台风“山竹”和“天鸽”对云南降水天气影响分析

冯德花，牛法宝,张 蕾

(1．云南省文山壮族苗族自治州气象局,云南 文山 663000;2.云南省气象局,云南 昆明 650034)

0 引言

热带气旋是生成于热带或副热带洋面有组织的对流和确定的气旋性环流的非锋面性涡旋的统称，我国是受其影响最严重的国家之一，其带来的强降水一方面会引发城市内涝，农田淹没等灾害，另一方面其也能缓解旱情[1-2]。云南地处内陆低纬高原地区，受热带气旋影响频率和影响强度均较东部地区低，但其登陆减弱后的低压西行几乎每年都有影响云南[3]，是引发云南大范围强降水的主要系统之一。许美玲等[4]对近30 a来影响云南西行的热带气旋统计指出进入18°N以北、110°E以西区域的热带气旋对云南才会有影响，并按影响程度把关键区划分为3个区，其中台风进入关键区Ⅲ(20°N以北、105°E以西)对云南影响最大。郭荣芬等[5]对2006年台风派比安和2008年台风北冕对云南降水分析表明：活跃的季风系统、低空急流增强造成的对称不稳定和深厚斜压性的正反馈机制造成云南强降水。钟爱华等[6]分析1213号台风启德和1309号热带风暴海燕发现：把握青藏高压和副热带高压的位置形态有利于预报热带低压路径对云南降水强度和范围的预报。金少华等[7]对1002号台风康森和1003号台风灿都造成的云南降水分析表明：低纬高原的高能环境，地形抬升作用以及低压温湿对称造成其较长时间的降水。梁红丽等[8]人对2014年台风威马逊和海鸥沿偏西路径影响云南特征差异诊断表明：造成暴雨分布差异主要是环境场气流锋生，能量变化和地形的共同作用。

MJO不同季节不同位相可以对很多地区的降水产生不同影响[9-13]，覃卫坚等[14]对热带季节内振荡与广西热带气旋生成发展的研究发现：MJO位于西太平洋时影响广西的热带气旋偏多。何洁琳等[15]研究发现强对流在赤道印度洋东部发展并东传到西太平洋热带地区时，广西可出现冬季持续强降水。胡德强等[16]研究海南热带气旋与MJO关系发现7—8月和9—10月的热带气旋活跃期和沉寂期对应的MJO位相和强度有所不同。为了探索MJO对云南降水的影响，李汀等[17]，牛法宝等[18]，米瑞芝等[19]的研究表明MJO活动中心进入孟加拉湾及西太平洋地区湿窗口会激发这些地区对流活动，云南降水日数和降水强度明显增多。杨素雨等[20]通过对MJO合成事件分析显示，当其对流位于第2位相，云南秋季降水干旱背景下南部降水异常偏多。本文将两次登陆路径极其相似的台风西行进入云南对云南降水的差异从MJO背景、环流条件、物理量和云图特征进行对比分析，为云南台风降水预报提供参考。

1 资料来源

2018年第22号台风“山竹”、2017年第13号台风“天鸽”路径等资料来源于中国气象局热带气旋资料中心。MJO数据来源于澳大利亚气象局(http://www.bom.gov.au/climate/mjo/)。NCEP 1°×1°的逐日再分析资料为全球1 d 4次，要素主要包括水平纬向风、经向风、位势高度、温度等。

2 台风路径和影响

2.1 台风路径

2018年第22号台风山竹于9月7日在西太平洋洋面上生成，之后不断加强，15日以超强台风在菲律宾北部登陆，之后进入南海，于16日17时在广东台山登陆(45 m/s，112.5°E,21.9°N)，之后减弱西行进入广西；17日08时减弱为低压,其中心位于广西百色；17日14时低压中心位于云南、贵州和广西交界处；17日20时环流中心减弱，其减弱后的低压辐合继续西行影响云南(图1)。

图1 台风路径图Fig.1 Tracks of typhoons

2017年第13号台风天鸽于8月20日在西太平洋洋面上生成，8月22日上午加强为强热带风暴，随后于下午加强为台风，并于23日上午加强为强台风，于23日12时在广东珠海登陆，登陆时为强台风级别(48 m/s,113.5°E,21.9°N)，其后西北路径移动，经过广西减弱为热带低压后进入云南，8月24日17时停止编号，但其减弱后的低压继续西行影响云南(图1)。

