台风“玲玲”对长春龙嘉机场降水的影响分析

台风“玲玲”对长春龙嘉机场降水的影响分析

王玥

吉林空管分局气象台预报

摘要：利用（逐日NCEP再分析）、常规观测、卫星云图等资料，分析了1913号台风“玲玲”路径和降水变化的原因，并对“玲玲”的物理量特征进行了诊断分析。结果表明：副热带高压外围引导气流较强时，台风沿引导气流方向行进，引导气流较弱时，台风受高空槽的吸引，移动路径产生向西的分量；中低层的冷空气的侵入，破坏了台风自上而下的暖心、不对称结构，呈现了上暖下冷的稳定结构，趋于向温带气旋变性。“玲玲”影响吉林前期主要受台风外围气流影响，水汽厚度浅薄，但维持时间长，产生的累计雨量较大。后期台风残余云系，在冷空气的作用下，冷暖空气交界处激发出整层上升运动，同时在台风外围水汽、偏南水汽共同作用下水汽厚度增加，更充沛的水汽来源为更强降水提供了有利的水汽条件，在吉林中东部产生暴雨天气。

关键词 ：台风路径 台风变性 降水 诊断分析

引言

热带气旋每年都会给沿海国家带来严重的灾害，因此，各国气象工作者对热带气旋的路径、强度、维持机制及相应的风雨影响做了大量研究。对于影响热带气旋移动路径的因素较多，陈联寿等研究指出，台风周围大尺度环境基本气流对台风运动具有主要作用。台风运动方向和移速的突变大多与大尺度环流系统的调整、进退和强度密切相关。台风周围天气尺度系统对台风运动也有重要的作用，这种作用会产生台风运动的突然改变方向。杜惠良等也则通过诊断分析指出，台风残留低压、副高边缘的暖湿气流和北方的弱冷空气共同作用，有利于产生大暴雨天气。

1913号台风“玲玲”于2019年9月2日在西太平洋洋面上生成，直向偏北方移动，9月7日在朝鲜西部登陆。7日午后到8日，首先对辽宁造成风雨影响之后，一路向北移动，逐渐靠近吉林省通化市。到8日“玲玲”影响结束，整个历程历时14小时20分。

本文对1913号“玲玲”台风移动路径、北上变性后对长春龙嘉机场的降水影响进行分析总结。

1、降水过程   

受1913号台风“玲玲”影响，长春龙嘉机场（125°E,43°N）9月7日13时20分开始出现小雨，7日18时31分转为中雨，7日22时51分转为小雨，直至8日03时40分，过程降水量93.5毫米。其中，7日23点8日00点小时降水量超过15毫米。（图1）受此次台风影响，本场共有72架次航班受到了严重影响，其中延误航班40架次，备降3架次，取消28架次，返航1架次。

WRF预报与实况对比（红色为实测每小时降水，蓝色为预报每小时降水，量级略微偏低，实际略微滞后）（图1）

2、副热带高压演变与台风移动

500hpa西太平洋副热带高压（以下简称副高）588等值线演变图可以看出（图2、图3、图4）7日08时—7日14时—7日20时副高脊线呈东西向，台风在东南气流的引导下向西北方向移动，7日08时—14时，副高高压与中高纬脊线叠加，经向度加大，有利于台风向正北方向移动。7日14时—20时副高西脊点东撤，其引导气流减弱。另外，从9月7日6:00的红外云图上（图5）可以看出“玲玲”结构不对称，西侧有干冷空气卷入，台风眼填塞。在台风逐渐登陆（图6）过程中，由于冷空气的中底层侵入变性为温带气旋，强度减弱为热带风暴，加上登陆后地面摩擦，夜间日变化的作用，台风路经地的风力迅速减小。在长春中低空有急流输送。因此，7 日夜间有稳定较强降水， 8 日白天虽然有较强的低空急流，但稳定的大气层结中，减弱变性的热带气旋产生的稳定降水强度变小。

