两次相似路径台风对浙江降水影响的对比分析*

廖君钰，龚理卿，季 丹

(浙江省衢州市气象局，浙江 衢州 324000)

两次相似路径台风对浙江降水影响的对比分析*

廖君钰，龚理卿，季 丹

(浙江省衢州市气象局，浙江 衢州 324000)

利用NCEP 1°×1°客观再分析资料和地面自动加密观测资料，对2016年“莫拉蒂”和“鲇鱼”两次相似路径台风从高空形势、物理量场、锋生函数3个方面进行对比分析，结果表明：台风的强度越强，造成的短时降水越大，维持时间越长，降水的持续时间也随之增加；水汽输送带对台风暴雨的形成有着至关重要的作用；锋生带与雨带的分布是否一致主要受冷空气影响时间的长短影响，有稳定冷空气输入的则较为一致，否则不一致；垂直螺旋度越大，越有利于强降水的产生。

莫拉蒂；鲇鱼；水汽来源；垂直螺旋度；锋生函数

1 引言

台风是一种强烈的气旋性涡旋，往往伴有暴雨和大风等灾害性天气[1]。台风是对浙江影响最大的主要系统之一，每年有4～5个台风影响浙江省[2]，常常对影响地区造成巨大的经济损失和人员伤亡，而登陆台风造成的灾害往往是由暴雨直接引起或者引发的，因此加强对台风暴雨的研究是十分必要的。

影响台风暴雨的因子有很多，对于预报员来说，最常接触的是各层的高空形势以及各种数值模式提供的物理量，如何在现有的预报产品支持下准确预报出台风暴雨是一个需要攻克的难题。在对台风暴雨进行诊断分析时，分析台风的水汽输送以及高空流场和地面形势[3]是较为有效的一种分析方法，同时也可以配合分析Q矢量、螺旋度、位涡以及位涡反演等近几年来较为先进的诊断方法[4]，对台风暴雨的形成做进一步分析。

在实际台风的业务预报中常对比历史上的相似台风，把相似台风的风雨影响和移动路径作为预报依据之一。然而，即使移动路径相似的两个台风，其造成的台风暴雨在强度和时空分布上也有不同之处，分析其中的成因是十分有意义的。1614号台风“莫拉蒂”和1617号台风“鲇鱼”这两个台风生成的时间近似，路径也极其相似，但对浙江省造成降水的强度和持续时间却有很大的差异。本文利用Micaps常规观测资料、分辨率为 1°×1°逐6h的NCEP格点资料和浙江省自动气象站加密资料，对2016年9月14—17日和9月28—29日影响浙江的“莫拉蒂”(1614号)和“鲇鱼”(1617号)台风从天气形势、物理量场、锋生作用3个方面进行分析，以期加深对台风暴雨的外部生存环境及内部物理场结构对降水强度和持续时间的关系的认识，提高预报能力。

2 台风实况

1614号台风“莫拉蒂”于2016年9月10日14时在西北太平洋洋面上生成，生成后强度不断加强，至12日上午加强为超强台风；14日掠过台湾南部，于15日03时05分，在福建省厦门市翔安区沿海登陆，登陆时中心附近最大风力15级(48 m/s，强台风级)；之后强度逐渐减弱并向东北方向移动，15日下午减弱为热带低压；穿过江西、安徽、江苏三省并于17日凌晨在黄海南部海域变性为温带气旋(图1a)。

1617号台风“鲇鱼”于9月23日08时在西北太平洋生成，生成后向西偏北方向移动，强度逐渐加强，至27日上午加强为超强台风；27日14时许在台湾花莲市登陆，之后穿过台湾海峡，于28日04时40分前后在福建省泉州市惠安县沿海登陆，登陆时中心附近最大风力12级(33 m,/s，台风级)，之后向偏西方向移动，强度逐渐减弱，28日夜里减弱为热带低压，之后在江西省境内进一步减弱并消散(图1a)。

2016年“莫拉蒂”和“鲇鱼”台风对浙江省的降水影响如图1b、1c，据浙江省自动站资料统计，9月14日20时—17日02时过程雨量在300 mm以上的站点有87个，400 mm以上有12个，其中极大风在10级以上的共有32个站，4个在11级以上，强降水区主要集中在宁波、温州、台州等沿海地区，呈西南—东北走向。9月28日08时—29日20时过程雨量在300 mm以上的站点有74个，400 mm以上有18个，500 mm以上有6个,其中极大风在10级以上的有22个站，4个在11级，强降水区主要集中在浙南南部地区。从两者的过程降水分布看，“莫拉蒂”降水持续时间长，强降水区域较广，主要集中在浙江沿海地区，而“鲇鱼”对浙江强降水影响时间较“莫拉蒂”短，降水强度大，强降水地区集中，主要位于浙南地区，呈东南—西北走向。本文将着重分析造成此次台风暴雨的成因。

