鄭秀麗，賴紹鈞，姚林塔，張煒月

福建省福州市氣象局，福建福州 350008

臺風是影響沿海地區最嚴重的自然災害之一，它會給沿海地區帶來強風、暴雨、風暴潮及龍卷等極端性天氣，尤其是極端降水臺風長期以來備受關注[1-2]，而臺風內部結構的演變和外界環境與臺風自身結構的相互作用對臺風極端降水具有重要影響。臺風“鯰魚”是2016年登陸福建并給福建造成嚴重災害的典型極端降水臺風。因此，利用常規氣象站觀測資料、ERA5（0.25°×0.25°）再分析資料以及CMA熱帶氣旋最佳路徑數據集等多源資料，分析了典型極端降水個例1617號臺風“鲇魚”的極端降水分布特點、環流和結構特征及其演變規律，以期加深理解登閩極端降水臺風內核結構和環流特征及其演變規律，為登閩臺風的業務預報提供一定的理論依據。

1 臺風“鯰魚”降水概況

此處提到的時間均采用世界時（UTC=北京時-8）。“鯰魚”降水主要貢獻來自登陸前，且降水落區集中在臺風西北側（福建中北部沿海），登陸后主要是分散性降水?！蚌T魚”降水的最大小時雨強為28日00:00～01:00柘榮富溪鎮92.5 mm，但過程累計降水最大為584.7 mm（永泰嶺路鄉）。可見“鯰魚”引發的降水小時雨強雖然不大，但其累計雨量較大?？傮w來說，此次“鲇魚”臺風降水具有影響范圍大、災害嚴重、多地實況降水破歷史極值、小時雨強不大但累計雨量大等特點。

2 資料與方法

研究采用的資料包括The fifth generation ECMWF reanalysis（ERA5）(0.25°× 0.25°)、地面加密自動站資料、中國氣象局（CMA）熱帶氣旋最佳路徑數據集（tcdata.typhoon.org.cn）。

環境垂直切變計算方法為：計算200 hPa和850 hPa層臺風中心1 000 km范圍內平均風的差值。暖心計算方法：原始溫度與遠海時臺風中心溫度差值。

3 環流背景

3.1 大尺度環境場

大尺度環境場對臺風結構及其降水的發生發展具有重要影響。從200 hPa圖上可看到（圖1a、圖1b），在“鯰魚”影響期間，強的西風槽穩定位于中高緯度。臺風登陸前，福建省即臺風北側長時間處于高空急流入口區右側，即位于強烈的高空輻散區。對流層中部（圖1c、圖1d），“鯰魚”登陸前，東亞中緯度盛行平直西風，西太平洋副熱帶高壓始終維持帶狀，“鯰魚”在帶狀副高南側東南氣流引導下，其路徑以西北移為主。而在“鯰魚”登陸后，副熱帶高壓斷裂東退呈塊狀并穩定少動，這也是后期登陸后路徑依然穩定的原因。從850 hPa圖上可知（圖1e、圖1f），臺風登陸前，福建處為臺風西北側下沉氣流。但進入臺灣海峽一段時間內，福建省均處在臺風東北側偏東急流區，偏東和沿海偏北氣流在此輻合，維持高層強的輻散區和低層強的輻合區。高低層相互耦合作用形成強烈抽吸作用，為臺風中尺度對流系統的形成和發展提供了強的上升運動條件，也為福建省沿海極端降水提供了有利的環境條件。

圖1 1617號臺風“鯰魚”200 hPa（a、b）、500 hPa（c、d）、850 hPa（e、f）位勢高度場（等值線，單位：位勢10 m）和風場（矢量，單位：m/s，陰影分別為大于28、20、12 m/s的速度）

3.2 路徑和強度

分析“鯰魚”發展路徑發現，先是穩定向西北行，于27日06:00左右登陸我國臺灣中北部，穿過臺灣島進入臺灣海峽后路徑北折，呈現“V”型路徑。同日21:00左右，“鯰魚”再次登陸福建南部，并在登陸后22 h左右，隨著副高減弱，“鯰魚”轉向北上直至減弱消散。此外，從強度時間序列上，登陸我國臺灣前，“鯰魚”強度迅速發展，并且強度在登陸臺灣省前達到峰值（27日00:00），峰值強度時最大風速為52 m/s，最低海平面氣壓為940 hPa。但在登陸臺灣省前6 h的強度已經開始減弱。登臺時強度為45 m/s（氣壓為950 hPa），受臺灣省地形影響，登臺后強度進一步減弱。在臺灣海峽期間強度繼續減弱，但減弱速度比在臺灣島上時要緩慢。最后以風速33 m/s（氣壓975 hPa）的強度登陸福建泉州。

