1513苏迪罗和1307苏力台风降水差异对比分析

吴正可 郑峰

(温州市气象局,浙江 温州 325000)

0 引 言

台风暴雨预测是台风防灾减灾的重点也是难点,特别是台风暴雨的落区、极端降水的强度目前仍缺乏有效的预测手段。程正泉等研究指出[1],台风暴雨的预报不仅和台风路径、移速、本身结构相关,台风环流与下垫面、不同纬度尺度环流系统的相互作用也是影响台风暴雨的因子。叶子祥、谷风鸣[2]将台风大暴雨与弱冷锋、低层偏东风急流融合起来分析并分型研究。朱洪岩等[3]数值研究表明,台风可通过水汽和能量输送直接影响台风远距离降水的分布。陈联寿等[4]的研究表明台风的强度直接影响台风远距离降水和雨区的分布,槽的加强和减弱将导致降水的加强和减弱。本文在此基础上通过对苏迪罗和苏力两个台风进行降水差异的对比分析,探讨二者在要素配置上的差异。

1 两个台风的相似点

1513苏迪罗和1307苏力,均为夏季超强台风。前者出现在8月上旬,后者在7月中旬;移动路径相似,几乎平行(见图1),过台湾岛均出现“倒抛物线”路径,均登陆福建。值得注意的是,1307苏力登陆福州附近,1513苏迪罗登陆厦门附近,后者登陆点距离温州较前者远,但在温州造成的降水反而大得多。

图1 1513苏迪罗和1307苏力台风移动路径

2 两个台风的要素差异

2.1 过程降水量

图2a为2013年7月13日08时至7月14日20时,苏力台风在温州的降水,过程面雨量为55.4 mm,单站最大降水量为155.4 mm。图2b为2015年8月7日08时至8月10日20时,苏迪罗台风在温州造成的降水,过程面雨量为260.9 mm,单站最大降水量达805.8 mm。两者在温州产生的降水差异显著,尽管后者登陆温州距离远反而在温州引起的降水比前者大得多。这是一个值得研究的有趣现象。

图2 台风过程降水量 (a)苏力台风 (b)苏迪罗台风

2.2 高层高度场

从500 hPa高度场看,苏力影响温州的时段内,中高纬地区形势场呈纬向型(图3a),北方始终没有大槽活动,西风带平直,在苏力北侧维持东西带状副热带高压(简称副高)。不同的是,苏迪罗影响温州的时段内,中高纬地区形势场呈经向型(图3b)当苏迪罗在海上时,北方有大槽东移下探,在大槽东移南侵的过程中,苏迪罗北侧的东西带状副高不断消减,当苏迪罗登陆后,其北侧的高压已不复存在,紧随其后,低层(850 hPa)达30 m/s的东南急流进入温州。

图3 500 hPa高度场 (a)苏力台风 (b)苏迪罗台风 灰线为高度线

2.3 低层温度场

陶祖玉等[4]和刘爱鸣等[5]研究指出,台风暴雨与台风温度场有密切关系,特别是当温度场表现出明显的西冷东暖特征时,将加强高层热成风,增强低层的辐合和上升运动,导致暴雨增幅。

从850 hPa温度场看,苏力登陆大陆前(图4a),温州附近温度场从陆地(22 ℃)到海洋(20 ℃)是递减的,说明台风未来影响区域较之台风本体是“暖场”,根据祝启桓等的研究成果,该“暖场”对台风降水起削减作用,不利于台风大降水的出现。而苏迪罗登陆大陆前(图4 b),温州附近温度场从陆地(19 ℃)到海洋(20 ℃)是递增的,说明台风未来影响区域较之台风本体是“冷场”,即苏迪罗登陆大陆,是进入“冷场”。说明台风与北方冷空气南下配合,易于发生台风降水增幅,出现大降水。

图4 850 hPa温度场 (a)苏力台风 (b)苏迪罗台风

从1000 hPaθse平流分布图看,苏力登陆大陆前(图5a),温州附近的大陆上维持暖平流,温州东南上游方海上维持冷平流,随着台风的登陆,东南气流夹带冷平流进入暖平流区域,即进入“暖场”,不利于强降水发生。相反,苏迪罗登陆大陆前(图5b),温州附近的大陆上维持冷平流,温州东南上游方海上是暖平流,随着台风的登陆,东南气流夹带暖平流进入冷平流区域,即进入“冷场”,出现降水增幅,激发强降水。

