相似路径台风影响辽宁西部地区强降水的成因分析

于亚薇， 李明慧， 赵宇涵， 陈佳宇， 刘靖楠， 周丽娜

(1.葫芦岛市气象局， 辽宁 葫芦岛 125000； 2.兴城市气象局， 辽宁 兴城 125100)

我国是受台风影响最严重的国家之一，平均每年约有7个台风，登陆地点主要集中在华南及华东南部沿海地区[1]。据辽宁省气象台统计，平均每1.4年就有1次北上台风直接影响辽宁。据葫芦岛市气象台统计，有气象记录以来，直接影响辽西葫芦岛的台风有7次。台风的影响不仅限于大风，更重要的是其所带来的强降水。在台风的研究和预报中，风雨强度的研究和预报虽已取得不少成果[2-3]，但相比台风路径预报，风雨预报仍然是台风预报的薄弱环节之一[4]。台风暴雨不仅发生在台风登陆前后，登陆后2～3 d，条件有利时深入内陆的台风残余环流仍会产生暴雨或大暴雨，造成严重灾害[5-6]。一些特大暴雨主要在台风登陆后东移受阻，低压中心向西倒退的情况下发生，如1975年8月7503号台风在河南引发的特大暴雨[7]，2011年8月1109号台风“梅花”在辽宁营口引发的特大暴雨[8]。但台风由于路径、强度、影响系统的差异，对同一地区陆地的影响千差万别。为辽西地区相似路径台风的预测预报及防灾减灾提供参考，以2018年1818号台风“温比亚”和2019年1909号台风“利奇马”为例，分析其造成辽西地区强降水差异的成因。

1 “温比亚”和“利奇马”台风概况

2018年8月15日早晨，1818号台风“温比亚”在冲绳以西的海面上生成，16日22时在浙江舟山登陆后一路向西行进，登陆时最强中心气压达985 hPa，中心最大风力10级(25 m/s)，19日5时在河南驻马店改为东北上，20日早晨在山东东营入海并继续东北上，途经离辽西地区最近的大连南部海域时，最强中心气压达990 hPa，中心最大风力8级(20 m/s)，于20日夜间在朝鲜登陆。此次过程辽西大部分地区降小雨，葫芦岛市区、绥中县、兴城市降中到大雨(图1)，最大降水量48.2 mm，出现在葫芦岛市绥中县万家镇。

2019年8月4日下午，1909号台风“利奇马”在西北太平洋洋面生成，7日23时加强为超强台风，最强时中心气压达915 hPa，中心最大风力超过17级(62 m/s)。10日1:45前后以超强台风级别在浙江省温岭市城南镇登陆，10日20时减弱为热带风暴，中心最大风力9级(23 m/s)，之后长时间(60 h)维持热带风暴级别。“利奇马”历经2次登陆和3次入海后，12日早晨至13日早晨在莱州湾迂回盘旋，中央气象台于13日14时对其停止编号。10日20时辽宁受台风外围云系影响开始出现降水，至15日20时结束，过程平均降水量126.5 mm，辽西大部分地区达到大暴雨级别。此次过程具有持续时间长、累计雨量大、影响范围广等特点，但小时雨强不强，小时最大降水量为42.1 mm。

2 强降雨成因分析

2.1 环流背景

2018年8月19日8时，欧亚大陆中高纬多冷涡系统，新疆北部有一高空脊，东西伯利亚经贝湖东部到新疆东北部有一横槽，辽宁位于横槽前部偏西气流控制。西太平洋副热带高压形成一个闭合中心，西侧脊线位于黄海上空。19日20时(图2a)横槽转竖过程中出现断裂，断裂后的高空槽一支转为竖槽位于河北、河南、安徽一带，影响辽宁地区，一支位于贝湖东部和南部，源源不断为河北、河南的竖槽补充冷空气。副高稳定少动，对高空槽的继续东移构成阻塞作用。黄渤海上空建立了东南急流，为辽西地区输送水汽。20日8时(图2b)，河北、河南一带的高空槽移经辽西地区，携带的冷空气与“温比亚”在此结合，副高东退至日本，西脊点位于韩国南部，与“温比亚”相距较远，约9个经距，副高对“温比亚”的水汽供应和引导气流都较弱。东南急流不断加强，辽西上空水汽充沛。20日20时高空槽移至辽宁东部，辽西地区降水结束。

2019年8月10日20时(图2c)，欧亚大陆中高纬度呈两槽一脊的环流形势，西西伯利亚到新疆北部有一低槽，内蒙古东北部至河套地区有一纵深的高空槽，贝加尔湖到内蒙古中部有一弱脊，辽宁处于槽前西南暖湿气流控制。西太平洋副热带高压位于30°～40°N，副高西脊点伸至朝鲜半岛127°E处，9号台风“利奇马”位于江苏南部与浙江北部，10号台风“罗莎”位于其东南部2 100 km的太平洋洋面上。随台风北上，内蒙古东北部的高空槽小幅北抬，11日中午辽西地区受台风远距离倒槽顶部影响，降水逐渐加强。12日早晨(图2d)，内蒙古至河套地区的西风带高空槽东移至东北地区东部，与贝湖东部的弱脊相互配合。西风带高空槽与台风倒槽势力相当形成对峙，之间锋区维持，对台风北上构成了强烈的阻塞作用，同时使副高不断东退。由于副高与“利奇马”相距较远，约11个经距，且中间形成了密集的流场，因此副高对“利奇马”的水汽供应和引导气流都有所减弱。两者共同作用，使得“利奇马”再入莱州湾后一直在莱州湾迂回盘旋。辽西地区受台风倒槽影响长达24 h，迎来主降水时段。13日早晨，台风倒槽与高空槽结合，东侧阻塞高压形势稳定，冷空气与台风残涡携带的暖湿水汽势力相当，台风倒槽在辽河流域发展并维持。辽西地区位于台风倒槽后部，迎来第二轮小高峰降水。