图1 台风“莫拉蒂”和“鲇鱼”路径(a)，9月14日20时—17日02时(b:“莫拉蒂”)和9月28日08时—29日20时 (c:“鲇鱼”)降水累计图Fig.1 Typhoon "MERANTI" and "MEGI" track(a), 14 September 20 o'clock to 17 September 02 o'clock (b:MERANTI) and 28 September 08 o'clock to 29 September 20 o'clock (c: MEGI) cumulative precipitation map

3 天气形势和水汽条件

3.1 天气形势

热带气旋的移动一般受副高和西风带环流影响，同时可以分析200 hPa的流场分布来判断高空的辐散情况，有助于分析台风的发生发展以及强度的变化[5]。因此可以通过分析200 hPa和500 hPa的平均位势高度场分布来找出这两次台风的路径以及维持时间的差异。

从图2可以看出台风“莫拉蒂”影响浙江期间，浙江处于200 hPa槽前，高空辐散，有利于系统的维持和发展，而“鲇鱼”影响期间，浙江基本处于均压场中，辐散不明显。从500 hPa上看，“莫拉蒂”、“鲇鱼”期间副高强度中心可达590～592 dagpm，2个台风均位于588线的西侧，高压脊线的位置位于28～30°N之间，受东南引导气流作用，台风主体移动方向以西北向为主。而“莫拉蒂”期间浙江处于副高边缘，从16日08时500 hPa(图略)和路径图(图1a)看，台风强度已减弱至低压并入西风槽系统中，并且有新的台风西移北上使得西风槽向东北方向移动，并且强度减弱。当台风与中低纬其他系统结合时会使降水持续时间增长，说明“莫拉蒂”在影响浙江期间，强度较弱，但持续时间较长，与实况较为对应，从“鲇鱼”的500 hPa平均环流形势看，台风中心强度较“莫拉蒂”强，说明其影响浙江期间强度较强，但是高空无明显辐散，使得低层辐合明显超过高层辐散，因而台风迅速减弱[6]，不能继续保持低压系统的强度。

结合实况降水及以上分析，可以得出台风的强度越强，造成的短时降水越大，维持时间越长，降水的持续时间也随之增加。

图2 “莫拉蒂”9月14日20时—17日02时200 hPa(a)和500 hPa平均环流形势(c)及“鲇鱼”9月28日08时—29日20时 200 hPa(b)和500 hPa(d)平均环流形势(单位：dagpm，阴影区为200 hPa平均散度场)Fig.2 "MERANTI" in S14 September 20 o'clock to 17 September 02 o'clock average circulation situation on 200 hPa (a) & 500 hPa (c) and "MEGI" in 28 September 08 o'clock to 29 September 20 o'clock average circulation situation on 200 hPa (b) & 500hPa (d) (unit:dagpm, the shadow region being 200 hPa average divergence situation)

3.2 水汽条件

充沛的水汽是产生暴雨的三大重要因素之一，低层水汽输送是暴雨的主要水汽来源。可以利用水汽通量场和风场的结合来分析暴雨的水汽来源。

从图3看，14日20时在台湾海峡南部海面上有一个90 g·cm-1·hPa-1·s-1的水汽通量的大值中心，28日08时在浙江南部、福建与广东交界处有≥40 g·cm-1·hPa-1·s-1的大值区，其中前者水汽通量为后者的两倍甚至偏多，但是在“莫拉蒂”活动期间，位于其东南侧有1616号台风“马勒卡”生成并加强，并截断其外围水汽输送带，因此在登陆福建后迅速减弱。

从风场看，低层的东南急流后者较前者偏强，出口区主要位于浙南地区，而前者可影响至浙江沿海地区。随着时间的推移，“马勒卡”台风不断加强，并不断裹挟“莫拉蒂”外围大量水汽，使得“莫拉蒂”外围环流云系迅速减弱，同时中心附近风力迅速减弱，在没有水汽输送带持续不断的输送水汽后，水汽通量大值区也迅速减弱，至15日14时减小至20～40 g·cm-1·hPa-1·s-1之间并向东北移动，从实况降水看，强降水区域由浙南地区移至浙东北，同时强度由6 h 300 mm雨强降至150 mm，降水强度明显减弱，两者发生时间较为配合。随后低层引导气流受“马勒卡”影响转为偏南气流，水汽通量大值区向偏北方向移动并继续减弱，同时对浙江的影响区域也不断减小，至16日08时并入西风槽中，受槽前西南暖湿气流影响，影响区域有所突增并向东北移动，但水汽通量强度并未增强，这与浙江的强降水分布地区以及不断减弱的降水强度较为吻合。随后水汽通量场继续东移北抬，至17日02时完全移至海上，对浙江降水的影响逐渐减弱消失。

