相似路径台风“玲玲”与“布拉万”降水差异诊断分析

隋 妍 徐昌龙 张 昊 于明洋

（延边朝鲜族自治州气象局，吉林延吉 133001）

台风是我国主要的气象灾害之一，给工农业生产、交通运输和人民生命财产等带来严重影响。因此，减轻台风造成的洪涝灾害始终是我国气象科学的重要研究领域和难点课题[1]。尽管每年影响北方的台风次数不多，但台风仍然是造成北方暴雨的重要天气系统，特别是在东经125°以西登陆北上的台风，往往会带来大风和强降水天气[2]。近年来，对台风暴雨的研究取得了很多重要进展：陈久康等[3]发现，中低纬环流系统相互作用对登陆台风暴雨的突然增幅有重要作用；钮学新等[4]指出，适当强度冷空气侵入台风倒槽和外围，可以加剧动力和热力不稳定，使冷空气影响的附近地区降水量明显增加；叶爱芬等[5]指出，高层MPV1为高值和低层MPV1为低值、低层MPV2为高值的配置有利于激发不稳定能量的释放，产生暖区强降水。本文通过NCEP 1°×1°再分析资料、常规观测资料对相似路径、不同降水特征的台风“玲玲”与“布拉万”进行诊断分析，以期为今后增强此类北上台风的预报预警和服务能力提供参考。

1 台风概况

1913号台风于2019年9月2日开始编号为“玲玲”，在菲律宾东部海面上生成后向偏北方向移动，中心最低气压为930 hPa。9月7日14：00在朝鲜西部的黄海南道沿岸以台风级登陆。“玲玲”持续时间为6 d，影响吉林省时为第5天，强度为热带风暴级，造成吉林省4个站出现大暴雨，最大降雨量达到108.2 mm。

1215号台风于2012年8月20日开始编号为“布拉万”，在西北太平洋洋面上生成后向西北方向移动，中心最低气压为935 hPa。8月28日15：15前后在朝鲜西南沿海登陆，22：50前后在朝鲜西北部的平安北道南部沿海以强热带风暴级再次登陆。“布拉万”持续时间长达9 d，影响吉林省时为第8天，强度为强热带风暴级，造成吉林省62个站出现大暴雨，最大降雨量达178.8 mm。

2 天气形势分析及冷空气作用

从500 hPa环流形势看，2019年9月6日8：00，欧亚大陆中高纬为经向环流型，贝加尔湖附近有一低涡活动，副热带高压（以下简称副高）呈带状，副高脊线超过北纬35°，位置较常年偏北，风场上在副高后部华北平原至华南存在一东北—西南向的切变线。“玲玲”自生成后一直向偏北方向移动，逐渐移到副高西南侧。沿台风中心进行涡度纬向垂直剖面，可以发现台风中心上方为均匀的柱状正涡度区，呈准对称结构，涡度垂直分布呈正压状态。6日20：00，“玲玲”移入黄海海面，与副高后部的西风带系统发生相互作用，冷空气逐渐侵入台风环流中，台风中心附近涡度强度有所减弱，垂直分布仍呈现正压状态。此后“玲玲”继续北上，7日14：00在朝鲜西部的黄海南道沿岸登陆。此时位于贝加尔湖附近的低涡中心东移南压至东经103°、北纬54°附近，冷空气随着低涡、低槽东移南下逐渐与台风环流再次发生相互作用，“玲玲”中心附近的涡度强度明显减弱，但垂直分布的正压状态仍然没有被破坏。

与其类似，“布拉万”同样发展为超强台风，在北上过程中也有冷空气侵入，但副高强度明显更强，位置较常年偏西偏北，584 dagpm线已西进至我国东部沿海地区。2012年8月28日20：00，“布拉万”移至黄海北部，贝加尔湖附近的短波槽在东移过程中发展加深，扩散南下的冷空气逐渐侵入台风环流中。“布拉万”中心附近的涡度强度明显减弱，其准对称结构遭到破坏，正涡度中心随高度后倾，涡度垂直分布呈斜压状态。

3 物理量诊断分析

3.1 水汽输送

两次过程中，台风中心东侧的偏南和东南气流将我国东部洋面上的水汽向台风环流输送，并在倒槽附近辐合抬升，水汽辐合大值区与暴雨区对应关系较好。“玲玲”位于海上的水汽通道从2019年9月7日8：00开始断裂，主要依靠自身环流所携带的水汽。7日20：00，“玲玲”东北侧的吉林省中部地区为水汽通量大值区，最大可达 35 g/（s·cm·hPa）。 与之对应的850 hPa水汽通量散度场上，在吉林省中南部地区的水汽辐合大值区近似呈南—北向，中部地区辐合强度为-12×10-5g/（s·cm2·hPa）， 南部地区最大为-18×10-5g/（s·cm2·hPa）。

