台风“烟花”对山东的影响和多模式检验

2021-12-17张秀娟

农业灾害研究 2021年8期

关键词：烟花暴雨台风

张秀娟

摘要本文利用自动站加密资料、micaps数据、雷达资料，诊断和分析台风“烟花”造成山东暴雨的成因，并检验多个模式的预报效果。结果表明：EC预报较为稳定、准确，短期强降水预报效果好。

关键词台风“烟花”;暴雨;成因;分析;检验

中图分类号：P444 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）08–0070–03

Influence of Typhoon "fireworks" on Shandong and its Multi-mode Test

ZHANG Xiu-juan （Jinan Weather Mod-ification Center， Jinan， Shandong 250102）

Abstract Using the encrypted data of automatic station， MICAPS data and radar data， the causes of Rainstorm in Shandong caused by Typhoon "fireworks" are diagnosed and analyzed， and the prediction effects of several models are tested. The results show that EC prediction is more stable and accurate， and the short-term heavy precipitation prediction effect is good.

Key words Typhoon "fireworks"; Rain-storm; Cause analysis; Pattern checking

台风形成的暴雨和大风会对城市、农村都产生较大影响，如洪涝、滑坡等都会造成严重的危害。台风也引起了众多学者的关注和研究。不同的大气环境场会形成不同的移动路径、下垫面及高层冷空影响，导致台风结构发生变化，这种结构变化会对暴雨落区产生影响，路径与结构的不确定性增加了台风预报的难度[1]。台风暴雨主要分为3种类型：台风环流本身造成的暴雨、台风与中纬度系统相互作用造成的暴雨、地形影响形成的暴雨[2]。台风登陆后，上游地区的冷空气会侵入内部，导致台风变性[3-4]。陈联寿等[5] 认为台风变性的主要能源是斜压能量。台风与其他天气系统相互作用而获得不稳定能量，导致变性台风产生暴雨[6-8]。

2021年，第6号台风“烟花”于7月18日02：00在西太平洋生成，30日17：00停止编号，历时183 h。台风“烟花”生命长、强度大，直径达1 500 km，影响范围大，移动速度慢，在我国陆上滞留时间长达95 h，为1949年以来在陆地滞留时间最长的台风。

1 实况

受台风“烟花”影响，山东出现暴雨和大风天气。此次台风过程在山东产生的暴雨有以下特点：

（1）持续时间长。“烟花”外围云系自7月27日18：00开始影响山东南部并产生降雨，至30日05：00降雨结束，持续时间59 h。

（2）降雨量大。山东省平均降水量93.2 mm，单站最大降水量达305.8 mm（临沂蒙阴雨王庙）。台儿庄（182.7 mm）、薛城（154.1 mm）2个站点达到极端降水事件标准。

（3）小时雨强较大。最大小时雨强50.9 mm（聊城东昌府凤凰）。

（4）影响范围广。降水量50 mm以上有1 350个站点，且超过250 mm的站点有13个。此次降水过程正值汛期，长时间的降水、短时强降水与大风造成部分地市玉米倒伏，房屋倒塌和滑坡。

2 暴雨成因分析

2.1 环流背景

在7月26—29日台风登陆影响期间，500 hPa大陆高压位于青藏高原，8号台风“尼伯特”在日本东南洋上，副热带高压位置异常，偏北偏东，贝加尔湖以北阻塞高压稳定少动，贝加尔湖以南受到稳定的西风槽控制，在高层形成东西高、南北低的“鞍型场”形势。前期，台风“烟花”与周围天气系统相距甚远，在副高外围弱的东南气流引导下缓慢向西北移动。28日20：00，“烟花”在两高之间缓慢移动，在安徽境内回旋，随着第8号台风“尼伯特”北上，副热带高压东退，中纬度西风槽缓慢东移并逐渐加深，“烟花”并入西风槽，受槽前引导气流影响，“烟花”转向东北行。29日，“烟花”在块状副热带高压的西侧，环流引导气流加大，北移速度加快。在这种环流背景下，“烟花”从26日08：00开始影响山东，到 30日08：00基本结束，造成山东长达4 d的降水。

通过200 hPa和低层925 hPa的天气图可以分析得出，高层200 hPa有明显的高空急流，低层925 hPa有偏东急流，台风“烟花”处于高空急流入口区右侧，低层气流的前方，高层的抽吸作用有利于“烟花”长时间维持降水。

2.2 水汽条件

受逆时针旋转“烟花”环流的东南侧与副热带高压西侧的东南急流控制，在山东上空有明显的水汽輻合，且东南气流带来水汽，形成负的水汽通量散度，在台风中心的北侧有强的水汽辐合中心，强度约-2×10-3 kg/（m2·s），在近地层比湿为14～18 g/kg，水汽输送与辐合增加了大气的可降水量，为降水的形成提供了充足的水汽。