山竹生命史较长，两者均是以强台风级别在广东沿海登陆，但天鸽强度更大，山竹登陆位置较天鸽偏西一个经度，二者登陆进入广东后都取西北路径进入广西，天鸽进入广西之后其路径较山竹偏南西行，天鸽和山竹均进入影响云南的关键区Ⅲ后停止编号，减弱的低压继续西行影响云南。

2.2 云南降水概况

天鸽过程云南省出现一次中到大雨为主，局部暴雨、大暴雨天气过程，强降水主要集中在云南南部和东部地区，48 h累积最大降雨量200.6 mm，最大小时雨强44.7 mm，208站次出现短时强降水，过程雨量150 mm以上22站次(集中在东部)，100～149.9 mm的共163站(集中在南部)，50～99.9 mm的共866站，0.1～49.9 mm的共2270站(图2a)。2018年台风山竹过程云南降水较2017年天鸽过程明显偏弱，全省以小到中雨、局部大到暴雨天气为主，48h累计最大雨量为109.5 mm，最大小时雨强46.4 mm ，50站次出现短时强降水，较强降水主要出现在云南省东部和西南部西双版纳地区，过程雨量100 mm以上的2站，50～99.9 mm的共50站，0.1～49.9 mm的共2 949站(图2b)。强对流天气方面：天鸽在广东登陆后西北移动过程中，受其外围云系影响，全省雷暴、短时强降水天气突出，局地还出现了大风天气；2018年山竹过程中台风在广东台山登陆沿海地区强对流天气突出，但是西移过程中云南省东部未出现明显强对流天气，仅中部以西出现局地小范围的雷暴和短时强降水天气。

(a)“天鸽”降水实况 (b)“山竹”降水实况图2 云南降水实况图Fig.2 Actual precipitation in Yunnan

3 MJO位置和强度分析

山竹和天鸽于西太平洋洋面生成时，MJO分别位于第8和第1位相，均生成于MJO非活跃位相，生成时MJO弱,随后往东传,天鸽在生成东传过程中MJO不断增强，23日沿海登陆后由弱MJO增为强MJO,减弱低压西行影响云南强降水时段主要集中在24—26日，这期间MJO一直处于第2位相，且强度增强，MJO>1(图3a)。山竹于9月7日生成，此时MJO位于第8位相且MJO<1，之后东传过程中略有增强，仅于8—11日时增强为强MJO,其余时段均为弱MJO,16日在广东登陆后强度略增强，云南降水集中在17—19日，该时段为弱MJO且由第3位相进入第4位相(图3b)。综合分析可见，2次台风过程分别在8月下旬和9月中旬，季节上有所不同，但台风登陆后MJO都有一个增强过程，不同的是MJO指数山竹较天鸽弱，山竹登陆后东传减弱，而天鸽过程MJO东传中持续增强。

以上分析可见,台风生成时MJO位于非活跃位相，台风西移过程中MJO东传可不断增强，2次台风均以强台风级别在广东沿海登陆，但是山竹登陆点较天鸽略偏西，登陆时强度略小，登陆时MJO均位于中东印度洋，减弱后的低压影响云南时,天鸽过程MJO位于第2位相为强MJO，山竹位于第3～4位相为弱MJO,2次过程对比发现强MJO背景下云南强降水区域更大，强度更强。

(a)天鸽 (b)山竹图3 MJO位相图Fig.3 MJO phase

4 天气环流背景

山竹过程中，副热带高压呈比较明显的块状分布，在广东台山登陆之后，16日20时其588 dagpm线伸至105°E附近，受其副热带高压西南侧气流影响，低压沿其西侧往西北方向移动。17日14时中心位于云南、贵州和广西交界处减弱后停止编号，低压继续西行；17日20时588 dagpm线东退至110°E 附近，环流中心位于越南北部于云南文山南部交界处(图4a)。西行过程中对云南南部影响较大，之后与孟加拉湾低压合并，影响减弱。

