柳州市一次臺風殘渦暴雨過程分析

蘇小玲 鄒穎俊 賴錫柳

摘要 利用常規(guī)氣象觀測資料、NCEP1°×10逐6h再分析資料、多普勒雷達資料和柳州市自動站雨量資料，對2020年8月20日由臺風“海高斯”減弱停編后的殘渦引起的柳州市暴雨天氣過程進行診斷分析。結果表明：（1）西風槽和副高位置共同影響了“海高斯”殘渦的移動路徑和速度;（2）“海高斯”殘渦影響栁州的過程中同時滿足了條件不穩(wěn)定和條件對稱不穩(wěn)定條件，位渦擾動有利于低層渦旋的維持，濕位渦分布對強降雨落區(qū)有較好的指示意義;（3）“海高斯”殘渦影響柳州市暴雨的水汽輸送通道由兩支氣流組成，一是“海高斯”殘渦東部環(huán)流中的偏南氣流與副高邊緣偏南氣流合并形成的偏南急流，二是孟加拉灣偏西氣流經“海高斯”殘渦氣旋性繞流后形成的偏南氣流;（4）層狀云中鑲嵌的對流性回波帶隨著螺云帶向偏東方向緩慢移動而形成列車效應是柳州市大暴雨帶形成的原因。

關鍵詞 臺風殘渦;暴雨;濕位渦

中圖分類號：P458.121.1

文獻標識碼：A

文章編號：2095-305（2021）02-110-03

臺風停編后殘存的低壓環(huán)流在有利的環(huán)境條件下可以維持或發(fā)展，造成暴雨以上強降水。目前對殘渦引起的廣西暴雨過程診斷分析已有一些研究。比如蒙炤臻等統(tǒng)計分析了1970-2014年影響廣西的臺風殘渦暴雨過程，45年中共有18例臺風殘渴影響廣西，約2～3年出現1次，造成廣西日≥10站的暴雨過程15次，占83%;陳見等對2013年第11號超強臺風“尤特”（1311號）殘留低渦在廣西和湖南一帶的復雜移動路徑及其長時間維持與復蘇造成廣西特大暴雨的成因進行了分析;陳見等叫對“白爬”臺風（1911）殘渦造成廣西大范圍暴雨的成因進行了分析。

柳州市位于廣西北部，臺風登陸廣西后因山地摩擦影響減弱較快，以熱帶風暴或以上級別直接影響柳州市的臺風個數稀少，柳州市一般受臺風倒槽或臺風減弱后的熱帶低壓環(huán)流（殘渦影響而產生暴雨過程。柳州市因熱帶低壓、臺風、臺風殘渦等引起的暴雨過程較少，預報員相關預報經驗少，且“海高斯”停編后，其殘渦影響造成柳州市大范圍暴雨到特大暴麗過程。因此，對“海高斯”殘渦暴雨過程進行研究，可為柳州市殘渦暴兩預報積累預報經驗。

1實況分析

2020年8月19日17：00左右，第7號臺風“海高斯”以熱帶風暴級從梧州登陸廣西，19日20：00于梧州蒼梧縣境內減弱為熱帶低壓，19日23：00停止編號，此后殘渦向西北略偏北方向移動并影響柳州市;19日20：00至20日20：00，受“海高斯”’減弱后的殘渦云系影響，柳州市出現了一次大范圍大到暴雨、局部大暴雨天氣過程，并伴有短時大風天氣，其中大暴雨47站（24鄉(xiāng)鎮(zhèn)），暴雨87站（36鄉(xiāng)鎮(zhèn)），極大風》6級7站6鄉(xiāng)鎮(zhèn)）（圖1）。大暴雨主要出現在柳城市區(qū)北部-鹿寨北部地區(qū)。

2形勢場分析

根據“海高斯”停編前8月19日20：00（熱帶低壓級別，暴雨發(fā)生前5h）的環(huán)流形勢（圖2），200hPa西風大槽槽底伸至云南地區(qū)，廣西位于西風槽前輻散區(qū)下，有利于“海高斯”殘渦環(huán)流的維持。500hPa西風槽槽線位于105°E附近，槽底伸至云貴高原，西風槽使低壓移速減慢;500hPa副高脊線位于30°N附近，西脊點伸至湖北中部地區(qū)副高邊緣東南氣流引導“海高斯”殘渦緩慢西北移;低壓中心呈東北西南向，副高邊緣東南氣流和低壓環(huán)流東部的西南氣流共同為柳州輸送水汽和不穩(wěn)定能量。850hPa熱帶低壓中心位于桂東（梧州）附近，低壓中心環(huán)流有東西向的輻合線，“海高斯”殘渦與東南急流連接，獲得充足水汽和潛熱能，之后低壓向西北偏北方向移動，20日08：00殘渦中心位于湘、黔、桂交界處，中心環(huán)流有向西南延伸的輻合線，柳州位于輻合線東南側，有利于強降雨的維持。地面圖上，低壓環(huán)流中心位于梧州和賀州地區(qū)，兩廣之間氣壓梯度大，有利于低壓環(huán)流中激發(fā)中尺度暴雨。

