台风“麦莎”对大连地区造成暴雨的分析

张进乐，王晓丽，韩方强，薄兆海

（1.厦门海洋预报台，福建厦门361008 2.辽宁省气象台，辽宁沈阳110015；3.大连公共气象服务中心，辽宁大连116001 4.辽宁省气象局，辽宁沈阳 110001）

台风“麦莎”对大连地区造成暴雨的分析

张进乐1，王晓丽2，韩方强3，薄兆海4

（1.厦门海洋预报台，福建厦门361008 2.辽宁省气象台，辽宁沈阳110015；3.大连公共气象服务中心，辽宁大连116001 4.辽宁省气象局，辽宁沈阳 110001）

选取登路北上，在大连地区造成强降水的热带气旋0509“麦莎”，对其影响大连地区期间的环境流场、路径特征及物理量场进行诊断分析。结果表明，稳定的副热带高压及非纬向高空急流与低空急流的耦合，使来自东南洋面的丰沛水汽不断输送到大连地区，且有利于“麦莎”的北上。“麦莎”在北上过程中，没有从中纬度西风槽获得斜压能量，并没有变性加强。同时，借助于卫星云图、多普勒雷达资料，分析“麦莎”暴雨的中小尺度系统，结果表明导致大连地区强降水的主要系统是两个中-β尺度系统，暴雨落区在“麦莎”的东北侧。

麦莎”；热带气旋暴雨；中小尺度

1 天气概况和资料简介

“麦莎”于2005年7月31日20时在太平洋生成,向西北方向移动，8月6日02时在浙江登陆，北上经过安徽、江苏、山东后，减弱为热带风暴，8日14时从莱州湾进入渤海，向东北方向移动，在9日凌晨减弱为低气压，经过200多个小时的长途跋涉，最终于9日7时20分在旅顺龙王塘再次登陆后减弱消失（见图1）。登陆时中心气压995 hPa，近中心最大风力12 m/s。“麦莎”登路北上过程中，所经过的地区都出现了狂风暴雨天气，造成了严重的灾害。受其影响，大连地区普降暴雨，局部地区大暴雨（见图2）。最大降水175 mm，自动站每小时资料显示有2次大的降水时段，最大1 h降水30.3 mm。

本文使用8月2—9日地面、高空常规天气资料，NCEP2.5°×2.5°格点资料，多普勒雷达探测资料，卫星资料和自动观测站资料进行分析。

2 环境流场

2.1 副热带高压

8月上旬初期大气环流呈纬向型，势力强大的冷涡控制华北到东北大部地区，副热带高压较弱，脊线位置在27°N附近。“麦莎”的西南方和偏东方向对流发展旺盛，而且高层辐散较好，垂直风切变小，其所在海域海水温度较高，对热带气旋的进一步发展十分有利。从3日开始副高加强西伸北上，这时“麦莎”已经发展成热带气旋，位于副高的南部，在东南风场中，受环境场的引导开始向西北方向移动（见图3a）。随着副高的势力加强，大连地区的环流形势开始变化——由槽区逐渐转入到副高控制。“麦莎”外围云系随着副高北上，当其与西风带云系叠加时，出现了热带气旋远距离暴雨，即大连地区2005年主汛期的一次大降水过程——8月4—6日的暴雨—大暴雨过程。

环流形势调整之后大连开始受副高控制，处于东西带状的副高顶部。“麦莎”从6日在浙江登陆后就一直沿着副高前部的偏南流场向偏北方向移动（见图3b）。当贝加尔湖小股冷空气东移南扩的同时，副高开始向东南回落。副高的移动直接影响了热带气旋后期的移动路径，而热带气旋路径预报正确与否又直接影响着所经地区的降水量预报[1]。“麦莎”后期路径，由于各种数值预报均没有正确预报副高东退的时间，因此预报“麦莎”从莱州湾进入渤海后沿着副高偏南气流继续向北到西北方向移动，最后将在辽宁西部葫芦岛附近登陆。但是副高的快速减弱东退使得“麦莎”转向东北移动，导致大连地区的暴雨天气。

图1 麦莎移动路径图2 7日20时到10日08时大连地区自动站雨量分布

图3“麦莎”500 hPa高度场

2.2 高、低空急流

高、低空急流是影响热带气旋暴雨的重要因子[2]。低空急流提供丰富的水汽，使大连与水汽输送通道相连，源源不断的水汽从云外输入，并在云内不断上升凝结导致大连地区的大暴雨[3]。高空急流的走向使得麦莎登陆后进一步北上，高低空急流的配置有利于热带气旋强度的维持。

