近20年影響皖西南的登陸臺風特征研究

黃洋 金高松 董方有 葛紅衛 吳義紅

摘要：對2001～2018年在我國浙閩滬沿海登陸的臺風進行了統計共計50個，利用安慶地區8個氣象觀測站和FNL再分析資料，分析了登陸臺風對皖西南地區風速和降水的影響，著重對在皖產生特大暴雨的0513號臺風“泰利”和0808號臺風“風凰”進行了對比分析。結果表明：臺風影響過程中，皖西南地區極大風速多出現在臺風登陸后6～18h，最大小時降水多出現在登陸后6～24h。副高強度較弱時強降水概率較大，臺風降水時，低層風場多分為東風系統和西南風系統兩類，強降水主要與臺風路徑、副熱帶高壓及其它系統相互配合有關。東風系統下臺風引起特大暴雨主要原因是冷空氣進入臺風倒槽和迎風坡抬升影響，西南風系統下臺風引起特大暴雨的成因是500hPa臺風殘存的環流與副高邊緣西南急流相結合的結果。

關鍵詞：臺風;皖西南;副熱帶高壓;大風;暴雨

中圖分類號：P426文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）14-0044-05

1引言

臺風是我國夏季主要災害性天氣之一，尤其在沿海地區，臺風帶來的狂風暴雨肆虐，很多強烈持續性暴雨都與臺風有關。在移向較高緯度地區的過程中，臺風一般會開始減弱，伴隨的強風、暴雨等災害也趨于減輕，但在合適的路徑及有利的大尺度環流背景下，臺風同樣可以給內陸地區帶來暴雨，如著名的河南“75·8”特大暴雨。近年來，0513號臺風“泰利”在安徽大別山區及0808號臺風“風凰”在安徽滁州產生的特大暴雨也給當地帶來了嚴重的災害。

近年來，各地氣象學者利用臺風資料和降水資料，針對本地區情況分別統計研究了臺風引起的暴雨強度、時空分布、突然增幅等特征以及相應的影響因子，其中以沿海及華南省份研究較多，獲得了很多經驗事實。程正泉等詳細考察了臺風與高低空急流、西風槽、冷空氣等中緯度天氣系統的相互作用，發現西風槽等中緯度系統與臺風相互作用時往往能獲得大量斜壓能量，引起臺風環流結構的改變甚至變性，從而導致暴雨增幅;邊清河等對1949～2000年間發生在華北地區的臺風暴雨進行統計研究，發現影響華北的臺風以在福建、浙江登陸次數最多，登陸臺風強度越強，出現較大降水概率越大;金榮花等分析了登陸北上臺風的氣候特征及其大尺度環流和物理量分布特征，發現西北太平洋副熱帶高壓位置和強度變化對臺風登陸北上其決定性作用。

目前，針對安徽地區的臺風研究主要集中在對臺風降水個例的研究，而安慶地區處于安徽省西南部，境內地形復雜，經常受到臺風系統的影響，因此，對皖西南地區（即為安慶全市，下文稱為安慶）受臺風影響的氣象特征統計分析，并通過兩次臺風系統下產生的特大暴雨對比，希望其結果對預報臺風對內陸地區尤其是安慶地區的影響有一定的參考意義。

2資料與方法

研究中所用臺風資料來源于溫州臺風網和中國臺風網，日降水和風速資料來源于安徽省信息中心CIMISS數據接口，共統計安慶地區境內8個國家觀測站的實況資料，環境場的分析資料為NCEP/NCAR逐6h再分析資料，分辨率是2.5°×2.5°和1°×1°。

本文中定義臺風低壓中心為，海平面氣壓低于周邊站且從周邊站風場上可以明顯看出存在一個低壓環流。本文所指臺風低壓引起安慶產生暴雨的統計是這樣設定的：國家站一站一日出現暴雨為1個站次暴雨，一次臺風過程安慶8個站只要有1個站次暴雨則認定此次臺風為有暴雨過程;另外定義某日只要有1個站或以上出現10mm以上的降水為安慶中雨降水日。

3臺風統計結果與分析

臺風對內陸地區的影響主要取決于其登陸地點、后續路徑和強度變化。在廣東登陸的臺風，除個別在其東部登陸并繼續東行對安徽省有影響外，大部分對安徽省無直接影響，在江蘇登陸的臺風很少，因此本文只統計在浙江、福建沿海一帶登陸的臺風，另外2018年有3個臺風在上海登陸，也統計在其中。

