2023年台风“杜苏芮”残余水汽对吉林省暴雨成因分析

单岩超 张富龙 李欣 阮文哲

摘要 利用NCEP/NCAR再分析资料以及吉林省降水量观测资料，分析了降水期间环流形式，应用HYSPLIT模型研究水汽来源与运动轨迹，得出以下结论：暴雨期间588线位于40°N附近，850 hPa存在明显低空风切变，雨区上空假相当位温随高度先增大后减小，垂直上升运动强烈；水汽主要来源于西太平洋，且水汽高度主要集中在中低层；水汽气团先向西北方向移动，到达山东半岛附近受西风急流影响将水汽输送至雨区；暴雨期间水汽输送较强，雨区水汽含量充沛。

关键词 暴雨；吉林省；水汽轨迹；水汽输送

中图分类号：P458.1+21.1 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）12–0-03

Analysis of Residual Water Vapor of Typhoon “Dusurai” in 2023 on the Cause of Rainstorm in Jilin Province

Shan Yan-chao et al（Fuyu Meteorological Bureau， Fuyu， Jilin 131300）

Abstract Based on the NCEP/NCAR reanalysis data and the precipitation observation data of Jilin Province， the circulation pattern during the precipitation period was analyzed， and the HYSPLIT model was used to study the water vapor source and movement trajectory. The following conclusions were drawn： during the rainstorm， the 588 line was located near 40°N， and there was an obvious low-level wind shear at 850 hPa. The pseudo equivalent potential temperature over the rain area first increases and then decreases with height， and the vertical upward movement was strong. Water vapor mainly comes from the western Pacific， and its height was mainly concentrated in the middle and lower layers. The water vapor mass first moves northwest and reaches the vicinity of the Shandong Peninsula， where it was transported to the rainy area by the influence of the westerly jet. During the rainstorm， the water vapor transmission was strong， and the rain area has abundant water vapor content.

Key words Rainstorm; Jilin Province; Water vapor track;Water vapor transport

暴雨預报是大气科学领域难度最大的问题之一。廖晓农等[1]分析了孟加拉湾海域水汽通道，发现源于该地区充足的水汽是造成2012年夏季强降水的最主要因素。Brimelow等[2]对暴雨天气进行气团后向轨迹追踪，并追溯出暴雨的水汽源地。利用HYSPLIT模式分析了2023年8月1—4日吉林省暴雨过程的水汽源地与输送路径对暴雨的影响。

1 特大暴雨概况

受2023年的5号台风“杜苏芮”残余水汽北上和副高后部切变共同影响，吉林省中西部地区及延边北部出现持续性强降雨天气。舒兰市永胜林场累计降水量高达500.6 mm，榆树市长发村24 h降水量为284.9 mm，均打破了历史极值（图1）。

2 暴雨的大尺度环流背景

2023年8月2日08：00，500 hPa中高纬地区存在2个低涡中心，贝加尔湖附近有弱脊，吉林黑龙江交界处存在明显风切变，副热带高压位置异常偏北，切变线稳定少动（图2），为暴雨产生提供了稳定的大尺度高空环流形式。由于西风急流的带动，大量暖湿空气向雨区输送，急流北侧的暖风式切变形成大量层结不稳定能量，加之有利的地面辐合及上升运动触发不稳定层结，造成此次吉林省持续性强降水。

3 暴雨物理量条件分析

选取全省降水量最大的2个地面区域观测站，榆树市长发村（44°58′44″N，126°19′42″E）与舒兰市永胜林场（44°25′06″N，127°21′55″E）作为研究区域，探讨了暴雨过程的降水机制。

3.1 热力条件

2023年8月1日20：00—4日08：00榆树市长发村近地层存在假相当位温低值区（图3a），垂直方向上假相当位温从近地面到600 hPa附近经历随高度先增大后减小的变化过程，榆树市长发村上空能量高、湿度大。3日20：00，等假相当位温线梯度再次变大，雨区从近地面到600 hPa上空附近再次形成假相当位温随高度先增大后减小的变化过程，故再次形成降水。

舒兰市永胜林场上空假相当位温场垂直空间分布与榆树市长发村大致相同（图3b），均在1日20：00和3日20：00 2个时段等假相当位温线梯度增大，假相当位温随高度先增大后减小。

