台风“利奇马”与“云娜”对浙江风雨影响的对比分析

倪钟萍 王鹏 黄晓龙 曹翔

(1 路桥区气象局，浙江 台州 318050；2 台州市气象局，浙江 台州 318000； 3 乐清市气象局，浙江 温州 325600)

引 言

全球变暖背景下，西北太平洋海域台风盛行路径有向西北偏移的趋势，台风盛行路径的变化可能使我国南方沿海地区台风影响减小，东南沿海地区台风影响增加[1-5]。台风是影响浙江的主要灾害性天气系统之一，据统计，年均登陆浙江省的台风频数较少(约1个/a)，但登陆时强度与其他省相比偏强，从而使台风造成的直接经济损失与死亡人数接近甚至超过海南、广东、福建等台风登陆频数较多的省份[6]。随着经济社会的发展，台风影响的增加，给浙江当前的防台减灾工作带来严峻的考验。

2019年台风“利奇马”和2004年台风“云娜”在登陆前期路径极其相似，且均登陆于浙江省温岭市南部沿海，但登陆后路径出现明显差异。用风雨影响作为主要因子进行综合评估，“云娜”与“利奇马”是建国以来对台州影响最重的台风；而根据台风给浙江省带来的风雨强度及影响范围等综合评估，“利奇马”在1949年以来登陆浙江的台风中，致灾指数排名第二位，“云娜”致灾指数排第五位。两者既有相似又有差异的台风均给浙江带来明显的风雨影响，但风雨分布及极值出现区域又有明显的差异。台风强度、自身结构、路径、水汽条件、高低空系统配置、环境场等都会影响台风带来的风雨分布及风雨极值的出现[7-11]。本文主要利用上海台风所整编的CMA-STI最佳路径数据集及中央台台风定位资料、自动站风雨资料、美国国家环境预报中心(NCEP)逐6 h的FNL全球分析资料(Final Operational Global Analysis, FNL)、温州站和台州站雷达资料等多源资料，对台风“利奇马”与“云娜”给浙江带来的风雨影响进行对比分析，并分析差异形成原因。

1 台风概况

2019年第09号台风“利奇马”于8月4日14时(北京时，下同)在西北太平洋洋面生成，生成后一直向西北方向移动，于8月10日01时45分在浙江省温岭市城南镇登陆，登陆时中心最低气压930 hPa，中心附近最大风力16级(52 m·s-1)，登陆后向北偏西方向移动，穿过浙江省的台州、金华、绍兴、杭州、湖州等地，于10日22时离开浙江省进入江苏省，继续北上(图1)。受“利奇马”影响，8月7日20时—11日20时全省面雨量170.4 mm，强降水主要在浙东和浙北地区，雨量最大台州311.4 mm；单站极端降水出现在临海括苍山837 mm。全省除西南以外大部分地区出现8级以上大风，其中沿海普遍达12～14级，部分地区有15～17级，浙东和浙北内陆地区有8～10级局部11～12级，最大温岭三蒜61.4 m·s-1(17级以上)；沿海8级以上大风持续66 h，12级以上大风持续29 h。

2004年台风“云娜”于8月8日20时在菲律宾以东洋面生成，生成后先向北再向西北方向移动，于8月12日20时在浙江省温岭市石塘镇登陆，登陆时中心气压为950 hPa，近中心最大风力为14级(45 m·s-1)，登陆后一直向偏西方向移动，先后穿越浙江省的台州、温州、丽水和衢州地区，于13日11时进入江西省境内[12]，继续西行(图1)。根据浙江省自动气象站降水要素统计，8月10日20时至14日20时全省面雨量99.2 mm，强降水主要在浙江东部和南部，面雨量最大台州288.2 mm；测得雨量最大为浙江乐清砩头，8月11日08时至14日08时过程雨量有916.7 mm[13-14]。浙江内陆大部分出现8～10级大风，东部沿海出现9～12级大风，台州沿海部分地区14～16级，最大台州大陈58.7 m·s-1(17级)；沿海8级以上持续46 h，12级以上大风持续16 h。

