赵克崴 ,杨晓强
(1.黑龙江省气象台,黑龙江 哈尔滨150030;2.黑龙江省气象科学研究所, 黑龙江 哈尔滨150030)
黑龙江地处祖国最北端, 受台风影响的次数较少,且台风直接影响黑龙江的次数极少,多为台风登陆后变性为低气压或者低压与冷锋合并影响黑龙江产生暴雨[1-2],此类天气主要集中在夏季7-8月份。2011年8月9-10日,黑龙江省受到北上台风“梅花”的影响,出现了一次大雨天气过程。 本文通过对“梅花”的环流形式、物理量场和卫星云图等方面进行的详细分析,探究了此次台风未产生大暴雨天气的原因[3-4],为今后预报台风积累了经验。
受到1109 号台风“梅花”减弱北上影响,2011年8月9日05时-10日05时, 黑龙江省各地普降中雨,中南部和东部部分站点出现了大雨,降雨的同时伴有4-5级的偏东风转偏西风。
2.2.1 高空形势分析
8月8日08时以前,“梅花” 一直沿副热带高压西侧向北移动,移动路径在我国东部海上,移动缓慢。 20时, 低涡环流主体位于辽东半岛东部和朝鲜半岛西部,强度维持较大;9日08时(图1a),减弱的台风北移到吉林西部,其西北部为冷平流,冷空气的进入使其暖心结构遭到被坏,低涡环流减弱,到20时,迅速减弱为西风带中的一个冷槽。
图1 2011年8月9日08时(a)500 hPa 和(b)850 hPa 高空形势图
8日20时,850 hPa 上,已经登路的台风“梅花”中心附近的风速很大,其北部的东南和偏东急流有利于日本海上的水汽向东北地区输送,给东北南部地区带来了成片的暴雨。 台风登陆以后向北偏东方向移动,移速加快,强度迅速减弱,9日08时(图1b),低涡中心位于吉林北部,尽管其东部还有西南风低空急流,但位置偏东,只到达黑龙江省东部;强度较前期明显减弱,海上向北的水汽通道遭到破坏,在低涡中心及急流头部出现了小范围的大雨天气。
2.2.2 地面形势分析
“梅花”一直沿我国东部海区缓慢北上,直到8日18时30 分左右在朝鲜沿海登陆,登陆以后,强度迅速减弱:8日20时,其中心气压为995 hPa,我国境内的风力也都不足6级。此后,中心向北移动,并给东北地区带来明显降水。 到9日08时(图2),低压中心位于吉林北部,黑龙江省处于低压北部,开始出现大范围的连续性降水。 直到23时以后,低压逐渐东移,黑龙江省受低压后部影响,转为阵雨天气,雨量自西向东明显减小。
图2 2011年8月9日08时海平面气压场
从850 hPa 水汽通量上来看,本次降雨的水汽主要源自副高外围的水汽输送,8日20时,水汽通量的大值区已经偏东, 并且在东北地区水汽通量散度的辐合较弱, 均不足-1×10-5g/(s.cm2.hPa), 对应的降水量级也较小;9日02时, 水汽通量散度的辐合中心移至黑吉交界,随后的6-12 h,黑龙江省中南部地区的降水强度明显加大;08时以后,水汽通量和水汽通量散度的大值区均向东移,降水落区和强度也东移减弱。
水汽通量是表示水汽输送强度的物理量,它表示的是水汽输送的大小和方向,不能表示水汽的源和汇。 因此还需要分析水汽通量散度,发现水汽通量的收支情况,不仅要有大量的水汽输送还要有水汽的辐合与之配合,才能出现较大量级的降水。
图3 2011年8月9日02时散度剖面图(沿46°N,单位:10-6 s-1)
从散度场的变化上看,本次暴雨过程,辐合层较低,大多在700 hPa 以下,这种辐合作用加强了对流层低层水汽辐合, 也是本次过程降水强度较大的原因之一。 9日02时,散度场沿46°N 的剖面图上(图3),辐合中心位于边界层中,125-130°E 附近,超过-18×10-6s-1,有利于边界层中的水汽辐合,对降水有加强作用;其高层有9×10-6s-1辐散中心与之配合。 从散度场的垂直变化上看,虽然抽吸作用较弱,但其长时间的存在,正是长久维持上升运动的动力。
随着1109 号台风“梅花”的北上,其携带的高能高湿的空气也随之北上, 8月6日08时到10日08时,850 hPa125°E 的假相当位温变化显示:暖湿气团逐渐向北推进,850 hPa θse≥340 K 的等值线向北伸展到黑龙江省,甚至到达55°N,增强了大气的湿度和不稳定性,有利于降水的发生。
9日08时, 红外云图上可以清晰看到台风的螺旋结构,以及不对称的云系分布,较强的降水主要发生在涡旋中心北部及东部。 黑龙江省位于云系北部,以中高云为主,降水已经开始。在以后的演变过程中,台风的螺旋结构逐渐变得松散并最终并入西风槽中,黑龙江省的降水也逐步结束。
(1)由于1109 号台风“梅花”移动路径偏东,与其相配合的低空急流、水汽通量等要素偏东,对应的较大降水落区也偏东,黑龙江省降水量级没有预期大。
(2)本次降水的辐合层较低,多在边界层,加强了对流层低层水汽辐合。 从散度场的垂直变化上看,虽然抽吸作用较弱,但其长时间的存在,正是长久维持上升运动的动力。
(3)由于“梅花”的引导气流比较弱、推力比较小,造成其路径预报不确定性较大,预报难度加大。 黑龙江省受台风影响的次数较少,数值预报产品对台风路径的预报偏差较大,对数值预报的订正能力还不够。
[1] 孙欣.1109 号“梅花”台风对辽宁降水的影响分析[J].气象科学,2012(32):1-7.
[2] 贾艳辉,张晰莹,景学义.9906 号台风登陆后异常路径及其造成黑龙江省暴雨的成因[J]. 气象科技,2000(02):24-26.
[3] 杨旭,陈长胜,苏丽欣.台风梅花在吉林降水异常的物理因子分析[J]. 灾害天气研究与预报,2012 (29):1157-1162.
[4] 许映龙,韩桂荣.1109 号超强台风“梅花”预报误差分析及思考[J].气象,2011(10):1196-1205.