2018年赤峰地区罕见台风暴雨大暴雨过程诊断分析
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来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2020年第06期
摘 要：本文利用NCEP/NCAR FNL 1°×1°逐6小时再分析资料，高空、地面常规观测数据、卫星及区域自动站资料，针对2018年7月24日至25日受台风“安比”影响的赤峰地区的暴雨及大暴雨过程进行了诊断分析，得出以下结论：（1）赤峰市这次暴雨大暴雨过程主要是由高空急流、台风、低空急流以及台风倒槽相互耦合造成的.（2）强的水汽通量辐合区与未来24小时强降水区有较好的对应关系，同时强降水落区的趋向和水汽通量的辐合走向较为一致.（3）700hPa垂直速度和850hPa涡度的空间分布与强降水的落区变化相对应，绝对涡度正值中心略落后于垂直速度负值中心.（4）由于暴雨的出现，空气中饱和的水汽凝结，释放大量潜热，导致假相当位温的突然增大，出现了下凹的现象.（5）可见光云图上，台风中心
云系比较密实，同时其外围螺旋云系也比较清晰;红外云图上，台风中心及北侧螺旋雨带云顶亮温较低;水汽图上，台风中心及螺旋雨带携带大量水汽，表现白亮.
关键词：暴雨;台风“安比”;物理量诊断;云图分析10级台风
中图分类号：P41 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2020）06-0040-04
引言
华北是我国东部夏季三大降雨区之一，受季风系统及西太平洋副热带高压的影响，暴雨是华北地区夏季最频发的灾害性天气之一.华北暴雨的次数虽少，但分布范围广，降水强度大，导致预报难度大[1-3].突发性暴雨或持续性暴雨常常引发城市内涝、山洪、地质灾害和中小河流洪水等次生灾害，严重影响人民的生活以及生命财产安全[4].近些年来，随着全球变暖的形势日益严峻，极端天气频发，造成的灾害也越来越严重.因此，对暴雨的进一步研究和准确预报一直是气象预报工作者的关注重点.20世纪80年代以来，虽然有一些对华北暴雨的研究工作，但相对我国华南和长江流域暴雨的研究工作，无论是深度和广度都是很不够的[5-20].内蒙古地域东西狭长，造成灾害天气的影响系统往往不一样，赤峰地区处于内蒙古东南
部，其暴雨有著华北暴雨的共同特点，预报难度也较大.同时由于赤峰地区深处内陆，“安比”台风成为自1949年以来首个进入内蒙古的热带气旋.“安比”台风的生消史如下：2018年7月12日2时许，一个热带扰动在菲律宾以东的西北太平洋洋面上生成，美国海军研究实验室将其编号为“94W”.当日15时许，日本气象厅认定为“低压区”.2018年7月13日5时30分，联合台风警报中心对其在24h内形成热带气旋的机会给予“LOW”的评级.当日14时许，联合台风警报中心将其在24h内形成热带气旋的机会提升为“MEDIUM”.2018年7月14日9时许，联合台风警报中心取消评级.2018年7月16日2时许，联合台风警报中心再次对其在24h内形成热带气旋的机会给予“MEDIUM”的评级.2018年7月17日9时许，日本气象厅将其升格为热带低气压.当日21时许，日本气象厅再次升级为热带风暴，并将其命名为“安比”，“安比”一名由柬埔寨提供，是首次使用，名字意义为一种原产于东部非洲的酸豆树.至此，2018年太平洋上第10号台风正式生成.2018年7月20日上午，台风“安比”加强为强热带风暴级，中心附近最大风力达10级（25m/s），中心最低气压为985hPa，七级风圈半径230～400公里.2018年7月22日12时30分前后，台风“安比”的中心在上海市崇明岛沿海登陆，登陆时中心附近最大风力达10级（28m/s），中心最低气压为982hPa.成为1949年以来第3个直接登陆上海的台风.2018年7月24日，台风“安比”继续北上，北京、天津和辽宁等地受到明显影响，出现大范围强降水天气.
2018年7月24日23时前后台风“安比”进入我市，强度为“热带风暴”级，25日02时，台风“安比”减弱变性为温带气旋，强度持续减弱，中央气象台停止编号.
2018年7月24日06时至26日07时，受北上台风“安比”的影响，赤峰市出现大范围强降水天气，据统计，赤峰市宁城县、阿鲁科尔沁旗、巴林右旗部分乡镇遭受暴雨洪涝灾害，受灾人口40914人，转移安置人口13人，农作物受灾面积7069.36ha，成灾面积3943.38ha，绝收面积743.54 ha;经济作物受灾面积0.53ha，其中绝收面积0.53 ha;草场受灾面积635.4ha，死亡牲畜59头（只）;56户农户进水，损坏房屋6间，因灾倒塌棚圈37座，损坏牲畜棚圈66间，林地受灾3.3ha，淹没机电井22眼.造成直接经济损失3411.64万元，其中农业经济损失3328.18万元，家庭财产损失83.46万元.