图1 “利奇马”(红实线)和“云娜”(黑实线)路径Fig.1 The tracks of typhoon “Lekima”(red line)and “Rananim”(black line)

以2019年8月10日02时为分析的登陆时刻，接近“利奇马”的实际登陆时间——2019年8月10日01时45分(下同)。对比分析“利奇马”与“云娜”带来的风雨影响，“利奇马”致浙江整体面雨量比“云娜”多近7成，但“云娜”致单站降水极值大于“利奇马”；降水分布上，“云娜”的强降水主要集中在浙东和浙南地区，“利奇马”的强降水主要集中在浙东和浙北地区，除丽水、衢州、温州外，其余各市“利奇马”期间雨量均比“云娜”期间雨量大(图2)。时间分布上，“利奇马”期间浙江东北部及东部沿海的绍兴、宁波、台州、温州地区登陆前降水多于登陆后，舟山登陆前后雨量相当，其他偏内陆地区降水集中在登陆后；而“云娜”除台州、绍兴登陆前降水较多，舟山登陆前后雨量接近，其余各市降水主要出现在登陆以后。

风力方面，浙西北的杭州和湖州地区，“利奇马”期间出现的极大风比“云娜”期间出现的极大风大，其他各市阵风强度接近，但由于“利奇马”期间自动站更密集，监测到的各市区域自动站的极端风力更强，全省极端大风“利奇马”强于“云娜”，强风持续时间“利奇马”长于“云娜”。

图2 台风影响期间各市登陆前、后雨量(单位：mm)：(a)“利奇马”；(b)“云娜”Fig.2 The area rainfall (unit:mm) before or after landing of typhoon (a) “Lekima” and (b) “Rananim”

2 台风对浙江的风雨影响差异成因分析

台风带来的降水和大风等台风天气，与比较固定的地形因素有关外，与台风本身的动力条件和结构以及台风四周的环境流场有密切关系。本文主要从台风自身特征及环境场特征对比分析“利奇马”和“云娜”给浙江带来的风雨影响差异的原因。

2.1 台风自身特征差异

“利奇马”和“云娜”直接登陆浙江，风雨影响时段主要在台风临近登陆至移出浙江前后，给浙江带来的降水主要为直接降水[15]，直接降水包括台风眼壁降水、内外螺旋雨带降水、台风倒槽内降水、台风内切变降水及台前飑线雨等[16]，台风本体不同结构部位影响下带来的降水分布不同。另外台风的登陆点、登陆强度、登陆后路径、影响持续时间等都会影响台风降水、大风的分布和强度。

登陆特征方面(表1)，两个台风都登陆于温岭南部沿海，登陆点接近，但“利奇马”比“云娜”登陆时强度强：“利奇马”登陆时为超强台风，“云娜”台风以强台风级别登陆。

登陆前路径高度一致，均以西北运动为主，登陆后路径出现明显差异。“利奇马”登陆后继续西北行，“云娜”登陆后转向偏西方向运动，两个台风移向偏差48.7°。“利奇马”西北行，穿过浙江北上，丽水、衢州在台风路径左侧，降水相对较小，风力影响也较小，其他地区位于路径附近或路径右侧，受台风环流影响，风雨都较大。“云娜”台风西行穿过浙南，受其影响浙江东部和南部降水比浙北大；风力上，浙西北离台风较远，影响稍小。

台风登陆后，受地形摩擦作用，强度减弱快。“利奇马”登陆后7 h内中心气压增加42 hPa，10日09时减弱为强热带风暴，随后维持11 h，于10日20时减弱为热带风暴，22时离开浙江进入江苏境内，在浙江持续20 h。“云娜”台风登陆后的6 h内强度减弱也较快[17]，中心气压升高了30 hPa，12日02时减弱为强热带风暴，维持强热带风暴进入江西境内。“利奇马”比“云娜”在浙江停滞时间长，强风雨影响时间更长。

总体而言，“利奇马”登陆强度强，登陆后西北行，在浙江滞留时间长，利于带来全省性狂风暴雨天气，特别是浙东和浙北风雨大，且持续时间较长。而“云娜”台风登陆时强度也强，登陆后西行，在浙江滞留时间少于“利奇马”，主要给浙东、浙南带来明显风雨影响，且由于当时的防台减灾条件有限，损失严重[13-14,17]。