图5 1000 hPa θse平流 (a)苏力台风 (b)苏迪罗台风

总之,可以看出,1000 hPaθse平流和850 hPa温度场呈现的现象是一致的,这与500 hPa高度场形势特征也是对应的,主要在于纬向型高度场没有低层冷空气侵入,受“暖场”影响,经向型高度场有低层冷空气侵入,“冷场”起作用。

2.4 低空急流和水汽通量差异

叶子祥等[6]的研究表明,E-SE风急流不仅为暴雨的发生输送水汽和能量,也是波动动量输送及有利于急流下游发生超地转运动的重要因素,急流促进位势不稳定、动力辐合上升运动。图6a和图7a分别为苏力台风850 hPa急流、水汽通量平均分布图,其特征为:南海到台湾没有明显的西南风急流和偏东风急流,温州沿海的急流风速也明显偏弱,温州沿海的低空急流轴及水汽通道偏北偏东,朝向为SSE-NNW,台风登陆前Fh≥21g·cm-1·hPa-1·s-1的水汽通道没有伸入温州内陆,Fh等值线密集区较弱。图6b和图7b分别为苏迪罗台风850 hPa从南海经东海到温州沿海伸入皖东南、赣东北的SE-E风急流,浙江沿海E-W向的急流轴在27°～29°N附近,急流轴内最大风速≥22 m/s,台风登陆后12 h SE-E风急流维持,急流轴内最大风速仍≥22 m/s。台风登陆前后E-SE急流的长时间维持有利于中低层建立从孟加拉湾、南海、台湾东部到温州沿海并伸入温州内陆的水汽通道(图6b),温州地区处于水汽通道的SW侧Fh高低值中心间的等值线密集带。大暴雨通常出现在水汽通量高低中心间等值线的密集带附近(陆汉城等[7]);苏迪罗台风的登陆时和登陆后12 h温州维持E-W低空急流及与之相伴随的高水汽通量分布,有利于发生台风暴雨增幅。

图6 850 hPa流场(a)苏力台风 (b)苏迪罗台风

图7 850 hPa水汽通量(a)苏力台风 (b)苏迪罗台风

2.5 高低空散度配置差异

研究表明,低层辐合高层辐散有利于台风大暴雨的发生[8]。苏迪罗台风影响期间,浙中南高层始终维持强辐散区,低层为明显的辐合区。图8b为苏迪罗台风登陆前后的散度场和涡度场垂直结构平均图,登陆时台风中心呈高层辐散(散度200 hPaD≥2×10-4s-1)、低层强辐合(925 hPaD≤-2×10-4s-1)的结构,有利于中小尺度的强对流系统发展和维持、发生台风暴雨增幅。登陆后12 h的散度场垂直结构基本维持不变(图略)。

图8 高低空散度配置 (a)苏力台风 (b)苏迪罗台风

而在苏力影响时,高层辐散和低层辐合均不明显。图8a为苏力台风登陆前后的200 hPa、925 hPa散度场平均图,由图可见,登陆时台风200 hPa高层为无辐散或弱辐合、925 hPa低层为弱辐合(散度D为0～-2×10-4s-1),与苏迪罗比较,低层的辐合区范围偏小、强度明显偏弱;高层的辐散区同样范围偏小、强度明显偏弱。

3 结 语

1)尽管1517台风苏迪罗和1307台风苏力路径、强度相似,且前者登陆点距离温州比后者远,但台风过程降水远大于后者。说明台风暴雨的发生尽管与路径有密切关系,但不是绝对的,主要是台风除自身暴雨落区外还有远距离暴雨落区等。

2)造成降水差异显著的原因在与,高空中高纬形势场纬向型、经向型不同配置、低空冷、暖场分布及东风急流、水汽输送充沛与否,以及高空辐散低空辐合的垂直配合有重要关系。

3)利用多种物理量进行综合诊断台风暴雨,预报效果会更好。

致谢:叶子祥、陈宣淼开发的温州台风检索系统为本文提供数据和图形支持。