超强台风“玲玲”引发江苏大暴雨的水汽条件分析

陆伟 倪艳

摘  要：利用欧洲中心新一代再分析资料（ERA5）和常规气象观测资料，从水汽条件对2019年超强台风“玲玲”引发江苏大暴雨过程进行诊断分析。结果表明：（1）高空槽引导冷空气入侵台风外围环流是形成此次大暴雨的重要原因;（2）江苏东南部的低层水汽通量和水汽通量散度异常偏大，对应有充足的水汽供应和较强的水汽辐合;（3）850hPa、925hPa水汽通量散度及水汽通量的大值区与暴雨落区有较好的对应关系。

关键词：台风  大暴雨  水汽通量  水汽通量散度

中图分类号：P458           文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）07（c）-0130-05

Abstract： Using the new generation ERA reanalysis data（ERA5） and conventional observation data， the heavy rainstorm process in Jiangsu Province caused by super typhoon“Lingling”of 2019 is diagnosed from the water vapor condition. The results are as follows： （1） The significant reason of the heavy rainstorm is that the cold air invades the circulation around the typhoon under the guidance of upper trough. （2） The water vapor flux and flux divergence of lower layer in the southeast of Jiangsu Province are abnormally large， which correspond to the sufficient water vapor supply and strong water vapor convergence. （3）The large-value area of water vapor flux divergence and vapor flux at 850hPa and 925hPa is consistent with the actual heavy rainstorm region.

Key Words： Typhoon; Heavy rainstorm; Water vapor flux; Water vapor flux divergence

热带气旋（以下简称台风）是产生暴雨的重要天气系统，也是我国汛期主要气象灾害之一，极易造成极端降水[1]，常给中东部沿海地区带来严重影响。针对台风暴雨，我国学者做了许多研究工作。相关研究[2-4]发现台风暴雨的强度与水汽辐合能量、位势不稳定层结、边界层辐合及垂直运动等有关。通过对两次相似路径台风的对比分析，陈红专等[5]认为台风暴雨上空有明显的中尺度辐散结构，暴雨增幅前其东侧常伴有地面中尺度辐合区或出现中尺度气旋性涡旋，并有水汽通量辐合，台风暴雨位于它们的重叠或紧邻区域。有研究指出活跃的西南季风和副高南部的偏东急流为台风提供充足的水汽和能量，925hPa水汽通量辐合大值区与暴雨落区的形态和位置对应较好[6]。对于登陆我国的台风来说，台风与中高纬度西风槽及冷空气的相互作用往往会给远离台风地区带来较强降水。

超强台风“玲玲”（1913）属于近海北上的台风，并未直接登陆江苏省，但还是给江苏东南部地区造成大暴雨天气。本文利用江苏省常规地面气象观测站的逐小时降水资料、MICAPS高空和地面资料以及0.75°×0.75°的欧洲中心新一代再分析资料（ERA5），对此次台风暴雨的降水实况、环流形势、雷达回波、卫星云图以及水汽条件做诊断分析，重点研究台风暴雨的水汽来源，以加深对近海台风引发暴雨的认识，提高未来应对此类暴雨天气的能力。

1  台风概况和降水分布

2019年第13号台风“玲玲”于9月2日08时生成，一路向偏北方向移动。5日10时增强为超强台风，6日夜间进入江苏同纬度海域后，减弱为强台风，7日中午以台风级登陆朝鲜，并于7日20时40分前后移入我国吉林省白山市（热带风暴级），随后穿过吉林、黑龍江，8日10时前后由黑龙江萝北县移入俄罗斯远东地区，并变性为温带气旋，生命期长达7d。

台风“玲玲”路径属于近海北上型，影响江苏省的主要时段为2019年9月5日08时至9月7日08时。这期间，台风强度维持超强台风、强台风级。受其影响，江苏省淮河以南地区普降大到暴雨，东南沿海出现大暴雨天气。这次降水过程共有25个站达到大暴雨量级，过程累积最大雨量为195.8mm，出现在海门市悦来镇三阳，最大小时雨强出现在常阴沙农场，为89.4mm·h-1。

2  环流形势分析

从500hPa环流形势（图2）可以看出，台风影响期间，欧亚中高纬度多短波槽活动，我国东部地区存在深厚的高空槽。副热带高压（以下简称：副高）主体位于西太平洋上，西伸脊点位于130°E附近，副高脊线位于35°N附近，592线控制日本东部。台风“玲玲”在高空槽前和副高边缘引导气流的共同作用下，从江苏近海向偏北方向运动。台风影响初期（5日20时），江苏处于高空槽前，槽前正相对涡度平流输送，促使中低层垂直上升运动发展，为暴雨的形成提供了较好动力条件。同时，高空槽引导冷空气南下，配合低层台风“玲玲”的暖湿气流输送，形成上干冷下暖湿结构，促进对流不稳定层结的发展和维持，激发中尺度对流系统，进而引发强降水。

3  雷达回波和卫星云图

通过分析江苏地区1.5°仰角多普勒雷达基本反射率拼图（图3a），可以发现9月5日的降水回波主要集中于江淮之间中部和江苏东南部。江淮之间中部地区的降水回波呈现东北-西南走向的长条状，是由高空槽与台风外围暖湿气流共同作用形成的系统性对流降水。江苏东南部的雷达回波表现出零散的局地对流特征，属于台风外围激发的对流活动。到了9月6日凌晨（图3b），随着台风的临近，降水回波位于江淮之间东部和江苏东南部。江淮之间东部的回波逐渐向东北方向移动，而江苏东南部受到台风本体降水的影响，台风外围螺旋雨带不断深入，降水回波持续生成，并向西发展。

