青島機場一次臺風(fēng)外圍暴雨天氣分析

劉 曦，劉 源，賀曉霞

中國民用航空 青島空中交通管理站，山東青島 266300

臺風(fēng)外圍暴雨是臺風(fēng)暴雨的主要形式之一，孫建華等[1]研究表明，臺風(fēng)與西風(fēng)槽遠(yuǎn)距離相互作用產(chǎn)生的大暴雨約占華北大暴雨的32.2%。楊曉霞等[2]研究表明，在華南沿海登陸和活動的熱帶氣旋與西風(fēng)帶環(huán)流系統(tǒng)和副熱帶高壓相互作用，在山東造成的暴雨年均2.5次，且暴雨的范圍廣、強度大。叢春華等[3]利用多年中國地面基準(zhǔn)站日降水資料和NCEP/NCAR再分析等資料統(tǒng)計顯示，環(huán)渤海地區(qū)和川陜交界處為中國熱帶氣旋遠(yuǎn)距離暴雨高發(fā)區(qū)。當(dāng)臺風(fēng)外圍環(huán)流或倒槽遇上急流、西風(fēng)槽等西風(fēng)帶系統(tǒng)時，往往會出現(xiàn)暴雨天氣[4-5]。此類暴雨一般比臺風(fēng)本身環(huán)流的降水大得多。另外，冷空氣也是產(chǎn)生臺風(fēng)外圍暴雨的重要因素，有時臺風(fēng)與西風(fēng)帶系統(tǒng)結(jié)合并不明顯，但若有小股冷空氣配合也可以產(chǎn)生暴雨天氣[6]。

2020年的8號臺風(fēng)“巴威”沿我國東部洋面北上，8月26日受臺風(fēng)倒槽影響，青島地區(qū)出現(xiàn)局地暴雨天氣過程，以多普勒天氣雷達(dá)資料為主，結(jié)合葵花8衛(wèi)星云圖、常規(guī)天氣資料，結(jié)合青島地形因素，分析了此次出現(xiàn)在青島機場的臺風(fēng)外圍暴雨天氣過程。

1 天氣過程概述

2020年8月25日12:00（協(xié)調(diào)世界時，下同）山東半島沿海地區(qū)開始有分散性的弱對流云團生成發(fā)展并向偏北方向移動，青島機場受其影響出現(xiàn)小雨，短時中雨天氣；14:00半島西南部沿海開始有東北—西南向帶狀對流云系生成發(fā)展并向偏北方向移動，移動過程中逐漸加強，從青島機場以西10 km處移過，本場于15:46聞雷直至17:45，但對流回波未覆蓋本場；21:30臺風(fēng)外圍的主雨帶已經(jīng)移至青島管制區(qū)西北部，青島地區(qū)又開始有分散性的對流云團生成發(fā)展并向西北方向移動；25日22:00青島嶗山山區(qū)北部開始出現(xiàn)較強的局地對流回波并向西北方向移動，青島機場北部出現(xiàn)短時強降水天氣，26日00:00后青島嶗山山區(qū)東南部迎風(fēng)坡開始出現(xiàn)強對流回波并向西北方向青島機場移動，受其影響，本場00:15開始出現(xiàn)降水，00:28開始雨勢明顯加強，以中到大雨為主，一直持續(xù)至04:19才完全轉(zhuǎn)為小雨；06:30青島嶗山東部迎風(fēng)坡又開始出現(xiàn)中等強度的對流回波并向偏西方向移動，移動過程中逐漸加強；07:27本場受其影響又出現(xiàn)中到大雨的降水，直至09:22完全轉(zhuǎn)為小雨天氣；10:11臺風(fēng)外圍雨帶徹底移出本場，青島機場此次暴雨降水過程結(jié)束（雷達(dá)回波圖詳見圖1）。25日青島機場降水量7.9 mm，26日本場降水量119.3 mm，達(dá)到大暴雨量級。26日01:00～02:00小時降水量40.7 mm，00:00～03:00降水量高達(dá)74.8 mm。