3中尺度對流性強降雨落區(qū)分析

3.1斜升不穩(wěn)定機制

等熵面上的輻合及水汽的凝結均能引起對流穩(wěn)定度的減少，從而導致系統(tǒng)氣旋性渦度的增加。濕位渦是一個能同時表征大氣動力、熱力和水汽性質的綜合物理量。根據330K等熵面上的等壓線及風場分布圖（圖3），云貴交界偏向云南地區(qū)有一低壓中心，柳州南部為高值區(qū)，桂西北地區(qū)為氣壓梯度大值區(qū)，桂北地區(qū)為偏東風，由高壓吹向低壓，說明偏東氣流是由等熵面高度低的地區(qū)傾斜爬升至等熵面高度高的地區(qū)，所以氣流傾斜爬升過程中觸發(fā)了柳州市的對流性回波。960hPa等壓線在廣西境內是向柳州市凸起的，表明高溫高濕區(qū)已經向柳州市擴展，并且有暖濕氣流的堆積，有利于觸發(fā)對流性回波。

再分析19日20：00假相當位溫沿109E的垂直剖面圖，在柳州上空500700hPa為低值帶，假相當位溫隨高度遞減，柳州上空為條件不穩(wěn)定區(qū)域。

為說明斜升過程是否可以發(fā)展，對850hPa濕位渴的濕斜壓項MPV2空間分布（圖4）進行分析，20日02：00，在柳州南側有一個負值中心，中心強度為-0.1PVU，與01：00-02：00柳州市南部觸發(fā)的對流回波相對應，因此該時段對流的觸發(fā)滿足條件對稱不穩(wěn)定條件。

3.2位渦擾動對渦旋性環(huán)流維持的作用分析19日20：00位渦沿殘渦中心經度111E和緯度23.5°E的經向剖面圖（圖5）可知：24°N附近上空500hPa高度形成位渦高值中心（1PVU），700hPa和850hPa也是位渴正值區(qū)，925hPa有0.2PVU的位渦正值中心，顯示位渦有向下延伸的特征，高位渦向低層補充，有利于低層正渴度維持，有利于低層中尺度渦旋的維持。至20日02：00，在26°～27°N上空600hPa附近有一個高位渦擾動中心與其南側高位渦中心連通，說明之后低層中尺度渴旋將向北移動。同時，高位渦中心相對濕度較高》909%），對應暖濕上升氣流，說明暖濕氣流向上擴展，大氣對流不穩(wěn)定，有利于對流回波的觸發(fā)。

3.3濕位渦與暴雨落區(qū)分析這次殘渴過程強降雨落區(qū)與低層等

壓面上MPV2的空間分布有很好的對應關系。由19日20：00和20日02：00850hPa層MPV2的空間分布與后6h強降雨落區(qū)（圖6）可看出，后6h殘渦強降雨落區(qū)大致位于MPV2正負中心過渡帶偏向負值中心，負值中心在正值中心的西南側和南側，殘渦中心西南側和南側有偏南氣流匯入，有利于對流不穩(wěn)定能量和潛熱能的釋放，有利于水汽在殘渦中心南側輻合，從而使強降水持續(xù)。

3.4殘渦環(huán)流對水汽的作用

“海高斯”'減弱為熱帶低壓后，其低壓環(huán)流體積較小，并沒有切斷來自孟加拉灣的水汽輸送，低壓環(huán)流東部偏南氣流和副熱帶高壓邊緣的東南氣流合并加強為偏南急流，形成柳州市暴雨區(qū)水汽輸送通道。分析水汽通量矢量圖可知“海高期斯”殘渦影響柳州市暴雨的水汽輸送通道由兩支氣流組成：一是“海高斯”殘渦東部環(huán)流中的偏南氣流與副高邊緣偏南氣流合并形成的偏南急流;二是孟加拉灣偏西氣流經“海高斯”殘渦氣旋性繞流后形成的偏南氣流。兩支偏南氣流匯合為柳州市暴雨提供了有利的水汽條件。對比19日20：00和20日02：00水汽通量矢量圖（圖7）可知，隨著殘渦的靠近，兩條水汽通道輸送強度都有增加，為柳州市暴雨的發(fā)生和維持提供充足的水汽。由水汽通量散度分析可知，暴雨即將發(fā)生前，柳州市大部地區(qū)為水汽輻合區(qū)，至20日02：00，對流性強降雨發(fā)生時，柳州市東南部位于水汽通量散度負中心，中心值達-6x107g（shPacm2），與該時段對流性回波生成和發(fā)展地區(qū)相吻合。至20日08：00，水汽通量散度輻合中心北移，中心強度維持，柳州市強降雨中心也北移，至20日14：00負值中心移至黔東南地區(qū)，對應的柳州市降雨明顯減弱。

