内蒙古赤峰市一次台风暴雨诊断分析

葛海燕

(赤峰市气象局，内蒙古 赤峰 024000)

1 概述

2018年7月18日20时，第10号台风“安比”在西北太平洋洋面上生成。2018年7月22日12时30分，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有10级(28 m/s)，中心最低气压为982 hPa。成为1949年以来第3个直接登陆上海的台风。随后，“安比”一路北上经上海、江苏、山东、河北、天津，于24日19时进入内蒙古赤峰市，此时台风仍维持在热带风暴级别，中心风力18 m/s。24日23时“安比”进入内蒙古通辽境内，同时减弱为热带低压，之后变性为温带气旋并入西风带中，台风编号解除。

台风“安比”在内蒙古境内只有短短的5 h，而其影响从24日08时就已经开始。台风“安比”给内蒙古赤峰市造成大范围暴雨天气，主雨带呈西南—东北走向，全市有86个站降水量超过50 mm，其中16站超过100 mm，最大降水量达到了174.1 mm。从逐6小时降水可以看出，24日08时—24日14时，降水主要集中在赤峰市南部地区，6 h累计降水量最大达到了85.5 mm。24日14时—24日20时，赤峰市南部降水仍在持续，但大的降水区域已经移到赤峰市中部到东北部一线，赤峰市西部受西风槽影响也出现了降水。而到了24日20时—25日02时，强降水主要在赤峰市的东北部地区，大部地区降水减弱，以小雨为主。25日02时以后强降水减弱停止。从出现强降水站点的逐小时降水量可以看出，南部的降水主要集中在24日白天，北部地区的降水从24日14时逐渐开始，而且有两个降水较强的时段，第一个时段在24日17时—20时，第二个时段在24日21时—25日01时(见图1)。

图1 2018年7月24日08时—25日08时降水量(a)及强降水站点逐小时降水量曲线(b)

2 环流背景分析

23日20时，西太平洋副热带高压呈经向型块状分布，其北界位于45°N附近，西界位于120°E附近，在副高的东侧有深厚的冷涡存在，这种形势有利于副高的稳定维持，位于副高西侧的台风在引导气流的作用下，以向偏北方向移动为主。在贝加尔湖南侧到我国西北地区东部有西风槽缓慢东移。24日08时(图2 a)，台风移动到天津市，副热带高压北段东退，西风槽向东移动，台风已进入槽前的西南气流中，在两支气流的作用下，台风开始向北偏东方向移动。此时赤峰市受台风东北侧的东南风影响，开始出现降水。24日14时，台风位于河北省东北部，副高北段继续东退，西风槽东移，台风依旧保持东北上路径，台风在500 hPa等压面上等高线开始扩散，预示台风即将减弱。24日20时(图2 b)，“安比”进入内蒙古境内，台风减弱明显，没有闭合等高线。24日23时，“安比”减弱为热带低压，之后变性并入西风槽中。23日20时，在对流层高层200 hPa槽前有高空急流存在，此时台风高层的出流区位于台风中心东北侧，散度为5×10-5s-1。到24日08时(图3 a)，台风北移进入高空急流入口区的右侧，高空急流入口区右侧的辐散区与台风高层的出流区相叠加，散度达到了10×10-5s-1，抽吸作用加强，上升运动也得到了加强，同时也增强了低层潜热的释放，潜热释放的正反馈作用，使台风得到维持。24日14时(图3 b)，高空急流东移北上，高空急流右侧辐散区略有减弱，散度为6×10-5s-1，而且辐散中心明显偏离低层台风中心，高层出流减弱，也是台风减弱的预兆。24日20时，高空急流继续东移，台风上空没有明显的辐散区，台风低层填塞加快。

图2 2018年7月24日08时(a)、20时(b)500 hPa形势场(黑实线为等高线、红虚线为等温线及风矢量)

图3 2018年7月24日08时(a)、14时(b)200 hPa风矢量、等风速线(黑实线)、散度(绿实线)

陈联寿[1]指出台风登陆后，台风从水面获取水汽被截断，加上摩擦的损耗，台风会快速减弱，而环境水汽输送通道的建立，特别是低空急流的建立，充足的水汽输入，转化为潜热能量，可以延长台风的寿命。此次过程中，在对流层低层存在明显的低空急流，低空急流的最大风速达到27 m/s，有利于将近海水汽向台风输送，补充台风消耗的能量。从24日14时—24日20时(见图4)，强降水时段内，有-16×10-7g·s-1·hPa-1·cm-2和-14×10-7g·s-1·hPa-1·cm-2的水汽辐合中心分别位于赤峰市的南部和北部，为强降水提供了水汽和能量的补充。

图4 2018年7月24日08时(a)、20时(b)850 hPa风矢量、等风速线(填色)、水汽通量散度(黑虚线)