圖1 8月25日22:00～26日06:30雷達(dá)圖

2 天氣形勢分析

2.1 大尺度環(huán)流形勢分析

25日12:00 500 hPa天氣圖顯示2020年第8號臺風(fēng)“巴威”（強臺風(fēng)級）中心位于上海以東洋面，未來臺風(fēng)緩慢向偏北方向移動，副高588線在臺風(fēng)北上的擠壓下退至日韓地區(qū)，我國中部地區(qū)有一寬廣的冷槽維持，山東半島地區(qū)處于584線西側(cè)的西南氣流控制，700 hPa和850 hPa天氣形勢類似，臺風(fēng)外圍環(huán)流已經(jīng)控制華東中部沿海地區(qū)，自華北地區(qū)移至山東半島地區(qū)的冷槽由于受到臺風(fēng)環(huán)流的阻擋作用，開始向倒槽轉(zhuǎn)變。由此可見，25日夜間隨著臺風(fēng)的持續(xù)北上，山東半島南部開始逐漸處于臺風(fēng)外圍環(huán)流控制，臺風(fēng)外圍環(huán)流帶來的暖濕空氣與山東半島地區(qū)低層冷槽帶來的弱冷空氣交匯，于半島南部沿海形成了帶狀對流回波，并在臺風(fēng)外圍環(huán)流的引導(dǎo)下，向偏北方向移動，給本場帶來了1次雷雨天氣過程。

26日00:00 500 hPa天氣圖顯示2020年第8號臺風(fēng)“巴威”（強臺風(fēng)級）中心位于江蘇南部以東洋面，未來臺風(fēng)仍緩慢向偏北方向移動，副高588線變化不大，我國中部地區(qū)冷槽依舊維持，584線東退至山東半島以東洋面，700 hPa和850 hPa天氣形勢類似，臺風(fēng)外圍環(huán)流開始控制山東南部沿海地區(qū)，山東半島的臺風(fēng)倒槽始終維持在山東半島南部，略有西移。由此可見，26日白天臺風(fēng)外圍環(huán)流的暖濕空氣和高層冷槽帶來的冷空氣交匯于山東中部地區(qū)，形成大范圍長時間的臺風(fēng)外圍主雨帶。青島地區(qū)主要出于臺風(fēng)外圍環(huán)流控制，受臺風(fēng)倒槽影響，26日上午在青島沿海地區(qū)持續(xù)生成對流云團，向西北方向移動，并在移動過程中發(fā)展加強，本場受此影響，26日白天將出現(xiàn)持續(xù)性的強降水天氣過程。

2.2 衛(wèi)星云圖分析

圖2、圖3為26日00:00和02:00 True Color可見光全波段合成影像圖。從圖中可以看到2020年第8號臺風(fēng)“巴威”中心位于東海上空，00:00臺風(fēng)最外圍的螺旋云帶已經(jīng)移動到山東半島南部沿海地區(qū)，并且在臺風(fēng)持續(xù)北上的過程中向西北方向移動，即將影響青島機場。02:00臺風(fēng)外圍的螺旋云帶已經(jīng)開始覆蓋青島北部地區(qū)（包括青島流亭機場），此時正是青島機場出現(xiàn)強降水天氣的時段。26日下午臺風(fēng)中心開始進入黃海海域，從衛(wèi)星云圖上來看，青島地區(qū)上空臺風(fēng)外圍云系轉(zhuǎn)為向偏西方向移動，對青島地區(qū)的影響基本結(jié)束。總體而言，從衛(wèi)星云圖上可以到今2020年的8號臺風(fēng)“巴威”的外圍云系是青島機場26日白天出現(xiàn)強降水天氣的主要因素。

圖2 08月26日00:00可見光衛(wèi)星云圖

圖3 08月26日02:00可見光衛(wèi)星云圖

2.3 物理量診斷分析

8月25日12:00青島站（54857）的溫度對數(shù)壓力圖（圖4）顯示青島地區(qū)對流有效位能CAPE值為531 J/kg，濕層較厚，K指數(shù)40，SI指數(shù)-1.65。這在一定程度上有利于強對流天氣的發(fā)生，這也是25日夜間在青島管制區(qū)西南部帶狀對流回波生成后，在北移過程中強度維持，青島機場25日15:46出現(xiàn)近2 h的干雷天氣。

圖4 8月25日12:00青島溫度對數(shù)壓力圖

8月26日00:00青島站（54857）溫度對數(shù)壓力圖（圖5）顯示青島地區(qū)對流有效位能CAPE為725 J/kg，低層濕層顯著，K指數(shù)29，SI指數(shù)1.45，相較于前一日來看26日白天出現(xiàn)雷暴的可能性較小，但由于對流有效位能還是較大，有利于出現(xiàn)短時強降水天氣。

