2020年吉林地區三次臺風對比診斷分析

摘 要：吉林地區2020年秋季半個月內受到了3次臺風的影響。采用多種常規或非常規觀測資料，對吉林地區2020年3次臺風過程的降水特點、環流背景、水汽來源及輸送、動力和熱力機制的維持與發展、邊界層風廓線雷達及雷達特征等進行了對比，發現3次臺風天氣成因極為相似，尤其是9號和10號臺風路徑竟然幾乎重合。3次臺風均產生在相似的大尺度環流背景觸發條件下，但3次臺風無論降水落區、降水量級、持續時間等均存在很大差異。

關鍵詞：臺風暴雨；冷空氣；水汽；不穩定能量

中圖分類號：P458 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）06–0-03

2020年，接二連三北上的秋季臺風，半月內連續3次給吉林地區帶來強風雨天氣，造成降水落區高度重疊，累計降水量（包括所有加密站）234 mm也是歷年同期的4.7倍，占全年汛期降雨量（685.2 mm）的34%，最大站點降雨量458.5 mm；3次秋季臺風帶來的最大風力在7級以上，最大達到9級。3次臺風屬于相同的轉向型路徑，同時具有相似的大尺度環流形勢；不同的是冷空氣及其他物理量的差異，造成降水強度、降水量級、降水持續時間不同。對這3次臺風進行診斷對比分析，以期為后續的北上臺風暴雨預報提供客觀判據，進而提高吉林地區臺風暴雨預報的準確率[1-2]。

1 3次臺風天氣過程概況

1.1 臺風路徑

2020年8月26—9月8日，吉林省連續遭受第8號臺風“巴威”、第9號臺風“美莎克”和第10號臺風“海神”影響（后續只用臺風編號說明），是有氣象記錄以來首次臺風登陸吉林省，比常年全年影響吉林地區臺風個數（1.5個）偏多1.5個。3個臺風的共性特點如下：

第一，生命史較長，出現時間集中。8～10號臺風均在西北太平洋上生成，生成時間集中在8月下旬至9月初，生命史均在5 d以上，其中，9號臺風的生命史最長，達168 h（表1）。

第二，強度強，均是北上登陸臺風。3個臺風強度均是先增強、登陸前減弱，8號臺風鼎盛時期的強度為強臺風級，9號和10號臺風達超強臺風級；3個臺風路徑穩定，均是北上登陸臺風，8號和10號臺風登陸強度為臺風級，9號為強臺風級。3個臺風先后移入吉林省后，減弱停編。8號臺風移入遼寧丹東后，繼續向北移入吉林后減弱停編；9號和10號臺風移入吉林省和龍市后，向西移入黑龍江，并逐漸變性為溫帶氣旋。其中，9號臺風在東北地區滯留的時間最長，達27 h。

第三，3個臺風給吉林省帶來了較強風雨影響。3次臺風影響期間，臺風移入東北地區后，8號臺風以6～7級陣風為主，局地8～10級；9號臺風以8～10級陣風為主，局地11～12級；10號臺風以8～9級陣風為主，局地10級。其中，9號臺風風雨影響最強。全市累計降雨量達234.2 mm，是歷年同期50.9 mm的468%，占全年汛期降雨量528.3 mm的44.3%，最大降雨量

458.5 mm；出現6級以上大風220站/次，個別站點陣風達9級（8號臺風57個站，最大風速17.5 m/s；9號臺風81站，最大風速21.6 m/s；10號臺風82個站，最大風速21.7 m/s）。

1.2 臺風降水實況

受8號臺風的影響，26日20：00—27日18：00，全市平均降雨量為23.6 mm，過程降雨量最大的站點煙筒山解放南屯63.0 mm；受9號臺風影響，9月2日20：00

—4日08：00，全市平均降雨82.6 mm，降雨量最大的站點磐石煙筒山解放南屯222.0 mm；受10號臺風影響，7日開始吉林市自東向西出現降雨天氣，全市平均降雨量為84.0 mm。降雨量最大的站點市區唐家崴子農戶147.9 mm（表1）。