本文利用NCEP/NCAR FNL 1°×1°再分析资料、常规观测数据、卫星及自动站资料，针对2018年7月24日至25日发生在赤峰地区的暴雨及大暴雨过程进行了诊断分析，以期得到一些有意义的结论，对赤峰地区暴雨预报积累经验有着一定的科学意义.
1 降水特点分析
7月24日06时至26日07时，赤峰市出现大范围强降水天气，暴雨以上量级的降水主要集中在阿鲁科尔沁旗中部、巴林左旗东南部、巴林右旗南部、翁牛特旗中部、松山区东部和南部、红山区、元宝山区、喀喇沁旗大部和宁城县大部地区，全市共出现101.9～189.9mm21个站，50.3～97.5mm68个站，25.3～49.5mm44个站，10.0～24.9mm37个站，10mm以下65个站，最大降水量出现在阿鲁科尔沁旗沙日塔拉站189.9mm，小时最大雨强出现在阿鲁科尔沁旗沙日塔拉站07月24日20时40.7mm.市区降水量90.0mm.选取这次降水量最大的2个站逐小时的雨量分布（图1）来看，白天降水主要集中在赤峰市南部地区，并逐渐向东北移动，傍晚开始，赤峰市北部地区出现明显降水.这次降水的小时雨强多在15～40mm/h.降水强度大，维持时间长，造成了赤峰市2018年最强的降水.
2 高空和地面天气形势分析
200hPa，赤峰市始终处于高空西风急流入口区的右侧，高层具有明显的辐散特征，抽吸作用使地面减压，地面流场的气旋性增加，上升运动加强，使降水进一步增强.24日02时，台风“安比”已经移动到山东北部与河北南部的交界处，此时，西太平洋副热带高压已经明显东退，与大陆高压打通，在东北地区形成高压坝阻挡，系统移动速度缓慢;中纬度西风带
上多短波活动，冷空气活动频繁;低层台风外围的偏南风急流已经开始渐渐影响赤峰市，同时相对湿度开始慢慢转好，随着台风继续北上，赤峰市西南部降水率先开始.到了24日08时，西太平洋副热带高压进一步东退，同时，位于内蒙古中西部的短波槽东移与台风合并且有所加强，赤峰市处于高空槽前偏南气流控制，台风进一步北上，已经到达北京地区，其东部的偏南风急流已开始向赤峰市北部深入，同时，赤峰市南部已经开始受台风北部的东风辐合的影响，低层的相对湿度场逐渐转好，地面形势为台风倒槽顶部的东风辐合区逐渐控制赤峰市南部，赤峰市南部开始出现降水.到了24日14时，台风“安比”继续东北上，已经到达河北北部一带，赤峰市南部降水已经维持一段时间，雨带在缓慢向东北方向推进，低层风速已经达到20m/s，在赤峰市南部出现了一些大风天气，同时，北部偏北地区受东南风与北风切变线的影响，也开始出现降水.到24日20时，台风继续东北上，此时降水主要集中在赤峰市东北地区，阿旗南部、巴林左旗南部处于低空急流出口区的左侧，地面形势场上，受低压倒槽顶后部的影响，地面有明显的风场辐合的情况;受冷空气持续侵入影响，台风开始减弱，到25日02时以后，随着赤峰市低层渐渐转为北风控制，受台风影响的降水基本结束.通过对高空及地面形势场的分析，可以看出，赤峰市这次暴雨大暴雨过程主要是由高空急流、台风、低空急流以及台风倒槽相互耦合造成的.这次降水的暴雨大暴雨落区与台风路径一致，呈现出从东北向西南走向，暴雨区主要位于台风北侧的辐合带中.
3 暴雨的诊断分析
3.1 水汽条件分析
暴雨发生条件中包括动力条件和水汽条件，除了局地水汽条件好以外，还需要有源源不断的水汽输送，大量水汽在降水区的辐合，才有可能造成暴雨.从水汽通量散度、风矢量与比湿场的分布于演变发现，台风“安比”的风雨分布是极不均匀的，水汽通量的辐合区基本位于台风的北侧，而南侧则为水汽通量的辐散区.24日08时，水汽通量辐合区主要位于北部一带，中心最大值达到8×10-5g/（m2·Pa·s），赤峰市南部宁城县一带有弱的水汽通量的辐合，数值约为2×10-5g/（m2·Pa·s），水汽通道随着台风北上已经开始建立，为暴雨过程提供了充足的水汽条件.到14时，随着台风东北上，赤峰市南部水汽通量辐合加强，中心达到9×10-5g/（m2·Pa·s），同时水汽通量辐合区开始向东北扩散.到24日20时，水汽通量辐合区继续扩大，从赤峰市松山区东部到通辽市北部都出现了明显的水汽通量的辐合，中心主要位于赤峰市中部到东北部，中心值为8×10-5g/（m2·Pa·s）.到25日02时，随着台风减弱为低压环流并逐渐移出赤峰市，赤峰市低层转为东北风控制后，大部地區转为水汽通量的辐散区，降水开始明显减弱并渐渐趋于结束.比湿方面，赤峰市大部地区达到14g/kg，为暴雨的发生提
供了充足的水汽条件.可见，强的水汽通量辐合区与未来24小时强降水区有较好的对应关系，同时强降水落区的趋向和水汽通量的辐合走向较为一致.
