“威馬遜”臺風外圍颮線對銅鼓的影響

劉 娟,馬中元,廖滿庭,張王鵬,李正陳

(1.銅鼓縣氣象局,銅鼓 336200;2.江西省氣象科學研究所,南昌 330046)

0 引言

臺風外圍颮線回波帶指在臺風外圍環流中產生的颮線回波帶,是大氣中極端的天氣現象和自然災害之一。2014-07-18T15:30第9號臺風“威馬遜”(超強臺風)在海南省文昌市翁田鎮沿海登陸,登陸時臺風中心附近最大風力達17級(60 m/s)。臺風外圍的環流引發江西出現自南向北移動的強颮線天氣,颮線回波帶伴隨著瞬間強風、強雷電和短時強降水等災害性天氣。

研究颮線產生的雷暴大風、短時強降水等災害性天氣對于災害性天氣的監測預警具有重要意義,同時也為氣象研究的持續發展提供重要支撐。中國不少專家學者對此進行了研究[1-2]。馬中元等[3-5]對江西颮線回波帶上中小尺度系統產生的雷暴大風天氣,以及副高邊緣雷暴大風回波特征等進行了分析;段和平等[6-8]對颮線的天氣、雷達回波、風廓線雷達等特征,以及多尺度回波系統演變等所造成的雷暴大風天氣進行了研究;江西超級單體回波結構往往帶來冰雹、雷暴大風、短時強降水和強雷電等災害性天氣,副高控制下或在副高邊緣,易產生局地龍卷回波[9-11]。這些研究結果,為江西颮線天氣的研究和雷暴大風預警預報提供科學依據。

1 資料來源

天氣圖資料來源于MICAPS平臺;地面氣象站資料來源于江西氣象信息內網平臺和銅鼓國家站觀測資料;雷達回波資料來源于江西WebGIS雷達拼圖平臺。全文使用北京時間。

2 雷暴大風年分布與地面要素關系

2.1 雷暴大風年分布

銅鼓縣隸屬于江西省宜春市,屬亞熱帶氣候,多雷雨天氣。當冷空氣或低壓系統、颮線系統襲擊銅鼓縣時,容易引發雷暴大風天氣。雷暴大風指8級以上(風速≥17.2 m/s)伴有雷電和降水的大風。這種天氣可能會對人民群眾的生命和財產安全造成威脅。

銅鼓雷暴大風頻繁。根據歷史數據統計,銅鼓縣1975—2022年(48 a)共出現風速≥17.2 m/s 雷暴大風32次,最多1 a(1985年)出現4次(圖1);風速最大是在2014-07-18第9號臺風“威馬遜”外圍颮線影響下產生的大風(銅鼓風速達21.1 m/s)。

圖1 1975—2022年銅鼓縣雷暴大風出現頻次年分布

2.2 “威馬遜”臺風天氣系統

2014-07-18T08:00,“威馬遜”臺風環流位于瓊州海峽,臺風東北部850 hPa有低空東南急流將南海充沛的水汽輸送進內陸。強大的副熱帶高壓控制了中國東部的大部地區,銅鼓處于副高控制之下,但200 hPa位于西南風與西北偏西風構成的顯著分流區之中,500 hPa廣東至江西大部為干區,溫度露點差≥10 ℃,地面圖上贛西北有地面輻合線,同時又為低層暖中心,即高層輻散、低層輻合,有一定的對流潛勢。18日20:00,臺風向北移動,地面輻合線、200 hPa分流區維持,贛北至湖北、安徽南部的溫度遞減率增加,850 hPa與500 hPa溫度差≥28 ℃。在此期間,臺風環流外圍,對流觸發,沿著中低層偏南氣流向北移動,由于對流條件很好,線狀對流發展,17:00在進入贛南后形成颮線。

7月18日08:00—20:00,長沙站對流有效位能由958.1 J/kg增至1,763.3 J/kg,最大抬升指數由-4.9 ℃降至-5.5 ℃,K指數由40 ℃增至42 ℃,SI指數達-3.89 ℃。大氣環境條件表明長沙附近大氣層結極不穩定,對流有效位能較大,颮線在向長沙移動的過程之中,強度進一步增強,19:00進一步發展成“弓”形颮線,造成贛西大范圍的雷暴大風、短時強降水天氣過程。

