台风“暹巴”变性引发的铁岭地区暴雨过程分析

许馨月,张明哲,李晓婷,王禄禄，姜 新

铁岭市气象台，辽宁铁岭 112608

铁岭地区位于中纬度偏北地区，大范围的暴雨主要由2类天气系统形成：第一，由西风带低值系统形成，包括气旋、切变线、低涡、槽和锋等带来的暴雨。第二，由低纬度热带天气系统形成，包括热带气旋、东风波等，减弱北上，其低压或外围云系造成大范围的强降水，也可造成严重洪涝。

李恬[1]从天气系统发展演变的3个阶段中，水汽、动力、热力条件和暴雨落区的对应关系方面分析了台风“海棠”登陆减弱后的热带低压引发山东地区暴雨和大暴雨天气。暴雨的第一阶段影响系统是台风减弱变性后的低压环流，第二阶段是低压环流与西风槽两者相互作用，第三阶段是东移的西风槽，3个阶段先后造成了暴雨区的移动。

孙欣等[2]分析了1109号台风“梅花”路径、结构和降水变化的原因，“梅花”影响辽宁前期，主要受台风外围气流的影响，水汽厚度浅薄，但维持时间长，产生的累计雨量较大。后期台风残余云系在冷空气的作用下，冷暖空气交界处激发出整层上升运动。同时，在台风外围水汽、偏南季风水汽的共同作用下，水汽厚度增加，更充沛的水汽来源为更强降水提供了有利的水汽条件，在辽宁中南部产生暴雨、大暴雨天气。通过分析台风变性后的系统变化、物理量特征，有利于更好地把握变性台风带来的暴雨特点，为类似过程的预报提供参考。

1 天气实况

2022年7月6日傍晚至7日白天，铁岭地区出现区域性暴雨、局部大暴雨过程。暴雨主要出现在6日夜间，2条大暴雨带呈东北—西南向分布，1条大暴雨带位于昌图县中西部和东北部乡镇（大四家子镇—金家镇—后窑镇—长发镇—头道镇—宝力镇—七家子镇—东嘎—前双井镇—大洼镇—朝阳镇—八面城镇），另一条位于铁岭县东南部—清河区东南部—开原市东南部—西丰县中部和北部乡镇。

全市平均降水量为86.8 mm。清河区、开原市、铁岭县、昌图县、西丰县43个气象站出现100～250 mm的降水，银州区、清河区、调兵山市、开原市、铁岭县、昌图县、西丰县71个气象站出现50～100 mm的降水，最大降水量出现在昌图县后窑镇，为141.0 mm，最大小时降水量出现在开原市业民镇英守村，为40.7 mm。

2 环流背景与影响系统分析

2.1 高空500 hPa环流背景

7月6日08:00～20:00副热带高压西伸北抬，588 hPa线在110°E北界40°N,贝加尔湖附近冷涡低值中心不断加强，并向东北方向移动，黄淮流域低槽不断加深，与北部的冷涡底部低槽同位相叠加，引导冷空气南下，与副高外围西南暖湿气流在辽宁地区交汇，造成辽宁大范围的暴雨天气。7日20:00高空槽移至吉林西部，铁岭地区受槽后弱脊控制，铁岭降水基本结束。

2.2 高空850 hPa环流形势

7月6日08:00，对流层850 hPa低涡中心位于山东省南部，低涡逐渐东移发展北上，低涡前部的低空偏南风急流增强[3]，不断从海上输送水汽和热量，在低涡中心、山东省东部的暖湿切变线附近强烈辐合上升，使该地区出现了大范围的暴雨。6日20:00副高西伸北抬，引导低涡逐渐向东北方向移动，偏南风急流已达到20 m/s，形成了1条水汽通道，来自海上的水汽源源不断地向辽宁输送，辽宁东南部出现了暴雨、大暴雨。铁岭位于低空急流出口区，存在强烈的辐合上升运动，850 hPa温度露点差很小，水汽十分充足，铁岭地区东南部出现了1条大暴雨带。