2001～2018年，在浙江、福建、上海沿海登陸的臺風有50個，年均有近2.8個，其中在浙江沿海登陸的臺風9個，在福建沿海登陸的臺風有38個，上海登陸3個。從臺風登陸月份看，6月2個，7月14個，8月16個，9月14個，10月4個，8月登陸臺風最多。臺風登陸后，會迅速地減弱為低壓，其影響范圍和強度也會迅速減弱，只要低壓沒有完全填塞，在移動過程中對其所控制的地區都有不同程度的影響。

4臺風對安慶地區風速的影響

臺風逼近或登陸閩浙滬沿海，當其環流影響到安慶時，安慶盛行東北風，有時也出現偏東風或偏北風，風力的影響因素比較多，臺風對內陸站點的影響是一個從小到大再到小的過程。

為了分析登陸臺風風場對安慶的影響，統計每個臺風過程中登陸前24h至登陸后72h內安慶地區8個國家站點日極大風速出現的時間，統計其與臺風登陸時間的差值，正值X表示登陸后Xh，負值x表示登陸前Xh，如10表示為登陸后10h，-6表示登陸前6h，統計出50次臺風過程中極大風速出現時間落在區間內的頻次，以每6小時間隔作為一時間統計單位進行分布，分布結果見圖1。

從圖1中可見，臺風過程中，安慶地區極大風速出現在臺風登陸后12～18h內的概率最高，為20.41%，其次為登陸后6～12h，為18.37%，登陸前O～6h概率排第三，為14.29%，此3個時段內的極大風出現頻次共計占統計時段內的大風出現頻次53%，臺風登陸18h之后極大風速出現頻次急劇下降，隨后出現頻次波動較大，總體隨時間增加呈下降趨勢。

由此可以看出，臺風登陸前，隨著臺風的逼近，安慶地區風速不斷增加，臺風登陸之后，安慶地區風速明顯下降，6h之后快速上升，達到峰值，在18h之后，又有一次急劇的下降趨勢。一般來說，臺風登陸前強度不斷增強，在臨近登陸時大風圈的影響范圍較大，對內陸地區的風速影響也較大，一旦登陸進入內地，強度會迅速減小，對內陸地區的風速影響就會顯著減小，隨著臺風環流繼續向內陸地區移動，其形成的低壓環流逐漸靠近，內陸地區的風速又會隨之靠近而增強，在18h之后，臺風系統就因能量得不到有效補充逐漸減弱衰退，其造成的大風影響也會急劇減小。

5臺風對安慶地區降水的影響

5.1關鍵區的設定

臺風降水是極其復雜的，臺風對某一地區降水的影響主要是與臺風低壓路徑和其它系統配合有關，只有當臺風低壓環流影響到某一區域時產生的降水才可以說是臺風低壓直接降水。對于安慶地區，設對其降水有較大影響的關鍵區域為≥28°N且≤119°E，也就是說，當在閩浙滬登陸的臺風減弱為低壓后，只有當其低壓中心進上述區域后，安慶直接受臺風低壓影響，臺風降水會明顯。臺風進入內陸后減弱非常之快，但其低壓在地面圖上還是比較明顯，按此低壓中心定義標準，統計18年內在閩浙滬滬登陸的50個臺風，有28個進入關鍵區，占比56%，沒進入影響關鍵區的有22個，占比44%。統計每個臺風過程中安慶地區的降水情況，結果是：28個進入關鍵區的臺風低壓中有13個出現了暴雨，共產生48個站次的暴雨;22個沒有進入關鍵區的臺風低壓中有2個出現暴雨且共計5個站次，上述結果說明了關鍵區的劃分是合理的（圖2）。

5.2臺風登陸時間與安慶地區最大小時降水發生時間關系

與統計臺風登陸與安慶極大風速出現時間關系類似，本文整理了臺風登陸時間24h至登陸后72h之間的安慶8個國家站點小時降水值資料，統計每次臺風過程中該時段內最大的小時降水值，并計算最大的小時降水發生時間與臺風登錄時間之間的差值，統計出50次臺風過程中最大小時降水出現時間落在各個區間內的頻次，以每6h間隔作為一時間統計單位進行分布，分布結果見圖3。

從圖13中可見，每次臺風過程中，相比于極大風速，最大小時降水出現時間在各時段內變化相對較小，最大小時降水出現在臺風登陸后6～12h內的概率最高，為14.29%，其次為登陸后12～18h，為12.24%，登陸后18～24h概率排第三，為10.20%，臺風登陸24h之后最大小時降水出現頻次急劇下降，隨后又繼續上升，呈波浪狀起伏特征，在登陸后36～42h和60～66h分別有兩次小波峰。由此可以看出，與極大風速不同，臺風過程中的最大小時降水隨著臺風的逼近逐漸增大，在登陸后6～12h之間達到峰值，隨后下降，又出現登陸后36～42h和60～66h兩次峰值。

