贵州一次台风暴雨的诊断分析

滕 林，贺德军，李小兰，陈 军

(1.贵州省剑河县气象局，贵州 剑河 556400；2.贵州省玉屏县气象局，贵州 玉屏 554000；3.贵州省铜仁市气象局，贵州 铜仁 554300)

贵州一次台风暴雨的诊断分析

滕 林1，贺德军1，李小兰2，陈 军3

(1.贵州省剑河县气象局，贵州 剑河 556400；2.贵州省玉屏县气象局，贵州 玉屏 554000；3.贵州省铜仁市气象局，贵州 铜仁 554300)

利用常规资料、自动站降水资料及NCEP/NCAR再分析资料(水平分辨率为1°×1°)等对2013年8月23—24日贵州一次强降水过程进行分析，结果表明：此次降水是副高西伸北抬，台风“潭美”减弱为低压西移，贵州受台风倒槽影响而产生的；暴雨区域上空的水汽通量较大，水汽辐合明显；暴雨落区与中低层正的垂直螺旋度大值区有一定的对应关系；卫星云图显示台风外围涡旋云系长时间维持发展并不断经过贵州上空造成强降雨的产生。

台风倒槽；水汽通量，垂直螺旋度；外围涡旋云系

1 引言

进几年来台风登陆中国的次数异常偏多，而台风往西北方向登陆中国往往会给贵州带来大范围的暴雨天气。梁艳等[1]对“南川”、“狮子山”外围云系对温州的风雨影响分析，指出台风外围云系的影响是强降水的预报着眼点。而影响中国的典型台风暴雨过程往往是与其它暴雨影响系统相互作用机制而形成的，如研究者[2-3]对台风分析指出台风倒槽、切变槽、冷空气相互配合能引起大范围的暴雨天气；也有学者对台风的研究发现台风暴雨的落区与正的螺旋度大值区有一定的对应关系[4-9]。因此对造成贵州大范围强降水的台风过程进行诊断分析，能够为贵州台风暴雨的实际预报提供参考，对预报业务工作具有实际意义。

本文使用的资料为贵州自动站降水资料、风云卫星资料、美国国家环境预报中心提供的每6 h一次的NCEP/NCAR再分析资料(水平分辨率为1°×1°)和Micaps常规资料，主要对此次降水过程的环流形势、水汽条件、动力条件、云图特征进行详细分析，以期发现贵州台风暴雨的一些特征，为今后此类预报提供参考依据。

图1 8月23日08时—25日08时累计降雨量(单位：mm)Fig.1 23 August 08 o'clock to 25 August 08 o'clock cumulative rainfall (unit: mm)

2 降水概况

对贵州省区域自动站降水资料分析发现，23日08时—25日08时贵州省累计降水100 mm以上有3县22乡镇，50～99.9 mm 17县194乡镇，25～49.9 mm有29县582乡镇，最大降水量为贵阳市的羊水河站144 mm，50 mm以上降水主要集中在贵阳市、安顺市东部、毕节市东北部、黔西南州东部、黔东南州东北部，降水主要集中时段发生在23日17时—24日12时，大暴雨使贵州部分城镇发生内涝、泥石流、滑坡，造成了无法估计的灾难。

3 大气环流形势分析

3.1 高空环流形势分析

22日以前(图略)，南海有一台风“潭美”(编号1312号)，中国大陆和蒙古上空此时主要为一强大的反气旋环流控制。8月23日08时(图2a)，500 hPa上，乌拉尔山地区和东亚东部地区为低槽区，在新疆北部为一浅平的高压脊，属于典型的“两槽一脊”形势；西太平洋副热带高压强大，台风“潭美”已减弱为热带低压，中心位于广东省北部，并沿着副高外围移动。23日20时(图2b)，5880线西伸到江苏地区，低压中心往偏北方向移动到湖南南部，贵州处于台风倒槽槽前，受倒槽槽前东北气流的影响。到24日08时(图2c)，倒槽进一步西移，低压中心已移到广西北部地区，贵州已处于低压顶部，新疆北部的脊加强并东移，这样的环流形势有利于北方冷空气南下与副高左侧台风“潭美”带来的暖湿气流在贵州交汇。24日20时过后(图2d)， 低压继续减弱并南移到云南南部地区，副高与青海附近的高压合并“打通”，使副高异常增大，贵州已受副高控制。

3.2 地面环流形势分析

23日08时(图3a)台风已经减弱为低压，低压中心位于湖南东部。23日20时(图3b)，低压继续填塞减弱，已西移到湖南南部地区，低压中心值为949 hPa，贵州处于低压的后部，受东北气流的影响，贵州东部已出现了阵雨天气。24日02时(图3c)，低压继续填塞减弱，低压中心值减弱为971 hPa，中心位置已位于贵州从江县境内，贵州南部一带有一条地面辐合线，辐合线北侧的弱冷空气南侵填塞低压触发对流加强发展，加之低压中心受地形摩擦填塞辐合、迎风坡地形抬升，三者共同作用，使得低层辐合上升更强烈，有利于强降水的产生和维持，这样使贵阳基准站(站号57816)3 h降雨量达到了39 mm。24日08时(图3d)，随着地面偏北风的加强，冷空气进一步入侵，地面辐合线略有南压，低压中心已减弱往西南方向移动到云南广南县镜内，贵州处于低压的顶部，此时贵州降水主要集中在中部以南。随着北方弱冷空气不断南侵，低压在内陆受摩擦作用不断填塞往西南方向移动，到24日14时(图略)已经填塞消失，对贵州降水的影响也结束。

