2023年福州地區“海葵”臺風極端降水原因分析

摘 要：2023年9月3—7日福州地區受“海葵”影響，出現連續性特大暴雨量級的強降水過程。利用福州S波段雷達資料、EC再分析資料和常規自動站資料，分析了2023年第11號臺風“海葵”的路徑特征、短時強降水落區和環境場形勢、物理量場。結果表明：（1）臺風遠距離倒槽在福建省中部停留、地面中尺度輻合區為極端暴雨提供了大環流背景；（2）冷空氣南下與暖濕氣流交匯、東風急流和沿岸東南氣流輻合為極端降水提供了觸發機制和充沛的水汽條件；（3）該極端降水回波具有典型的低質心特征；（4）福州盆地喇叭口地形對極端降水有一定的增幅作用。

關鍵詞：臺風；極端降水；低質心；倒槽；喇叭口

中圖分類號：P426.6 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）02–00-03

臺風是發生在熱帶海洋上空的一種具有暖中心結構的強烈氣旋性渦旋，其帶來的強風、暴雨和風暴潮會對人類造成人員傷亡和財產損失，而臺風暴雨是預報的痛點與難點。研究表明，臺風與西風槽結合、與南支槽結合、與副高鄰近、與熱帶系統相結合、與臺風附近中尺度系統的活動等都會引發暴雨[1]。在2023年的11號臺風“海葵”給福建帶來極端性降水過程中，福州地區12 h累計雨量達552.9 mm，其降水的集中程度與強度前所未見。以福州地區降水特征為例，分析此次臺風過程的環流特征、物理場、地形和雷達特征，為防災減災服務積累個例經驗。

1 臺風過程及降水特點

1.1 臺風過程

2023年第11號臺風“海葵”8月28日在西太平洋生成，9月3日以強臺風強度登陸中國臺灣省臺東市，繼而于5日早晨以熱帶風暴級（8級，20 m/s）先后在福建省東山縣和廣東省饒平縣沿海登陸，登陸之后很快減弱為熱帶低壓，并繼續緩慢西行。

“海葵”臺風總特點：強度較強，等級跨度大，為Super TY-TD級別；二次登陸閩粵沿海地區，登陸后移速緩慢影響時間長；過程累計雨量大，影響范圍大，降水極端性強；總體路徑預報持續南調，從西北行調至西行。

1.2 降水實況及特征

受“海葵”臺風影響，在其登陸之前，9月5日00至08時，福州市區及南部縣市出現大暴雨，5日白天進入短暫空窗期，5日傍晚起至6日08時，福州市出現持續性特大暴雨過程，其累計雨量、降水強度和降水落區均前所未有，6日白天仍有大暴雨量級。其主要特征為：

（1）極端性強降水持續時間較長，空間分布較為集中。主要集中在2個時段，第一個為5日00～08時，福州區域7個鄉鎮超過200 mm，主要分布在永泰和福清2個南部市縣，最大為福清鏡洋鎮245.7 mm，小時雨強為112.6 mm；第二個是5日18時至6日08時，這也是降水達峰值的極端時段，福州地區37個鄉鎮超過250 mm，主要集中在福州市區、長樂區、閩侯縣和馬尾區的中部市縣，最大為倉山區蓋山鎮555.0 mm，雖然2個時段降水均集中在福州地區，但落區基本毫不重合，這就形成了距離非常近的市縣一個累計特大暴雨一個累計小雨的有趣現象。

（2）雨團移動緩慢，降水效率倍增，累計雨量突破歷史極值。5日傍晚起的極端降水極具有代表性，統計5日18：00至6日08：00福州地區共15個鄉鎮小時雨強超過100 mm，最大為倉山蓋山鎮148.9 mm（圖1），并且大部分累計雨量在200 mm以上的市縣均保持著3～4 h、＞50 mm的高強度降水。福州市和永泰縣的國家氣象觀測站3、6、12、24 h累計雨量與長樂區國家氣象觀測站12、24 h累計雨量紛紛打破氣象數據有記錄以來的降水極值。

2 環境場分析

2.1 高度場特征

9月5日08時，500 hPa圖上副高斷裂，在“海葵”的東側和西北側形成大陸高壓與副熱帶高壓系統對峙的局面，同時形成鞍形場，“海葵”夾在其中缺乏引導氣流，導致移動緩慢，這是降水持續時間長、累計降水量大的前提條件；850 hPa橫向看在福建省中北部沿海存在一條偏東-東南風速、風向中尺度輻合帶；縱向看在福建省中部形成一條南北走向的臺風倒槽，并且“海葵”處在2個暖中心之間；9月5日20時，850 hPa臺風倒槽向福建省西南移動，暖中心向北擴散至我省北部沿海，6日08時后輻合帶有所南移（圖1）。

分析表明，此次暴雨過程受臺風倒槽低層東北和東南輻合氣流的影響，在福州地區形成了水汽輻合中心，同時冷空氣南下與暖濕氣流交匯，利于臺風外圍形成不穩定層結，北高南低氣壓場穩定維持，使得臺風外圍東南風與冷高壓外圍東北風匯合加速成低空急流，加劇了對流觸發機制[1]。

