台风“古超”环流影响下闽东大暴雨物理量诊断分析

李碧寒，张翔宇，林 冰

1.安徽省马鞍山市气象局，安徽马鞍山 243000；2.福建省宁德市气象局，福建宁德352100；3.福建省福州市预警信息发布中心，福建福州 350000

我国是世界上台风登陆最多、灾害最重的国家，平均每年登陆我国的台风有7~8个，受台风影响的地区常常会出现暴雨天气，甚至会有特大暴雨和伴随爆发性洪水，造成的破坏性和灾害都非常强[1]。陈联寿[2]将台风引起的暴雨分为台风环流本身直接引起或台风远距离间接引起，也就是台风远距离暴雨。并指出台风暴雨的强弱不单单取决于由台风的强度，还与其他因子有密切的关联。台风远距离暴雨一般情况下指的是在南方登陆的台风给北方地区带来的强降水过程。张雪晨等[3]通过研究2011年8月26—27日发生在安徽的一次台风远距离暴雨中得出，中纬度系统和台风外围环流的相互作用下，对降水的增幅有明显影响。张清华等[4]通过研究0903号热带风暴“莲花”，指出台风低槽外围西南急流，强对流性不稳定层结，低层强辐合、高层强辐散高低空配置，有利于远距离台风暴雨的出现。

每年闽东地区受台风暴雨影响较大，但以台风环流本体带来的暴雨为主[5-8]，由远距离台风造成的暴雨的个例和研究都较少，也往往因其难以预测而造成巨大的损失。2017年9月7日，台风“古超”位于福建与台湾海峡之间，最近位置距离宁德仍有287 km。受其影响，宁德全市普降暴雨到大暴雨。台风“古超”引起的暴雨天气属远距离暴雨个例，预报技术难度大。本文拟通过研究此次难遇个例，探讨台风远距离暴雨发生、发展的规律，以拓宽台风暴雨的预报思路，对闽东沿海地带的防灾减灾具有十分重要的意义。

1 降水实况

受高空槽和冷空气以及台风“古超”外围环流影响，2017年9月7—8日宁德市普降暴雨到大暴雨。统计全市126个自动站，降水超过50 mm的自动站有42个，超过100 mm的有18个，最大为蕉城区金涵畲族乡（180.5 mm），其次为柘荣县黄柏乡（157.8 mm），最大小时雨强为蕉城区金涵畲族乡（121.4 mm）。强降水区主要集中在北部山区及宁德城区。这次降水过程主要分为7日20:00~8日08:00和8日08:00~20:00两个较强时段，具有小时雨强大、持续时间长、局地特征明显等特点。

2 环流背景及影响天气系统

2.1 环流背景

从7日08:00 500 hPa高 度 场（图1）上看，西太平洋副热带高压588线位于浙江、江西北部，位置比较偏北，福建省处于588线控制之下，脊线在25°N，中纬度地区从东北至长江下游有一高空槽，位于120°E~130°E。槽底延伸至福建省北部，引导槽后冷空气南下，逐渐影响全省。台风“古超”7日08:00已减弱为热带低压，位于台湾海峡，中心距闽粤交界东南方约200 km（118.9°E，22.8°N），所以扩散南下的冷空气与台风北侧外围的东南风所携带的暖湿气流于宁德市北部产生冷暖气流交汇，触发对流的发生发展。

2.2 主要的影响天气系统

从850 hPa风场来看，7日14:00热带低压处于台湾海峡，在福建省东南位置，热带低压沿着全省沿海北上，全市开始受到其外围环流的影响。从夜间20:00（图2a）起，随着低压进一步北上，受偏南风气流影响。一方面由于风速逐渐加大，携带了大量的水汽，另一方面偏南风在全市有明显的风速辐合，为持续强降水提供了有利的条件。