表1 “利奇马”和“云娜”登陆情况及后续变化Table 1 The landing information of typhoon “Lekima” and “Rananim”

图3 500 hPa高度场(单位：dagpm)和850 hPa风场(单位：m·s-1，阴影表示大风区)：(a)“利奇马”登陆前12 h；(b)“云娜”登陆前12 h；(c)“利奇马”登陆时；(d)“云娜”登陆时Fig.3 The height fields (units:dagpm) at 500 hPa and wind fields (units:m·s-1) at 850 hPa at 12 hours before landing(a, “Lekima”; b, “Rananim”) and at the landing time (c, “Lekima”; d, “Rananim”)

2.2 环境场对比分析

台风带来的暴雨大风天气的分布跟台风路径有很大关系，台风运动很大程度上受到环境气流的引导。

环境场上，“利奇马”期间(图3a、c)，东南侧有“罗莎”阻挡，中高纬环流经向度大，北方低涡槽偏西东移，副热带高压退至海上，脊线在34°N附近，西伸脊点位于125 °E以东，且稳定维持，登陆前主要受台风与副热带高压外围相互作用下，向西北方向运动；登陆后西风槽已靠近，槽前西南风或偏南风作用下，转向偏北方向运动，并逐渐并入西风槽中向东北方向移动。在影响浙江期间，环流相对完整，环流风场结构较为对称，东北侧与副热带高压接壤处风速略大。“云娜”台风期间(图3b、d)，中高纬是较平直的纬向环流，副热带高压一直横亘于台风北边，阻碍了台风的北行，台风与副热带高压的挤压作用，在台风环流北侧产生大风区，台风路径右侧对流明显，不对称风场结构使台风西行分量大，引导其向偏西方向运动。

许多学者研究发现不同半径范围内，多层权重平均的引导气流对台风移速有较好的解释作用，也能反应突变路径移向、移速的变化[18-22]。由台风中心位置计算得到的台风移动速度进行对比分析(图4)，发现前期两个台风移速接近，登陆前后移速相差大，且移速变化有明显差异。台风“利奇马”在登陆前24 h开始移速突然下降，登陆前后维持4～5 m·s-1左右(即15 km·h-1左右)的移速在温岭登陆后缓慢北上，登陆后18 h移速才迅速增加，在浙江停滞时间长。而“云娜”台风登陆前24 h移速增加迅速，登陆前6 h至登陆后24 h内持续减速，但登陆前后总的移动速度比“利奇马”快，在浙江维持时间比“利奇马”短。

图4 台风移动速度(单位：m·s-1，T表示登陆时刻)Fig.4 The moving speed of typoon(unit:m·s-1, T denotes the landing time)

计算台风周围5个纬距半径内850～300 hPa权重平均的引导气流(图5)，发现深层的引导气流均能较好的反应出台风的移动。“利奇马”路径前期，引导气流能反应出台风向西、向北分量的快速增大，台风主要受副热带高压外围的引导作用向西北方向运动；登陆前18 h至登陆后18 h，引导气流能反应出西行分量的减小，向北分量的逐渐增加，主要是由于西风槽靠近，台风在登陆后逐渐并入西风槽中，且副热带高压一直位于台风东侧，偏北分量增加。“云娜”台风在登陆前60 h至登陆前6 h，引导气流总体能反应出台风的移动变化情况，副热带高压南侧偏东风的引导作用明显，其中纬向上能反映出台风临近登陆时向西运动的突然增加，但向北运动的突然减小并不能很好的反应出来。