4 水汽条件分析

4.1 水汽通量分析

短时间内在某地出现降水需要3个条件，其中之一是需要空气中有大量的水汽，具有较大的相对湿度或比湿，并且温度与露点温度之差达到一定的范围[10]。对贵州23—24日降水过程的相对湿度和温度露点差进行分析(图略)，发现在降水时期低层相对湿度>90%，温度与露点温度差≤2 ℃，表明贵州地区属于水汽饱和区。降水区的水汽主要是通过大规模的水平气流输送到降水区的，其输送量的大小用水汽通量来表示[10]。从图4a和4b所显示的850 hPa水汽通量分布可以看到，23日20时，贵州处于低压(台风)的后部，水汽通量较大，水汽来源为黄海和南海，南海的水汽占主要部分，由低压通过东北风输送到达贵州地区，黄海的水汽则通过偏东气流或东北风输送到贵州地区。到24日08时，随着低压西移，南海的水汽通过东南风和南风进一步向贵州输送。以上分析可知，降水时期的水汽通量大，水汽含量充沛，主要来源为南海。

图2 500 hPa高度场(单位：gpm)(a) 23日08时；(b)23日20时；(c) 24日08时；(d)24日20时Fig.2 The circulation situation on 500 hPa level (unit:gpm) at 23∶08 (a), 23∶20(b), 24∶08(c) ,24∶20(d)

图3 地面环流形势图 (a) 23日08时；(b)23日20时；(c) 24日02时；(d)24日08时Fig.3 Surface circulation situation at 23∶08(a), 23∶20(b) 24∶08(c) ,24∶08(d)

图4 850 hPa高度层的水汽通量(单位：g/cm2·hPa·s) (a) 23日20时；(b)24日08时Fig.4 The water vapor flux 850 hPa at 23∶20(a) and 24∶08(b)

4.2 水汽通量散度

高湿区并不能保证有强的降水，比如在海上，不一定产生降水，特别对于大的暴雨，只有当水汽由源地输送到某地区，并且在该地区产生水平辐合，进而上升冷却凝结成雨，才能导致该地形成暴雨[10]。对降水时期(23日20时和24日08时)贵州地区850 hPa的水汽通量散度进行分析(图5)可以知道，贵州地区上空水汽通量散度为负值，表明该地区有大量水汽的辐合。在25日(图略)降水结束过后，水汽通量散度为正值，表明该地区的水汽开始辐散。

由上述分析可知，降水时期，贵州上空存在明显的水汽辐合，水汽通量较大。丰富的水汽为强降雨的产生提供了有利条件。

图5 降水时期850 hPa的水汽通量散度(单位：10-5g·cm-1·hPa-1·s-1)(a)23日20时; (b)24日08时Fig.5 Water vapor flux divergence 850 hPa at 23∶20(a) and 24∶08(b)

5 螺旋度分析

涡度是表征大气的旋转程度，对涡度的分析能够有效地判断该地大气的旋转程度，是否有低涡生成或已有的低涡是否发展或者减弱。此次降水过程台风“潭美”有很大的涡度，因此单独分析贵州地区的涡度意义不大，尤红等[11]指出垂直螺旋度比涡度包含了更多的辐散风效应，其值的正负情况能反映涡度与速度的配合程度，更能体现大气的运动情况，它被严格定义为风速与涡度的体积分[12]。最早将螺旋度正式引入强对流风暴研究中为Lilly[13]，后来基于螺旋度的理论研究[14]及数值模拟结果[15]分析使其逐渐成为天气分析预报中的一个重要物理量，刘汉华等[5]开始研究螺旋度对于台风的作用发现螺旋度对台风的发展，路径有很大的指导作用，台风总是沿着螺旋度大值的方向移动，大的螺旋度环境有利于低涡气旋及强对流系统的生成与发展。

对降水时期700 hPa的螺旋度水平分布进行分析(图6a)可以知道，23日20时700 hPa在(111.5°E，26.5°N)处有一螺旋度的正值中心，中心值达到1.8×10-5Pa·s-2，这也是台风“潭美”减弱为低压的中心，随着台风西移，垂直螺旋度也在不同的变化，在700 hPa上空贵州中部及东部地区螺旋度都为正值。以上分析可知，螺旋度的正值中心与低压中心有很好的对应关系。

