冷空氣對臺風外圍暴雨的增幅作用

林 雯 蘆文豪

1福建省莆田市氣象臺 福建 莆田 351100； 2莆田市氣象局 福建 莆田 351100

冷空氣對臺風外圍暴雨的增幅作用

林 雯1蘆文豪2

1福建省莆田市氣象臺 福建 莆田 351100； 2莆田市氣象局 福建 莆田 351100

本文結合冷空氣對臺風外圍暴雨的增幅作用，從“莫拉克”、“龍王”、“南瑪都”3次臺風過境莆田時的降水特點，分析三次過程不同層次上的鋒生差異不同，所導致的作用也不同。

臺風；天氣學；暴雨；冷空氣

1 三次臺風降水實況

0309號臺風“莫拉克”主要影響時段：0420-0520，泉州最大，普遍出現大暴雨到特大暴雨，以南安的392.4毫米為最大[1]。

0519號臺風“龍王”24小時累積降水最大達到331mm，其中主要暴雨發生在10月2日19：00—22：00的3小時內，1小時降水極值大于100mm的有4個站。這場特大暴雨1小時降水極值達152mm，創福建短歷時降水歷史極值[2]。

1111號臺風“南瑪都”于31日20時前出現的暴雨為臺風本體產生的。9月1日凌晨開始，莆田市出現突發性暴雨，1日2時-11時的9小時累積雨量16個鄉鎮雨量超過100 毫米，莆田市林橋達到443.4 毫米，1小時極值達99.9mm，造成莆田市出現嚴重的城市漬澇[3]。

2 天氣學分析

“莫拉克”過境莆田期間，4日20時，中緯度高空槽加深東移，在5日形成階梯槽的形勢，有利于引導弱冷空氣不斷南下，入侵長江以南地區。

“龍王”過境莆田期間，從925hPa的溫度分布來看，福建到浙江均為一片氣溫低值區，在臺灣海峽東岸因為高層越過臺灣中央山脈偏東氣流的下沉增溫效應，形成一塊3.0℃的氣溫高值區，福建中北部沿海和臺灣西岸之間的為強溫度梯度，激發對流。

“南瑪都”登陸后，受到多天氣系統影響和制約，加上環境場的引導氣流弱等原因，低壓環流停滯少動。9月1日凌晨，低層中部沿海地區出現東北風，說明有冷空氣的參與，在低層風場形成強輻合區的條件下，適度強度的冷空氣激發了強的對流活動。

3 冷空氣作用

圖1 2003年8月4日20時、2005年10月2日20時和2011年8月31日20時850hPa水平風場和假相當位溫分布

圖2 “莫拉克”（上）、“龍王”（中）和“南瑪都”（下）θse緯向剖面圖

3.1 冷空氣入侵過程分析

選取850hPa對冷空氣入侵“莫拉克”過程進行分析，小于340K的假相當位溫表示冷空氣影響。4日20時，北部的冷氣團和南部暖氣團交綏，在福建中部形成θse等值線密集區，并呈東-西走向。

值得注意的是，還有一股強度較弱的冷空氣從東路海上繞過暖氣團滲透到泉州東部，形成溫度梯度大值區，造成低壓環流內斜壓能的釋放，且冷暖氣團交匯形成的中尺度輻合區正位于泉州。

與“莫拉克”過程相似，“龍王”登陸后前的2日14時福建大部處于能量高值區，“龍王”登陸前為

臺風級別，而“莫拉克”已減弱為熱帶低壓；2日20時，冷空氣南侵，冷空氣主體核心（θse＜325K）位置偏北，θse等值線鋒區也呈東-西走向位于福建中北部，等值線更密集，說明鋒區更強，福州、莆田北部就位于鋒區最強處及其南側暖區的狹長帶中，短歷時強降水就發生在20時之后的上半夜。

臺灣地形和臺灣島上空形成的冷性渦旋是造成“南瑪都”后部外圍暴雨的關鍵原因。首先，從流場來看，8月31日夜里起，臺灣島東北面有地形低壓生成，該低壓對應冷平流中心，中部沿海不僅受到臺灣海峽強盛的西南暖濕急流作用，還有另一股繞過臺灣東側偏冷氣團性質的匯合，莆田及其沿海低層形成中尺度輻合區[1]，8時后冷性低壓逐漸消失，中北部沿海轉為較一致的偏東風，強降水減弱。其次，中部沿海θse值一直保持在350K以上，表明南風的水汽輸送很深厚。

3.2 鋒生作用

分別給出三臺風影響最嚴重區域的θse緯向剖面圖，比較可得，共同點為冷空氣活躍（θse＜340 K），冷空氣由中高層呈傾斜性向下補充，冷平流疊加于暖平流之上，促進大氣層結不穩定發展。

θse梯度的增大促進了對流層中低層的鋒生作用，鋒面的斜壓結構是造成突發強降水的必要條件[4-5]。

不同的是冷空氣入侵過程和特點有很大不同：“莫拉克”期間，冷空氣呈冷舌形態向東側、向低層伸展，促使120°E以西的相對較暖濕空氣向高層延展成為深厚暖舌，冷暖氣團之間的鋒區變窄，鋒區橫跨中低層，為西北-東南走向，之后鋒區下降至800hPa以下，低層強鋒區維持，短時強降水集中于鋒區及其西側的暖區。

“龍王”臺風強降水發生前期，低層有旺盛暖中心，并向中層發展，有明顯暖舌，與向低層滲透的冷平流對峙，整個鋒區延伸至中層，為接下來的強對流提供了強有力的動力條件和上干下濕的不穩定層結條件，冷空氣繼續滲透，方向向西、向下，導致原來暖舌所在位置被弱冷空氣填充，東側形成一新暖舌，鋒區下移，鋒區就位于暴雨區上空。

“南瑪都”過程中，冷空氣向東側、向低層補充侵入莆田上空，在900hPa及以下與西側的暖濕空氣形成垂直的密集鋒區，鋒區位置偏低層，結合環流場形勢和14時之后的θse剖面圖，冷空氣補充是持續不斷的，低層長久維持鋒生作用，暖氣團保持強盛，給莆田帶來持續性強降水。

4 總結

三次過程不同層次上的鋒生差異不同，均有明顯的低層鋒生過程，而橫跨中低層的鋒生過程將引發更旺盛的對流，如“龍王”給福州造成152mm/h的降水極值，大暴雨集中在鋒區附近及其暖區一側。

[1]林云萍.莫拉克”強熱帶風暴暴雨分析[J].海洋預報，2005,22(2).

[2]林毅,劉銘,劉愛鳴,等.臺風龍王中尺度暴雨成因分析[J].氣象，2007,33(2).

[3]林毅,劉愛鳴,潘寧.熱帶氣旋“南瑪都”特大暴雨成因分析[J]. 災害天氣研究與預報，2012.

[4]狄利華,姚學祥,解以揚,等.冷空氣入侵對0509號臺風“麥莎”變性的作用[J].南京氣象學院學報，2008,31(1)：18-25.

[5]吳海英,陳海山,曾明劍，等.冷空氣對臺風“海葵”（1211）倒槽特大暴雨作用分析[J].熱帶氣象學報，2014,30(5)：871-880.

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