2018年赤峰地区罕见台风暴雨大暴雨过程诊断分析

徐丽娇

摘 要：本文利用NCEP/NCAR FNL 1°×1°逐6小时再分析资料，高空、地面常规观测数据、卫星及区域自动站资料，针对2018年7月24日至25日受台风“安比”影响的赤峰地区的暴雨及大暴雨过程进行了诊断分析，得出以下结论：（1）赤峰市这次暴雨大暴雨过程主要是由高空急流、台风、低空急流以及台风倒槽相互耦合造成的.（2）强的水汽通量辐合区与未来24小时强降水区有较好的对应关系，同时强降水落区的趋向和水汽通量的辐合走向较为一致.（3）700hPa垂直速度和850hPa涡度的空间分布与强降水的落区变化相对应，绝对涡度正值中心略落后于垂直速度负值中心.（4）由于暴雨的出现，空气中饱和的水汽凝结，释放大量潜热，导致假相当位温的突然增大，出现了下凹的现象.（5）可见光云图上，台风中心云系比较密实，同时其外围螺旋云系也比较清晰;红外云图上，台风中心及北侧螺旋雨带云顶亮温较低;水汽图上，台风中心及螺旋雨带携带大量水汽，表现白亮.

关键词：暴雨;台风“安比”;物理量诊断;云图分析

中图分类号：P41  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2020）06-0040-04

引言

华北是我国东部夏季三大降雨区之一，受季风系统及西太平洋副热带高压的影响，暴雨是华北地区夏季最频发的灾害性天气之一.华北暴雨的次数虽少，但分布范围广，降水强度大，导致预报难度大[1-3].突发性暴雨或持续性暴雨常常引发城市内涝、山洪、地质灾害和中小河流洪水等次生灾害，严重影响人民的生活以及生命财产安全[4].近些年来，随着全球变暖的形势日益严峻，极端天气频发，造成的灾害也越来越严重.因此，对暴雨的进一步研究和准确预报一直是气象预报工作者的关注重点.20世纪80年代以来，虽然有一些对华北暴雨的研究工作，但相对我国华南和长江流域暴雨的研究工作，无论是深度和广度都是很不够的[5-20].内蒙古地域东西狭长，造成灾害天气的影响系统往往不一样，赤峰地区处于内蒙古东南部，其暴雨有着华北暴雨的共同特点，预报难度也较大.同时由于赤峰地区深处内陆，“安比”台风成为自1949年以来首个进入内蒙古的热带气旋.“安比”台风的生消史如下：2018年7月12日2时许，一个热带扰动在菲律宾以东的西北太平洋洋面上生成，美国海军研究实验室将其编号为“94W”.当日15时许，日本气象厅认定为“低压区”.2018年7月13日5时30分，联合台风警报中心对其在24h内形成热带气旋的机会给予“LOW”的评级.当日14时许，联合台风警报中心将其在24h内形成热带气旋的机会提升为“MEDIUM”.2018年7月14日9时许，联合台风警报中心取消评级.2018年7月16日2时许，联合台风警报中心再次对其在24h内形成热带气旋的机会给予“MEDIUM”的评级.2018年7月17日9时许，日本气象厅将其升格为热带低气压.当日21时许，日本气象厅再次升级为热带风暴，并将其命名为“安比”，“安比”一名由柬埔寨提供，是首次使用，名字意义为一种原产于东部非洲的酸豆树.至此，2018年太平洋上第10号台风正式生成.2018年7月20日上午，台风“安比”加强为强热带风暴级，中心附近最大风力达10级（25m/s），中心最低气压为985hPa，七级风圈半径230～400公里.2018年7月22日12时30分前后，台风“安比”的中心在上海市崇明岛沿海登陆，登陆时中心附近最大风力达10级（28m/s），中心最低气压为982hPa.成为1949年以来第3个直接登陆上海的台风.2018年7月24日，台风“安比”继续北上，北京、天津和辽宁等地受到明显影响，出现大范围强降水天气.2018年7月24日23时前后台风“安比”进入我市，强度为“热带风暴”级，25日02時，台风“安比”减弱变性为温带气旋，强度持续减弱，中央气象台停止编号.