8月5日20时，200 hPa存在强西南急流，“麦莎”处于高空急流入口区的右侧，在其下方850 hPa存在着20 m/s以上的南到东南风急流（见图4a，c），低层辐合与高层辐散叠加，有利于其维持[2]。同时，强盛的低空急流为热带气旋输送了水汽和不稳定能量。急流的辐合区是大暴雨的发生地带[3]。从8日14时之后，高空急流区为于130°E以东，风向由西南转为西北，低空急流区面积明显减少，风速减弱，高、低空急流在高空急流出口区右侧汇合，“麦莎”逐渐减弱（见图4b，d）。

图4 2005年200 hPa和850 hPa流场和急流区(200 hPa阴影区为风速≥28 m/s的区域，850 hPa阴影区为风速≥16 m/s的区域)

图5 2005年200 hPa高度场(gpm)(阴影区为风速≥28m/s的区域，实心圆点为热带气旋位置)

“麦莎”从6日20时开始减弱为强热带风暴，7日02时减弱为热带风暴，之后强度一直在减弱，并没有加强。分析200 hPa高空形势和麦莎位置可以发现在其北上的过程中有西风槽靠近，“麦莎”位于槽前西南风急流入口区右方，但没有和高空槽相叠加，西风带系统和热带系统并没有耦合[2]（见图5），同时快速移动的西风槽后部的负涡度输送抑制了“麦莎”的加强。“麦莎”靠近西风带系统时有冷空气渗入到热带系统中，破坏了它的内部结构使其变性；另外“麦莎”是在大陆高压和副热带高压之间向北上的，所经的区域是一个冷环境场，对暖心结构起到了破坏的作用，这种冷环境场对其起了削弱的作用。“麦莎”再次进入渤海时，强度很快减弱，这可能与渤海的海温是一个相对冷的下垫面有关[4]。

图6 8日08时40°N相对湿度场 图7 8日08时120°E相对湿度场

3 热带气旋暴雨物理场

3.1 水汽条件

丰富的水汽是产生暴雨的必须条件。水汽越丰富、饱和层越深厚，越有利于暴雨的产生[5]。相对湿度场中（见图6—7），可以看出“麦莎”中心东南方向的空气湿度大，高空湿度层深厚，在低层东南急流的作用下源源不断的水汽被输送到“麦莎”的东北方。“麦莎”影响大连期间，大连处于水汽通量高值区顶部（图略），外围丰富的水汽不断向北累积、输送，携带的丰沛水汽为大连地区的暴雨天气提供了有利的条件。

3.2 涡度、散度和上升运动场

高层辐散、低层辐合的高低空配置有利于热带气旋强度维持，同时也有利于暴雨的产生[6]。“麦莎”北侧存在明显的高层辐散、低层辐合（见图8），正涡度的大值中心也在其中心的偏北位置（见图9）。这种结构使垂直上升运动加强的同时（见图10），对流层中层由于凝结潜热的释放而出现温度扰动，此扰动又加强了低层的辐合。这种垂直结构为大连地区的暴雨提供了有利的动力条件和重要的能量来源[7]。

4 卫星云图、多普勒雷达和自动观测站资料分析

热带气旋暴雨的产生往往是由几个或者多个中小尺度系统造成的[7]。利用卫星云图、多普勒雷达等高时、空分辨率的先进仪器可清晰地分辨出热带气旋暴雨系统中的中小尺度系统。

从卫星云图上可以清楚的看到“麦莎”云系的位置和特点：整个云带有明显的螺旋形状，主要云系在“麦莎”中心的第一象限内，并且有多个发展强盛的中尺度云团。8日00时“麦莎”中心在江苏北部连云港附近，云图表现为：云团内部有两个清晰的内核，边缘清晰，云顶亮温达到-77℃度和-81℃。表明云发展的非常强盛，位置在大连的南部（见图11），其外围云系开始影响大连，降水从02时开始，但降水不强；雷达回波面积比较大，前部均匀后部呈层积混合的降水回波。此时回波是阵性降水回波，强度不强，从雨量来看1 h降水在5 mm以下。暴雨过程中出现了两个强降水时段，分别在06—09时和09—12时，在云图上可以清晰的看到两个中尺度云团活动。多普勒雷达回波资料进一步显示，强降水是由2次β中尺度系统造成的，雷达回波速度场上出现明显的速度和面积不对称，即同高度层上入流风速大于出流风速，入流面积大于出流面积，同时零速度线呈“S”形结构。表明在本站上空存在较强的辐合场，地面最强降水时段与速度场上最强辐合时段相吻合[8]（见图12）。