2.2 流場特征

“海葵”右側偏東氣流裹挾的暖濕氣流源源不斷地涌向福州地區，并把西南季風和南海季風充沛的水汽聚集到環流途徑區域，恰巧與南下的冷空氣在福州地區形成冷暖對峙，激發出長而強的暴雨云團，而這條暴雨云團，剛好在東南氣流的引導下形成列車效應，影響效果不斷疊加在福州上空，進而加強了極端對流性強降雨的出現，并且通過強對流的釋放轉換為動力抬升水汽，更進一步觸發強降水機制[2]。同時，“海葵”中心附近洋面海溫接近28 ℃，這說明臺風中心附近海溫普遍較高，且地面溫度溫差梯度大，比濕在

16 g/kg以上，也是助力強對流的“幫兇”[3-4]。正是這些“巧合”，導致福州地區此次暴雨過程持續時間長、降水量級極端、小時雨強居高不下，在“海葵”緩慢西行后，福州地區降水才逐漸減弱。

2.3 地形增幅作用

研究表明，在一定條件下地形對降水有2個動力作用：一是地形的強迫抬升，二是地形輻合[5]。當盛行風朝著喇叭口地形灌入時，由于地形收縮，常常引起輻合上升運動的加強和降水量的增大。福州地形屬于典型的河口盆地，盆地三面環山，一面開口朝海的盆地，此次5日夜間極端降水落區大部分位于喇叭口地形輻合區，偏東氣流與東南氣流在此地輻合，有利于激發對流云團并快速發展；潮濕空氣向喇叭口灌入，喇叭口的急速收縮又會造成低層暖濕氣流加劇匯聚，有利于地形輻合抬升加強；小時雨強迅速翻倍，對極端強降水起到了增幅作用，造成了5日夜里的特大暴雨。對比福州盆地地形示意圖與此次“海葵”臺風影響期間（9月4日20時至6日20時）的累計雨量分布圖（圖2），福州盆地地形與此次“海葵”臺風過程福州地區累計降水落區高度吻合。因此，此次降水過程完全符合地形增幅作用的降水特點。

3 雷達特征

從組合反射率雷達資料可以看出，9月5日18：30左右，福州市長樂區東北沿海突然向內陸涌入一連串的對流單體，同時我國的臺灣海峽上不斷有新回波單體生成并像開火車一樣駛向福州地區，渦旋對流和鋒面對流合并（圖3a），加持列車效應的形成，在20：00～22：00短短2 h內，海上對流輻合帶連接成帶，并一路半圓曲線延伸至閩侯縣中部地區，強降水中心明顯看出有中γ尺度系統，存在偏東和偏南氣流輻合（圖3b）。

從雷達剖面圖看，降水回波高度不高，對流單體質心主要集中在5 km以下（圖3c），暖云內余地密集，單體排列緊密范圍較大，屬于低質心熱帶海洋性降水，降水效率高，19時至次日02時回波強度持續維持在

55 dBz以上，最強達到67 dBz（圖3d）。

4 預警預報難點分析

（1）缺少我國臺灣海峽海面觀測資料，無法觀測到我國臺灣海峽附近回波，給后續過程的研判帶來一定困難，風廓線雷達有滯后，對中小尺度系統判斷實用性不大。

（2）對“海葵”外圍東南風與變性冷高壓東北風形成的輻合帶判斷不夠及時，并且各家模式預報降水量級偏小和落區偏南，邊界層內偏東急流預報難以把握，數值預報對此次降水預報路徑和強度分歧較大，調整頻繁，參考意義不大。

（3）9月5日21：35省臺的短時臨近預報兩小時的雨量為80～100 mm，而實況在120～150 mm/h，并未起到很好的預測作用；紅色預警信號提前量不長且預報量級把握不夠，導致只能依靠實況去加頻更新，致使準確率較低，但服務效果較好。

5 結論

（1）“海葵”臺風在登陸之前，9月5日凌晨福州南部的福清市和永泰縣出現特大暴雨過程；臺風登陸后，5日傍晚起的渦旋雨帶形成的列車效應導致福州市區、

長樂區、馬尾區和閩侯縣出現特大暴雨過程，降水強度的極端性和持續時間之長均是前所未有的。

（2）福州地區在遠離 “海葵”臺風中心，處于臺風外圍環流輻合帶上對流帶中，是造成福州地區9月4—6日特大暴雨的原因。

（3）雷達圖形成中尺度氣旋，且低層有輻合中心、高空有下沉輻散相配合有利于“海葵”臺風暴雨的維持和加強。

（4）福州盆地地形的喇叭口特點對暴雨的強度起一定的增幅作用。

參考文獻

[1] 林武華，林麗萱，李漢菁.2021年“盧碧”臺風異常降水原因分析：以福州地區為例[J].農業災害研究，2022，12（1）：57-59.

[2] 陳淑琴，李英，范悅敏，等.臺風“山竹”（2018）遠距離暴雨的成因分析[J].大氣科學，2021，45（3）：573-587.

[3] 倪鐘萍，魏雪，王斌，等.二次登陸福建臺風對臺州降水影響[J].科技通報，2023，39（12）：5-15.

[4] 楊欣，于東良，胡怡帆.基于風廓線雷達資料的臺風降水過程分析[J].氣象水文海洋儀器，2023，40（4）：85-88.

[5] 崔夢雪，向純怡，張晗昀，等.臺風“杜蘇芮”（2305）引發福建極端強降水的特征分析[J].海洋氣象學報，2023，43（4）：11-20.