2018年7月24日06时至26日07时，受北上台风“安比”的影响，赤峰市出现大范围强降水天气，据统计，赤峰市宁城县、阿鲁科尔沁旗、巴林右旗部分乡镇遭受暴雨洪涝灾害，受灾人口40914人，转移安置人口13人，农作物受灾面积7069.36ha，成灾面积3943.38ha，绝收面积743.54 ha;经济作物受灾面积0.53ha，其中绝收面积0.53 ha;草场受灾面积635.4ha，死亡牲畜59头（只）;56户农户进水，损坏房屋6间，因灾倒塌棚圈37座，损坏牲畜棚圈66间，林地受灾3.3ha，淹没机电井22眼.造成直接经济损失3411.64万元，其中农业经济损失3328.18万元，家庭财产损失83.46万元.

本文利用NCEP/NCAR FNL 1°×1°再分析资料、常规观测数据、卫星及自动站资料，针对2018年7月24日至25日发生在赤峰地区的暴雨及大暴雨过程进行了诊断分析，以期得到一些有意义的结论，对赤峰地区暴雨预报积累经验有着一定的科学意义.

1 降水特点分析

7月24日06时至26日07时，赤峰市出现大范围强降水天气，暴雨以上量级的降水主要集中在阿鲁科尔沁旗中部、巴林左旗东南部、巴林右旗南部、翁牛特旗中部、松山区东部和南部、红山区、元宝山区、喀喇沁旗大部和宁城县大部地区，全市共出现101.9～189.9mm21个站，50.3～97.5mm68个站，25.3～49.5mm44个站，10.0～24.9mm37个站，10mm以下65个站，最大降水量出现在阿鲁科尔沁旗沙日塔拉站189.9mm，小时最大雨强出现在阿鲁科尔沁旗沙日塔拉站07月24日20时40.7mm.市区降水量90.0mm.选取这次降水量最大的2个站逐小时的雨量分布（图1）来看，白天降水主要集中在赤峰市南部地区，并逐渐向东北移动，傍晚开始，赤峰市北部地区出现明显降水.这次降水的小时雨强多在15～40mm/h.降水强度大，维持时间长，造成了赤峰市2018年最强的降水.

2 高空和地面天气形势分析

200hPa，赤峰市始终处于高空西风急流入口区的右侧，高层具有明显的辐散特征，抽吸作用使地面减压，地面流场的气旋性增加，上升运动加强，使降水进一步增强.24日02时，台风“安比”已经移动到山东北部与河北南部的交界处，此时，西太平洋副热带高压已经明显东退，与大陆高压打通，在东北地区形成高压坝阻挡，系统移动速度缓慢;中纬度西风带上多短波活动，冷空气活动频繁;低层台风外围的偏南风急流已经开始渐渐影响赤峰市，同时相对湿度开始慢慢转好，随着台风继续北上，赤峰市西南部降水率先开始.到了24日08时，西太平洋副热带高压进一步东退，同时，位于内蒙古中西部的短波槽东移与台风合并且有所加强，赤峰市处于高空槽前偏南气流控制，台风进一步北上，已经到达北京地区，其东部的偏南风急流已开始向赤峰市北部深入，同时，赤峰市南部已经开始受台风北部的东风辐合的影响，低层的相对湿度场逐渐转好，地面形势为台风倒槽顶部的东风辐合区逐渐控制赤峰市南部，赤峰市南部开始出现降水.到了24日14时，台风“安比”继续东北上，已经到达河北北部一带，赤峰市南部降水已经维持一段时间，雨带在缓慢向东北方向推进，低层风速已经达到20m/s，在赤峰市南部出现了一些大风天气，同时，北部偏北地区受东南风与北风切变线的影响，也开始出现降水.到24日20时，台风继续东北上，此时降水主要集中在赤峰市东北地区，阿旗南部、巴林左旗南部处于低空急流出口区的左侧，地面形势场上，受低压倒槽顶后部的影响，地面有明显的风场辐合的情况;受冷空气持续侵入影响，台风开始减弱，到25日02时以后，随着赤峰市低层渐渐转为北风控制，受台风影响的降水基本结束.通过对高空及地面形势场的分析，可以看出，赤峰市这次暴雨大暴雨过程主要是由高空急流、台风、低空急流以及台风倒槽相互耦合造成的.这次降水的暴雨大暴雨落区与台风路径一致，呈现出从东北向西南走向，暴雨区主要位于台风北侧的辐合带中.

