台风“麦莎”在舟山引起的特大暴雨的成因分析

陈淑琴，黄辉

（浙江省舟山市气象局，浙江舟山316004））

台风“麦莎”在舟山引起的特大暴雨的成因分析

陈淑琴，黄辉

（浙江省舟山市气象局，浙江舟山316004））

通过对雷达资料、卫星云图、天气形势和物理量的诊断分析，认为台风“麦莎”在舟山产生特大暴雨的原因主要有3个：（1）台风登陆后减弱缓慢，主要是由于其东面大范围的输入云带提供与水汽和能量，同时高空急流形成的辐散场和次级垂直环流也是非常有利的条件；（2）舟山地区的水汽辐合、高空辐散、上升速度等物理量都非常有利于强降水；（3）“麦莎”处于对流不稳定环境中，对流发展旺盛，是强降水形成的另一个重要原因。

台风“麦莎”；舟山；特大暴雨

1 引言

热带气旋登陆引起的强降水，降水量大，时段集中，常常会产生山洪、泥石流等次生灾害，给人民生命财产的安全带来巨大的威胁。目前对台风降水的定量预报水平与实际要求还有很大的差距，所以有必要进行进一步的研究。陈联寿等[1～6]对登陆热带气旋的降水问题已经做了大量的研究，一般认为热带气旋登陆时，如果北方有弱冷空气渗透，中低纬度系统相结合，会加大大气的斜压性，往往会产生很大的过程雨量，但这次台风“麦莎”过程没有明显冷空气结合，却产生了历史上罕见的降水量，有的指标甚至创造了历史记录，所以值得进行分析。

2 台风“麦莎”概况

2005年第9号热带风暴“麦莎”于7月31日20时在菲律宾以东洋面上生成，生成后一直朝西北方向移动，8月2日上午加强为强热带风暴，3日凌晨进一步加强为台风。台风“麦莎”于6日凌晨3时40分在台州市玉环县干江镇登陆，登陆时中心气压950 hPa，近中心最大风力12级以上（45 m/s），登陆后台风继续朝西北方向移动，7日逐渐转偏北方向移动，经江苏、山东，进入渤海，9日05时在渤海消亡。

受0509号台风“麦莎”影响，自8月5日下午起至7日凌晨，舟山沿海有26个自动测风站风力达到或超过12级，12级及以上大风持续时间长达38个小时，其中2个站为49.1 m/s（金塘，出现时间6日10:30时）和49.2 m/s（东亭，出现时间6日11:29时）。由于长时间受台风螺旋雨带影响，舟山市出现了大暴雨，局部特大暴雨，各测站具体过程雨量见表1。如此大的过程雨量在舟山历史上是罕见的，6日的24小时降水量有多个测站均破了日降水量历史记录。

3 雷达回波分析

新一代多普勒天气雷达提供了高时空分辨率的资料，可以直观地了解台风的发展、移动、和降水的分布情况。

舟山多普勒雷达从8月5日19:30时开始可以探测到台风眼、眼壁回波，台风登陆前结构非常完整，眼很清晰，有双眼壁。眼壁附近的回波并不是很强，最强的回波只有30～35 dbz，而外面的螺旋雨带的回波有35～40 dbz，最强回波达50 dbz。台风6日3:40时在台州玉环县登陆（见图1a），登陆后缓慢向西北方向移动，强度减弱很慢，在17时雷达还可以探测到台风眼（见图1d）。登陆后台风眼附近的回波减弱，但台风东部的螺旋雨带却有了明显的加强，螺旋结构也更加明显（见图1b～d）。螺旋雨带由台风的东南象限伸向东北象限，再由东北象限旋入台风中心，也就是从海上进入台州、宁波、舟山等地，这条螺旋雨带强度非常高，有多处回波中心达45 dbz。因为这条螺旋雨带的移动方向与螺旋雨带的走向正好一致（螺旋雨带是西北东南走向，移动正好向西北方向移动），所以强雨带一直经过宁波、舟山等地，也就是说存在列车效应。6日20时以后台风中心北上，达到30ºN，强度有所减弱，螺旋雨带结构逐渐变得不完整了，但在舟山附近的回波仍非常强，大范围的回波强于45 dbz。而且在舟山南面，沿着台州、宁波海岸线，不断有新的回波生成，并且发展加强，向北移动，到达舟山，直到7日6时以后回波才逐渐离开舟山。舟山本岛西部地区从6日13时到7日4时一直处于强于30 dbz的回波覆盖下。