2.3 江西1 h降水

7月18日14:00,“威馬遜”臺風外圍雨帶進入江西贛州地區,降水強度較弱,雨強維持在10 mm/h以下;15:00—17:00,臺風雨帶北抬,雨強逐步加大,局部(瑞金、吉安附近)出現短時強降水;18:00,臺風雨帶降水強度有所減弱,北抬過程中雨帶更趨緊密;19:00—20:00,威馬遜臺風外圍雨帶重新發展加強,宜春市多地出現短時強降水;20:20銅鼓出現風速為21.1 m/s的雷暴大風;21:00,臺風雨帶開始減弱并緩慢移出宜春地區。

3 “威馬遜”臺風外圍颮線回波帶

臺風外圍颮線回波(Outer Rainband Squall Line,ORSL)是指在臺風外圍,由臺風外輻合環流提供動力,產生強對流的一種天氣現象。ORSL通常表現為一條東西走向的狹長的強對流降水帶,主要特征包括:ORSL的寬度很小,通常在5～50 km,長度則通常在數百千米至上千千米;ORSL的主要降水過程通常以短時強降水、雷暴大風和冰雹形式出現;ORSL往往會隨著臺風的移動而移動,并可能在臺風來臨前夕到達某些地區;ORSL的影響范圍可能覆蓋到臺風路徑上的多個城市和地區,對人民群眾和社會生產、生活造成的危害都很大;ORSL的預測難度大,有時難以準確預測其位置和軌跡。ORSL具有強烈的短時強降水、雷暴大風和冰雹等特征,可以通過雷達回波特征監測預警ORSL的演變,及時發布預警和預報信息,引導公眾做好防護工作,降低ORSL帶來的不利影響。

3.1 典型回波特征

臺風外圍颮線回波帶排列比較緊密,帶上強回波單體強度可達60～65 dBZ,影響銅鼓時,颮線回波帶結構比較清晰,大體呈東西走向。“威馬遜”臺風是由南向北方向移動,回波帶前沿比較緊密,回波帶后側則有較大范圍的混合型回波,表明颮線后側存在一支強風區維持颮線回波帶的發展。

3.2 回波演變

“威馬遜”臺風外圍颮線影響江西經歷了初始階段、強盛階段、減弱階段和消散階段。初始階段回波系統開始形成并漸漸增強,組合反射率CR增加,雷暴云的上升運動較為強烈,閃電活動頻繁;強盛階段回波系統成熟期達到最高強度,持續時間長,回波系統為強降水和雷暴大風的主要來源;減弱階段回波強度開始減弱,反射率和雷暴云的上升運動都減弱,降水和風力因此逐漸減弱;消散階段回波系統逐漸消散,反射率迅速降低,降水逐漸停止,雷電活動逐漸變少,雷暴云的強度迅速減弱。當臺風外圍環流經過江西南部時,在山地抬升、午后地面增溫和沿臺風外圍環流走向等因素影響下,14:00開始產生對流回波,單體回波強度在45～55 dBZ,單體呈不連續的帶狀排列,颮線進入初始階段;15:00回波發展,帶狀結構開始明顯;16:00—19:00臺風外圍颮線回波帶逐漸形成,回波帶上強單體回波強度達到60～65 dBZ,閃電分布密集,颮線進入強盛階段;20:00,臺風外圍颮線移近銅鼓縣時,20:20出現風速為21.1 m/s的雷暴大風;21:00之后,颮線回波帶開始分裂,逐漸進入減弱階段和消散階段。

4 結束語

文章通過分析銅鼓縣2014-07-18在“威馬遜”臺風影響下產生的大風得出以下結論:

1)1975—2022年銅鼓縣出現風速≥17.2 m/s雷暴大風共32次,風速最大的一次是受2014-07-18第9號臺風“威馬遜”外圍颮線影響。

2)“威馬遜”臺風環流位于瓊州海峽,強大的副熱帶高壓控制了中國東部的大部地區,銅鼓縣處于副高控制之下,200 hPa位于西南風與西北偏西風構成的顯著分流區之中,500 hPa廣東至江西大部為干區,地面圖上贛西北有地面輻合線。

3)“威馬遜”臺風外圍雨帶進入江西,臺風雨帶北抬,雨強逐步加強,吉安、宜春等地出現短時強降水,20:20銅鼓出現風速為21.1 m/s的雷暴大風。

4)臺風外圍颮線回波帶排列比較緊密,帶上強回波單體強度可達60～65 dBZ,颮線回波帶結構呈東西走向。“威馬遜”臺風由南向北移動,回波帶前沿比較緊密,回波帶后側有較大范圍的混合型回波,表明颮線后側存在一支強風區維持颮線回波帶的發展。