1804号台风“艾云尼”造成广州市特大暴雨的成因分析

杨守懋，王娟怀，郭腾，王亚楠，郭飞云

（1.广州市白云区气象局，广东广州 510000；2.广东省气候中心，广东广州 510000；3.广州市气象局，广东广州 510000）

台风暴雨是台风灾害的主要形式之一，其影响范围广、危害程度重，常常引发洪水、城市内涝、滑坡、泥石流等一系列次生灾害，造成巨大的经济损失及社会影响。台风暴雨一直以来是气象研究工作中的重点课题，李英［4]指出，在西风槽携带较强冷平流、正涡度平流配合槽前高空辐散的形势下，台风较容易维持和变性发展，从而影响降水的强度；程正泉等［5-6]指出，台风的降水量受大陆环境大气稳定度、西南气流的水汽输送、下游高温高湿的大气影响，高空的强辐散场存在时登陆台风往往会造成大范围强降水。除此之外，台风暴雨的强度及落区还受台风本身强度、范围、结构以及大尺度环流、水汽供应、冷空气、山脉地形、高空急流的位置和强弱及中尺度对流涡旋等的影响［7-14]。尽管目前对台风暴雨的研究已取得很多成果，但台风登陆后带来暴雨的强度和分布预报难度仍较大。因此开展台风登陆后暴雨研究，对防御台风暴雨灾害、减少人民生命财产损失具有重要意义。

针对1804号台风“艾云尼”登陆后对广州造成特大暴雨的原因，本研究主要分析该次特大暴雨前后的天气背景、物理量特征等，了解该次台风特大暴雨的成因，以期能为以后的业务工作提供一些借鉴和预报经验。本研究选用的资料为广东省86个国家气象站、302个区域自动气象站的逐时降水、风速、风向资料；NCEP／NCAR（2.5°×2.5°）逐6 h再分析的要素场资料，广州多普勒雷达基本反射率资料。

1 “艾云尼”台风概况

台风“艾云尼”在南海南部生成，2018年6月2日14：00（北京时，下同）加强为热带低压，5日08：00加强为热带风暴，6日06：00在湛江徐闻沿海地区登陆，之后在雷州半岛附近回旋，11：00移入琼州海峡，14：50在海口市沿海再次登陆；7日20：30，“艾云尼”在阳江海陵岛第3次登陆；9日02：00移入广州市境内，强度持续减弱，08：00在广州北部一带减弱消失，中央气象台停止对其编号。图1为“艾云尼”路径图，受“艾云尼”影响，5日00：00—9日24：00，广东省大部分市县出现了暴雨到大暴雨，局部特大暴雨，广东全省平均累计雨量214.2 mm，有47个气象站录得500 mm以上的累计雨量，有1 187个气象站录得250～500 mm的累计雨量，有973个气象站录得100～250 mm的累计雨量。台风“艾云尼”是2018年登陆广东的首个台风，虽然登陆强度仅为热带风暴级，但具有“路径复杂、近海加强、移动缓慢、生命史长、降雨量大”的特点。

图1 1804号“艾云尼”台风实时移动路径及强度变化

广州市于6月7日出现暴雨到大暴雨，8日出现特大暴雨，台风“艾云尼”作为强度仅为热带风暴级别的台风却给广州带来特大暴雨，在历史上较为少见。图2为广东86个国家气象站、广州302个区域自动气象站在“艾云尼”影响广州时的降水监测资料，主要有两段降水，第1时间段为7日00：00—20：00，“艾云尼”第3次登录前在南海移动时外围云系带动西南季风北上带来强降水，其中广州市的南部，累积雨量100～200 mm，中部累积雨量50～100 mm，北部累计雨量＜50 mm。从预报情况来看，预报基本与实况相符，预报成功。第2时间段为8日01：00—9日04：00，台风“艾云尼”在阳江登陆后其本体密蔽云区带来的降水，其中广州市的东部及北部山区，累积雨量300～400 mm，中部南部累积雨量150～300 mm，南部沿海平原累积雨量＜150 mm。雨量的分布北多南少，与广州北高南低的地形一致，山区雨量多于沿海平原和内陆，表现出台风暴雨迎风坡降水量较大的分布特征。此段特大暴雨降水过程累计雨量大、雨强大，远超预期，普遍漏报。本研究针对此段特大暴雨降水过程展开分析，探究其原因。

图2 广东省2018年6月7日00：00—20：00（a）和8日01：00—9日04：00（b）降水分布（单位：mm）

2 气候背景及环流形势

2018年5月中下旬广东出现连续16 d的高温炎热少雨天气，在“艾云尼”到来之前前汛期降水偏少50%，南海季风于6月第1候爆发，爆发偏晚，“艾云尼”在南海季风爆发的第1候生成登陆广东，较常年（6月27日）偏早21 d，受“艾云尼”和南海季风爆发共同影响，广东各地出现持续性强降水。

在500 hPa形势图（图略）上西太平洋副热带高压较常年脊线偏东，且继续东退，“艾云尼”台风位于副高西侧，距离副高主体较远，北侧西风槽距离台风主体较远，其东西两侧均有高空反气旋控制，处于高空鞍形场环境中，引导气流较弱，致使其移动缓慢；东侧的高空反气旋给台风向北的引导气流，而西侧的高空反气旋则提供向南的引导气流，东西两侧反气旋的掣肘以及菲律宾东侧热带系统的发展，使得它在雷州半岛南部到海南北部逆时针打转。而在6日14：55其在海南2次登陆后受东侧外围副热带高压的弱引导气流引导向偏北方向移动，使得其于7日夜间再次登陆阳江海陵岛。

