台风“天鸽”和“山竹”对肇庆风雨影响的对比分析

宋晓君，章文鑫，周静，李玉环

（1.肇庆市气象局，广东肇庆 526040；2.怀集县气象局，广东怀集 526400）

热带气旋是广东省一种极其严重的灾害性天气系统［1］，成灾强度大，尤其是在接近陆地及登陆后容易威胁人民群众的生命财产安全。目前，众多气象工作者对热带气旋引发的灾害性天气的研究成果丰富［2-7］。程正泉等［2］研究表明造成大范围强降水的台风在登陆后仍与深厚西南急流相连并维持很长时间；罗秋红等［3］指出强台风“尤特”登陆减弱成气旋环流长时间维持造成广东连续暴雨。热带气旋引发降水的强度和落区与地形关系密切，如“菲特”造成的浙江大暴雨就在喇叭口和迎风坡地带［4］；周静等［5］对近15年来影响肇庆地区的热带气旋统计分析，发现在电白到珠江口之间沿海地区登陆的台风对肇庆的影响最大。“天鸽”与“山竹”分别是2017、2018年登陆我国最强的台风，均是正面袭击珠三角，对肇庆造成了明显的风雨影响，但“山竹”过程大风、暴雨天气范围更大、强度更强、持续时间更长，且局地出现了龙卷天气。本研究利用常规气象观测资料、区域加密自动站资料、多普勒天气雷达资料和卫星云图资料等对比分析这两次台风过程影响下肇庆的风雨分布特征，并对其成因进行初步探讨，以期为今后该类型台风影响预报提供参考。

1 台风“天鸽”和“山竹”概况

1713号台风“天鸽”是2017年登陆我国最强的台风，也是1949年以来登陆珠三角最强的台风，2017年8月23日12：50（北京时，下同）以强台风级别在珠海市金湾区登陆，登陆时中心最大风力14级（45 m／s），中心最低气压950 hPa。1822号“山竹”是2018年登陆我国最强的台风，也是1949年以来登陆珠三角次强的台风，2018年9月16日17：00前后以强台风级别在江门市台山海晏登陆，登陆时中心最大风力14级（45 m／s），中心最低气压955 hPa。从路径和强度来看，两个台风都是在珠江口西侧以强台风级别登陆，之后以30 m／s左右的速度向西偏北方向移动，穿过江门、阳江、茂名进入广西（“山竹”比“天鸽”偏南约40 km），在广西境内减弱为热带低压。

2 肇庆风雨分布特征

2.1 雨量分布

“天鸽”外围环流在登陆前一天已经开始影响肇庆，受台前飑线影响，肇庆东南部出现暴雨到大暴雨；登陆后强度迅速减弱，其本体环流的降水并不强。过程累计雨量分布不均，大暴雨以上落区主要位于东南部，中心在高要南部，与台前飑线暴雨落区一致，最大雨量为高要活道211.7 mm，雨带呈东北-西南向，强度从东南向西北递减。台风“山竹”降雨则主要是本体环流降水及台风远离后东侧外围云系的降水，除西北部谷地区域，肇庆普降暴雨到大暴雨局部特大暴雨；大暴雨以上落区是以广宁、德庆、肇庆城区为中心的三个区域，特大暴雨主要集中在东南部北岭山迎风坡，最大雨量为鼎湖凤凰镇南寮村386.4 mm。对比两次过程肇庆的雨量分布（图略）和雨量分级站数（表1）看出，“山竹”过程暴雨范围更广、过程累积雨量更大。

表1 台风“山竹”和“天鸽”过程不同级别雨量的站点个数1）

2.2 大风分布

“天鸽”影响期间，肇庆大部出现8级以上大风，最大阵风为12级，录得最大风速为高要金渡35.8 m／s（12级），其次为高要国家观测站35.7 m／s（12级）；高要国家观测站录得最大10 min平均风速22.6 m／s（9级）。“山竹”影响期间，肇庆全区出现8级以上大风，最大阵风达13级，录得最大风速为高要国家观测站40.7 m／s（13级），创肇庆市气象建站以来受台风影响的最大风速历史记录；高要国家观测站录得最大10 min平均风速27.3 m／s（10级）。从两次过程的肇庆大风分布状况（图略）和大风分级站数（表2）看出，两次过程10级以上阵风大部分集中在肇庆南部，但“山竹”过程大风的影响范围和强度都更大，且出现了局地龙卷天气。