3 暴雨的诊断分析

3.1 水汽条件分析

暴雨发生条件中包括动力条件和水汽条件，除了局地水汽条件好以外，还需要有源源不断的水汽输送，大量水汽在降水区的辐合，才有可能造成暴雨.从水汽通量散度、风矢量与比湿场的分布于演变发现，台风“安比”的风雨分布是极不均匀的，水汽通量的辐合区基本位于台风的北侧，而南侧则为水汽通量的辐散区.24日08时，水汽通量辐合区主要位于北部一带，中心最大值达到8×10-5g/（m2·Pa·s），赤峰市南部宁城县一带有弱的水汽通量的辐合，数值约为2×10-5g/（m2·Pa·s），水汽通道随着台风北上已经开始建立，为暴雨过程提供了充足的水汽条件.到14时，随着台风东北上，赤峰市南部水汽通量辐合加强，中心达到9×10-5g/（m2·Pa·s），同时水汽通量辐合区开始向东北扩散.到24日20时，水汽通量辐合区继续扩大，从赤峰市松山区东部到通辽市北部都出现了明显的水汽通量的辐合，中心主要位于赤峰市中部到东北部，中心值为8×10-5g/（m2·Pa·s）.到25日02时，随着台风减弱为低压环流并逐渐移出赤峰市，赤峰市低层转为东北风控制后，大部地区转为水汽通量的辐散区，降水开始明显减弱并渐渐趋于结束.比湿方面，赤峰市大部地区达到14g/kg，为暴雨的发生提供了充足的水汽条件.可见，强的水汽通量辐合区与未来24小时强降水区有较好的对应关系，同时强降水落区的趋向和水汽通量的辐合走向较为一致.

3.2 垂直速度和绝对涡度的空间分布

700hPa垂直速度和850hPa涡度的空间分布与强降水的落区变化也有较好的对应关系.24日08时，垂直速度负值中心和绝对涡度正值中心位于河北东部地区，上升运动区北部刚刚压到赤峰市南部地区，其余地区多为下沉运动区.到24日14时，垂直速度负值区和绝对涡度正值区向东北移动，垂直速度负值中心-1.5×10-2hPa/s已經北抬至翁牛特旗中部地区，喀喇沁旗、松山区、红山区、元宝山区以及宁城县大部已经处于明显的上升运动区，与降水的落区基本一致.24日20时，上升运动进一步加强，垂直速度负值中心已经达到-4×10-2hPa/s，同时，绝对涡度的正值区也已经移到赤峰市东部一带，以后两个中心继续东北移，强度略有减弱，到25日02时，已经移出赤峰地区，到达兴安盟东部地区.绝对涡度正值中心略落后于垂直速度负值中心.

为了进一步分析24日台风暴雨落区的非对称分布，对24日14时和24日20时垂直速度和绝对涡度分别沿热带风暴中心所在经度做垂直剖面图.分析发现，垂直速度和绝对涡度在热带风暴中心南北两侧有非常明显的非对称分布.24日14时，沿118°E的剖面上，热带风暴所在纬度的北侧为明显的上升运动区，相反南侧却是垂直速度的正值区，正负速度对位于500hPa高度处，可见，热带风暴北侧中低层是强烈的上升运动区，绝对涡度中心则在500hPa、850hPa各有一个中心，中心值达到5.5×10-4s-1以上.到24日20时，随着台风的北上，沿着120°E进行剖面，可以看出，垂直速度和绝对涡度的垂直分布仍然维持这一特点，在台风北侧为强烈的上升运动，且最高可达到300hPa左右，辐合层较为深厚.

