台风罗莎引发上海暴雨大风的特点及成因
台风罗莎引发上海暴雨大风的特点及成因
邹兰军夏立
(上海中心气象台, 200030)
提要: 针对受0716 号台风罗莎影响产生的上海大暴雨和大风过程的特点及成因,
利用上海地区地面自动气象站和高空加密观测资料, 结合天气图、N C EP 再分析资料、卫星和雷达资料进行分析。结果表明: 台风罗莎对上海造成的降水分两阶段: 第
一阶段是台风外围云系发展成中小尺度的云团产生的强降水，第二阶段是冷空气与
台风结合的稳定降水。冷空气侵入时间与上海降水开始时间非常吻合。台风北侧副
上海台风什么时候来热带高压带减弱，对流层中高层转南风，加之台风本身蕴涵的丰富水汽，为台风外围
强降水的发展和维持提供了深厚的热力和水汽供应; 干冷空气南下和台风外围暖湿
气流北上使辐合加强，为激发台风外围中尺度对流云团提供了动力抬升机制。由于
冷空气浅薄，台风中高层的环流结构没有被冷空气破坏，使得底层的冷空气较长时间
维持在上海附近，是上海长时间发生强降水而导致暴雨的主要原因。
关键词: 台风罗莎暴雨大风
Anal ysis o n t he Characteristics and Reaso n of  Heavy Rai n and St r o n g Wi n d i n Shanghai Caused by  Typ hoo n  Kro s a
Liu Xiao b o Z o u L a njun Xia Li
( Shanghai Met e o rological Cent er , 200030)
Abstract : By use of A W S and ot h er upper data , N C EP reanalysis , satellite and radar data , t h e reaso n s of heavy rain and st r o n g wind in Shanghai caused by Typ h oo n Kro s a (0716)  during Oct .
7 - 8 , 2007 are analyzed.  Result s show t hat t he p recipitati o n in Shanghai can be divided into t w o p hases : t he first is st ro ng p recipitati o n caused by t he meso2scale cl o ud evolved f ro m t he peri p h ery of t y p h oo n ; t h e seco n d is t h e steady p r ecipitati o n caused by c o m binati o n of cold air and typ h oo n. The time of cold air invasi o n coincides cl o sely wit h t hat of p recipitat i o n in Shanghai .  The invasi o n of cold air is t he main reaso n of heavy rain in Shanghai .  In additi o n t
o t he rich water vapo r of t y2 p h oo n it s el f , t h e subt r opical  high weakens o n t h e  no r t h er n side of  typ h oo n and wind directi o n t u r n s to  so u t h erly  o n t h e  mid2high  level  of  t ropo s p h ere ,  t h e  heat  and  vapo r are  p rovided
资助项目: 上海市科委重大项目分项“洋山港海域大风大雾实时监测和预报技术研究及应用示范”，课题号:06DZ2011
收稿日期: 2008 年1 月10 日;    修定稿日期: 2008 年10 月7 日
fo r  t h e devel op m ent and maintenance of st r o n g p r ecipitati o n  o n  t h e perip h ery of t y p h oo n  .  So u t h 2
wards cold and dry air toget her wit h war m and waterish current o n t he perip hery of t yp hoo n  l ead
to st ro nger co nvergence , w hich p rovides t he dynamic elevati o n mechanism fo r meso 2scale co n vec 2
tive cl o ud o n t he perip hery of t yp hoo n .  Due to t he flimsy cold air , t he war m co re of typ h oo n  o n  t he high levels is not  dest royed.  It  leads to  t he cold air  hovering  near  Shanghai , w hich 