图8 8日08时850 hPa散度 图9 8日08时700涡度

图10 8日08时40°N垂直速度

图11 2005年8月8日00时 卫星云图

图12 2005年8月8日大连自动站降水量图

分析发现本次热带气旋暴雨的特点：暴雨区在热带气旋中心东北方，距离250—350 km范围内；在大的形势场和各种物理场配置有利的条件下，中小尺度系统的出现直接导致了大暴雨的发生；当热带气旋中心靠近时风减弱，降水也基本停止[9]。

5 结论

（1）副热带高压是影响热带气旋的主要系统，在重点考虑副高对热带气旋影响时也要考虑副热带高压有其自身的周期性，同时还要注意热带气旋及其它系统对副高的作用；

（2）高空急流的走向使得“麦莎”登陆后进一步北上，低空急流提供丰富的水汽，最终造成了大连地区的大暴雨；高低空急流的配置有利于热带气旋强度的维持；

（3）“麦莎”在北上的过程中与中纬度高空槽发生作用，主要是靠近高空槽的底部，没有与高空槽发生耦合；

（4）热带气旋暴雨强度随着热带气旋强度的不断减弱而减弱，暴雨落区在热带气旋中心的第一象限。热带气旋螺旋云带上的中尺度云团是产生热带气旋暴雨的重要系统。

[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,2000.

[2]陈联寿,孟智勇.我国热带气旋研究十年进展[J].大气科学,2001,25(3):420-432.

[3]陆汉成,杨国祥.中尺度天气学原理和预报[M].北京:气象出版社,2000.

[4]李英,陈联寿,雷小途.Winnei（1997）和Bilis（2000）变性过程的湿位涡分析[J].热带气象学报,2005,21(2):142-152.

[5]南京气象学院气象台.短期天气综合分析与预报[M].南京:南京气象学院出版社,1995.

[6]徐昭.热带气旋科学讨论会文集[C].北京:气象出版社,1990.

[7]寿绍文,励申申,等.中国主要天气过程的分析[M].北京:气象出版社,1997.

[8]张培昌,杜秉玉,戴铁丕.雷达气象学[M].北京:气象出版社,1988.

[9]中国气象局科教司.暴雨强对流天气分析预报.省地气象台短期预报岗位培训教材[M].北京:气象出版社:1998.

Analysis of Dalian“Matsa”rainstorm

ZHANG Jin-le1,WANG Xiao-li2,HAN Fang-qiang3,BO ZHao-hai4

(1.Marine Forecast Station of Xiamen,Xiamen Fujian 361008 China;2.Liaoning Meteorological Observatory,Shenyang Liaoning 110015 China;3.Dalian Public Meteorological Service Center,Dalian Liaoning 116001China;4.Liaoning ProvincicalMeteorological Bureau,Shenyang Liaoning 110001 China)

“Matsa”(Tropical Storm 0509)went northward and caused a strong rainstorm to the Dalian.In this article,the environment air flow,the feature of path and the physical fields in the affected area is analyzed to study the characeristic of the“Matsa”rainstorm.Results showed that the steady subtropical high and coupling of non-latitude high-low tropospheric jets transfered ample vapor from Southeastern Pacific surface to the Dalian area,and made favorable conditions for the northward moving of“Matsa”.During the period,however,“Matsa”did not acquire baroclinicity energy from mid-latitude westerly trough and its transformation intensification were not enhanced.Meanwhile,based on the data from satellites and dopler radar,the meso-micro scale systems of“Matsa”is analyzed,revealing that it was the two meso-β systems induced the strong rainstorm in the Dalian area.“Matsa”rainstorm located at the northeast side of the typhoon.

“Matsa”；typhoon rainstorm；meso-micro scale

P444

A

1003-0239（2012）01-0036-06

2011-01-14

张进乐（1983-），男，助理工程师，主要从事海洋预报工作。E-mail：zhangjinle2003@gmail.com.