3.3 假相当位温场分析

从假相当位温场的分布来看，台风“安比”携带丰富的水汽和能量，24日08时，位于北京地区的“安比”的θse达到356K，而其北侧的高能舌已经伸展至赤峰市南部地区，对应辐合上升区，在赤峰市南部已经开始出现降水;随着台风“安比”的东北上，暖湿空气不断向北推进，同时较强的低空西南急流和水汽和能量不断向北输送，导致赤峰大部地区位于θse大于352K的高能区内，到20时，台风继续东北上，同时北方的冷空气不断南下，在赤峰市东北部出现假相当位温密集带，此时在阿鲁科尔沁旗南部出现了40mm/h的短时强降水.

从24日14时对118°E剖面图（图2a）上可以看出，由于暴雨的出现，空气中饱和的水汽凝结，释放大量潜热，导致假相当位温突然增大，从而出现下凹的现象.

对24日20时对120°E剖面图（图2b）上可以看出，假相当位温下凹得更加明显，并且出现假相当位温等值线陡峭且密集区，说明降水更加明显，此时在阿鲁科尔沁旗沙日塔拉站出现一小时40.7mm的短时强降水，同时在台风的南部地区有不稳定层结存在.

4 卫星云图分析

从08时可见光云图上，可以看出完整的台风云系，台风中心云系比较密实，同时其外围螺旋云系也比较清晰，位于我区北部的高空槽云系也比较明显，而红外云图上，除了台风中心云系发展比较高，在红外云图上表现云顶亮温更低外，台风北侧的螺旋云带的发展高度也比较高，云顶亮温也比较低，说明台风北侧的降水也是比较明显的，而在水汽图上，台风中心及其外围的螺旋雨带都携带大量水汽，在水汽云图上都表现比较白亮.未来高空槽云系南压，台风云系北上，到20时前后，高空槽云带与台风涡旋云系合并，从水汽图上可以看出，合并后后侧的干冷空气侵入十分清楚，另外，在河北西部有对流云团生成，并逐渐东北上，到25日凌晨开始影响我市南部地区，我市南部在25日凌晨开始又出现明显降水.

5 结论和讨论

通过对赤峰地区2018年7月24日至25日强降水天气过程的诊断分析，可以得出以下结论：

（1）赤峰市这次暴雨大暴雨过程主要是由高空急流、台风、低空急流、以及台风倒槽相互耦合造成的.

（2）赤峰地区主要处于高空急流入口区右侧，高空辐散抽吸作用有利于低层减压;台风右侧的偏南风急流源源不断输送水汽.

（3）强的水汽通量辐合区与未来24小时强降水区有较好的对应关系，同时强降水落区的趋向和水汽通量的辐合走向较为一致.

（4）700hPa垂直速度和850hPa涡度的空间分布与强降水的落区变化对应，绝对涡度正值中心略落后于垂直速度负值中心.

（5）由于暴雨的出现，空气中饱和的水汽凝结，释放大量潜热，导致假相当位温突然增大，从而出现下凹的现象.

（6）可见光云图上，台风中心云系比较密实，同时其外围螺旋云系也比较清晰;红外云图上，台风中心及北侧螺旋雨带云顶亮温较低;水汽图上，台风中心及螺旋雨带携带大量水汽，表现白亮.

以上是对2018年7月24日至25日赤峰地区受台风影响的一次暴雨大暴雨天气过程的分析，上述分析只是个例分析，不足以说明其物理量场与值得诊断结果就是预报指标，但是可以作为参考指标.

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