1.3 臺風過程的行星尺度環流背景

行星尺度和天氣尺度為臺風的形成提供了環流背景和水汽供應，因此，要想分析臺風的發生發展，必須先了解其大尺度環流背景。

將3次臺風500 hPa高度場分別作平均可知（圖略），3次臺風過程對應的中高空形勢較為類似，均在東北地區北部存在1個中心大致位于50～60°N之間的低渦，上游貝加爾湖附近為高壓脊，南側副熱帶高壓較常年明顯偏強，呈東西向帶狀分布，副高北界位置較常年偏北，吉林地區處于低渦底部與副高之間寬廣的緯向環流。

略有不同的是：（1）9號和10號臺風較8號臺風中心位置偏東一些，因此9號臺風和10號臺風與冷空氣結合更明顯；（2）9號臺風呈經向分布，中心氣壓值偏低，等壓線較密集，風力較其他2場臺風偏強。

將3次臺風過程的850 hPa風場分別作平均（圖略），低層平均風場顯示，8號臺風過程中，吉林地區受東南低空急流影響，較9號和10號臺風過程偏西，同時向西北部的冷渦補充暖濕氣流；9號和10號臺風過程中，風場強輻合中心位于吉林省中部。

從海平面氣壓圖可以看到（圖略），13日與19日20：00左右的降水過程均受到中心位于鄂霍次克海西側的氣旋影響，不同的是，13日短時強降水發生時吉林地區位于地面冷鋒前，而20日凌晨短時強降水在河套氣旋暖鋒影響下發生。

2 強降水成因分析

暴雨天氣形成的基本條件有3個：（1）充足的水汽供應；（2）強烈的上升運動；（3）較長的持續時間。臺風暴雨的形成還要考慮臺風的生消發展條件，引入臺風消失和變性的有利條件：強烈的垂直風切變和干空氣侵入。針對這2個條件進行診斷分析，試圖探索3次臺風降水的區別。

2.1 水汽條件

針對暴雨的成因，水汽來源是否充沛是重要因素之一。僅依靠本地水汽不可能造成當地強而持續的降水，必須有周邊源源不斷的水汽輸送至此地。因此，水汽來源是做好臺風暴雨預報的重要考慮因素之一。利用HYSPLIT模式對3次臺風降水過程發生之前吉林省中部的水汽軌跡進行模擬（選取高度為1 000、

2 000、3 000 AGL），為臺風暴雨預報工作提供可用依據。

8號臺風過程的水汽路徑：925～850 hPa水汽沿西南路徑，由京津冀、黃海、渤海一帶向東北方向輸送，整層水汽路徑都是從日本海、朝鮮東北部向吉林省輸送。

9號和10號臺風過程：水汽路徑主要來自渤海、黃海一帶，經朝鮮半島北部，同時結合日本海水汽，最后向吉林省輸送；700 hPa附近水汽主要來自渤海、黃海；925～850 hPa附近水汽主要是3個海域水汽的匯合。水汽通量整層積分顯示，由西南急流輸送的水汽是此次降水過程的主要水汽來源，此路徑的水汽通量值明顯大于西北路徑。

2.2 動力抬升條件

2.2.1 中尺度系統對比分析

抬升機制是對流啟動的“開關”，大氣中存在的不穩定層結需要由某種機制觸發，導致低層輻合抬升，高層強烈輻散，臺風才能穩定維持，不至于減弱或消亡。

從中尺度系統分析來看，低層風場的輻合（圖略）是臺風暴雨最直接的觸發系統。臺風眼移入前，受臺風外圍的螺旋雨帶影響，吉林地區出現強降水時段，即強降水的集中時段；隨著臺風眼逐漸移入吉林省，降水趨于減弱。

2.2.2 高低層散度場對比分析

8號臺風過程中，在降水最明顯時段，低層輻合不明顯，中高層輻合明顯，高層對應有較強輻散。

9號臺風過程中，在降水最明顯時段，低層有強輻合，高層有強輻散，高低空抽吸作用明顯，有強風流出，也是此次臺風暴雨發展和維持的關鍵點。

10號臺風過程，在臺風停止編號前后，中高層有強輻合，高層有較強輻散，臺風停止編號之后，低空形成明顯西北低空急流，為后續降水的維持提供了動力。

2.3 不穩定層結

在3次臺風暴雨過程中（圖1），8號臺風能量鋒區處于西北東南向，假相當位溫最大值為70，差值為5；9號臺風能量鋒區處于東北西南向，假相當位溫最大值為70，差值為15；10號臺風能量鋒區接近南北向，假相當位溫最大值為55，差值為5；可見能量鋒區的強弱影響降水量的大小。