对“布拉万”而言，在整个北上过程中一直有充沛的水汽输送，其不仅自身携带大量水汽，还有海上水汽的补充。分析2012年8月29日2：00的水汽通量场可知，吉林省中部地区的水汽通量达到了35 g/（s·cm·hPa）；同时，1214 号台风“天秤”东侧气流沿着副高外围向北并入“布拉万”环流中，2条大尺度水汽输送带为暴雨的产生提供了水汽和热量[6]。在吉林省中部地区出现大范围的水汽辐合大值区，辐合强度达-18×10-5g/（s·cm2·hPa）， 呈西南—东北向。可见，吉林省中部台风“布拉万”的水汽辐合强度明显大于“玲玲”，充足的水汽为大暴雨的形成与发展提供了有利条件。

3.2 动力结构

台风是一个强的气旋性涡旋，其发生发展的本质是一种螺旋性结构建立的过程[7]。分析垂直螺旋度和散度沿东经125°（长春位于东经125.22°、北纬43.90°）的经向剖面可以发现，2019年9月7日20：00“玲玲”影响期间，在暴雨区北纬43°附近，600～900hPa为垂直螺旋度大值区。其中心位于750 hPa附近，强度为 30×10-5hPa/s2。 散度场上，700～800 hPa 出现了-4×10-5/s的辐合中心，300 hPa附近则为 4×10-5/s的辐散中心。暴雨区具备了低层辐合、高层辐散的有利动力结构。与前一时次对比发现，受冷空气影响，低层辐合和高层辐散强度都增大，并且在暴雨区上空螺旋度正值区与低层辐合区有重叠区域。

2012 年 8 月 29 日 2：00，“布拉万”影响期间，暴雨区北纬43°附近400～900 hPa均为垂直螺旋度大值区。其中心位于700 hPa附近，强度达70×10-5hPa/s2。散度场上，700 hPa以下为-16×10-5/s的强辐合中心，200～700 hPa为8×10-5/s的强辐散中心，强度较前一时次明显增强。同时，螺旋度大值区位于低层辐合区内，在该区域内有风的气旋式旋转上升，导致强烈的螺旋上升运动。对比“玲玲”，“布拉万”低层辐合和高层辐散的强度均较大，并且垂直螺旋度正值区发展较高、强度较大，在吉林省中部地区上空强烈的螺旋上升运动促进了暴雨的维持和加强。这是“玲玲”降水量小于“布拉万”的一个重要原因。

3.3 湿位涡

湿位涡（MPV）是一个综合反映大气动力学、热力学性质和水汽作用的物理量，它为湿正压项（MPV1）及湿斜压项（MPV2）两项之和[8]。 图 1（a）和图 1（b）分别为 2019年 9月 7日 20：00和 2012年8月29日2：00 MPV1沿北纬44°的纬向剖面图。可以发现，MPV1的正值区集中在600 hPa以上，东经125°附近有一高值位涡区向下伸展，表明高层为对流稳定区，冷空气以高值位涡柱的形式向下渗透。650hPa以下与高层高值位涡相对应的区域是MPV1的负值区，为对流不稳定区。在暴雨区东经125°附近，高层MPV1的正值区叠置在低层MPV1的负值区之上。

图 2（a）和图 2（b）分别为 2019 年 9 月 7 日 20：00和2012年8月29日2：00 MPV2沿北纬44°的纬向剖面图。可见，东经125°附近850 hPa以上为MPV2负值区，850 hPa以下为MPV2正值区，说明暴雨区上空大气存在斜压性。暴雨区附近，“布拉万”MPV2正值范围广、强度大，表明低空冷暖空气交绥强烈，从而导致大气湿斜压性增强；而“玲玲”低层MPV2数值接近于0，斜压大气特征不明显，这也与上文涡度分析的结论一致。综上分析可知，高层MPV1＞0、MPV2＜0 和低层 MPV1＜0、MPV2＞0 的配置对台风暴雨中心有很好的指向作用。

4 结论

（1）台风“玲玲”和“布拉万”在影响时间、移动路线及造成的影响上有极大相似性。“玲玲”影响吉林省时强度为热带风暴级，“布拉万”为强热带风暴级，“玲玲”造成的暴雨范围和强度均较“布拉万”小。

（2）大暴雨的产生与冷空气侵入有关，2个台风与冷空气发生相互作用后，台风中心附近的涡度强度均减弱，但“玲玲”涡度场仍呈准对称结构，而“布拉万”涡度垂直分布的斜压结构有利于强降水发生。

（3）台风中心东侧的偏南和东南气流将我国东部洋面上的水汽向台风环流输送，并在倒槽附近辐合抬升，水汽辐合大值区与暴雨区对应关系较好，“布拉万”的2条水汽输送带稳定维持，水汽辐合强度更大。

（4）造成台风“玲玲”和“布拉万”降水量差异的一个重要原因是强烈的螺旋上升运动。冷空气侵入后，低层辐合和高层辐散的强度均较前一时次增强，垂直螺旋度正值区位于低层辐合区内，但“布拉万”螺旋度正值区发展高、强度大，促进了暴雨的维持和发展。

（5）通过对湿位涡进行诊断分析发现，高层MPV1＞0、MPV2＜0 和低层 MPV1＜0、MPV2＞0 的结构配置可作为台风降水中心落区的判断依据。低层MPV2正值范围越广、强度越大，大气湿斜压性越强。