图3 “莫拉蒂”(a)和“鲇鱼”(b)850 hPa水汽通量场和风场(单位：g·cm-1·hPa-1·s-1)Fig.3 "MERANTI" (a) and "MEGI" (b) water vapor flux field and wind field on 850hPa level (unit:g·cm-1·hPa-1·s-1)

而“鲇鱼”外围云系在登陆后前期较“莫拉蒂”减弱较慢，同时水汽通量大值区也较之分布广，并受东南和偏东气流影响，大值区向偏西方向移动，因此在对浙江的影响中主要集中在浙南地区。水汽通量大值区和低空急流范围近乎重合，充分体现了强劲东南低空急流输送水汽的特征，为大暴雨的发生发展提供了充足水汽条件，而从两者的重叠区域的演变看(图略)，也较为符合实况强降水区域的分布，从风场的演变看(图略)，“鲇鱼”的低层东南急流虽然偏强，但减弱速度也非常迅速，至29日02时已无明显强盛的东南气流，位于海上的水汽无法及时输送至浙江地区，实况降水强度也迅速减弱，至29日14时，水汽通量大值区基本移出浙江省，同时浙江地区的降水也迅速减弱。

从以上分析可以得出，强盛有力的水汽输送带能为形成台风暴雨提供充沛的水汽，当持续时间长，则暴雨持续时间也会增长，反之，则无法维持长时间的暴雨天气；当水汽输送带弱时，则暴雨强度将有所下降，反之，则加强。

4 中尺度特征分析

4.1 锋生函数

通过锋生函数(图4a、4b)表明，“莫拉蒂”14日20时850 hPa在浙闵沿海地区有较为明显的锋生作用，主要有两个中心，分别位于浙南以及闽南，至15日02时(图略)，两个中心向东北方向移动，至15日20时，在浙江的东部沿海地区一直有大值中心的存在，表明期间一直有较强的锋生作用在影响该地区，结合图4c，实况降水最大值位于浙江中东部的大部分地区以及闽南地区，两者配合较为一致。而从“鲇鱼”的锋生函数看，其大值区与实况降水的大值区分布并不一致，从图4b看浙闵交界处有一大值区，但从实况降水看，降水主要位于浙东南地区，福建北部无明显降水。对比两者的温度平流演变(图略)，可以发现“莫兰蒂”在影响降水期间，一直有连续不断的冷空气输入，但“鲇鱼”影响期间，虽然有冷空气影响，但是持续时间较短。因此考虑锋生带与雨带的分布是否一致主要受冷空气影响时间的长短，有稳定冷空气输入的则较为一致，否则不一致。

4.2 垂直速度和垂直螺旋度

垂直速度可以反映水汽凝结的速度，是形成暴雨的关键因子[7]。垂直螺旋度能反映出大气在垂直空间上的旋转上升和运动特征。研究表明垂直方向的螺旋度比水平方向的螺旋度更有意义，数值越大，表明垂直风切变越大，越有利于强天气发生[8]。

图4 “莫拉蒂”(a)和“鲇鱼”(b)850 hPa锋生函数(单位：10-10℃·m-1·s-1) 以及14日20时—15日20时(c)和28日08时—29日08时降水(d)(单位：mm)Fig.4 "MERANTI" (a) and "MEGI" (b) frontogenesis function on 850hPa (unit:10-10℃·m-1·s-1) and the rainfall of 14∶20-15∶20 (c) & 28∶08-29∶08 (d) (unit:mm)

图5 “莫拉蒂”(a)和“鲇鱼”(b)垂直速度(阴影，单位：10 Pa/s)和垂直螺旋度 (黑线，单位：10-5Pa/s2)沿120°E垂直剖面图Fig.5 "MERANTI" (a) and "MEGI" (b) vertical speed (shadow, unit:10Pa / s) and Vertical spiral (black line, unit:10-5Pa/s2) along 120°E vertical section

从垂直速度沿120°E经向剖面图上(图5)可以看到，15日02时垂直上升速度大值区(≥-3Pa/s)集中在27～28°N(暴雨区)附近，28日08时垂直上升速度大值区(≥-6Pa/s)也集中在27°N附近，对比两者的分布看，“莫拉蒂”的底层垂直速度明显小于“鲇鱼”，且后者的上升运动区最高可达200 hPa，这为水汽的快速凝结乃至降雨的形成提供了很好的动力条件，十分容易形成短时强降水，随后垂直上升速度大值区略有北抬至28°N，从降水实况看后者的强降水区域主要集中在浙南地区，并且强度大、时间短，这与实况较一致。综上所述，垂直上升运动中心区域和暴雨中心基本一致的，垂直速度大小与降水强度也有很好的对应关系。