2019年9月7日08时500hPa高度+风场（图2）    2019年9月7日14时500hPa高度+风场（图3）

2019年9月7日20时500hPa高度+风场（图4）            2019年9月7日6：00红外云图（图5）

2019年9月7日08—20时台风“玲玲”的移动路径（图6）

3冷空气与台风暖湿空气相互作用产生的风雨影响

3.1冷空气中层入侵

7日08时500hpa（图7），西风带系统较弱，“玲玲”位于副高西侧，受副高后部的偏南气流影响，台风持续北上。另外，在贝加尔湖以北有明显的低涡生成。从图中可以看出，由渤海湾经辽宁南部有一高空短槽，在7日20时500hpa（图7）台风加速北上到43°N左右，在辽宁大部和吉林南部上空出现一低压中心，在7日20时700hpa（图8）西北侧有一明显的冷中心与台风变性后的热带低压相配合，在低涡后部冷空气得以补充加强，低涡西部的偏北风增大16m/s，并存在8℃的变温。7日20时850hpa（图8）上低空急流显著，因此，冷暖空气在吉林中东部交汇。综上分析，台风在北上过程中，500hpa上副高呈现块状结构，副高西侧偏南急流带，引导台风不断北上，并为其提供水汽和动热力条件，对台风的路径起到了重要作用。

2019年9月7日08时、20时500hpa天气图(图7)

2019年9月7日20时700hpa、20时850hpa天气图（图8）

3.2低空急流

在20时850hpa的高空图上(图8)，副高边缘及台风东侧东南气流风速达到20m/s，台风南侧和西侧风速达到12-16m/s，此时吉林大部分地区出现强降水天气。7日8：00 850hpa低空有一支西南急流出现在孟加拉湾中南半岛至北部湾，后进入低压环流中。同时，在副热带高压西侧和北侧边缘，水汽分布有明显的非对称结构特征，湿区分布不对称性更明显，“玲玲”的水汽分布非常的集中，来自日本海和西太平洋的东南急流与西南急流在吉林地区辐合加强，持续时间较长，气流交汇区域与强降水落区对应，推动强降水天气出现。

2019年9月7日20时850hpa天气图（图8）

3.3雷达分析

7日8:00，位于长春龙嘉机场雷达东南方150公里处开始逐渐出现降水回波，最初是一条东北-西南向的弱带状回波，开始迅速加强，中心强度达到35-40dbz，并缓慢向西北方向移动，影响长春龙嘉机场，7日18：30—22：50时回波（图9）在机场加强，之后回波带向西北方向移动。

7日10：00径向风逐渐由偏东风逐渐向东北风为主，这与大气实际风场一致。零速度带为西北东南向，在机场呈比较平直的直线型。零速度带在西北角的农安，在东南角的万昌处分别出现“拐点”，负速度区向正速度区凸起，形成中尺度辐合线。雷达强度产品上，对应速度场上的中尺度波动，以机场为中心，沿着一个“Π”型，有回波带加强过程，并且在速度图上负速度达到-25至-30m/s，正速度达到30m/s。并且速度场上的波动超前于强度变化10分钟左右。

与速度图上两次中尺度波动相对应，在回波顶高度图上相同位置回波顶高一度达到10km，说明中尺度辐合线对对流系统发展有一定的触发作用。

2019年9月7日20：20强度图和19：43径向速度图（图9）

3.2层结不稳定产生

从7日的08时和20时两个时次的T-lnP 图（图10）对比，可以看出，在08时长春 站400 hPa 下存在中干上湿的结构，抬升指数与k指数数值显示前期长春上空整层大气处于层结不稳定。7日 20 时长春T-lnP 图上( 图10)可以看到，20时长春站上空的大气湿层深厚，几乎整层饱和，最大湿层厚度达到200hpa附近，深厚湿区位于台风的东西侧和北侧，西侧偏南风直接从高层向下延伸到700hpa 。长春站上空6公里垂直风切变为14.7 m /s。可见如果稍有抬升作用就可以产生对流，导致不稳定能量释放，产生强降水。

2019年9月7日08时、20时T-lnP 图上( 图10)

