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2006~2015年浙江台风暴雨物理量分析

2019-11-10潘钦财

科技风 2019年30期
关键词:台风

潘钦财

摘 要:选取浙江省国家级地面气象站逐日降水观测资料,对近十年(2006~2015年)浙江省的台风暴雨进行分级,并对相应的影响台风进行分类对比分析。分析结果表明:台风带来的严重暴雨主要分布在浙江沿海一带,自海岸线往西180公里范围内,呈带状,有两个强降水中心;严重暴雨通常出现在低层水汽通量辐合、水汽饱和、低层辐合高层辐散、位势不稳定θse为正值的区域。

关键词:台风;暴雨分布特征;物理量分析

1 资料和方法

选取2006~2015年十年间影响浙江的所有台风,以台风登陆当日为界,取前3天后2天共6天为台风影响期,统计浙江省共71个基本站的日降水量,选取有一个站点以上的日降水量达到暴雨强度的台风作为研究对象,共选取了33个台风个例,以影响期间的降水最强的那天作为分析日和对比分析时间。

日降水量采用浙江省所属气象站的逐日地面站降水量资料(12UTC-12UTC),环境形势场分析和物理量分析采用NCEP最后分析资料(final analysis,FNL),水平分辨率为1°×1°。

文中分析时刻:T0、T1和T2时刻。T0指分析日日降水量的起计时刻(前日12UTC);T1指日降水量的中间时刻(当日00UTC);T2指日降水量的结束时刻(当日12UTC)。

2 台风暴雨及其影响台风分类

为有利于对比分析,根据台风影响期间全省出现日降水量达到暴雨强度的站数,将全省降水强度及其影响台风分为三类:(1)强影响台风(以下简称STC),全省10个站以上达到暴雨强度,降水强度称之为严重暴雨,共计16个;(2)一般影响台风(以下简称NTC),全省5-9个站达到暴雨强度,降水强度称之为常规暴雨,共计9个;(3)弱影响台风(以下简称WTC),全省4个站以下达到暴雨强度,降水强度称之为一般降水,共计8个。

3 分类台风的降水分布特征

台风平均降水分布和STC的严重暴雨分布,分布范围和特征向相一致,主要分布在浙江沿海一带,自海岸线往西陆地180公里范围内,呈带状,有两个强降水中心,分别位于浙南地区和浙中沿海(三门湾沿岸),尤以浙南地区降水强度大、范围广,其中浙南地区的文成、泰顺、平阳和苍南四县降水强度为最强,平均日降水达到100毫米以上。NTC的常规暴雨和WTC的一般降水的落区虽然主要也集中在浙江中南部沿海地区,但降水强度较弱。

通过对台风行进路径和暴雨落区的相关统计,STC的严重暴雨落区主要分布在台风行进路径的左侧约150公里、路径右侧约380公里范围内,NTC由于强度较弱,其暴雨落区虽然分布很广,在台风行进路径的左侧100-500公里范围内,但降水强度不强,落区也较少成片,WTC由于台风距离浙江较远或强度较弱,其浙江境内的暴雨落区大多远离台风行进路径,而且比较零散强度较弱。

4 物理量分析

4.1 850hpa水汽通量散度分析

水汽通量散度是指单位时间内,大气单位体积内辐合进来或辐散出去的水汽量,单位为10 -5 kg/(hpa*s*m2),计算公式:F=1gSymbolQC@

h·(q·V→),其中,g是重力加速度,V是风的水平向量,q是比湿。

如果F>0,则水汽通量是辐散的,表示该体积内水汽减小;如果F<0,则水汽通量是辐合的,表示水汽量增加。全部33个个例中,暴雨当日F<0的29个,占87.9%。其中,STC中,F<0占87.5%,其中F<-10(水汽通量辐合较强)占62.5%;NTC中,F<0占100%,但其中F<-10只占11.1%。WTC中,F<0占75%,未出现F<-10;此外F>0占25%。

以上分析可见,大气低层水汽通量辐合(F<0)是形成暴雨的重要条件,暴雨的平均强度和低层水汽通量辐合值呈正相关,辐合越强(F<-10)暴雨也越强。

4.2 850hpa湿区分析

温度露点差(T-Td)是表示空气水汽饱和程度的物理量,差值越小表示空气中水汽越饱和,通常T-Td≤2~3℃时认为是饱和湿区,以下是850hpa的湿区分析。

通过分类台风的湿区的对比分析,STC与NTC台风暴雨落区T-Td≤2℃,WTC台风暴雨落区T-Td≤3℃,暴雨落区与饱和湿区相一致,水汽越饱和,暴雨强度也越强。

4.3 850hpa垂直速度和水平散度分析

垂直速度(ω)是速度在铅直方向的分量,单位为10 -3 hpa/s,一般情况下,大气是不可压的,垂直速度和水平散度是相对应的,二者的结果基本吻合。STC中,所有个例都有上升运动,其中87.5%的个例(14个)有较强的上升运动,ω≥10*10-3 hpa/s,并出现明显的辐散;NTC中,只有22.2%(2个)的个例有较强的上升运动,ω≥10*10-3 hpa/s;66.7%(6个)的个例没有明显的上升运动,ω<5*10-3 hpa/s;WTC中,则只有12.5%(1个)的个例有较强的上升运动,ω≥10*10-3 hpa/s以上,而87.5%(7个)的个例都没有出现明显的上升运动,ω<5*10-3 hpa/s。

分析可见,高层辐散或低层辐合是台风严重暴雨发生的重要条件,发生台风严重暴雨时,在低层常常伴有较强的垂直速度,在散度场上,常有低层辐合、高层辐散的散度场相配合,低层辐合在925~850hpa表现明显,高层辐散一般在300~200hpa,而常规暴雨和一般降水则很少或未出现这种散度场的配合。

4.4 位势不稳定分析

由于中小尺度的对流系统是台风强降水的主角,因此穩定度的分析很有必要,本文分析了500hpa与850hpa假相当位温θse的差值,定义θse=θse(500hpa)-θse(850hpa),θse>0表示位势不稳定,正值越大,位势不稳定越强。

严重暴雨(STC)87.5%发生在θse为正值的区域;普通暴雨(NTC)和一般降水(WTC)则大部或全部发生在负值的区域;普通暴雨77.8%发生在负值区;一般降水100%发生在负值区。

以上分析表明,θse与台风暴雨强度具有较强的正相关性,θse越大,暴雨强度越强。台风严重暴雨发生期间,θse为正值,特大暴雨时为5~10K,甚至达到10~20K。

参考文献:

[1]叶子祥.台站台风预报服务方法和思路.气象出版社,2013.

[2]朱乾根,等.天气学原理.气象出版社,2007.

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