“威马逊”台风外围飑线对铜鼓的影响

刘 娟,马中元,廖满庭,张王鹏,李正陈

(1.铜鼓县气象局,铜鼓 336200;2.江西省气象科学研究所,南昌 330046)

0 引言

台风外围飑线回波带指在台风外围环流中产生的飑线回波带,是大气中极端的天气现象和自然灾害之一。2014-07-18T15:30第9号台风“威马逊”(超强台风)在海南省文昌市翁田镇沿海登陆,登陆时台风中心附近最大风力达17级(60 m/s)。台风外围的环流引发江西出现自南向北移动的强飑线天气,飑线回波带伴随着瞬间强风、强雷电和短时强降水等灾害性天气。

研究飑线产生的雷暴大风、短时强降水等灾害性天气对于灾害性天气的监测预警具有重要意义,同时也为气象研究的持续发展提供重要支撑。中国不少专家学者对此进行了研究[1-2]。马中元等[3-5]对江西飑线回波带上中小尺度系统产生的雷暴大风天气,以及副高边缘雷暴大风回波特征等进行了分析;段和平等[6-8]对飑线的天气、雷达回波、风廓线雷达等特征,以及多尺度回波系统演变等所造成的雷暴大风天气进行了研究;江西超级单体回波结构往往带来冰雹、雷暴大风、短时强降水和强雷电等灾害性天气,副高控制下或在副高边缘,易产生局地龙卷回波[9-11]。这些研究结果,为江西飑线天气的研究和雷暴大风预警预报提供科学依据。

1 资料来源

天气图资料来源于MICAPS平台;地面气象站资料来源于江西气象信息内网平台和铜鼓国家站观测资料;雷达回波资料来源于江西WebGIS雷达拼图平台。全文使用北京时间。

2 雷暴大风年分布与地面要素关系

2.1 雷暴大风年分布

铜鼓县隶属于江西省宜春市,属亚热带气候,多雷雨天气。当冷空气或低压系统、飑线系统袭击铜鼓县时,容易引发雷暴大风天气。雷暴大风指8级以上(风速≥17.2 m/s)伴有雷电和降水的大风。这种天气可能会对人民群众的生命和财产安全造成威胁。

铜鼓雷暴大风频繁。根据历史数据统计,铜鼓县1975—2022年(48 a)共出现风速≥17.2 m/s 雷暴大风32次,最多1 a(1985年)出现4次(图1);风速最大是在2014-07-18第9号台风“威马逊”外围飑线影响下产生的大风(铜鼓风速达21.1 m/s)。

图1 1975—2022年铜鼓县雷暴大风出现频次年分布

2.2 “威马逊”台风天气系统

2014-07-18T08:00,“威马逊”台风环流位于琼州海峡,台风东北部850 hPa有低空东南急流将南海充沛的水汽输送进内陆。强大的副热带高压控制了中国东部的大部地区,铜鼓处于副高控制之下,但200 hPa位于西南风与西北偏西风构成的显著分流区之中,500 hPa广东至江西大部为干区,温度露点差≥10 ℃,地面图上赣西北有地面辐合线,同时又为低层暖中心,即高层辐散、低层辐合,有一定的对流潜势。18日20:00,台风向北移动,地面辐合线、200 hPa分流区维持,赣北至湖北、安徽南部的温度递减率增加,850 hPa与500 hPa温度差≥28 ℃。在此期间,台风环流外围,对流触发,沿着中低层偏南气流向北移动,由于对流条件很好,线状对流发展,17:00在进入赣南后形成飑线。

7月18日08:00—20:00,长沙站对流有效位能由958.1 J/kg增至1,763.3 J/kg,最大抬升指数由-4.9 ℃降至-5.5 ℃,K指数由40 ℃增至42 ℃,SI指数达-3.89 ℃。大气环境条件表明长沙附近大气层结极不稳定,对流有效位能较大,飑线在向长沙移动的过程之中,强度进一步增强,19:00进一步发展成“弓”形飑线,造成赣西大范围的雷暴大风、短时强降水天气过程。