天鸽过程副热带高压为带状分布，在广东珠海登陆后，23日14时588 dagpm线西伸至75°E附近，登陆后沿着副热带高压南侧以西行为主；24日17时停止编号之后，减弱的低压继续西行；24日20时588 dagpm西脊点较之前东退到100°E附近，低压环流沿副热带高压南侧西移至云南南部(图4b)，25日08时其减弱后的低压环流移至云南西双版纳西部边缘，25日14时与孟加拉湾至中南半岛一带的低压环流合并。

(a)2018年9月17日20时 (b)2017年8月24日20时图4 500 hPa高度场(单位：dagpm)和700 hPa流场合成图(阴影：700 hPa上风速>12 m·s-1)Fig.4 500 hPa height (unit: dagpm) & 700 hPa flow (shadow:wind speed above 12 m·s-1 on 700 hPa)

台风山竹和天鸽减弱后的低压环流均西移对云南产生影响，天鸽过程副热带高压强盛，影响过程中588 dagpm东退在100°E附近；山竹过程副热带高压略弱，其块状特征明显，588 dagpm东退至110°E附近，天鸽过程沿南侧以西移为主，而山竹过程西北移动且减弱较快，副高位置分布差异下两次台风降水范围和区域不同。700 hPa上山竹低压环流较天鸽略偏南，其西侧孟加拉湾到中南半岛附近均有气旋性环流，形成与台风低压环流共存的双涡模式，逆时针互旋运动引导台风低压环流西行，不同之处在孟加拉湾至中南半岛一带的低压环流中心山竹较天鸽偏南5个纬度，天鸽过程两环流中心纬度差距不大(图4a)，平行的双涡环流模式更利于台风低压环流的维持和西移。

5 物理量分析

5.1 水汽通量

山竹在广西百色减弱为热带低压影响广西、云南东部时，其700 hPa上的低压环流为近似圆形，水汽通量大值区位于低压中心东北象限的广西地区，云南东南部地区水汽通量在12 g·cm-2·hPa-1·s-1以上(图5a)。随着低压减弱西移动，18日08时，700 hPa上低压中心减弱西移动至云南西南边缘，水汽通量12 g·cm-2·hPa-1·s-1以上的地区位于广西—贵州地区，云南中部以东为全省水汽通量的大值区，值在8 g·cm-2·hPa-1·s-1以上(图5b)，强降雨主要集中在云南中部以东的区域，之后低压中心与孟加拉湾低压合并减弱，强降雨区西移至云南的普洱和西双版纳。天鸽进入广西影响百色时，700 hPa上低压环流近似椭圆形，中心位于越南，较山竹偏西偏南，云南中部以东地区水汽通量在12 g·cm-2·hPa-1·s-1以上(图5c)，低压西移速度较山竹慢，25日08时中心位于云南西双版纳，为近似椭圆形的低压环流，低压环流东部及北部水汽通量明显增大，大部分地区12 g·cm-2·hPa-1·s-1以上，局地达16 g·cm-2·hPa-1·s-1以上(图5d)，强降水区域随着低压西移；14时水汽条件进一步加强，降雨持续，25日20时低压中心消散减弱移出云南省，水汽通量值明显减小，降雨减弱。

图5 700 hPa水汽通量(单位：g·cm-2·hPa-1·s-1)和流场合成图Fig.5 700 hPa water-vapor flux (unit:g·cm-2·hPa-1·s-1 ) &flow

当700 hPa上台风低压中心进入影响云南的关键区Ⅲ而未进入云南境内时，位于环流中心前部的云南东部地区水汽通量较大，在12 g·cm-2·hPa-1·s-1以上；云南西北部水汽通量都较小，但中部地区天鸽过程水汽通量值比山竹大，4 g·cm-2·hPa-1·s-1以上的区域更广。随着低压环流中心西移进入云南，东部水汽通量减弱，但仍然是云南水汽通量大值区，天鸽过程云南大部地区在8 g·cm-2·hPa-1·s-1以上，局部在12 g·cm-2·hPa-1·s-1以上，山竹仅东部边缘地区在8 g·cm-2·hPa-1·s-1以上。山竹水汽条件总体较天鸽过程略差，实况中过程带来的降雨量也较天鸽小。