从850 hPa风场看，“温比亚”过程中，19日20时辽宁位于气旋顶部，来自黄海的水汽开始向辽西地区输送；20日8时“温比亚”入海，辽西位于“温比亚”西北象限，来自渤海、黄海的东南暖湿空气与冷空气在葫芦岛沿海地区及渤海上空汇合，强降水在此阶段开始。“利奇马”过程中，10日8时开始，台风北侧外围风圈便形成了强劲的东南风急流，将黄海海面上的水汽源源不断向辽宁地区输送；东南急流不断加强，12日早晨东南急流最大风速达24 m/s，台风倒槽在渤海上空形成水汽辐合，辽西沿海地区位于倒槽顶部冷暖空气交汇处。朝阳地区不在水汽辐合区，这也是辽西沿海地区降水大于内陆朝阳地区的主要原因。

2.2 能量场

从850 hPa假相当位温(θse)上看，2018年19日20时河北位于高能舌上，葫芦岛θse在336 K左右(图3a)；20日8时高能舌东移，葫芦岛位于高能舌顶，南部绥中县的θse最大值，为344 K(图3b)，这也是绥中为全市降雨量最大地区的原因。葫芦岛一直没有能量锋区经过，所以“温比亚”对流性降水不强。

2019年10日20时葫芦岛θse在340 K左右(图3c)，11日8时增大到342 K，雨势也开始增强，之后葫芦岛地区θse大多维持在340～344 K，雨强也在增大后维持较平稳的态势。12日8时，在葫芦岛、锦州一带形成1个锋区，呈东北西南向分布，表明这一区域存在对流不稳定。12日20时θse继续增大，12日白天也是此次过程中降水量最大的时段。13日8时θse开始减小(图3d)，雨势逐渐减弱。850 hPa θse的增大和减小，与雨势的增大和减小几乎同步，在θse变化不大时，锋区的建立会直接导致降水增强。在辽西4个市中，朝阳市的θse一直小于葫芦岛和锦州，且没有明显的锋区经过，故朝阳市的降水量最小。

2.3 水汽条件

从整层水汽含量看，“温比亚”影响辽西时，大值区围绕着台风，辽西地区最大值在55 mm(图4a)。“利奇马”影响辽西时，大值区围绕在台风及台风北部，伴随台风北上(图4c)。2019年10日20时开始，辽西地区整层水汽含量长久维持在50 mm以上，并不断增大；12日8时达到最大，大值区位于山东北部到辽宁中部一带，整层水汽含量最大值为75 mm，位于葫芦岛市绥中县南部、渤海中部海域。

从水汽通量场看，“温比亚”影响辽西时，辽西地区水汽通量长久维持在6～9 g/(cm·hPa·s)(图4b)。“利奇马”影响辽西时，辽西地区于2019年12日8时进入倒槽顶部强的水汽辐合区，水汽通量最大值达27 g/(cm·hPa·s)(图4d)，12日白天是此次过程最强降水时段。

3 卫星云图

“温比亚”影响辽西时，持续受“温比亚”北上外围云系影响，云系随“温比亚”东北上而逐渐影响辽西地区，直到2018年20日17时前后彻底移出辽西各市。

“利奇马”影响辽西时，2019年10日8时，辽宁西部地区开始受高空槽云系影响，随着台风北上，10日20时高空槽云系逐渐与台风外围云系打通，但辽西地区依然以高空槽云系影响为主。11日6时，随着台风北上，辽西地区逐渐转为台风外围云系影响。12日4时，冷暖空气在辽西地区交汇，辽西上空生成对流云团，随着台风云系逐渐向西北方向旋转，相继影响辽宁西部地区，强降水时段逐渐拉开帷幕。

4 结论

1) 两次降水都不是受台风本体影响，“温比亚”过程中，辽西地区受“温比亚”北上外围云系、西太平洋副热带高压及来自西北地区的西风带高空槽三带系统影响；而“利奇马”过程，辽西地区主要受西风带高空槽和台风倒槽的相继影响。

2) 两次过程，副高均不断东退，对台风的水汽供应和引导气流都较弱。由于“温比亚”影响辽西时本身已经减弱，中心最大风速20 m/s，最低气压990 hPa，7级风圈半径最大180 km，影响时间短，仅为13 h左右。“利奇马”影响辽西时，强度要强于“温比亚”，中心最大风速23 m/s，最低气压980 hPa，7级风圈半径最大300 km，降水时段长达96 h。故“利奇马”的累计雨量大于“温比亚”。

3) “利奇马”过程，台风倒槽携带大量水汽到辽西，水汽通量最大值27 g/(cm·hPa·s)，于12日早晨在渤海上空形成水汽辐合，辽西沿海地区位于倒槽顶部冷暖空气交汇处。“温比亚”过程，辽西地区水汽通量长久维持在6～9 g/(cm·hPa·s)，故“温比亚”仅下了小雨。

4) 850 hPa θse的增大和减小，与雨势的增大和减小几乎同步，在θse变化不大时，锋区的建立会直接导致降水的增强。在“温比亚”过程中，辽西地区没有建立起能量锋区。