从7日20:00 925 hPa风场（图2c）来看，宁德北部到浙江南部位于大陆冷高压底部，有弱冷空气从沿海渗透南下，与低压北部的偏南暖湿气流交汇，形成不稳定层结。另外，由于宁德市前期长时间为副高控制，积累了大量的不稳定能量，弱冷空气的扩散，触发了不稳定能量的释放。

从8日08:00的850 hPa风场（图2b）来看，热带低压主体移至全市上空，虽然其本体环流不明显，但是在沿海仍有东南风与西北风的汇合，造成明显的上升运动，产生降水。从925 hPa风场（图2d）看，沿海有完整的环流存在，环流北部仍有弱冷空气的卷入。

图2 850 hPa风场（a.9月7日20:00；b.9月8日08:00）和925 hPa风场（c. 9月7日20:00；d.9月8日08:00）

3 物理量的诊断分析

3.1 K指数

K指数是综合了垂直温度梯度、低层水汽含量和湿层厚度的一个物理量，可以用来表征大气中低层暖湿温度和大气稳定度，K指数越高，大气层结越不稳定。根据以往的预报经验，夏季午后，当K指数＞35℃时，大气中就具有较高的潜能，有利于对流的发生发展。而从7日20:00 K指数实况来看，全市上空K指数已经＞37.5℃，局部甚至超过40℃，在这个时次仍有K指数的大值区，说明上空积累了较高的不稳定能量。8日08:00上空K指数较昨晚稍许减弱，但是大于40℃的区域有所扩大，且位于全市沿海，说明当时的不稳定能量仍旧很强。

3.2 上升运动条件

强烈的上升运动是形成强对流天气的重要条件之一。从7日20:00散度垂直剖面图（图3c）来看，在27°N附近，200 hPa为散度的正值中心，而低层为散度的负值中心，表明高层辐散、低层辐合，这种配置有利于加强空气的抽吸作用，即有利于上升运动的加强。对应同时次的垂直速度图（图3a）也可以看出，全市中低层均存在负的垂直速度中心，表明具有深厚、强烈的上升运动。对比8日08:00的散度垂直剖面图（图3d）和垂直速度剖面图（图3c）可以看出，上升运动持续时间较长，但中心值较7日20:00有所减小，且中心位置更靠近26°N左右，反映了该时段宁德市蕉城区的强降水分布。

图3 垂直速度沿120°E垂直剖面图（a.9月7日20:00；c.9月8日08:00）和散度沿120°E垂直剖面图（b.9月7日20:00；d.9月8日08:00）

4 雷达特征分析

由雷达拼图可见，7日20:36，宁德市西北山区已有较强对流回波发展，受500 hPa偏西引导气流影响，对流云团逐渐向东部发展。7日23:00，在柘荣附近，冷暖空气交汇促进了对流云团的发展与维持，回波强度达到了55 dBz以上，产生了雷暴、短时强降水等强对流天气。

8日09:42，台风“古超”北侧的对流云团在蕉城区发生发展，回波强度虽然较夜间有所减弱，但由于减弱的低压环流移速较慢，输送了丰富的水汽，降水效率较高，出现了此次过程最大小时雨强（121.4 mm）。之后，随着环流逐渐入海，对流云团趋于减弱消散,降水也趋于结束。

5 结论

此次强对流天气过程是在大尺度环流背景下，500 hPa高空槽偏北东移和低层弱冷空气扩散南下和台风“古超”环流的共同影响，配合大气不稳定能量的积聚和动力抬升等诸多因素共同作用下产生的。500 hPa中纬度槽东移，引导弱冷空气扩散南下，与台风“古超”北侧的东南暖湿气流在宁德市交汇，触发了对流的发生发展。

从物理量分析结果来看，K指数普遍大于37.5℃，大气具有较高的层结不稳定度；高层有干冷空气入侵，低层有高能高湿区，具备了较好的对流触发条件；高层辐散低层辐合形成的抽吸运动也提供了良好的动力抬升条件。

当监测到雷达回波强度增强时，结合对天气系统和物理量条件的主观判断，要及时发布强对流、强雷电等天气的预警。