3.2 动力条件

2023年8月1日20：00—4日08：00强降水期间，榆树市长发村上空整层均为垂直上升运动（图4a）。2日20：00—3日08：00前后，低层850 hPa高度附近存在负的垂直速度大值中心，达到-1 Pa/s以上，此时上升运动最为强烈。从8月2日08：00—4日08：00，850 hPa高度以下均为负的散度场，高层为正的散度场，构成了低层辐合高层辐散的动力条件，其中，8月3日08：00存在负散度大值中心，此时低层气流辐合最为显著。8月3日08：00—4日08：00兰市永胜林场上空存在负的垂直速度大值区（图4b），尤其是在雨强最大时段8月3日20：00前后，最大上升运动速度中心达到-2.4 Pa/s以上，垂直上升运动最为强烈。同时，850 hPa存在负的散度场中心，低层辐合高层辐散的垂直环流形式尤为明显。

3.3 水汽条件

2023年8月2、3日吉林、辽宁及内蒙古上空有较强的水汽通量平均场（图5）。其中，吉林省处于水汽通量平均场大值区，中心强度达到600 kg/（m/s）以上。水汽通道在太平洋上台风外围气旋带动下为西北方向，在山东半岛与西南急流相遇发生明显转向，水汽通道转为东北方向及吉林省地区输送水汽。

2023年8月1日20：00—2日20：00及3日20：00—4日08：00这2段时间内，榆树市长发村上空等比湿线梯度增大（图6a），比湿增加尤为明显。8月2日20：00—3日20：00，850 hPa以下水汽通量散度为负的大值区，中心强度达到-20×10-7 kg/（m2·s）。舒兰市永胜林场上空在8月1日20：00—2日20：00及3日20：00—4日08：00为比湿大值时间段（图6b）。8月3日20：00前后，具有明显的水汽辐合中心，水汽条件、热力条件、动力条件三者相互不断配合，造成此时段的短时强降水。

综上所述，此次吉林省特大暴雨的水汽源地主要是太平洋地区，水汽经过长距离、大范围的输送到达雨区，并在低空形成辐合，水汽聚集，中低层对流云团发展，配合有利的动力、热力条件形成此次吉林省特大暴雨过程。

4 区域水汽轨迹追踪及水汽条件分析

以暴雨区雨量最大自动站所在位置（43.5°～45.5°N，126.5°～128.5°E）作为空间起点，降水最集中时段（2023年8月3日21：00）作为时间起点，水平方向上每隔1°为1个起始点，设置追踪模式输出位置點的时间周期为12 h。在不同高度上，设置模式以500、1 500 m分别为垂直方向起点，对应的起始区域的平均位势高度为900、800 hPa（图7）。

对流层低层900 hPa水汽气团全部来自于西太平洋海面，在台风气旋北部的外围东南风作用下，水汽气团向西北方向移动，8月2日前后到达山东半岛附近受低空西风急流影响转向东北方向移动，受地形抬升作用气团高度有所上升，并随着西风带将水汽输送至雨区。

中层，影响暴雨的水汽气团轨迹分为2股，其中，水汽贡献最大的来自西太平洋海面，在台风气旋北部的外围东南风作用下移动至我国内陆河套地区，且受地形作用气团高度抬升，受西风急流影响水汽气团到达雨区。中层另外一条水汽气团轨迹的起点来自南海海面，在南风气流带动下向北运动与来自西太平洋的水汽气团汇合，共同随着西风急流到达雨区。

5 结束语

（1）暴雨期间副热带高压位置异常偏北，使吉林省上空切变线稳定少动。850 hPa上吉林省受低空西风急流控制，在吉林西部存在明显低空风切变。

（2）暴雨期间降水量最大的2个站点上空均有垂直方向上的假相当位温随高度先增大后减小的变化过程，具备能量高、湿度大的不稳定条件。舒兰市永胜林场的垂直上升运动最为强烈，850 hPa存在负的散度场中心，低层辐合高层辐散的垂直环流形式尤为明显。

（3）2023年8月2日、3日吉林上空有较强的水汽通量平均场，且水汽通道的范围与区域轨迹追踪的分析结果相一致。暴雨过程中降水量最大的2个站点等比湿线梯度均增大，比湿增加尤为明显，850 hPa以下水汽通量散度为负的大值区，具有明显的水汽辐合中心，雨区水汽含量较为充沛。

（4）此次吉林省暴雨过程中水汽主要来源于西太平洋，水汽气团在台风气旋北部的外围作用下向西北方向移动，到达山东半岛附近受低空西风急流影响转向东北方向移动，随着西风带将水汽输送至雨区。

参考文献

[1] 廖晓农，倪允琪，何娜，等.导致“7.21”特大暴雨过程中水汽异常充沛的天气尺度动力过程分析研究[J].气象学报， 2013，71（6）：997-1011.

[2] Brimelow J C， Reuter G W. Transport of atmospheric moisture during three extreme rainfall events over the Mackenzie River Basin[J]. Journal of Hydrometeorology， 2005， 6（4）： 423-440.