4物理量诊断分析

4．1动力条件

     从长春地区的散 度、垂 直 速 度 纬 向 剖 面 图 看 到( 图11a、11b、11c、11d)，(7 日 14 时—8 日 02 时 )龙嘉机场125 °E附近表现为低层辐合、中高层辐散的整层上升运动区，最强垂直上升运动中心位于中层达 － 1. 4Pa / s 。而在长春地区上空东侧的台风中心7 日 20 时上空 500 hPa上下各有一对辐合、辐散中心及上升运动中心，中下层的上升运动中心较强为 － 1. 6 Pa / s，8 日 02时长春上空的上升运动逐渐减弱。

             (a)                        (b)

                 (c)                                (d)

2019年9月7日20日散度剖面图11（a），7日14时、20时、8日02时垂直速度剖面图11（b）11(c)11(d)

4.2热力条件

沿龙嘉机场假相当位温纬向剖面可以看到 ( 图 12) ，中低层（700-500hpa以下）有明显的位势不稳定层结，不稳定层厚度从西向东增加，不稳定程度则为东部更加明显，在125°E东侧附近129°E为台风中心，7日20时龙嘉机场低层1000hpa的假相当位温达336K，随着高度的不断升高，假相当位温中心区不断向西偏，龙嘉机场上空的中层假相当位温小值区越来越明显，这表明中层有相对干冷空气侵入，不稳定显著增大，因此，在龙嘉机场7日20时之后有明显的强降水。

2019年9月7日20时假相当位温（图12）

4.3水汽条件

水汽通量散度表征水汽辐合辐散程度，与降水强度关系密切。沿43 °N 水汽通量散度剖面图上可见 ( 图 13a、13b、13c) ，7日14时龙嘉机场700hpa上空水汽辐合中心达到-10×10¯8s¯1，而20时龙嘉机场逐渐接近台风中心，在700hpa最大的水汽通量散度高达-110×10¯8s¯1              ,8日02时龙嘉机场水汽辐合由中层逐渐向低层转化，其强度变化是弱—强—弱。三个时次的水汽通量散度的变化正好和强降水的演变一致。从水汽通量散度来看，这次龙嘉机场的暴雨水汽主要来自日本海，台风东侧的偏南气流将水汽不断向北输送，并在台风的北侧头部形成辐合，为暴雨的发生提供了稳定、持续的水汽条件。整层水汽通量散度与暴雨洛区有一定的对应关系，尤其和降水强度对应明显。

(a)                                                                    (b)

(c)

2019年9月7日14时（a）、20时(b)，8日02时(c)水汽通量散度（图13）

通过对前文高空湿区分析，结合高层的水汽通量散度，在一段时间内的水汽输送，“玲玲”过程中的水汽除了来自孟加拉湾的西南水汽输送外，另外一条沿热带低压环流外围水汽与来自孟加拉湾的水汽一起向北输送。在临近东北地区降水或者降水较强时刻的水汽输送情况发现，日本海也是最重要的水汽源地，在台风偏南气流的作用下形成持续的水汽输送通道，并在台风的北侧头部形成辐合，为暴雨和暴雨的出现提供有利条件。

5.小结

( 1) 副热带高压引导气流较强时，台风沿引导气流方向行进; 副热带高压气流较弱，同时受高空槽的吸引，台风移动路径转为西北偏北方向。

（2）副热带高压西侧存在东南气流，推动强台风“玲玲”朝西北方向移动，加上低层台风南侧仍有西南急流输送，低空急流为强降水天气提供了源源不断的水汽输送和巨大的不稳定能量，推动强降水天气出现。

( 2)中空切入的冷空气与变性的低涡前部卷入暖湿空气在长春上空产生暴雨天气。为对流系统发展起到了触发作用。

( 3) 低层急流以及中层散度辐合和强烈垂直上升运动为该过程对流的发生提供了触发机制。而对流层高层高空急流和气流发散区叠加，提供了强的高空水平辐散，有利于低层辐合上升的维持和发展。

（4）暴雨区处于低层辐合、高层辐散中心，中低层垂直上升运动强烈，是暴雨增幅的直接动力条件。

（5）“玲玲”过程中来自孟加拉湾和热带低压环流外围的水汽一起向北输送；东北地区周边海域的水汽对东北暴雨的水汽供应起关键作用，源于日本群岛东部的西北太平洋的东南水汽输送。

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