3.2 垂直速度和绝对涡度的空间分布
700hPa垂直速度和850hPa涡度的空间分布与强降水的落区变化也有较好的对应关系.24日08时，垂直速度负值中心和绝对涡度正值中心位于河北东部地区，上升运动区北部刚刚压到赤峰市南部地区，其余地区多为下沉运动区.到24日14时，垂直速度负值区和绝对涡度正值区向东北移动，垂直速度负值中心-1.5×10-2hPa/s已经北抬至翁牛特旗中部地区，喀喇沁旗、松山区、红山区、元宝山区以及宁城县大部已经处于明显的上升运动区，与降水的落区基本一致.24日20时，上升运动进一步加强，垂直速度负值中心已经达到-4×10-2hPa/s，同时，绝对涡度的正值区也已经移到赤峰市东部一带，以后两个中心继续东北移，强度略有减弱，到25日02时，已经移出赤峰地区，到达兴安盟东部地区.绝对涡度正值中心略落后于垂直速度负值中心.
为了进一步分析24日台风暴雨落区的非对称分布，对24日14时和24日20时垂直速度和绝对涡度分别沿热带风暴中心所在经度做垂直剖面图.分析发现，垂直速度和绝对涡度在热带
风暴中心南北两侧有非常明显的非对称分布.24日14时，沿118°E的剖面上，热带风暴所在纬度的北侧为明显的上升运动区，相反南侧却是垂直速度的正值区，正负速度对位于500hPa高度处，可见，热带风暴北侧中低层是强烈的上升运动区，绝对涡度中心则在500hPa、850hPa各有一个中心，中心值达到5.5×10-4s-1以上.到24日20时，随着台风的北上，沿着120°E进行剖面，可以看出，垂直速度和绝对涡度的垂直分布仍然维持这一特点，在台风北侧为强烈的上升运动，且最高可达到300hPa左右，辐合层较为深厚.
3.3 假相当位温场分析
从假相当位温场的分布来看，台风“安比”携带丰富的水汽和能量，24日08时，位于北京地区的“安比”的θse达到356K，而其北侧的高能舌已经伸展至赤峰市南部地区，对应辐合上升区，在赤峰市南部已经开始出现降水;随着台风“安比”的东北上，暖湿空气不断向北推进，同时较强的低空西南急流和水汽和能量不断向北输送，导致赤峰大部地区位于θse大于352K的高能区内，到20时，台风继续东北上，同时北方的冷空气不断南下，在赤峰市东北部出现假相当位温密集带，此时在阿鲁科尔沁旗南部出现了40mm/h的短时强降水.
从24日14时对118°E剖面图（图2a）上可以看出，由于暴雨的出现，空气中饱和的水汽
凝结，释放大量潜热，导致假相当位温突然增大，从而出现下凹的现象.
2 高空和地面天气形势分析
200hPa，赤峰市始终处于高空西风急流入口区的右侧，高层具有明显的辐散特征，抽吸作用使地面减压，地面流场的气旋性增加，上升运动加强，使降水进一步增强.24日02时，台风“安比”已经移动到山东北部与河北南部的交界处，此时，西太平洋副热带高压已经明显东退，与大陆高压打通，在东北地区形成高压坝阻挡，系统移动速度缓慢;中纬度西风带上多短波活动，冷空气活动频繁;低层台风外围的偏南风急流已经开始渐渐影响赤峰市，同时相对湿度开始慢慢转好，随着台风继续北上，赤峰市西南部降水率先开始.到了24日08时，西太平洋副热带高压进一步东退，同时，位于内蒙古中西部的短波槽东移与台风合并且有所加强，赤峰市处于高空槽前偏南气流控制，臺风进一步北上，已经到达北京地区，其东部的偏南风急流已开始向赤峰市北部深入，同时，赤峰市南部已经开始受台风北部的东风辐合的影响，低层的相对湿度场逐渐转好，地面形势为台风倒槽顶部的东风辐合区逐渐控制赤峰市南部，赤峰市南部开始出现降水.到了24日14时，台风“安比”继续东北上，已经到达河北北部一带，赤峰市南部降水已经维持一段时间，雨带在缓慢向东北方向推进，低层风速已经达到
20m/s，在赤峰市南部出现了一些大风天气，同时，北部偏北地区受东南风与北风切变线的影响，也开始出现降水.到24日20时，台风继续东北上，此时降水主要集中在赤峰市东北地区，阿旗南部、巴林左旗南部处于低空急流出口区的左侧，地面形势场上，受低压倒槽顶后部的影响，地面有明显的风场辐合的情况;受冷空气持续侵入影响，台风开始减弱，到25日02时以后，随着赤峰市低层渐渐转为北风控制，受台风影响的降水基本结束.通过对高空及地面形势场的分析，可以看出，赤峰市这次暴雨大暴雨过程主要是由高空急流、台风、低空急流以及台风倒槽相互耦合造成的.这次降水的暴雨大暴雨落区与台风路径一致，呈现出从东北向西南走向，暴雨区主要位于台风北侧的辐合带中.
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