sl o w s
dow n  t h e m oving vel ocit y  of t y p h oo n  and help s  to durative heavy rain in Shanghai . K ey Words : t y p h oo n  Kro s a    heavy rain    st r o n g wind
了 0012 台风引发“8 . 30”特大暴雨的成因 ，认
为第一 、二时段强降水的主要成因是台风环
流与中纬度西风带急流 、冷槽 ( 锋区) 相互作 用 ，而第三段暴雨则是台风本身的影响 。远
距离台风产生的暴雨是实时业务预报难点之 一 ，因此本文将利用非常规资料和常规天气 图以及物理量场分析这次暴雨大风过程的特
点和成因 ，进一步加强对台风外围暴雨大风 形成条件和机理的认识 。
引 言
台风罗莎于 2007 年 10 月 2 日 08 时在 菲律宾以东洋面生成 ，一直沿副热带高压南 侧东南气流方向移动 ,10 月 5 日凌晨加强为 超强台风 , 中心最大风力达到 16 级 , 6 日下 午 3 时 30 分前后在我国台湾
省宜兰县沿海 登陆 ,7 日下午 3 时 30 分在浙江苍南到福建 福鼎之间再次登陆 。登陆时台风近中心最大 风力有 12 级 ,8 日 2 时减弱为热带风暴 ,8 日 17 时左右移出陆地入海 ,8 日 20 时最后一次 编报 。受台风罗莎的引发 ，上海市累积雨量 普遍超过 100 mm ，个别地方还出现了特大暴 雨 ，全市各区都出现了 8 级大风 ，个别站还出 现了 10～11 级大风 ( 南汇的滴水湖 29 . 7 m · s -  1
，宝 山 的 横 沙 岛 25 . 9 m ·s  - 1 , 浦 东 金 桥
21 . 5m ·s  - 1 ) 。 台风灾害多由台风暴雨所引
起 ，因此多
年来登陆台风暴雨 一 直 受 到 广 泛 关 注1 22  。 大量观测事实和研究表明 ，在浙 、闽登陆的台 风往往会给上海地区带来超过 100 mm 大暴 雨 。这类强降雨是台风与中纬度西风槽 、低 空急流以及副热带高压相互作用形成的 ，暴 雨通常出现在台风北部 ，距其中心甚远 ，并具 有一 定 的 中 尺 度 特 征3    。何 立 富 等4    利 用 地面加密观测资料 、F Y 22C 卫星 TBB 资料和 N C E P 再分析资料 , 对 2005 年 8 月 6 —8 日
0509 号台风麦莎登陆后环流结构及暴雨分
布特征 进 行 了 综 合 分 析 。魏 建 苏 等5    探 讨
1 台风罗莎概况 111    台风罗莎介绍
台风罗莎于 2007 年 10 月 2 日 08 时在
菲律宾以东洋面生成 ，生成后一直稳定地沿 着副热带高压南侧的东南气流 ，向西北方向 移动 ,6 日下午 3 时 30 分前后在我国台湾省 宜兰县沿海登陆后 ，在台湾岛转了一圈入海 后 ，又在台湾北部第二次登陆 ，西北移进台湾 海峡北部 , 先 西 行 , 再 转 北 北 西 方 向 北 上 , 7日下午 3 时 30 分突然西折 ，在浙江苍南到福 建福 鼎 之 间 再 次 登 陆 , 然 后 , 在 27 . 3°N  , 120 . 2°E 附近又出现了打转 ，维持 6 个小时左 右 ，突然转向 ，沿着副热带高压北侧的西南气 流移向东北 ，入海后减弱为低压 ( 图 1) 。“罗 莎”最大的特点是 ，移动缓慢 ，并且在登陆点 附近出现了两次打转 ，范围大 ，强度强 ，移动 慢 ，含水量大 , 给 台 湾 和 浙 江 造 成 很 强 的 降 水 。
气 象
第 34 卷
74
图 1  0716 号台风罗莎路径图
112 台风罗莎登陆后对上海造成的风雨影
响
图 2 给出了台风罗莎的移速 、移向和近
中心最大风 力 变 化 图 , 受 台 风 影 响 , 10 月 7 日 18 时降水开始明显加强 ，一直到 8 日 23 时降水基本结束 。7 日 19 时到 8 日 23 时上 海各站 过 程 总 降 水 量 普 遍 超 过 100 mm ( 图
3) ，个别地方还出现了特大暴雨 (最大南汇芦
潮港 247 . 8 m m ，其次是奉贤四团 227 . 2 mm ) 。 其中累积雨量达到 150 mm 以上的地方 ，主要 是在奉贤 、南汇的东南部和青浦的西部以及 闵行区的西部 。
图 3  上海地区自动气象站 2007 年 10 月 7 日 19 时到 8 日 23 时雨量 (a , 单位 : mm )
和最大阵风 ( b  , 单位 : m ·s  - 1 ) 实况图
台风罗莎的天气环境场分析
2 图 4 分别为 2007 年 10 月 6 日 20 时和 8 日 08 时 500h P a 位 势 高 度 ( 实 线) 和 温 度 场 (虚线) 。分析可见 , 6 日 20 时 , 台风北部是 一东西向的高压带 ，副高呈尖头 ，处在发展阶 段 ，且日本海脊发展 ，脊后有暖帄流 ，有利于 副高向北发展 。从 7 日 08 时到 7 日 20 时 , 温度场落后于高度场 ，有利于华北地区槽发 展 ，使大陆高压有减弱 ，而副热带高压逐渐转 为方头型 。到 8 日 08 时 ，温度场超前于高度 场 ，同时东北冷涡出现一根闭合等值线 ，槽发 展成熟 ，大陆高压已经明显减弱 ，方头副热带