經過統計分析可以看出，安慶地區受臺風系統影響形成降水時，低層一般有兩種形勢，一種是位于臺風環流西北側或北側的東風系統影響下，登陸后6～12h之間的峰值大部分就是這種形勢下發生的降水，另一種是位于臺風環流東側或東北側的西南風系統影響下，此種形勢發生在臺風環流進入內陸較長時間之后，登陸后36～42h和60～66h的兩次峰值就是處于此種形勢下發生的降水。

另外統計在臺風登陸后各時段內的最大小時降水平均值，發現登陸后O～24h的最大小時降水平均值為15.6mm，登陸后24～48h之間平均值為25.4mm，登陸后48～72h之間平均值為25.1mm。由此可以看出，東風系統形勢下發生的降水較多，而在西南風系統形勢下的降水雖然個數少，但是降水量級更大，極端性更強。發生這種情況的原因就是西南分系統下，臺風環流易與副高外圍西南急流相結合，水汽條件和能量條件都較好，當此時有冷空氣侵入時，形成強降水的可能性就會大大增加，本文隨后將對比分析的兩個臺風暴雨個例分別是這兩種形勢下的強降水。

6安慶地區臺風暴雨天氣形勢特征

臺風進入內地很快就減弱為低壓，臺風低壓在進入關鍵區后其天氣形勢可概略為兩種類型：第一類為副高偏弱型（圖4a），主要天氣系統副熱帶高壓偏弱，臺風低壓進入到長江流域后也分為兩種情況。一是北方無明顯低值系統進入長江流域，臺風沿副高邊緣的西南氣流向東北方向移動。二是北方有明顯低值系統進入長江流域，與臺風低壓合并，后者往往會使臺風低壓影響時間較長，降水加強。第二類副高偏強型（圖4b），副熱帶高壓偏強，臺風低壓進入長江流域后，受副高阻擋，不能繼續向北移動，在副高外圍偏東氣流引導下，臺風低壓向偏西方向移動。

按上述分類原則，把進入關鍵區的32個臺風分類統計，得出強副高型有11個，其中2個有暴雨，弱副高型21個，其中11個有暴雨。臺風低壓進入關鍵區不論強副高型還是弱副高型，對安慶的影響時間長短不一，降水量差異大。按副高類型分類，11個強副高型共出現中雨21d，平均為1.9d，21個弱副高型共出現中雨48d，平均為2.3d，強副高型降水影響時間短于弱副高型。按有無暴雨分類，13個有暴雨共出現中雨降水日有30d，平均為2.3d，19個無暴雨共出現中雨降水日有29d，平均為1.5d，有暴雨時臺風低壓影響時間較長。

7兩個臺風暴雨過程對比分析

7.1暴雨實況

0513號臺風“泰利”和0808號臺風“風凰”在福建沿海登陸后，減弱低壓系統分別導致安徽大別山區和皖東產生了特大暴雨。臺風“泰利”帶來的強降水主要發生在江西北部的廬山地區和安徽的大別山區，其中2005年9月3日岳西日降水量達493.1mm，創歷史最高記錄，金寨、霍山等地48h的降水量均在300mm以上。

“風凰”臺風低壓進入安徽省境內后于2008年7月31日20時至8月2日10時，造成了皖東巢湖出現了特大暴雨，8月1日含山日降水量達409.3mm。

7.2臺風低壓路徑和天氣形勢

2005年13號臺風“泰利”于2005年9月1日14時在福建莆田平海鎮登陸后沿西北方向進入江西境內，9月2日14時減弱的臺風低壓到達江西北部修水一帶后停滯少動，直到9月3日20時隨冷空氣南壓填塞，在江西北部停滯時間在30h以上，大別山區主要是受臺風外圍倒槽影響。

2008年08號臺風“風凰”于2008年7月28日22時在福建福清市東瀚鎮登陸，7月30日20時臺風低壓進入安徽宿松境內后，臺風低壓在大別區一帶維持，造成安慶市6個站次暴雨，其中安慶本站7月31日和8月1日連續兩天暴雨。7月31日14時臺風低壓在安徽淮北開始加快向東北方向移動，8月1日02時到達渤海灣，進入東北后低壓不斷加深，并緩慢繼續向東北移動。“泰利”只有其倒槽伸展到安徽省，“風凰”是其低壓中心經過安徽省。