2.3 水汽条件和垂直运动条件对比

暴雨的产生需要充足的水汽、强烈的上升运动和长的持续时间。计算各层水汽通量散度，发现最强水汽通量辐合中心在低层，因此分析925 hPa的水汽通量和水汽通量散度演变情况(图6)，“利奇马”在西北行靠近大陆的时候合并了南海东部的低涡(图6a)，吸收了水汽，水汽通量辐合中心在台风中心四周，8日02时开始浙江沿海有弱的水汽通量辐合，东部沿海开始有弱降水，至9日14时，水汽通量辐合加强，浙南沿海有辐合中心，9日20时，随着台风靠近，本体环流影响，浙江全省水汽充足，登陆时水汽通量辐合中心位于台风右侧的浙中浙北地区，登陆后水汽主要集中于台风中心附近及前进方向的前方，浙南水汽明显减少，降水随即减弱。台风“云娜”8月12日02时开始沿海有弱的水汽通量辐合，水汽通量辐合中心在台风的北侧，从登陆前12 h至登陆后深入内陆，水汽通量辐合中心一直位于台风移动方向的前方，而浙北地区处于东北气流中，水汽通量辐合弱，降水较少，宁波及浙东浙南地区降水较多。另外“利奇马”水汽通量辐合中心强度比“云娜”强，水汽更充沛，平均雨量大。

台风登陆浙江中部，本体环流影响，“利奇马”从8月8日08时开始沿海出现东北风急流，带来西太平洋水汽，登陆后北上，浙江上空出现旋转风急流，至8月12日08时急流减弱，急流存在96 h。“云娜”台风从8月11日14时开始外围环流影响浙江沿海，出现东北风急流，随着台风登陆后西进，浙江上空东北风急流转为东南或偏南风急流，至8月14日14时东南风急流减弱，急流存在近72 h。急流的长时间维持，有利于水汽的输送。

分析中层垂直运动发现，不管是“利奇马”还是“云娜”台风，其前进方向前侧和路径右侧往往有强的上升运动区(图略)，出现于强的非对称结构中。水汽通量辐合区配合有强的上升运动，易产生暴雨天气。

图5 台风移动速度(实线)和5°范围内多层权重平均的引导气流(虚线)的纬向分量(Cx，单位：m·s-1; a，“利奇马”；b，“云娜”)和经向分量(Cy，单位：m·s-1；c, “利奇马”；d，“云娜”)Fig.5 The zonal Cx and meridional Cy components of the TC moving speed(solid) and the corresponding steering (dashed) calculated between850 and 300 hPa over a circle centered at the TC center with a radius of 5°: the Cx of (a)“Lekima” and (b)“Rananim”;the Cy of (c)“Lekima” and (d)“Rananim”

图6 925 hPa水汽通量(流线，单位：g·cm-1·hPa-1·s-1)和水汽通量辐合(阴影，单位：10-6g·cm-2·hPa-1·s-1)分布:(a)“利奇马”登陆前42 h；(b)“利奇马”登陆时刻；(c)“利奇马”登陆后12 h；(d)“云娜”登陆前12 h；(e)“云娜”登陆时刻；(f)“云娜”登陆后12 hFig.6 The distribution of vapor flux(stream line, unit: g·cm-1·hPa-1·s-1) and vapor flux convergent(10-6 g·cm-2·hPa-1·s-1) at 925 hPa:(a)42 hours before Lekima’s landing; (b)Lekima’s landing time; (c)12 hours after Lekima’s landing; (d)12 hours before Rananim’s landing;(e) Rananim’s landingtime; (f) 12 hours after Rananim’s landing

2.4 极端风雨对比分析

登陆台风“利奇马”和“云娜”带来的极端降水大风天气主要在沿海地区。2004年台风“云娜”期间气象自动站较稀疏，气象站测得雨量极值为黄岩沙埠的453.5 mm(图7b)，结合乐清砩头水文站(F:28.38°N,121.02°E)监测到过程雨量极值916.7 mm；2019年台风“利奇马”期间，全省自动站密度已较高，测得雨量极值为临海括苍山气象站(K:28.82°N,120.93°E)过程雨量837 mm(图7a)。

图7 “利奇马”(a，黑点K表示括苍山)和“云娜”(b，黑点F表示砩头附近)期间浙江省过程雨量(单位：mm)Fig.7 The precipitation (unit: mm) during (a)“Lekima” and (b)“Rananim” (point K denote Mountain Kuocang and point F denote Futou)