表2 台风“山竹”和“天鸽”过程不同级别大风的站点个数1）

2.3 风雨逐时变化特征

以高要国家观测站为代表，分析两次台风过程中肇庆风雨实况随时间的变化（图1）。“天鸽”过程中，台风登陆后测站风力陡增，在16：00—17：00达到峰值，此时是“天鸽”西北移过程中距离测站最近的时候（约80 km）；降水方面，“天鸽”过程主要是台前飑线带来的短时强降水，台风登陆后的降水并不强，最大时雨量为10.3 mm，出现在台风移过测站下方，测站转受偏南气流影响的时候，其它时间时雨强基本在5 mm以下；20：00“天鸽”进入广西后，对肇庆的风雨影响显著减小。而“山竹”过程大风的影响比降雨提前约4 h，台风登陆前测站风力就随着台风靠近开始逐渐增大，登陆后风力进一步加大，在18：00—19：00达到峰值，10级以上的大风持续时间超过11 h；降水则从台风登陆前一直持续到第二天上午，时雨强维持在5 mm左右；23：00“山竹”进入广西后，对肇庆的风雨影响仍旧持续了5 h左右。

图1 “天鸽”2017年8月22日20：00—24日20：00（a）和“山竹”2018年9月15日20：00—17日20：00（b）高要测站逐时气象要素变化

3 成因分析

热带气旋影响地区的风雨分布非常复杂，主要有热带气旋的路径、强度、结构范围、登陆后维持的时间和移动速度、环境场等因素，以及地形对降水的增幅作用［6，8］。台风“天鸽”和“山竹”登陆时强度相当，登陆后移动路径相似、移速相仿，本研究从几个方面初步分析这两次台风过程影响肇庆风雨分布的成因。

3.1 台风结构及范围大小

从图2台风登陆前的卫星云图和雷达拼图对其形态结构分析发现，“天鸽”云系范围约为1 000 km，眼区清晰、眼壁密蔽，云区结构紧密、不对称，云顶亮度温度低至-81℃，南侧云墙强于北侧；雷达图像中强回波主要集中在眼区附近，眼壁回波范围小，其强风雨主要出现台风云墙强回波区，影响肇庆的螺旋雨带时雨强在1～10 mm，雨带移动速度快，风雨影响持续约7 h。而“山竹”云系范围超过1 400 km，结构对称、环流庞大、云系广阔，几乎覆盖整个广东和海南，登陆前西南水汽卷入明显，云顶亮度温度约-65℃，对流云团不活跃；对应雷达回波也表现为雷达反射率因子较均匀在30 dBz左右，时雨强维持在2～7 mm，但眼壁回波范围广，风雨影响持续时间长达18 h。

图2 台风登陆前的天气雷达拼图（a、b）和风云4A红外图像（c、d）

3.2 登陆后维持时间

一般来说，热带气旋强度越强、登陆后维持的时间越长，带来的风雨影响可能越大［1］。虽然“天鸽”登陆时强度略强、登陆后距离肇庆更近，但是它强度减弱比“山竹”快。“天鸽”登陆后维持了近28 h，但短短8 h就已经减弱为热带风暴级；“山竹”体积庞大、强度减弱慢，登陆后维持了约24 h，13 h后才减弱至热带风暴级，其中维持在台风级以上持续了近10 h。两次台风过程影响最大的时段基本上是距离肇庆最近的几个时次，“天鸽”登陆后的6 h内风雨明显，而“山竹”登陆前后风雨影响持续了12 h，与其登陆后维持在台风级别的持续时间有关。