从图5看，“莫拉蒂”暴雨区上空螺旋呈低层正螺旋度，高层为弱的负螺旋度，高层负螺旋度与低层正螺旋度重叠，使得流体能量耗散减慢，是触发暴雨的动力机制[9]，有利于台风螺旋结构的维持，为浙江地区带来持续性的强降水天气。“鲇鱼”低层的正螺旋度大值区可达80×10-5Pa/s2，并且与垂直速度上升区相重叠，有利于形成短时强降水，随后在28日14时重叠区北抬且中心强度均有所减弱，与“鲇鱼”影响过程期间强降水区分布一致，同时在29°N低层有负螺旋度大值区形成，使得台风“鲇鱼”螺旋结构减弱，降水减弱。

5 总结

本文利用NCEP1°×1°客观再分析资料和地面自动加密观测资料，对2016年台风“莫拉蒂”和“鲇鱼”两次相似路径系统对影响浙江的强降水进行诊断分析，初步得到以下结论：

①此次“莫拉蒂”对浙江降水影响主要表现在持续时间长，强降水分布广，过程雨量大，“鲇鱼”对浙江降水影响主要表现为持续时间短，强降水落区集中，降水强度大。

②台风的强度越强，造成的短时降水越大，维持时间越长，降水的持续时间也随之增加。

③强盛有力的水汽输送带能为形成台风暴雨提供充沛的水汽，当持续时间长，则暴雨持续时间也会增长，反之，则无法维持长时间的暴雨天气，当水汽输送带弱时，则暴雨强度将有所下降，反之，则加强。

④锋生带与雨带的分布是否一致主要受冷空气影响时间的长短，有稳定冷空气输入的则较为一致，否则不一致。

⑤垂直螺旋度越大，越有利于强降水的产生，同时只有在低层正螺旋配合高层负螺旋度才有利于台风系统的维持。

[1] 朱乾根,林锦瑞,寿绍文,等.天气学原理[M].北京:气象出版社,1992,530-532.

[2] 王镇铭,杜惠良,杨诗芳.浙江省天气预报手册[M].北京:气象出版社,2013,52.

[3] 陈久康,丁治英.高低空急流与台风环流耦合下的中尺度暴雨系统[J].应用气象学报,2000,11(3):271-281.

[4] 岳彩军.Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演在台风暴雨研究中的应用进展[J].暴雨灾害,2014,33(3):193-201.

[5] 黄惠镕,潘佳文,孙琼博,等.相似路径台风“苏力”与“潭美”降水差异性比较[A].中国气象学会年会s1 灾害天气监测、分析与预报[C],2015.

[6] 朱乾根,林锦瑞,寿绍文,等.天气学原理[M].北京:气象出版社,1992,549.

[7] 郑传新.010号0104号台风暴雨过程的螺旋度和位涡分析[J].气象研究与应用,2002,23(2):6-8.

[8] 黄滢,郭亮,江源源.“黑格比”和“莎莉”两个相似台风暴雨对比分析[J].海洋预报,2010,27(1).

[9] 朱健,沈晓玲.“云娜”台风暴雨的Q矢量与螺旋度诊断分析[J].科技通报,2007,23(1):22-27.

Comparative analysis of the effects of typhoon "MERANTI" and "MEGI"with similar track on precipitation in Zhejiang Province

LIAO Junyu, GONG Liqing, JI Dan

(Quzhou Meteorological Office of Zhejiang Province, Quzhou 324000, China)

Based on NCEP 1°×1°objective reanalysis data and ground automatic encryption observation data,typhoon "MERANTI" and "MEGI" with similar track in 2016 were compared and analyzed from three aspects: altitude situation, physical quantity field and frontogenesis in this study. The results show that: the stronger the intensity of the typhoon is, the shorter the precipitation is, the longer the duration is, the longer the duration of precipitation is.Water vapor transport belt plays an important role in the formation of typhoon rainstorm. The consistence between frontogenesis and precipitation belt is mainly affected by the duration of cold air influence. With stable input of cold air, there is consistence, or there will be inconsistence. The greater the vertical helicity is, the more favorable condition will occur for precipitation.

MERANTI; MEG; moisture sources; vertical helicity; the frontogenesis function

2016-12-03

廖君钰(1991—)，女，助工，主要从事短期天气预报工作，E-mail：liaojunyu0602@163.com。

1003-6598(2017)03-0035-06

P458.1+24

B