同时，在内蒙古东部存在低空切变并稳定维持，切变线后冷空气与来自海上的暖湿气流相碰撞，使得切变线附近的铁岭西北部也出现了1条大暴雨带，且存在一定的对流性。7日08:00低涡已移至辽宁南部，强度有所减弱，铁岭中东部地区位于暖切附近，降水继续维持，7日20:00低涡中心移出辽宁，进入吉林境内，铁岭地区位于低涡后部，降水基本结束。

2.3 地面影响系统

台风“暹芭”变性成为温带气旋后，在高空槽与副高外围西南急流的共同引导下逐渐向东北方向移动，副高外围有暖湿水汽不断输送[4]。6日08:00气旋北面存在弱高压活动，带来了冷空气，铁岭地区位于地面气旋倒槽顶部，6日夜间到7日白天气旋入渤海后再次加强，整个辽宁都受气旋控制，大量暖湿水汽不断向辽宁输送，充足的水汽条件是造成此次区域性暴雨，局部大暴雨的重要原因之一。

3 物理量场诊断分析

3.1 水汽条件

分析7月6日20:00—7日08:00 850 hPa比湿场，有湿舌从辽宁东南部伸向铁岭地区东部，铁岭地区850 hPa比湿达到12～14 g/kg，整层可降水量达到了60～65 mm，这是由于低空急流向铁岭地区输送大量水汽，使大气低层增湿所致。从7月6日20:00通辽站与长春站的探空图可以看出，中低层温度露点差非常小，湿层十分深厚。

从水汽通量分析，7月6日夜间至7日白天，低层存在较强的水汽通量正值区，水汽强辐合区从辽宁中部向东部地区移动，铁岭东南部地区位于水汽辐合大值区，最大值中心值≥12 g（/cm2·hPa·s），对流层低层有较强的偏南暖湿气流输送，为此次暴雨过程输送大量水汽和不稳定能量。

3.2 动力条件

7月6日—7日，铁岭地区存在低层辐合、高层辐散。500 hPa存在大片的正涡度区，最大值中心位于辽宁中部地区并逐渐东移，中心强度≥12×105s-1。850 hPa散度场铁岭地区呈辐合特征，且存在强辐合中心，整层存在较强上升运动。此次过程的2条大暴雨带落区都位于中高纬度深厚的高空槽前正涡度平流，强降水落区位于850 hPa切变线附近，低层强辐合区、高层强辐散区与急流位置相对应[5]，低空急流的加强与维持是不稳定能量形成和维持的关键[6]，铁岭地区位于高空急流右侧辐散区和低空急流轴左前方，这种低层辐合、高层辐散的环流形势产生的垂直次级环流，增强了上下层的抽吸作用，为强降水的发生提供了有利的动力条件。

地形既能促进降水的形成，又能影响降水的分布，此次强降水的落区与地形的作用密切相关。山脉地形对暖湿水汽起到阻挡和引导作用[7]，西丰县、开原市和铁岭县的东部山区地处长白山余脉，当来自渤海湾和黄海北部的暖湿不稳定气流遇到长白山余脉的机械阻障时，强迫气流抬升，上升运动增强，触发中尺度系统并产生“列车效应”，有利于暴雨的产生。

3.3 热力条件

强降水区域与K指数也有较好的对应关系，K指数对分析暴雨具有一定的指示作用。7月6日夜间—7日白天，铁岭地区南部有高能舌向东部地区延伸，高值区K≥32，表明大气处于潮湿不稳定状态，具备发生强降水的不稳定能量。假相当位温是表征大气温度、压力、湿度的综合特征量，表示了大气的温湿特征和垂直运动，其水平分布和垂直分布与对流天气的发生发展有极大关系，也反映了大气能量的分布。铁岭东南部地区存在较高假相当位温，中低层高湿不稳定能量与高层向下渗透的冷空气导致中低层位势不稳定，有利于以上地区强降水的产生。