2.3 江西1 h降水

7月18日14:00,“威马逊”台风外围雨带进入江西赣州地区,降水强度较弱,雨强维持在10 mm/h以下;15:00—17:00,台风雨带北抬,雨强逐步加大,局部(瑞金、吉安附近)出现短时强降水;18:00,台风雨带降水强度有所减弱,北抬过程中雨带更趋紧密;19:00—20:00,威马逊台风外围雨带重新发展加强,宜春市多地出现短时强降水;20:20铜鼓出现风速为21.1 m/s的雷暴大风;21:00,台风雨带开始减弱并缓慢移出宜春地区。

3 “威马逊”台风外围飑线回波带

台风外围飑线回波(Outer Rainband Squall Line,ORSL)是指在台风外围,由台风外辐合环流提供动力,产生强对流的一种天气现象。ORSL通常表现为一条东西走向的狭长的强对流降水带,主要特征包括:ORSL的宽度很小,通常在5～50 km,长度则通常在数百千米至上千千米;ORSL的主要降水过程通常以短时强降水、雷暴大风和冰雹形式出现;ORSL往往会随着台风的移动而移动,并可能在台风来临前夕到达某些地区;ORSL的影响范围可能覆盖到台风路径上的多个城市和地区,对人民群众和社会生产、生活造成的危害都很大;ORSL的预测难度大,有时难以准确预测其位置和轨迹。ORSL具有强烈的短时强降水、雷暴大风和冰雹等特征,可以通过雷达回波特征监测预警ORSL的演变,及时发布预警和预报信息,引导公众做好防护工作,降低ORSL带来的不利影响。

3.1 典型回波特征

台风外围飑线回波带排列比较紧密,带上强回波单体强度可达60～65 dBZ,影响铜鼓时,飑线回波带结构比较清晰,大体呈东西走向。“威马逊”台风是由南向北方向移动,回波带前沿比较紧密,回波带后侧则有较大范围的混合型回波,表明飑线后侧存在一支强风区维持飑线回波带的发展。

3.2 回波演变

“威马逊”台风外围飑线影响江西经历了初始阶段、强盛阶段、减弱阶段和消散阶段。初始阶段回波系统开始形成并渐渐增强,组合反射率CR增加,雷暴云的上升运动较为强烈,闪电活动频繁;强盛阶段回波系统成熟期达到最高强度,持续时间长,回波系统为强降水和雷暴大风的主要来源;减弱阶段回波强度开始减弱,反射率和雷暴云的上升运动都减弱,降水和风力因此逐渐减弱;消散阶段回波系统逐渐消散,反射率迅速降低,降水逐渐停止,雷电活动逐渐变少,雷暴云的强度迅速减弱。当台风外围环流经过江西南部时,在山地抬升、午后地面增温和沿台风外围环流走向等因素影响下,14:00开始产生对流回波,单体回波强度在45～55 dBZ,单体呈不连续的带状排列,飑线进入初始阶段;15:00回波发展,带状结构开始明显;16:00—19:00台风外围飑线回波带逐渐形成,回波带上强单体回波强度达到60～65 dBZ,闪电分布密集,飑线进入强盛阶段;20:00,台风外围飑线移近铜鼓县时,20:20出现风速为21.1 m/s的雷暴大风;21:00之后,飑线回波带开始分裂,逐渐进入减弱阶段和消散阶段。

4 结束语

文章通过分析铜鼓县2014-07-18在“威马逊”台风影响下产生的大风得出以下结论:

1)1975—2022年铜鼓县出现风速≥17.2 m/s雷暴大风共32次,风速最大的一次是受2014-07-18第9号台风“威马逊”外围飑线影响。

2)“威马逊”台风环流位于琼州海峡,强大的副热带高压控制了中国东部的大部地区,铜鼓县处于副高控制之下,200 hPa位于西南风与西北偏西风构成的显著分流区之中,500 hPa广东至江西大部为干区,地面图上赣西北有地面辐合线。

3)“威马逊”台风外围雨带进入江西,台风雨带北抬,雨强逐步加强,吉安、宜春等地出现短时强降水,20:20铜鼓出现风速为21.1 m/s的雷暴大风。

4)台风外围飑线回波带排列比较紧密,带上强回波单体强度可达60～65 dBZ,飑线回波带结构呈东西走向。“威马逊”台风由南向北移动,回波带前沿比较紧密,回波带后侧有较大范围的混合型回波,表明飑线后侧存在一支强风区维持飑线回波带的发展。