图 2  0716 号台风罗莎的移速 (单位 : k m ·h  - 1 ) 、移
向 (0 度为北) 和近中心最大风速 ( m ·s  - 1
) 变化图
从 6 日 9 时开始出现 6 级以上大风 , 7 日下午风开始明显加大 ,8 日风力最大 ,9 日 逐渐减小 ,10 日凌晨风力完全减小 。其中个 别站还出现了 10～11 级大风 (南汇的滴水湖
29 . 7 m ·s
- 1
，宝山的横沙岛 25 . 9 m ·s
- 1
，浦东 金
桥 21 . 5 m ·s  - 1 ) ，洋山港出现了最大 12 级 以上的大风 。
已经转为偏南风 ，风速也有所减弱 ，说明 7 日 20 时开 始 , 副 热 带 高 压 出 现 减 弱 东 退 的 特 点 ，与前述形势场的分析是一致的 。
3  台风罗莎的中尺度特征分析 311
地面中尺度特征分析
图 6 给出的是 7 日 9 时到 8 日 21 时上 海宝 山 站 ( 31 . 24°N  、121 . 29°E  ) 、南 汇 站
(31 . 03°N  、121 . 46°E ) 小时间隔自动站温度 、
气压 、相对湿度 、风速和 6 小时降水变化图 。从图中可以看出 ，宝山站 7 日 19 时左右开始 转偏北风 , 同 时 温 度 缓 慢 下 降 , 气 压 上 升 , 6 小时雨量加大 ，表明地面冷空气开始影响该
图 4  2007 年 10 月 6 日 20 时 (a ) 和 8 日
08 时 ( b ) 500 h  P a 位势高度 (实线)
和温度 (虚线)
高压也略有减弱 。
另外 ，从上海宝山站的高空风演变图 (图 5) 分析 ，对流层中层 ( 500 h  P a 至 400 h  P a) 从 6 日 20 时到 7 日 20 时都为西南风 ，风力逐渐 增强 ，说明这一阶段副热带高压是逐渐增强 的 。但 是 , 到 8 日 0 8 时 , 对 流 层 中 层 的 风 向
图 6  上海宝山 (a ) 和南汇 ( b ) 自动气象站 2007 年 10 月 7 日 09 时到 8 日 02 时降水 (阴影区域 ，单位 :mm ) 和温 、压 、湿 、风变化图
图 5  2008 年 10 月 5 日 20 时至 9 日 20 时
上海宝山站的高空风演变图
气象第34 卷76
站。8 日02 时到07 时降水减弱, 风向再度转为偏东风, 温度也出现短暂上升。但从8 日08 时开始，风向再度转为东北风，温度开始明显下降，气压上升，降水显著增强，一直持续到8 日20 时左右。南汇站自动站温度、气压、相对湿度、风速和6 小时降水变化与宝山站非常一致，不再赘述。由此可见，地面冷空气呈阵性扩散南下，明显影响时段从8 日凌晨开始，冷空气南下影响的时间与降水增强的时间非常一致，从而说明了南下冷空气
和台风外围暖湿气流的共同作用是造成上海地区集中降水的主要原因之一。
7 日20 时( 图略) 冷空气开始影响上海北部地区，上海市各站尽管都转东北风，但温度普遍比北侧江苏南通等站高2～3 ℃，台风
北侧东南偏东暖湿气流到达上海南侧杭州湾。到8 日02 时，冷空气逐渐南压，上海宝山站温度从6 小时前的25 ℃下降到23 ℃，而随着罗莎进一步北上，台风北侧的暖湿气流和扩散南下的弱冷空气在上海形成了明显的
辐合线。到8 日08 时，冷空气进一步扩散南下，上海各站温度又普遍下降了2 ～3 ℃, 但由于台风北上，中尺度辐合线南移缓慢，主要的辐合仍在上海地区。8 日14 时尽管台风进一步北上，但由于冷空气影响逐渐加强，中
尺度辐合线已经移动到杭州湾中部，上海北侧宝山等站降水趋于减弱，而南部各站紧邻辐合线北侧，降水一直持续到8 日20 时左右才逐渐减弱，上海降水基本结束。由上述分析可见，此次弱冷空气在上海移动非常缓慢, 持续时间将近24 小时，它与台风外围东南暖湿气流之间的中尺度辐合是造成上海持续强降水从而造成特大暴雨的主要原因之一。
利用1°×1°的N C EP 再分析资料和实况观测资料，诊断分析第一阶段冷空气南下影
响台风降水的过程。如图7 所示，在7 日08 时，冷空气还未影响上海，由台风带来的水汽也还没有到达上海，低层辐合中心还在浙江中部沿海(图7a) 。到7 日20 时( 图7b) ，随着低层冷空气开始影响上海，同时台风带来的水汽北上，低层辐合中心也到达上海，上海开始出现强降水。由此可见，随着冷空气南下和台风外围暖湿气流北上，辐合加强，为激发台风外围中尺度对流云团提供了动力抬升机制，是此次激发上海大暴雨的主要原因。
图7 1000h P a 相对湿度、散度和风场
a 为7 日08 时,
b 为7 日20 时；阴影区为RH > 90 %
区域，散度虚线为负值，实线为正值，单位: s- 1
312 高空加密观测和风廓线资料分析
(1)  从上海宝山气象站2007 年10 月5 日08 时到9 日08 时各高度层温度变化图(图8a) 分析来看，从7 日20 时开始,850 h Pa 以下各层温度同时下降，而500 h Pa 温度变化不大，说明此次冷空气扩散南下主要在对流底层，冷空气较为浅薄。和前述地面分析一

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