3 物理量场分析

3.1 动力条件

高层辐散、低层辐合的动力结构有利于北上台风的维持，也是台风暴雨形成和增强的原因[2]。此次暴雨过程主要有南部和东北部两个中心，因此我们做了119°E，42°N和120°E，44°N两个强降水中心散度和垂直速度的时间剖面。南部强降水中心高层辐散和低层辐合的特征从24日08时以前逐渐形成(图5 a)，并且逐渐开始增大，这与降水增强的时间吻合。在24日14时前后高层辐散中心和低层辐合中心出现，辐散中心位于450 hPa附近，散度为6×10-5s-1，辐合中心为于850 hPa附近，散度为-11×10-5s-1。在24日17时以后400 hPa的辐散中心逐渐转变为辐合中心，此时南部降水强度减小。而在24日20时前后，750 hPa出现辐散中心，之后低层辐合和高层辐散，降水减弱。相对于散度场，垂直速度场表现的并不明显，虽然垂直速度有两个中心，但强度较小，分别为1.5 Pa·s-1和0.5 Pa·s-1。在东北部强降水中心，散度场和垂直速度场都比南部要明显(图5 b)，散度场上辐散中心出现24日20时的350 hPa，散度为9×10-5s-1，辐合中心出现850 hPa附近，散度为-9×10-5s-1。垂直速度中心位于750 hPa，最大上升速度为4 Pa·s-1。从两个点的对比来看，东北部的动力条件有好于南部，所以,在同等的水汽条件下，东北部的降水强度要好于南部。

图5 强降水中心(119°N，42°N)(a)和(120°E，44°N)(b)散度和垂直速度的时间剖面

3.2 水汽条件

源源不断的水汽供应是强降雨形成的重要条件，水汽通量及水汽通量散度能够直观地反映水汽输送方向、大小及辐合情况，强降雨的持续时间与急流带来的水汽输送有很好的相关性[3，4]。从850 hPa水汽通量和比湿上可以看出，24日08时，赤峰市南部比湿为14 g/kg，这也超过850 hPa暴雨比湿指标，台风位于水汽通量大值区的左侧，水汽通量大值区位于渤海和河北的东北部，最大水汽通量为40 g·s-1·hPa-1·cm-1，水汽辐合区位于河北的北部及北京地区。此时水汽向内蒙古东南部的输送并不大，为20 g·s-1·hPa-1·cm-1，但由于台风北侧的倒槽和明显的风速辐合，赤峰市南部出现了弱降水。24日14时(图6 a)，赤峰市南部的比湿达到了15 g/kg，水汽通量大值区的长轴由西北—东南向顺转为南北向，台风位于河北的东北部，赤峰市位于水汽通量大值区的左侧，水汽向内蒙古东南部的输送转好，最大水汽通量仍为40 g·s-1·hPa-1·cm-1，水汽辐合区的中心也移到了赤峰市南部，最大水汽通量散度为-16×10-7g·s-1·hPa-1·cm-2，这一阶段赤峰市南部的雨强较大。24日20时(图6 b)，台风向东北移动，移至赤峰市南部，水汽通道也向东移，水汽向赤峰市东北部输送加强，最大水汽通量为45 g·s-1·hPa-1·cm-1，赤峰市东部比湿为15 g/kg，而且水汽辐合大值区也东北向西南贯穿赤峰，水汽辐合的中心位于赤峰市东北部，最大水汽通量散度为-14×10-7g·s-1·hPa-1·cm-2，这些特征也与赤峰市东北部的强降水相对应。

图6 2018年7月24日14时(a)、20时(b)850 hPa比湿(黑实线)、水汽通量(填色)

4 结论

①台风“安比”北上是建立在稳定的天气尺度上的，副热带高压强盛稳定并且呈经向型块状，台风在副热带高压西侧的偏南引导气流中一路北上，台风及后期与之结合的西风槽给内蒙古东南部造成强降水。②一般台风登陆后由于缺少能源的补充，会很快填塞消散。“安比”在北上过程中一直维持在热带风暴级别，主要是因为高低空 急流的耦合作用，前者使其高空辐散，加强上升运动；后者为台风提供了充足的水汽，潜热释放，以延长台风寿命。③强降水位于高空急流入口区右侧，低空急流出口区的左前侧，辐散中心位于450 hPa附近，散度为6×10-5s-1，辐合中心位于850 hPa附近，散度为-11×10-5s-1。④充足的水汽供应和强烈的上升运动是暴雨产生的先决条件，强降水位于水汽通量大值区左前侧，水汽通量散度负值区中，最大水汽通量仍为40 g·s-1·hPa-1·cm-1，最大水汽通量散度为-16×10-7g·s-1·hPa-1·cm-2。