2.3 动力条件

从7月28日20：00和29日08：00的850 hPa垂直速度场（图1）可以看出，受到“烟花”外围气流的影响，上升气流大值区的中心（最大值约1.3 Pa/s）从山东省东南部逐渐向北移动，29日08：00上升气流大值区到达鲁中以北，上升大值区有丰富水汽（相对湿度≥90%）。在垂直上升速度极值区形成明显的弧状，且主要位于“烟花”的前部（偏北偏东位置）。低层明显的东南急流为山东上空提供了非常强的水汽输送，风的辐合导致在倒槽顶部有水汽通量辐合，配合强的上升运动，山东局地出现短时强降水。

2.4 冷空气作用

28日夜间，西风槽东移南伸，“烟花”北上进入西风槽内，槽后冷空气入侵，在鲁西北有明显的高能舌区，低层偏南气流输送暖湿气流，高层冷空气的加入导致层结不稳定，对台风的降水有增幅作用（图2）。

3 雷达图

从雷达组合反射率可以看出，7月28日，山东收到“烟花”的外围云系的影响，出现螺旋雨带，降水分布松散，台风逆时针旋转的同时北上，在台风倒槽前端出现大片区域的积状云降水，回波结构密实，大部分回波强度超过35 dBz，部分超过50 dBz，出现短时强降水。在台风北移的过程中，降水回波不断生成，类似于列车效应，导致长时间降水，整个过程的降水量累加出现大值区（图3）。

4 模式预报检验

4.1 路径检验

通过EC模式和GRAPES-MESO模式对比台风“烟花”的路径预报与实况发现，EC模式從25日08：00开始预报路径基本稳定，特别是25日08：00、27日20：00和28日20：00三个起报时次的路径预报均与实况较为接近。GRAPES-MESO模式25日与26日起报的路径与实际路径走向相似，均为登陆后先西北再转北，但27日08：00起报时次及之后的预报路径与进入山东后的实际路径偏差较大（图4）。针对台风“烟花”的路径，EC模式预报稳定且可信度高。

4.2 降水检验

选取EC、GRAPES-MESO、NECP-GFS、GRAPES-GFS，检验台风“烟花”过程大雨以上量级落区的36 h、48 h、60 h的预报，选取预报结果较好的前两位进行统计，得到结果（表1）。 EC预报结果最好的时间段有5次，次优的有4次; GRAPES-MESO 预报结果最好的时间段有3次，次优有2次; NECP-GFS 预报结果最好的有1次;整个过程，GRAPES-GFS 的预报效果较差，可信度最低。在36 h、48 h、60 h落区预报结果中，EC的落区预报在台风的北部和西部空报较多，在其东侧和东南侧出现漏报的情况。EC模式预报较稳定，台风外围云系产生的强降水能在EC模式28日及之前起报的预报结果中反映出来， GRAPES-MESO 在28日之后起报的落区预报表现较好，特别是36 h预报。

5 小结

台风“烟花”生命长、强度大、范围广、移速慢、陆上滞留时间长，造成山东降雨范围广、小时雨强大，持续时间长、累积雨量大。通过分析台风“烟花”的环流背景和物理量场，并进行模式对比发现：

（1）副热带高压和青藏高压对峙，导致台风“烟花”西北行，并在安徽境内回旋，8号台风“尼伯特”北上，副热带高压东退，西风槽东移南伸，“烟花”与西风槽结合，向北偏东移动。

（2）低层急流提供充足的水汽、向上的垂直运动以及水汽辐合，为降水的形成提供了必要的水汽和动力条件。西风槽的冷空气入侵高中层，增加了不稳定条件，利于产生强降水。强降水落区主要位于台风中心的北侧和倒槽的顶部。

（3）模式预报台风“烟花”路径分歧较大，通过对比发现EC预报较为稳定、准确，短期强降水预报效果佳。

参考文献

[1] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2003.

[2] 徐祥德，陈联寿，解以扬，等.环境场大尺度锋面系统与变性台风结构特征及其暴雨的形成[J].大气科学，1998（5）： 69-77.

[3] 赵小平，朱晶晶，樊晶，等.强台风海鸥登陆期间近地层风特性分析[J].气象， 2016，42（4）：415-423.

[4] 赵震.2016年台风“莫兰蒂”结构特征的多源卫星探测分析[J].高原气象，2019 ，38（1）：156-164.

[5] 陈联寿，丁一汇.西太平洋台风概论[M].北京：科学出版社，1979.

[6] 朱佩君，郑永光，陶祖钰.发生在中国大陆的台风变性加强过程分析[J].热带气象学报，2003（2）：157-162.