5.2 垂直速度

两次过程均选取了强降水较为明显的区域点垂直速度进行剖面分析(图略)，从图中可以看出：山竹过程上升运动主要集中在400 hPa以下，9月17日14时上升运动最强，强中心位于700 hPa附近，最强区域为垂直速度为-1 Pa·s-1，低层到高层都是以东北风为主，18日02时随着低压中心西移，低层到高层都转为东南风，上升运动减弱，低层开始转为弱下沉运动。天鸽过程从24—25日整层都以上升运动为主，中低层上升运动最强，最强中心位于700 hPa附近，其垂直速度为-2.6 Pa·s-1，24日20时从低层到高层都由东北风转为东南风。两次过程较强上升运动都出现整层由东北风转为东南风的前12 h，最强上升运动均出现在700 hPa附近，天鸽过程中垂直上升运动更强更深厚，持续时间更长，其西行台风低压影响下云南的降水更强。

6 云图

从红外云图上分析：两次台风在广东登陆时均为强台风级别，为有组织的涡旋状云系，山竹登陆时其呈弯曲云带，稠密云区不大，外围螺旋云带较为宽广(图6a)。天鸽登陆时其云型类似强风切变型，结构密实，中心稠密云区较大，外围螺旋云带向西伸展至越南和云南东南部，云南中部以东地区有分散强对流云系(图6d)。随着台风西移进入广西，受地形摩擦等作用影响，其云系开始逐渐分散，结构不再完整，但仍然可见气旋性的涡旋云系，山竹到达广西时其中心云系已经减弱，其东侧和南侧有分散对流云系(图6b)；天鸽低压中心进入云南后，其中心低压环流云系仍然比较强，螺旋结构明显，云南大部分地区受其云系影响(图6e)。低压环流继续西行之后，对流云系进一步减弱，山竹过程中云南东部降雨云系明显(图6c)，天鸽过程云系较之宽广，云南大部地区云系明显(图6f)，实况上降雨也较山竹范围更大、强度更强。

图6 FY2E红外卫星云图Fig.6 FY2E infrared satellite image

7 小结

①台风路径：山竹和天鸽均在广东沿海登陆，天鸽登陆位置较山竹偏东一个经度，登陆之后均以西偏北路径西行，进入影响云南的关键区Ⅲ之后，天鸽路径略偏南，低压中心进入云南文山，对影响云南降水的强度和范围均更大。

②MJO影响：2次台风过程在广东登陆之后其MJO强度均略有增强，山竹过程MJO虽前期略有增强，但仍然为弱的MJO，天鸽不断增强为强MJO。减弱后的低压影响云南时,天鸽过程MJO位于第2位相为强MJO，山竹位于第3～4位相为弱MJO,2次过程对比发现强MJO背景下云南强降水区域更大，强度更强。

③台风路径受到副热带高压位置和强度的影响，山竹过程副热带高压块状分布，其588 dagpm线西脊点在110°E附近摆动；天鸽过程副热带高压比较强盛，其呈带状分布，阻断了南北之间的气流交换，588 dagpm线在100°E附近，减弱后台风进入影响云南的关键区之后以西行路径为主，700 hPa上孟加拉湾至中南半岛一带均有低压环流，天鸽过程与其中心位置纬度差距不大，有利于台风低压环流的维持和西移，造成的降水强度和范围更大。

④当700 hPa上台风低压中心进入影响云南的关键区Ⅲ而未进入云南境内时，云南东部地区水汽通量均较大，随着低压环流中心西移进入云南，东部水汽通量减弱，但仍然是云南水汽通量大值区，天鸽过程云南大部地区在8 g·cm-2·hPa-1·s-1以上，山竹仅东部边缘地区在8 g·cm-2·hPa-1·s-1以上。天鸽过程水汽通量条件较山竹好，实况中降雨量更大。

⑤两次台风低压环流影响云南的过程中，低层到高层都以上升运动为主，天鸽过程垂直速度绝对值更大，其上升运动更强烈更深厚，较强上升运动持续时间更长，其降水强度及区域更大。台风天鸽登陆时云系结构密实，西行过程中减弱慢，特别是进入云南境内其减弱的低压环流云系仍然明显，有利于台风在云南的持续性降水。