4雷達資料分析

分析柳州天氣雷達組合反射率，19日20：00海高斯”低壓環(huán)流中心位于梧州、賀州地區(qū)，柳州市受其外圍云系影響，有分散陣雨。在23：00海高斯”停編，殘渦環(huán)流中心位于桂林東南部地區(qū)，柳州市無明顯降雨，之后殘渴環(huán)流中心向西北偏北方向移動，至20日01：00開始影響柳州市東南部，渦旋回波以層狀云回波為主，西南部有小的對流回波（主要位于柳州南部），對流回波隨著螺旋云帶向偏東方向緩慢移動，并在渦旋回波的西南端（柳州南部）有新的對流回波不斷生成發(fā)展，于04：00發(fā)展為兩條小的對流回波帶（分別位于柳城鹿寨、市區(qū)西南部-鹿寨）（圖8a），柳城、市區(qū)、鹿寨降雨増強。至05：00，兩條對流回波帶合并（柳城-市區(qū)北部-鹿寨北部）并維持至06：00。東西向的對流回波帶緩慢東移形成列車效應，有利于柳城、市區(qū)、鹿寨地區(qū)暴雨到大暴雨產生。20日08：00，隨著殘渦的西北移，渴旋云系影響范圍擴大至融安、融水一帶，小的對流回波帶呈東北-西南向，并隨著殘渦向西北偏北方向移動，13：00對流回波帶結構消散，殘渦中心已減弱移出廣西，柳州市受螺旋云帶中的混合云回波影響，降雨減弱。

結合柳州市最大降雨站點（柳城風山，195.4mm）和最大1h降雨量站點（柳城馬山龍?zhí)铮?7mm）時序圖（圖8b、圖8c）可知，05：0006：00兩條對流回波帶在柳城-市區(qū)北部-鹿寨北部合并維持，使該地區(qū)部分站點小時雨強達50～100mm，是柳州市南部大暴雨雨帶形成的主要原因。

5結論

（1）“海高斯”殘渦影響柳州市前期，柳州市滿足條件不穩(wěn)定和條件對稱不穩(wěn)定的大氣層結結構，且副高環(huán)流和熱帶低壓環(huán)流共同為暴雨水汽通道的建立做貢獻，且在大暴雨發(fā)生地區(qū)有水汽通量輻合中心。大氣斜升不穩(wěn)定和好的水汽條件為柳州市暴雨提供了有利的環(huán)境場條件。

（2）位渦擾動有利于“海高斯”殘渴氣旋性環(huán)流的維持，從而延長其影響時間，有利于強降雨的累積而形成柳州地區(qū)暴雨到大暴雨過程。

（3）濕位渦MPV2項的空間分布對殘渦后6h強降雨落區(qū)有很好的指示意義，殘渦后6h強降雨區(qū)位于MPV2正負中心過渡帶并偏向負值中心一側。

（4）“海高斯”殘渦雷達回波以層狀云回波為主，在柳州南部鑲嵌著小的對流回波帶，且在對流回波帶的西端有新生對流生成，使對流回波帶能維持較長時間，并隨著殘渦螺旋引導風向偏東方向平移，在柳城一市區(qū)北部一鹿寨北部帶形成列車效應，是該地區(qū)大暴雨帶產生的主要原因。

參考文獻

[1]陳見，覃月風，翟舒楠，等.“白鹿”臺風（1911）殘渦造成廣西大范圍暴雨成因分析[J].氣象研究與應用，20201）：65-69

[2]蒙炤臻，陳見，韓慎友，等，廣西臺風殘渦暴雨發(fā)生特征分析[J]氣象研究與應用，2017（1）：20-25.

[3]陳見，賴珍權，羅小莉，等“尤特”超強臺風殘留低渦引發(fā)的廣西特大暴雨成因分析[J]暴雨災害，2014（1）：19-25

[4]張楠，楊曉君，何群英，等，一次臺風殘渦引發(fā)的天津局地暴雨中尺度對流過程分析[J]氣象與環(huán)境學報，2020（4）：1-10

[5]彭端，翁佳烽，梁釗揚，等.華南兩次強臺風暴雨過程的水汽與濕位渦對比分析[J]廣東海洋大學學報，2019（60：75-84）.

[6]桑明慧，李曉客，遠距離臺風對浙江梅汎期一次暴雨增幅作用的分析[J]科技通報，2019（）：46-52

責任編輯：黃艷飛