根据雷达回波情况看，台风“麦莎”过程有几个特点：

图1 2005年8月6日舟山雷达回波（0.5度仰角）

（1）台风在登陆后减弱不明显，登陆十几个小时后还能探测到台风眼；

（2）台风雨带的分布不均，强的螺旋雨带始终在台风的东部，而且位置几乎不变；

（3）台风雨带的回波强度强，最强回波达50 dbz。

台风东侧强的螺旋雨带其移动方向与走向一致，使强回波长时间覆盖舟山地区，呈“列车效应”，从而在局地产生特大暴雨。

4 特大暴雨成因分析

4.1 台风登陆后强度减弱慢及强雨带分布的原因分析

2004年8月台风“云娜”在浙江台州市温岭县登陆，同样是8月在台州登陆的台风，登陆时中心气压都是950 hPa，“云娜”登陆20小时后中心气压为992 hPa，“麦莎”登陆20小时后中心气压仍有985 hPa，“麦莎”登陆十几个小时后在雷达回波上还能看到台风眼，这说明台风“麦莎”登陆后强度减弱很慢。

从卫星云图上看（见图2），台风“麦莎”有一个很特别的情况，在它的东面一直有一块对流云团，范围很大，和一般的热带气旋差不多大小，强度也比较强，只是没有明显的涡旋结构。它一直在台风“麦莎”的东面，开始时距离很近，后来和台风“麦莎”的云系就连在一起了。在台风北上的过程中，它一直和台风云系连在一起，在副高南侧偏东气流的引导下，它好像一个强大的后缓团，不断的向台风中输送水汽和能量，对台风强度的维持起了很大的作用。

图2 2005年8月6日15时MTSAT红外云图

采用气象常规探空资料，用逐步订正法进行客观分析、计算各种诊断分析物理量。从物理量场来看，台风“麦莎”登陆后减弱缓慢有以下几个有利的条件：

（1）水汽条件。台风“麦莎”登陆后基本沿浙江沿海北上，海上的偏东风水汽输送带一直维持。由于北面在黄海、日本海存在一个高压，在副高南侧偏东急流的引导下，东海的水汽源源不断地向台风附近输送，晁淑懿［7］也提出黄海、日本海块状高压的存在和维持是北上台风暴雨的一个关键系统。6日20时在副高以南的地区水汽通量散度都为负值，最大值达4×10-3m/s（见图3），充足的水汽供应是台风强度维持的一个重要条件。而且强的水汽通量辐合区在台风的东南部，与强降水主要分布在台风的东部比较一致；

图3 2005年8月6日20时925 hPa水汽通量散度（单位：10-3m/s）

（2）台风的高空有很强的辐散。图4是6日20时散度和风矢量沿30°N垂直分布，在台风附近400 hPa以下为辐合，400 hPa以上为较强的辐散，200 hPa附近的强中心达24×10-6s-1，位置在台风中心的东面，与台风强的雨带的位置对应得也比较好。在200 hPa附近高空有急流，在急流的下方，有一个明显的次级环流，在123ºE附近，有强的上升气流，在150 hPa附近转为偏西气流，在132ºE附近，是下沉气流，在低层为偏东气流，形成一个闭合的环流圈。这个环流圈有利于台风东部上升运动的维持，对台风强度的维持也有重要的作用。上升运动主要在120ºE以东，所以强的降水也主要出现在120ºE以东；

（3）低层有暖平流。6日08时850 hPa在浙江沿海一带就出现暖平流，中心在舟山附近，6日12时暖平流进一步加强，范围进一步加大。在温度平流沿122ºE的垂直剖面分布图上（图略），低层在30ºN以南有比较强的暖平流。根据垂直运动方程，暖平流区，有上升运动。暖平流使高空等压面升高，使温压场不平衡，在气压梯度力作用下，必产生水平辐散，为保持质量连续，将产生上升运动，有利于地面气旋发展。