對比分析一下25日12:00和26日00:00山東地區(qū)的水汽狀況，25日12:00青島地區(qū)比濕達(dá)到16 g/kg，但水汽通量[4 g/（cm2·s）]和水汽通量散度[-6 g/（cm2·hPa·s）]不佳。這表明青島地區(qū)本地水汽較好，但水汽輸送條件不佳，不利于出現(xiàn)持續(xù)性的降水天氣；而到26日00:00青島地區(qū)比濕雖略有下降（13 g/kg），但水汽通量[10 g/（cm2·s）]和水汽通量散度[-26 g/（cm2·hPa·s）]都表明：由于受海上臺風(fēng)環(huán)流的影響，低層水汽源源不斷地從黃海向青島地區(qū)輸送并輻合，十分有利于青島地區(qū)出現(xiàn)強降水天氣。

2.4 地形抬升作用

25日12:00至26日12:00，青島市除平度市由于受到臺風(fēng)外圍主雨帶的影響，全市普降暴雨至大暴雨，青島其他地區(qū)降雨分布局地性明顯，青島市區(qū)大多自動站降雨量級為小雨，個別達(dá)到中雨級別，而嶗山區(qū)、城陽區(qū)和即墨區(qū)降水差異極大，尤其是即墨區(qū)的南泉鎮(zhèn)（351.5 mm）和大信鎮(zhèn)（287.2 mm）都達(dá)到特大暴雨級別，城陽區(qū)降雨量最大的站點世紀(jì)公園（166.7 mm）是距離青島流亭機場最近的站點。

青島自動站逐時降雨量顯示在青島機場出現(xiàn)短時強降雨的時段（26日01:00～02:00，02:00～03:00，07:00～08:00），距離青島流亭機場最近的站點世紀(jì)公園也分別出現(xiàn)64.5、39.1和18.8 mm的短時強降雨天氣，而且在前一個時次分別在嶗山中部和嶗山東北部出現(xiàn)局部的降雨量大值站點。通過逐時降雨量，并結(jié)合雷達(dá)圖分析來看，26日青島即墨區(qū)和城陽區(qū)局地（包括流亭機場）出現(xiàn)的大暴雨至特大暴雨天氣與嶗山地形對于臺風(fēng)環(huán)流的抬升是密不可分的。26日上午青島地區(qū)處于臺風(fēng)外圍東南環(huán)流的控制，水汽在嶗山東南部迎風(fēng)坡凝結(jié)成云并向西北方向發(fā)展移動；26日下午隨著臺風(fēng)北上，青島低層處于臺風(fēng)外圍偏東環(huán)流的控制，水汽在嶗山東北部迎風(fēng)坡凝結(jié)成云并向偏西方向發(fā)展移動；26日夜間青島地區(qū)轉(zhuǎn)為臺風(fēng)外圍東北氣流，嶗山地形抬升作用消失，青島地區(qū)的降水也基本結(jié)束。

3 結(jié)束語

2020年8月25—26日青島機場出現(xiàn)的暴雨天氣過程，事后總結(jié)分析應(yīng)重點關(guān)注以下3點。

（1）臺風(fēng)外圍環(huán)流背景是青島機場出現(xiàn)此次暴雨天氣的主要因素。雖然臺風(fēng)外圍環(huán)流帶來的暖濕空氣和冷空氣交匯于山東中部地區(qū)，形成大范圍長時間的主雨帶，但青島地區(qū)受臺風(fēng)倒槽的影響，持續(xù)有對流云團生成，并且在向西北方向移動的過程中加強發(fā)展。尤其是由于青島嶗山山區(qū)地形造成的迎風(fēng)坡效應(yīng)，使得包括青島機場在內(nèi)的青島城陽區(qū)和即墨區(qū)局地出現(xiàn)大暴雨，甚至特大暴雨天氣。事前預(yù)報員對嶗山特殊的地形作用認(rèn)識不夠深入和全面。

（2）25日夜間青島地區(qū)水汽含量條件較好，但水汽輸送和水汽輻合條件一般，因此26日夜間青島機場降雨量只有7.9 mm；26日早上青島地區(qū)水汽含量略有下降，但仍有13 g/kg，水汽輸送和水汽輻合明顯加強，尤其是水汽通量散度達(dá)到-26 g/（cm2·hPa·s），均有利于青島地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)性的強降水天氣，最后26日青島機場降雨量高達(dá)119.3 mm。

（3）航空氣象預(yù)報員要善于利用氣象局自動站觀測資料，及時掌握上游測站的降水情況，以便進一步修訂預(yù)報結(jié)論。此次暴雨天氣過程中，本場出現(xiàn)中到大雨天氣前，上游測站降水量已經(jīng)有一定的表現(xiàn)，進而對本場的降水強度預(yù)報有一定的指導(dǎo)意義。