由逐小时雨量(图8a)可见，“利奇马”带来的极端降水，雨量登陆前大于登陆后，括苍山站持续降水出现时间较早，登陆前17 h就已较明显，登陆前8 h明显增强，雷达图上(图10a)可见登陆前17 h有明显的块状回波位于台州地区，且对流发展较旺盛，持续强降水主要集中在登陆前8 h至登陆后5 h，台风中心靠近括苍山，此段时间括苍山一直处于台风第一象限，降水相对集中。接近括苍山地区的(28.5°N,121°E)的垂直剖面图上(图9a)，登陆前后水汽充足，湿层深厚，上升运动强，对流发展旺盛，登陆后6 h，垂直运动升至对流层顶，最强上升运动出现在250 hPa附近，达-4.4 Pa·s-1，充足的水汽和强的抬升条件配合，出现持续性强降水。但登陆前后5 h内是一个相对低值区，此时括苍山处于螺旋雨带与台风眼壁回波的空挡区，降水稍有减弱；登陆后2～4 h，即10日04—06时，台风中心位于括苍山地区，地形摩擦造成台风填塞减弱，大量的水汽辐合上升形成短时降水，有强降水回波一直停滞于括苍山上空，2 h雨量近160 mm。至登陆6 h后台风中心移至括苍山西北部，低层转西南风，中高层偏南风，降水迅速减弱，“利奇马”期间括苍山强降水主要是靠近台风中心加上地形作用，降水增幅。

“云娜”登陆前，由于其非对称结构，第二象限雨带没有“利奇马”发展旺盛(图10b)，砩头站降水登陆后多于登陆前，登陆前8 h才开始出现较明显降水，持续性强降水集中在登陆前4 h至登陆后10 h。接近砩头地区的(28.5°N,121°E)的垂直剖面(图9b)上，登陆时刻上空中层有干层，垂直上升运动相对较弱，最大垂直上升出现在800 hPa附近，达-1.2 Pa·s-1。整点最大小时雨强出现在登陆后7～8 h时段，此时台风中心已在丽水境内，中低层偏南急流与东南风急流在乐清附近产生辐合，“云娜”西进时，东南急流与北雁荡山形成较大的夹角，暖湿气流强迫抬升作用十分明显[23]，带状回波在乐清附近造成列车效应，使砩头产生小时雨强接近90 mm的短时强降水天气；台风登陆西行12 h后，砩头上空转偏南风，风速减弱，水汽和垂直运动都明显减弱，降水减弱。

图8 (a)“云娜”期间砩头(蓝柱)和“利奇马”期间括苍山(红柱)的逐小时雨量(单位： mm)和(b)“云娜”期间大陈站(蓝柱)和“利奇马”期间三蒜站(红线)的小时极大风速(单位：m·s-1)Fig.8 (a) Hourly extreme precipitation (unit:mm) of the station during “Lekima”(red) and “Rananim”(blue) and the hourly extremewind speed(unit:m·s-1) per hour during “Lekima”(red) and “Rananim”(blue)

图9 (28.5°N,121°E)上空风场、相对湿度场(阴影≥80%)和垂直运动场(红线,单位：Pa·s-1)的时间剖面:(a)“利奇马”;(b)“云娜”Fig.9 The section of the wind field, relative humidity field and vertical field(red, unit: Pa·s-1)at (28.5°N,121°E) of (a)“Lekima” and (b)“Rananim”

图10 组合反射率(单位：dBZ)：(a)台州雷达2019年8月9日08时；(b)温州雷达2004年8月12日05时08分；(c)台州雷达2019年8月9日22时46分；(d)温州雷达2004年8月12日19时12分Fig.10 The composite reflectivity (unit: dBZ) of (a) Taizhou Radar at 08∶00 BST on 9 August,2019, (b)Wenzhou Radar at05∶08 BST on 12 August, 2004, (c)Taizhou Radar at 22∶46 BST on 9 August, 2019, and (d)Wenzhou Radar at 19∶12 BST on 12 August, 2004