图4 2005年8月6日20时散度和风矢量沿30ºN垂直分布（单位：10-6s-1）

4.2 台风云系内强对流发展旺盛

图5 2005年8月6日20时沿122ºE经线的θse垂直结构

这次强降水形成还有一个重要的原因是台风云系内强对流发展旺盛。不但雷达回波的强度强，从雷达的速度产品也能分析到强对流的一些特征。6日的速度产品上风速零线顺转，说明低层有暖平流，而且风速零线向北面合拢，呈V型，最强时零线夹角达130º，说明低层有很强的辐合。最重要的特征是在风速零线上出现了一些小的波动，尤其是出现最大过程雨量的金塘附近，有一个很强的风速辐合线，零线附近正负速度差为11～20 m/s。在风速零线上，经常有这种小的波动，这种波动始终在金塘附近摆动，造成强降雨长时间维持。

强对流发生需要不稳定层结条件，6日20时在舟山附近（30ºN，122ºE），低层有暖平流，中层有冷平流（图略），有利于形成大的温度垂直递减率。从θse沿122ºE经线的垂直剖面图（见图5）上看，在中低层θse随高度减小，为对流不稳定区，有利于强对流的发生，所以6日20时以后当台风主体云系逐渐离开舟山后，舟山南面不断有新的回波沿浙北沿海生成，并且发展加强，北上影响舟山地区。而且从图4可以看出等θse面有明显的倾斜，根据吴国雄［8］提出的湿位涡守恒的原理，由于θse面的倾斜，大气水平风垂直切变或湿斜压性的增加，能够导致垂直涡度的显著发展，也有利于气旋的维持、产生强降水。

5 结论

通过对雷达资料的分析，认为台风“麦莎”登陆后减弱缓慢，雨带分布不均匀，强回波长时间覆盖舟山，是特大暴雨产生的直接原因。通过对卫星云图、天气形势和物理量的进一步诊断分析台风减弱缓慢和强雨带分布的原因，可以得出以下结论：

（1）台风登陆后强度的维持主要是由于其东面大范围的输入云带提供与水汽和能量，同时高空急流形成的辐散和次级垂直环流也是非常有利的条件；

（2）在台风的东部低层水汽辐合、高空辐散、强上升气流等物理特征都比西部更有利于降水，与台风的强雨带主要分布在东部有很好的对应关系；

（3）台风处于对流不稳定环境中，对流发展旺盛，是强降水形成的另一个重要原因。

[1]陈联寿,徐祥德,罗哲贤等.热带气旋动力学引论［M］.北京:气象出版社,2002:211-236.

[2]黄文根,邓北胜,熊廷南.一次台风暴雨的初步分析［J］.应用气象学报,1997,8（2):247-251.

[3]杜青文,张迎新.“96.8”特大暴雨的中尺度对流云团特征[J].气象,1997,23(10):39-43.

[4]江吉喜,项续康．“96.8”河北特大暴雨成因的中尺度分析［J］.应用气象学报,1998,9（3）:304-313.

[5]邢建勇,宋学家,杨学联等.台风“卡努”的数值模拟试验［J］.海洋预报,2006,23（2）:1-9.

[6]朱健,张建海,陈红梅.0505号台风的数值模拟和中尺度结构分析［J］.海洋预报,2007,24（1）:81-89.

[7]晁淑懿,仇永炎.9608号台风登陆北上总能量变化及渤海高压维持［J］.气象,1998,24（6）:3-10.

[8]吴国雄,蔡雅萍,唐晓菁.湿位涡和倾斜涡度发展［J］.气象学报,1995,53（4）:387-405.

P444

A

1003-0239（2011）02-0023-05

2010-06-29

陈淑琴(1975-)，女，高级工程师，主要从事短期及短时天气预报及相关的研究工作。E-mail:charrie163@163.com

表1 台风“麦莎”影响舟山的雨量（单位：mm）

测站过程总雨量6日24小时雨量定海339.3 283.5普陀136.6 98.9岱山184.2 163.0嵊泗232.5 215.3金塘538 486.5六横487 445.2