3 物理量场分析

3.1 水汽条件

从图3的2019年6月8日对流层（1 000～300 hPa）整层积分水汽通量场可以看出，6月8日经孟加拉湾的索马里急流和和越赤道北上气流不断向南海输送水汽，在“艾云尼”西南侧，有一条西南季风水汽输送带，“艾云尼”东侧，有一条偏东的水汽输送带，两股暖湿气流不断向台风内部输入能量，并随着台风北上，为“艾云尼”提供充足的水汽来源，珠江口正处于水汽输送的大值区，且存在西南气流与偏东气流的辐合，这些都为广州大暴雨的发生提供了充足的水汽和能量。

图3 6月8日对流层（1 000～300 hPa）整层积分水汽通量场（单位：kg·hPa-1·m-1·s-1）

3.2 假相当位温

选择广州市的位势中心附近点（23.2°N，113.5°E）作假相当位温的高度-时间剖面图（图4）。

从图4可以看出，7日00：00开始，地面至500 hPa高度范围内各层的假相当位温均增大，假相当位温的增大一直持续到8日20：00后，700 hPa高度层假相当位温达到最大值350 K，随后开始下降。假相当位温的增大幅度与降雨强度的变化具有一致性，假相当位温的增大对应着温度、湿度的上升，表征着能量的增强，为暴雨的发生提供了充足的能量条件。

3.3 散度场

本研究对出现特大暴雨的6月8日沿广州中线113.5°E经线求散度的经向-高度剖面图，如图5所示。由图5可以看出，8日广州上空600 hPa以下为风速辐合区，且上空600 hPa以上均有明显辐散区与之配合，也就是始终维持着低层辐合、高层辐散形势，这种配置即抽吸作用有利于上升运动维持。另外可以看出8日14：00前后低层相对散度降低，散度最低达到-1.6×10-5s-1，也即低层辐合增强、上升运动增强，强的上升运动有利于暴雨的产生，与实际降水强度变化一致。同样涡度场也表现出低层正涡度、高层负涡度（图略），再配合充沛的水汽辐合抬升条件，以及850 hPa西南季风与偏东风的辐合有利于特大暴雨的发生。其中8日广州南部地区低层辐合较强，此时低层为较强的偏南气流，在偏南气流作用下，水汽辐合抬升过程中向北输送，这也与雷达回波生成及移动的演变特征一致，同时在广州北部地区高层辐散更为明显，致使广州北部雨强大于南部，出现特大暴雨。

图5 2018年6月8日08：00（a）、14：00（b）、20：00（c）900～400 hPa沿113.5°E的散度（单位：10-5 s-1）经向-高度剖面图

4 雷达回波演变

分析广州多普勒天气雷达基本反射率1.5°仰角产品发现，6月8日特大暴雨雷达回波演变可分为3个阶段。

第1阶段：白云、花都强降水，6月8日13：00起带状雷达回波带自西向东缓慢移动并不断发展影响广州，回波带状特征明显，主要是由南侧生成的单体随着西南风场向东北移动并不断合并加强形成，列车效应明显，回波主要位于广州西北部，回波强度普遍在35 dBz以上，其中14：00前后回波中心强度达到55～60 dBz。在整层西南风场的引导下，回波的移动方向为东北方向，同时回波西南侧不断有新的回波生成并入发展，在13：00—16：00整个降水雨带也随之呈东北走向，回波中心55～60 dBz的位置主要位于白云、花都及广州城区北部，这些地方在15：00均录得时降水量超过80 mm的强降水。

第2阶段：番禺、广州城区强降水，16：00—20：00，西南侧新生成的单体不断合并发展为一条新的带状回波，回波中心55～60 dBz的位置位于广州中南部，番禺、广州城区一带，并向东北移动，番禺、广州城区分别在18：00、19：00录得时降水量超过50 mm的短时强降水。

第3阶段：从化、增城强降水，20：00后回波略减弱并继续东北移，此时回波中心50～55 dBz的位置位于从化、增城一带，从化在22：00录得时降水量达30 mm的强降水。

5 结论

1）该次特大暴雨降水分布北多南少，与广州北高南低的地形基本一致，山区雨量多于沿海平原和内陆，表现出台风暴雨迎风坡降水量较大的分布特征，产生降水的云系主要是“艾云尼”本体对流沿切向发展的较强螺旋云带。

2）通过对环流背景场分析，认为“艾云尼”处于高空鞍形场环境中，引导气流较弱，致使其移动缓慢，并在两股引导气流的作用下在雷州半岛南部到海南北部逆时针打转。6月6日在海南2次登陆后受东侧外围副热带高压的弱引导气流引导向偏北方向移动，使得其于7日夜间再次登陆阳江海陵岛。西南季风与偏东气流2条水汽输送带为“艾云尼”提供充足的水汽，有利于该次特大暴雨的产生。

3）低层辐合、高层辐散的“抽吸”作用为特大暴雨的产生提供强有力的动力抬升条件，8日14：00广州南部低层辐合更强、北部高层辐散更强，在强劲的偏南气流作用下水汽向北输送，致使北部雨强更大。6月8日特大暴雨出现时假相当位温增大幅度与降雨强度的变化具有一致性。

4）“6·8”特大暴雨第1阶段是由带状回波向东缓慢移动并合并新生回波单体所产生的降水；第2阶段的大暴雨是由南侧稳定少动的块状强回波单体发展合并形成的带状回波产生的降水；第3阶段的强降水是由带状回波的东移合并造成。