse垂直剖面圖上看，6日08：00，700hPa以下，θse隨高度減小，為對流不穩定區，所以南豐南側不斷有新的對流性回波生成，并且發展加強，北上影響南豐地區。同時可見，等θse面有明顯的傾斜，根據吳國雄[4]提出的濕位渦守恒的原理，等θse面的傾斜會使大氣水平風垂直切變或濕斜壓性增加，能夠導致垂直渦度的顯著發展，利于強降水的產生。

3.3 散度場分析

暴雨的持續離不開上升運動的維持，而在準地轉條件下，上升運動的維持需要有利風場的支持[5]。5日20：00，在臺風中心附近，500hPa以下為輻合，500hPa以上為較強輻散，300hPa附近的強中心達5×10-6s-1，配合850hPa以下的輻合中心，均位于臺風中心的東側，這種低層輻合高層輻散的風場配置，正是上升運動維持的動力機制；6日08：00，高低層輻散輻合配置同時有所西進，700hPa垂直速度中心也由浙南北抬至浙中沿海上空，與強雨帶位置對應得比較好；6日14：00，850～925hPa轉由輻散區控制，而700hPa垂直速度中心隨臺風低壓西北移，伴隨雨勢的明顯減弱。由此可見，高空輻散場促進了低層輻合的加強，觸發了斜壓能量的釋放，利于產生暴雨。

圖4 (a)6日08：00Ose的垂直分布 (b)6日14：00散度的垂直分布

4 雷達特征分析

隨著 “艾云尼”在廣東境內繼續往北偏西移，強度進一步減弱，雨帶結構逐漸變得不完整，回報強度減弱消散，6日上午起，贛中南地區出現窄帶回波，強度在35dbz以上，其分布與臺風移動路徑平行，移動方向與螺旋雨帶走向一致，且南豐南面不斷有新的降水回波生成、發展、加強，向西北移動，一直經過南豐地區，形成類似列車效應，導致南豐暴雨的出現。

圖5 雷達拼圖6日09時

5 小結

南豐地區的濕層分布、水汽輻合、高空輻散、上升速度等物理量都非常有利于強降水，與臺風強雨帶主要分布在臺風東部有著很好的對應關系。

南豐地區處于對流不穩定環境中，“艾云尼”外圍對流發展旺盛，高空輻散配合低層強盛的西南季風氣流，觸發了斜壓能量的釋放，是暴雨強降水形成的另一個重要原因。

雷達回波較有組織排列形成的類似列車效應增加了強降水的效率和持續時間。