红外卫星云图（图4）更为直观地反映了对流云团的演变情况。9月5日，江苏中部和东南部有对流云团活动。江苏中部的云团呈东北-西南走向，由于是由冷暖气流交汇形成的对流，对流发展相对旺盛，云顶亮温低。江苏东南部的云团是台风外围激发的对流，比较零散，对流较弱。随着台风逐渐靠近江苏，9月6日台风外围的螺旋雨带，开始影响江苏东南沿海地区，此时云团的云顶亮温低，云顶高度较高，对流活动旺盛。

4  水汽条件

对江苏而言，“玲玲”大暴雨是台风远距离降水叠加台风螺旋云带降水形成的，水汽在其中扮演重要角色。暴雨的发生、发展要求本地上空具备丰富的水汽含量和持续不断的水汽输送，且有一个充足的水汽累积过程。此次大暴雨过程中，水汽主要由台风“玲玲”的外围环流供应。

4.1 水汽含量

降水发生前，空气水汽含量大，往往达到饱和状态，水汽饱和凝结出雨滴，从而形成降水。为了分析此次大暴雨过程中的水汽含量变化，选取位于江苏东南部的通州站，分析其相对湿度的变化情况。从图3可以发现，降水初期，相对湿度有一个快速增加的过程。降水持续阶段，相对湿度一直维持在100%，大气水汽达到饱和状态。9月6日白天，随着台风远去，雨水渐止，空气中的水汽得到释放，相对湿度快速断崖式下降。

4.2 水汽输送

由图4就可以看出，9月5日08时850hPa水汽输送通道就已经建立，此时江苏东南角的水汽通量为正值，其值在8到10g·cm-1·hPa-1·s-1之间。借助台风“玲玲”和副高之间的东南急流，水汽源源不断向江苏输送。随着台风的临近，水汽输送方向逐渐变为偏东和东北方向，且风速增大，江苏东南部的水汽通量也持续增大。6日20时，水汽通量大值区向江苏中部扩展，江苏大部分地区的水汽通量大于8g·cm-1·hPa-1·s-1，其中东南部的南通地区更是达到了22g·cm-1·hPa-1·s-1。7日08时，由于台风逐渐远去，江苏地区的水汽通量较小，且风向转为偏北和西北风。

925hPa水汽通量场（图5）表现出与850hPa相似的演变特征，只是其数值略大一些。6日20时，江苏东南部部分地区的水汽通量超过了30g·cm-1·hPa-1·s-1。低层持续的强水汽输送，为江苏暴雨的发生提供了充分的水汽供应。

4.3 水汽辐合

当大气中的水汽由源地输送至目标区域时，水汽需要在该地区水平辐合，才能上升冷却凝结成雨。水汽通量散度是一种能较好反映水汽辐合积聚程度的物理量，因此我们利用该物理量来分析低层水汽辐合情况。从图6显示的850hPa水汽通量散度可知，降水初期（5日08时）江苏南部水汽通量散度为负值，存在弱的水汽辐合。之后台风北上，离江苏越来越近，水汽辐合大值区范围也随之扩大，辐合强度增强。9月6日白天，江苏东南部的水汽通量散度普遍在-15×10-7到-10×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1之间。9月7日，随着降水渐止，江苏全省水汽通量散度基本转为正值，呈现水汽辐散状态。

925hPa水汽通量散度的演变情况与850hPa相似，只是在相同时段的量级上更大一点。从低层水汽通量散度整个演变过程来看，江苏大部分地区在降水时段内都处于水汽辐合区，且东南部水汽辐合更强，说明水汽供应充足，且水汽得到较好的辐合积聚。进一步对比分析可以发现，低层水汽通量辐合的大值区与此次暴雨的落区有较好的对应关系。

5  结语

（1）“玲玲”属于近海北上型台风，主要给江苏东南部地区造成暴雨、大暴雨天气。

（2）此次大暴雨过程是西风槽和台风共同作用下形成的，高空槽引导的冷空气与台风外围暖湿气流结合，易造成强降水。9月5日的降水主要是冷暖气流交汇形成的系统性对流降水以及台风外围激发的对流活动。9月6日，台风本体降水开始影响江苏。

（3）水汽条件分析表明，台风外围环流供应了此次降水的水汽来源，水汽通量和水汽通量散度的差异是强降水落区差异的关键。江苏东南部的水汽输送和水汽辐合强度较强，这与暴雨落区对应较好。

本文重点分析了水汽条件在本次台风暴雨中的作用，但关于其他物理量的诊断分析，未做深入讨论，这有待后续进一步研究。

參考文献

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[3] 颜玲，周玉淑，刘宣飞.1410号台风Matmo登陆前后的动热力结构演变和水汽输送特征分析[J].大气科学，2017，41（2）：289–301.

[4] 沈安云，唐晓东，吴海英，等.1513号“苏迪罗”台风残涡强降水分布特征研究[J].气象科学，2018，38（4）：453-463.

[5] 陈红专，叶成志，唐群，等.2013年影响湖南的两次相似路径台风暴雨对比分析[J].气象科学，2016，36（4）：537-546.

[6] 娄小芬，马昊，黄旋旋，等.台风“利奇马”造成浙江极端降水的成因分析[J].气象科学，2020，40（1）：78-88.

[7] 徐莎莎， 康健鹏， 胡玉玲，等. 0713号超强台风引发的大暴雨天气过程分析[C]// 第五届长三角科技论坛——长三角气象科技创新论坛.