“利奇马”影响下三蒜站极端大风(图8b)出现在登陆后的10日02时05分，此时离台风中心约24 km，并非离台风中心最近距离(10日01时两者距约14 km)，风向转西南风，登陆后随着台风维持强热带风暴级别北上，维持长时间的8级以上大风。“云娜”台风带来的极端大风出现在登陆前的12日15时21分，东北偏北风。风力和极端大风的出现跟台风强度有很大关系，也跟海岛及海岸位置、环境流场与台风环流挤压下产生的气压梯度有关[24-26]。“利奇马”台风登陆时强于“云娜”，且三蒜位于温岭南端，离台风中心更近，产生的极端大风更强。

图11 温州雷达0.5°仰角的径向速度(单位：m·s-1)：(a)2019年8月10日02时05分；(b)2004年8月12日15时38分Fig.11 The radial velocity (unit:m·s-1) of Wenzhou Radar with 0.5° elevation at： (a)02∶05 BST on 10 August, 2019and (b)15∶38 BST on 12 August, 2004

台风带来的风速极值也可以从雷达上观测到。“利奇马”和“云娜”台风登陆期间多普勒雷达速度产品均出现了速度模糊，从人工解模糊后的判断看，三蒜站出现极大风时(10日02时05分，图11a)，台风已登陆，多普勒速度0.5°仰角产品上速度中心位于温岭地区，速度产品上的极值区域位于黄岩乐清交界，相应的台风中心的极值区域位于台风中心为圆心、到黄岩乐清交界地区为半径的圆环上，三蒜大致经过该圆环区域，加上海岛地理位置的关系等，出现极端大风。

台风“云娜”登陆前后多普勒速度0.5°仰角产品紫色区域面积较大(图11b)，对速度场的分析判断有较大影响，很难确定速度产品上最大速度出现的确切时间，得出的能识别的最大速度点大致出现在15时38分的温岭沿海，相应的最大速度应该在以台风中心为圆心，到最大值位置为半径的圆环上，大陈站大致也在该圆环区域。

3 结论

2019年台风“利奇马”和2004年台风“云娜”同登陆于浙江温岭南部沿海，台风强度强、范围大，破坏力极强，给浙江造成严重经济损失。但两个台风自身特征、环境场等有明显差异，给浙江带来的风雨影响及产生的极端降水、大风天气也有不同特点。

(1)对比“利奇马”与“云娜”带来的风雨影响，“利奇马”给浙江带来的整体面雨量比“云娜”多，但“云娜”的单站降水极值比“利奇马”的大；“利奇马”期间浙江东北部及东部沿海地区登陆前降水比登陆后降水多，其他偏内陆地区的降水集中在登陆后，而“云娜”除台州、绍兴登陆前降水较多，舟山登陆前后雨量接近，其他各市降水主要出现在登陆以后。风力方面，全省极端大风和强风持续时间“利奇马”均高于“云娜”。

(2)台风登陆强度、登陆后路径、登陆后强度情况及滞留时间直接影响风雨分布。“利奇马”登陆强度强，登陆后西北行，在浙江滞留时间长，利于带来全省性狂风暴雨天气，特别是在浙东、浙北风雨较大。而台风“云娜”登陆时强度较“利奇马”稍弱，登陆后西行，在浙江滞留时间少于台风“利奇马”，风雨影响明显地区为浙东、浙南。

多层权重平均的引导气流能反应台风的移动，“利奇马”前期是台风与副热带高压外围相互作用产生的东南风引导台风向西北方向运动并登陆，随着西风槽东移，台风并入西风槽中继续偏北方向移动，加上水汽条件好，带来全省范围的降水。台风“云娜”期间，副热带高压一直居于台风北侧，台风与副热带高压的挤压作用使台风环流产生东南偏东风大风区，引导台风西行分量增加，而水汽通量辐合区位于台风前进方向，浙东浙南有较强降水。

(3)“利奇马”期间，括苍山雨量达到极值，主要受台风中心附近强降水回波停滞影响。“云娜”期间，砩头雨量达到极值，主要是由于台风西行后，西南风与东南风辐合产生的强降水回波的列车效应。“利奇马”登陆时强于“云娜”，且三蒜位于温岭南端，离台风中心更近，产生的极端大风更强。雷达产品能够反应出极端降水和极端大风的情况。