3.3 环流背景场

热带气旋登陆后，西太平洋副热带高压（以下简称副高）加强西伸，广东省的降水往往随之减弱和较快结束［1］；热带气旋南侧的西南季风跟随北上，将大大增强热带气旋过程雨量及其降水时间［1-2］。“天鸽”过程中副高强盛，脊线稳定在32°N附近，西脊点一直伸到89°E附近，在中低纬度形成了东西走向的高压坝，“天鸽”受副高南侧的偏东气流引导；23日20：00珠江口700、850 hPa的风速约15 m／s，南海北部风速减小到10 m／s。“山竹”过程中副高呈方头状控制华东沿海及江南地区，脊线稳定在30°N附近，西伸脊点在107°E附近；16日20：00，肇庆市处于“山竹”与副高之间气压梯度大值区，中低层存在强东南急流，700、850 hPa珠江口的东南风风速达到28 m／s以上，17日14：00仍维持在16 m／s以上。低层暖湿气流为台风源源不断输送大量的水汽和能量，是“山竹”长时间维持台风级别和降雨持续的重要原因。

3.4 地形作用

“山竹”路径比“天鸽”偏南（图3），从华南地区和肇庆的地形（图略）来看，广东境内“天鸽”经过的路段多山地，地面摩擦作用对“天鸽”登陆后快速减弱效果显著，而“山竹”经过的地方较平坦，进入广西前一直维持在台风级别以上。

图3 台风路径图

开阔平坦的地形有利于大风的出现［1］，就肇庆而言，东南部地形开阔、平坦，中北部则多山地，两次台风过程的强风大部分集中在肇庆东南部。另外，地形对降水的增幅作用也很明显，“山竹”过程中的特大暴雨点就位于北岭山迎风坡；而怀集中部地势较低处，受周围山地阻挡，过程雨量小于50 mm。

3.5 台风龙卷环境场

龙卷属于中小尺度天气系统［9-10］，影响范围小、生命史短，历来是预测科学的难点和“盲区”，对其预报准确率较低、有效预警能力不足。根据肇庆市气象建站以来的气象记录，肇庆地区发生龙卷的记录仅有2次，一次是产生在0606“派比安”残余环流中的龙卷［11］，另一次就是出现在1822“山竹”外围环流中的龙卷。以往的研究表明，当台风移入广西的玉林到南宁一带，强度仍维持在热带风暴级，且高层辐散、底层辐合及中低空有强盛东南急流在珠江三角洲叠加时有利于珠三角区域台风龙卷的产生［10］。“天鸽”和“山竹”的外围残余环流都给肇庆带来明显风雨，但后者还在肇庆产生了局地龙卷天气。对比两次过程的清远站探空图（图略）可以看出，两次过程大气对流有效位能CAPE都较小，低层大气都非常暖湿、抬升凝结高度低、K指数在35℃左右、对流抑制能量CIN比较小，有利于湿对流天气发生。但“山竹”过程的强对流天气威胁指数SWEAT更高（340以上），粗理查逊数BRN更大（20以上），且其低空的东南急流更强，850 hPa东南风风速高达24 m／s，0～1.5 km垂直风切变WSR为12×10-3s-1，达到台风龙卷的阈值10-2s-1标准［10-13］。极不稳定的大气层结、低的抬升凝结高度、强的低层垂直风切变，为“山竹”外围龙卷的发生发展提供了有利的环境条件。

4 结论

1）“天鸽”和“山竹”登陆时强度相当，登陆后移动路径相似、移速相仿，两次台风过程对肇庆风雨影响的强度都是自东南向西北递减，但“山竹”过程大风、暴雨天气范围更大，强度更强，持续时间更长，且局地出现了龙卷天气。

2）热带气旋对肇庆的风雨影响差异主要与其结构、范围大小、登陆后维持在台风级别的持续时间，以及肇庆独特的地形分布有关。“山竹”结构对称、环流庞大，配合强盛的东南急流输送水汽和能量，使其强度减弱慢、维持时间长、影响范围广。

3）极不稳定的大气层结、低的抬升凝结高度、强的低层垂直风切变，为“山竹”外围龙卷的发生发展提供了有利的环境条件。低层垂直风切变、强天气威胁指数和粗理查逊数对局地龙卷天气的发生具有指示意义。