2.4 持續時間

降水持續時間的長短與低緯度西風系統有關，包括8號臺風，9號臺風在發展過程中不但受雙阻的影響，同時受10號臺風生成影響，加速其發展，導致降水時間不長；而10號臺風在登陸吉林省后很快減弱停止編號，但與西側高空低渦結合，同時受到東阻的影響，導致降水持續。

2.5 強烈的垂直風切變

臺風的生消與發展受4個條件的制約。由于考慮臺風已經登陸，因此，僅考慮強烈的垂直風切變和干冷空氣的侵入2個因素是如何影響臺風發展，進而影響降水的。

8號臺風過程中，0～1 km垂直風切變在27日14：00

突然增加，垂直風切變最大值為16，臺風移入吉林省，持續3 h后，停止編號，之后降水趨于減弱。

9號臺風過程中，0～1 km垂直風切變在9月3日14：00

突然增加，破壞臺風內部結構，垂直風切變最大值達到16，同時臺風移入延邊和龍市，氣壓持續升高5 hPa，持續6 h后，20：00移出吉林省境內，之后降水趨于結束。

10號臺風過程中，0～1 km垂直風切變在9月7日20：00突然增加，破壞臺風內部結構，垂直風切變最大值達到16，同時8日2：00臺風移入延邊和龍市，氣壓升高3 hPa，持續4 h后，臺風停止編號，之后降水趨于結束。可見強垂直風切變有利于臺風減弱或消亡，為以后臺風暴雨的結束提供指示性。

3 雷達資料對比分析

3.1 雷達資料

從雷達資料可知，3次臺風均以混合穩定性降水為主，9號臺風過程中，雷達反射率因子明顯看見有超過32 dBz的積云性對流回波存在，也是9號臺風過程產生最大小時雨強的依據。

3.2 風廓線雷達資料

從風廓線雷達資料可知，3次臺風過境時風場從低到高有逆時針旋轉，有暖平流的移入，同時臺風靠近時吉林地區有明顯風場的輻合。降水開始和結束徑向速度的變化都有所對應。

4 結束語

（1）從行星尺度環流系統可以看出，3次臺風過程主要受到貝加爾湖阻高、副熱帶高壓、偏北低渦的共同影響，處于寬廣的緯向環流帶。3次臺風旋轉北上，將華東地區和渤海、黃海的暖濕空氣大量輸送至吉林地區；吉林地區始終處于臺風的第二象限；強的垂直風切變對3次臺風的減弱甚至消亡都有一定的指示。

（2）9號和10號臺風暴雨天氣成因和臺風路徑極為相似，均產生在有利的水汽、不穩定層結、低空地面觸發條件下，雖然均具有雨量大、范圍廣的特點，但在持續時間、強降水時段集中方面存在很大差異。低空強輻合在吉林省中東部維持，另外后2次臺風過程有干冷空氣侵入，為臺風降水的產生提供了充沛的水汽和不穩定能量。雷達回波顯示，后2次臺風過程以混合型降水為主，9號臺風移速較快，與10號臺風的生成發展有很大作用，而10號臺風停止標號還能在吉林地區維持長達36 h，是因為變性后與西風槽的相互作用，后2次臺風高低空有較好的動力和熱力條件相配合。

參考文獻

[1] 陳聯壽，羅哲賢，李英.登陸熱帶氣旋研究的進展[J].氣象學報，2004（5）：541-549.

[2] 劉輝，董克勤.環境溫度場對臺風等擾動發展和移動的影響[J].氣象學報，1987（2）：188-194.

收稿日期：2024-03-18

作者簡介：杜冠男（1985—），女，吉林吉林人，工程師，主要從事中短期天氣預報和氣候預測工作。