4 卫星雷达资料分析——雷达回波特征

6日20:00副热带高压西伸北抬，北方冷涡低槽加深东移，携带冷空气与台风“暹芭”变性后的气旋顶部暖湿空气交汇，降水回波从海上不断向北发展。6日23:00，图1a线状对流进入昌图县，与切变线云系相对应，向北偏东方向移动，雷达反射率因子≥45 dBz，北部强降水出现时间和预报基本一致。7日05:00低涡切变向北偏东方向移动，移动方向与雨带平行，后侧有冷空气不断卷入，强回波范围进一步扩大，降水累计效应明显。7日11:00后，回波强度减弱，降水强度也有所减弱，铁岭地区降水自西向东趋于结束。

图1 6日23:00—7日08:00雷达回波特征

从卫星云图资料演变来看，此次过程的主要影响时间为6日23:00—7日11:00，过程降水属于混合性降水，有气旋造成的大范围连续性降水，也存在云系中对流单体造成的对流性降水。

在红外云图上，6日23:00—7日05:00铁岭北部地区云顶亮温不断下降，对流云系发展旺盛，北部TBB低值云系不断生成，并随着引导气流向东北方向移动[8]，形成列车效应，造成铁岭北部部分地区大暴雨天气。

水汽云图反映了对流层上部的水汽分布情况，7日05:00～08:00，随着副高的西伸北抬和台风变性气旋的北移，大量水汽在低空急流和气旋辐合气流的作用下汇集，铁岭东南部地区有1个明显变亮的过程，有较强的上升运动维持，降水强度不断增强。

5 数值模式的可预报性

对7月6—7日数值模式预报的500 hPa形势场、850 hPa风场与实况进行对比分析发现，EC预报的形势场与实况基本一致，但7月6日20:00 EC预报的低涡后部偏北风较实况偏小，7日08:00 低涡在铁岭北部的中心预报不明显，但实际上铁岭北部地区存在较强的切变。

对多种数值预报模式进行降水预报检验，发现有多种数值预报模式预报出南北2条大暴雨带（图2），其中，全球模式预报强度偏弱，位置偏南，中尺度模式急流偏东，分量更强，副高西伸较强，预报强度更强，位置偏北。

图2 多种数值预报模式降水检验

从数值模式降水预报稳定性来看，EC模式预报的雨带位置和强度相对较稳定，不同起报时次均预报出大雨以上降水，但量级预报偏小，大暴雨落区逐渐向南调。4日08:00预报量级偏小，铁岭大部地区降水量在25～50 mm之间，4日20:00 50 mm以上降水预报范围偏小，5日08:00铁岭西部和北部地区与实况较为吻合，但东部量级预报偏小，5日20:00预报量级偏小。

6 结论

（1）此次强降雨过程由台风“暹芭”变性后的温带气旋+副热带高压+高空槽三系统共同影响造成的，属于台风与西风槽迎合型暴雨。台风“暹芭”变性后和右前方低空急流与西风槽带来的冷空气迎合，造成铁岭地区暴雨、局部大暴雨。

（2）此次过程降水范围广、强度大、存在南北2条大暴雨带，大暴雨带均呈东北—西南向分布，这与副高位置变化、气旋发展、移动路径及低空急流的强度和位置密切相关。其中，南部的大暴雨带是由于变性台风沿副高外围入海后，倒槽东侧的低空急流引导强水汽辐合造成的；北部的大暴雨带是由于切变线后冷空气与来自海上的暖湿气流相碰撞而产生的，且存在一定的对流性。

（3）此次过程水汽条件充沛，急流发展明显，存在弱不稳定条件，以大范围混合性强降水为主。铁岭西北部位于高空槽前部和低空急流左侧，斜压锋生加强，大尺度动力抬升强，东部和南部地区受低空急流与地形相互作用影响，易触发中尺度系统，形成“列车效应”，移动方向与雨带平行，由于降水累积效应，产生暴雨。

（4）当数值预报模式存在分歧时，对实况与模式进行对比分析对大暴雨落区的预报起到重要作用。此次天气过程，虽然多种数值预报模式均预报出南北2条大暴雨带，但全球模式较中尺度模式预报的降水强度偏强，较实况偏弱，暴雨以上落区位置预报偏南。