台风“烟花”引发的商丘持续性暴雨天气诊断分析
摘要:利用MICAPS资料、FNL1°×1°再分析资料、多普勒天气雷达资料、风云卫星资料、商丘市国家气象站及区域自动站降水等资料对“烟花”台风对商丘的影响过程进行了分析,结果表明:此次过程范围广、强度大,造成商丘区域性大暴雨天气,致灾性强;形势场上,高空辐散抽吸作用、低层辐合上升强,大气环流形势稳定,台风移速缓慢;在强降水时间段,商丘上空低空急流明显,输送了大量水汽和能量;物理量场分析,散度场上强辐合中心、垂直螺旋度大值区、水汽强辐合区和垂直速度大值区配合较好,对应强降水时段,并且上升运动中心下降降水增强,上升运动中心上升降水减弱;这一过程中,影响台风路径和移动速度的主要是副热带高压、中纬度西风带和外围引导气流的共同作用,台风逆时针打转主要由双台风的相互引导所造成。
关键词:台风暴雨;物理量;台风路径
引  言
台风多发生在7-9月份,生成于热带洋面上,能量、水汽充足,破坏力强、危害性大,属于气
旋性环流系统,常给内陆带来暴雨和内涝。商丘市属于黄河冲积平原,地势基本平坦,由西北向东南微有倾斜,降水时空分布不均,变率大,自西北向东南逐渐增加,四季雨量差异明显,一半以上的降水集中在夏季,占年降水量的54%。近年来商丘台风暴雨每年都有发生,2018年8月18日,第18号台风“温比亚”影响商丘地区并造成大暴雨和特大暴雨。
很多学者对台风暴雨进行了诸多研究,台风暴雨与台风路径、台风强度、低空急流、弱冷空气活动、台风内部中小尺度对流活动、地形作用等许多因素有关[1]。王军等[2]指出强降水落区位于水汽通量辐合高值区与能量锋重叠的地区,集中于倒槽底部的地面辐合线附近。吴海英等[3]指出冷空气与低压倒槽内暖湿空气结合引起锋生,促进中小尺度对流发展,引发局地特大暴雨。李英等[4]研究了登陆台风Rananim( 0414) 环流内中尺度幅合线的形成和作用。丁一汇等[5]在研究河南“75.8”暴雨时指出,T503 号台风(Nina)深入内陆后与弱冷空气的接触是造成这次特大暴雨的主要原因之一。任丽等[6]对1710号台风“海棠”残余环流北上引发的东北地区北部的大暴雨过程进行中尺度分析。
2021年7月27至29日,受第6号台风“烟花”影响,商丘出现暴雨大暴雨天气,本文采用MICAPS资料、FNL1°×1°再分析资料、多普勒天气雷达资料、风云卫星资料、商丘市国家气烟花易冷下载
象站及区域自动站降水资料,对台风“烟花”影响商丘期间的形势场、台风移动路径及速度、物理量场、水汽输送条件等方面进行分析,总结预报经验,为以后的台风相似过程预报提供借鉴。
1 台风“烟花”概况及影响
第6号台风“烟花”生成于西北太平洋洋面上,于7月20日加强为台风级,7月25日12时30分前后在浙江省舟山市普陀区沿海登陆,登陆时中心附近最大风力13级(38米/秒),7月26日9时50分前后在浙江省嘉兴平湖沿海再次登陆,随后一路缓慢向西北方行进,27日9时其中心位于江苏省溧阳市境内,27日15时台风中心位于江苏省南京市高淳区境内,中心附近最大风力8级、风速18米/秒,中心最低气压为985百帕,受台风外围云系影响,商丘西部出现对流性降水,台风主要影响商丘时段28日至29日前半夜。
27-29日“烟花”影响商丘地区并造成区域性暴雨大暴雨天气,总站点195个,其中降水量100~250毫米的站点有128个,50~100毫米的站点有63个,最大降水量出现在睢阳区宋城182.9mm,最大小时雨强出现在民权王庄寨38.5mm(29日00-01时)。“烟花”影响期间,平均风力5~6级、极大风力7~9级,极大风速16.2m/s(宁陵)~22.7 m/s(永城、虞城),出
现在28日12时至29日01时之间。8个国家级观测站点雨量:商丘120.2毫米、永城102.6毫米、夏邑145.4毫米、虞城159.5毫米、柘城79.3毫米、宁陵119.4毫米、民权81.9毫米、睢县56.5毫米,具体雨量分布如图所示(图1)。
图1  2021年7月27日08时-29日08时商丘市降水量分布及商丘站逐小时雨量图
2 天气形势分析
2.1 高低空形势场分析
28日20时台风 “烟花”的中心位于安徽省淮南市潘集区境内,位置为32.8°N、116.9°E,中心附近最大风力7级、风速15m/s,中心最低气压为985hPa,此时台风在安徽淮南地区打转,
移动缓慢。200hPa(图2)南亚高压增强,高压脊线向东伸展至100°E附近,商丘位于南亚高压左前侧的分流区,辐散抽吸作用强,有利于上升运动;500hPa上由于台风的非对称性,环流经向度明显加强,商丘处于台风倒槽顶部的偏东气流里,副高大幅减弱,588线已经退到日本以东海面上,同时贝湖东南部到陕西一带有一低槽,槽后西北气流携带弱冷空气南下;850hPa上台风倒槽从安徽北部伸到山东地区,倒槽顶部偏东风急流向商丘上空输送水汽和能量,台风仍保持比较明显的螺旋结构;地面上台风中心位于河南东南地区,商丘处于台风倒槽顶部的东北气流里,安徽北部到商丘的偏东风辐合明显,有利于上升运动。“烟花”北上过程中与冷空气相遇,同时大气环流形势较为稳定,台风移速缓慢,并且出现打转现象,从而导致降水持续时间长,商丘出现暴雨大暴雨天气。
图2  7月28日20时200hPa(a)、500hPa(b)、850hPa(c)、地面(d)形势场
2.2 急流分析
高、低空急流与暴雨关系密切,我国暴雨通常产生在高空急流的右后方、低空急流的左前方。对925hPa低空急流的分析表明(图3),27日08时,台风“烟花”中心位于江苏南部,商丘市处于台风西北侧的偏东气流中,27日20时,台风“烟花”处于江苏西南部,商丘市处于低压的西北部、东北风急流中,28日02时至08时,台风“烟花”中心位于安徽中部地区,商丘位于低压西北部,受东北气流控制,此时急流区范围在商丘的东部,强度大。随着台风不断西进北移,急流区也不断随之移动,14时至20时台风“烟花”中心位于安徽北部地区,商丘位于低压西部、偏东北气流中,此时风力加大,急流区范围主要位于台风北侧和西侧,范围广,强度大,且位于商丘市上空,急流中心最大风速达到了26m/s以上,且在商丘地区有明显的风向辐合,对降水的产生十分有利,29日02时至08时,台风北抬,急流带减弱,急流区域减小,对应降水减弱。