4 臺風“鯰魚”的結構特征

4.1 水平和垂直結構特征

4.1.1 水平結構特征分析“鯰魚”10 m風場和全風速演變來認識其結構特征及其演變規律可知，“鯰魚”自身尺度較大，在達到峰值強度前，不對稱性顯著，強風集中于臺風北側，呈現北強南弱的特征。隨著環流的增強，東側強度逐漸增強，并且達到峰值強度后，軸對稱性有所增強，但最大風依然主要位于臺風東側和南側。穿過臺灣島后，受臺灣省的地面摩擦影響，強度明顯減小，結構有所松散，尺度減小，尤其西側結構破碎明顯，且在臺灣海峽中結構重構不明顯，反而進一步減弱。值得一提的是，與自動站風場相比，ERA5數據在陸地風場上有所弱化。總的來說，雖然在登閩前，臺風自身結構已經松散，強度減弱明顯，但其臺風本體依然引發了福建多地的極端降水，甚至比前期外圍環流帶來的降水更強，可見臺風登臺后雖然強度和結構都銳減，但依然能帶來強降水。

4.1.2 垂直結構特征強的動力抬升對臺風結構的維持具有作用。分析垂直運動剖面可以發現，“鯰魚”上升運動分布不均，峰值強度時，強上升運動位于西南象限，東北象限較弱，與大風位置較為一致。登臺進入臺灣海峽后，東西方向強度減弱顯著，但其北側上升運動顯著增強（此時，福建正好位于強上升運動區）。臨近登閩時，雖然臺風強度進一步減弱，但是臺風南側即福建依然維持較強上升運動。

由假相當位溫演變分析得到，假相當位溫陡峭區和密集區位于臺風內核區，并且強降水期間，其陡峭區和密集區較好地對應了極端降水落區，冷中心離臺風中心大于5個緯距（經距）。此外，強上升運動區對應有動量下傳，內核區是一個明顯的高能區?？梢?，臺風自身結構分布特征對降水落區具有較大影響，預報員在考慮臺風降水落區時，應考慮臺風自身內核結構特征對其的影響。

環境垂直切變是影響臺風強度和結構的重要因子，強的環境風切變會破壞臺風結構而使臺風減弱消亡。目前，深層、中層以及低層環境垂直風切變通常是在一定半徑范圍內分別計算200 hPa與850 hPa高度層、200 hPa與500 hPa高度層、500 hPa與850 hPa高度層之間的區域平均風差。計算結果表明：“鯰魚”整個生命期的環境垂直切變總體較小，深層平均切變為5.09 m/s。24日18:00，深層切變迅速從10 m/s減至不足1 m/s。即使是在登陸后，深層垂直切變依然維持較?。? m/s左右）。深層切變整體呈現增大—減小—增大趨勢的特征。此外，深層切變主要貢獻來自高層切變（200～500 hPa），低層切變整體較?。?00～850 hPa）。整體上“鯰魚”在較弱切變環境中發生發展。

圖2 1617號臺風“鯰魚”強度（黑色）和環境垂直切變（紅色）時間序列

4.2 熱力條件

暖心對臺風結構的維持發展具有重要作用。其中，暖心計算方法是：對應時刻原始溫度與遠海時臺風中心溫度的差值。從暖心南北剖面圖上可以看到（圖3），低層暖心峰值中心位于4 km左右，且暖心強度大于14℃。而高層暖心較低層弱（12℃左右），大致位于16 km左右。與其他臺風暖心滯后性不同的是，暖心在“鯰魚”峰值強度前2 h就已達到最強。此外，隨著“鯰魚”強度減弱，雖然低層暖心先減弱消失，但高層暖心維持時間較久，較小的垂直切變有利于臺風暖心結構的維持和發展。暖心東西剖面強度和南北剖面強度相當，演變特征基本一致。整體而言，“鯰魚”南北和東西面的暖心較為對稱，高低層各有一個暖中心，暖心峰值分別位于16和4 km附近，登陸后低層暖心逐漸減弱消失，高層暖心維持，但強度有所減弱。暖心維持時間較久，這主要得益于較小的環境垂直切變。

圖3 1617號臺風“鯰魚”暖心自南向北方向垂直剖面（單位：℃）

4.3 水汽條件

源源不斷的水汽供應有利于臺風環流的維持和發展，充足的水汽是臺風強度發展和降水的重要條件[3]。計算“鯰魚”1 000～3 00 hPa層平均的水汽通量和水汽通量散度分布，“鯰魚”登陸前，福建省為臺風西側的偏北下沉氣流控制，水汽條件較差，這也是前期沒有降水的主要原因之一。而“鯰魚”登陸福建后，福建尤其福州地區處于臺風北側的偏東急流區里，偏東急流帶來了充足水汽，從27日20:00開始至登陸后一段時間，有源源不斷的水汽向福建沿海輸送，極端降水主要發生在水汽強輻合區域。“鯰魚”北側偏東風急流帶來的水汽長時間維持，而源源不斷的水汽供應也為“鯰魚”自身結構的維持和福建中北部沿海極端降水提供了有利的水汽條件。此外，充足水汽供應十分有利于臺風自身暖心結構的形成和維持。可見，優越的環境條件和臺風結構的一個相互耦合作用對降水具有重要影響。

5 結論

（1）高濕的環境和高低層強的抽吸作用長時間維持有利于“鯰魚”自身環流和結構的維持和發展。

（2）“鯰魚”具有高低層雙暖心，而弱環境垂直切變有利于“鯰魚”暖心長時間維持。

（3）“鯰魚”內核區強的動力抬升和高能區配合與福建本次極端降水落區具有較好的對應關系。可見，預報員在做臺風極端降水預報預警時應結合臺風自身結構分布特征。