对降水时期螺旋度的垂直分布进行剖面分析(图6b和图6c)可知，23日20时以107°E作纬向剖面图，发现贵州上空，对流层中低层为正的垂直螺旋度，对流层高层300 hPa以上为负的螺旋度，正螺旋度中心达到了0.9×10-5hPa·s-2；从 27°N的经向剖面图上，在106～110°E之间即贵州的中部与东部地区，对流层中低层螺旋度为正值，在高层螺旋度为负值。图6d为贵阳地区(107°E，27°N)垂直螺旋度随时间的变化分布，图中可以看出，贵阳地区在23日14时—24日14时，对流层中低层螺旋度为正值，其中在23日20时和24日08时，螺旋度正值最大，分别达到0.6×10-5hPa·s-2，1.4×10-5hPa·s-2，而对流层高层螺旋度为负值。上述分析可知，在降水时期贵阳地区上空对流层中低层为正螺旋度，高层为负螺旋度，降水的落区与螺旋度的正值区有非常明显的对应关系，大的正值螺旋度环境有利于产生上升运动从而产生对流性天气，这与尤红等[11]对2005年6月广东特大暴雨的垂直螺旋度的分析结论相一致。

图6 降水时期螺旋度的水平、垂直分布和垂直螺旋度随时间的变化(单位：Pa·s-2) (a)23日20时700 hPa水平分布； (b)23日20时沿107°E的纬向剖面；(c)23日20时沿27°N的经向剖面；(d)降水时期垂直螺旋度随时间的变化趋势Fig.6 The horizontal and vertical distribution of the helix and the change of the vertical helix in the precipitation period,feild on 700 hPa (a) ,at 23∶20 and along 107°E (b) ,at 23∶20 along 27°N (c) , The precipitation period vertical helicity trends over time(d)

6 卫星云图资料分析

卫星云图显示，台风西移过程中，贵州受其外围涡旋云系的影响，台风涡旋降水云团从东向西移动并逐渐发展，从图7可知，23日18—19时，台风外围云系主要影响贵州中部以南一带，而在24日03时，贵州中部又有涡旋降水云团生成并发展。正是由于台风涡旋降水云团自东向西并不断经过贵州中部，移到中部过后又有对流云系生成发展，典型的“列车”经过这一区域，导致了大暴雨区域主要集中在贵州中部一线。

图7 8月23日18时(a);23日19时(b);24日03时(c)卫星云图Fig.7 Satellite cloud images (a) at 23∶18; (b) at 23∶19; (c)at 24∶03 on August

7 结论与讨论

①在降水发生时，台风减弱后的低压沿着副高外围西移，贵州处于台风倒槽槽前，乌拉尔山槽加深东移，新疆北部脊加强，经向度加大，北方冷空气南下与副高左侧台风“潭美”带来的暖湿气流在贵州交汇。

②降水时期，降水区上空的水汽通量比较大，水汽辐合明显。

③降水落区与中低层螺旋度大值区分布有明显的对应关系，降水落区上空的螺旋度在对流层中低层为正值，高层为负值，大的正值螺旋度环境有利于产生对流性天气。

④卫星云图显示，外围涡旋云系滞留在贵州时间较长并不断生成与发展经过贵州某一地区，属于典型的“列车”经过。

台风为很大的涡度气旋，在内陆受摩擦填塞，摩擦能造成低涡内部空气辐合产生抬升作用，这一点值得考虑；另外一点就是地形增幅作用，贵州属于中国西部高原山地，地处云贵高原的东部，境内地势西高东低，山区比较多，此次过程台风自东南往西北方向移动，典型的上坡地形的抬升有利于加强上升运动从而产生强降水。

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A diagnostic analysis of typhoon rainstorm in Guizhou Province

TENG Lin1，HE Dejun1，LI Xiaolan2，CHEN Jun3

(1.Jianhe Meteorological Station of Guizhou Province, Jianhe 556400, China；2.Yuping Meteorological Station of Guizhou Province, Yuping 554000, China；3.Tongren Meteorological Bureau of Guizhou Province, Tongren 554300, China)

By using the automatic station precipitation data, the sounding data, the NCEP/NCAR 10×10 reanalysis data, and the MICAPS format data over Guizhou province, an analysis of a heavy precipitation in Guizhou from August 23, 2013 to 24 was conducted. The results show that the precipitation occurred with the subtropical high, The typhoon "Trami" weakened into a low pressure moving west, Guizhou affected by the impact of typhoon trough. The rainstorm over the area of water vapor flux is larger, the water vapor convergence is obvious; There is a certain corresponding relationship between the heavy rain falling area and the vertical spiral degree of the middle and low level; Satellite images show the typhoon vortex cloud system maintain a long time development and continuous heavy rainfall was caused by it over Guizhou.

typhoon trough; vapor flux; vertical helicity; peripheral vortex cloud system

1003-6598(2017)01-0053-06

2016-09-29

滕林(1990—)，男，助工，主要从事天气预报测报工作，E-mail：1016914016@qq.com。

P458.1+21.1

B