陕西台风白鹿将登陆

第25卷第3期气象科学2005年6月SCIENTI垦!
垦垒Vo1.
25,No.
3June,2005登陆台风对陕西一次强雷暴天气的作用刘勇(陕西省气象台,西安710015)摘要利用常规的天气图和物理量资料对1994年8月5~6日发生在陕西中部的一次区域性大风、冰雹、强暴雨天气进行诊断分析,结果表明:登陆台风的北上使得副热带高压东退,导致西风槽向东移动,带来弱冷空气,触发了陕西中部不稳定能量的释放.
登陆台风向暴雨区输送了大量的能量和水汽.
850hPa偏东急流左前侧的辐合区与200hPa西南急流入口区右侧辐散区重叠,产生的急流次级环流为强雷暴提供了持续强劲的上升运动.
关键词登陆台风强雷暴次级环流分类号P463.
I文献标识码A引言1994年8月5H傍晚至6H凌晨,陕西中部包括陕北南部地区出现了一次大范围的突发性强雷暴天气过程.
雷暴由南向北移动,途经之地,大部分是以短时强降水形式出现,局地还出现大风、冰雹天气.
这次过程,陕西中部有23个站出现短时暴雨天气(1h降水≥i0mm),分布在陕西10个地区中的5个地区.
其中19个站1h降水≥20mm,i0个站出现短时大暴雨天气(1h降水≥30mm),2个站出现短时特大暴雨天气(1h降水≥50mm).
同时一部分站出现7级以上大风和冰雹天气.
这是一次罕见的区域性暴风雨天气.
本文利用部分常规资料对1994年8月5~6H发生在陕西中部的这次强雷暴天气进行诊断分析,发现9413号台风登陆后对这次过程有直接关系.
登陆台风对陕西暴雨是如何影响的,它对强雷暴发生发展起到什么作用,本文就这一问题进行研究分析,试图揭示出此次强雷暴天气与登陆台风的内在联系.
1大尺度环流背景分析1994年7月中旬至8月5H,受副热带高压控制,陕西大部分地区出现了严重的伏旱天气,气温持续偏高.
8月4H,西安、铜川、汉中、安康地区的地面最高气温突破了历年8月的极端最高记录.
西安地区普遍为40℃,长安县达41.
4℃.
这次强雷暴天气正是在这样的气候背景下产生的.
8月初的500hPa图上,东亚环流形势为两脊一槽,新疆脊和东北脊较强,哈密到河套北收稿日期:2004—03—15;修改稿日期:2004—05—25基金项目:本文得到国家社会公益服务专项资金项目(编号:2001DIB20095)资助第一作者简介:刘勇(1962一),男(汉),山西长治,高工,学士,现在陕西省气象台,主要从事中小尺度天气研究维普资讯http://www.
cqvip.
com3期刘勇等:登陆台风对陕西一次强雷暴天气的作用313部为一宽广槽区,槽后有冷平流,移动缓慢.
副热带高压强盛,脊线稳定在30~33.
N.
4日08时,副高588gpdm在大连~太原~武都~桂林~温州一线,9413号台风在福建南部登陆.
5日08时,台风低压向西北方向移动,到达江西南部.
受其影响,副高分裂为两部分:主体东退至海上,588gpdm退至112.
E以东;次体在l~tJJl盆地至陕南,为范围较小的588gpdm高压环流.
北部的西风槽和锋区南压至40.
N,槽前出现大片的负变高和负变温区,并且在河套中部生成一浅槽,与西风槽成阶梯之势.
(a)(1))图11994年8月5日2O时(a)500hPa和(b)850hPa(实线为等温线)图Fig.
1Theaerogramsof500hPa(a)and850hPa(b)at2O=00onAug5,19945H20时500hPa图上(图la),台风低压移至湖南中部,副高主体继续东退,588gpdm已在115.
E以东.
副高次体西进至青藏高原东部.
500hPa槽线在副高主体东退后,携带着弱冷空气移至陕西西部,槽线位于临河~银川~兰州附近,陕西位于槽前西南气流之中.
西风槽分裂出的冷空气伴随着500hPa槽线的到来,为陕西中部强雷暴提供了低层辐合,高层辐散,有利于降水发展的大尺度背景.
冷空气东移,提供了中层干冷空气入侵条件,导致陕西中部地区层结不稳定,触发了对流的产生.
8月5日20时700hPa图上,沿呼和浩特~延安~咸阳~汉中一线为一切变线,切变线西部为西北气流,切变线东南部受台风低涡北部偏东气流影响,盛行偏东气流.
来自登陆台风外围的偏东气流与偏北气流在陕西中部的辐合,有利于对流的发生发展.
5日20时850hPa图上(图lb),临河~银川~平凉~兰州附近为一切变线,切变线东部为来自登陆台风外围的一股风速为8~10m/s的偏东气流,切变线西部为西北气流.
在切变线附近存在着强锋区,切变线西部温度为16~19℃,切变线东部陕西一侧温度却高达28℃.
在横向距离不到100km的范围内,温度相差10℃.
陕西上空850hPa温度偏高与陕西前期受副热带高压控制,地面气温偏高有直接的关系.
5日20时200hPa图上,从甘肃酒泉、经内蒙古临河、呼和浩特、黑龙江齐齐哈尔有一风速为48~52m/s高空急流,高空急流为NE~SW向.
暴雨区位于高空急流人口区右侧.
西南高空急流使得暴雨区上空辐散增强,对强雷暴形成非常有利.
通过分析可以看出,由于登陆台风向西北方向移动的作用,使得副热带高压东退,导致西风槽向东移动,带来弱冷空气,触发陕西中部不稳定能量的释放,对强风暴的形成起到十分重要得作用.
登陆台风外围的偏东气流与西北气流交汇,为暴雨提供了水汽条件和动力条件uq].
此次过程台风对陕西地区的影响主要表现为:改变中纬度大气环流背景,朝着有利于降水的方向发维普资讯http://www.
cqvip.
com314气象科学25卷展;为暴雨区直接输送大量的水汽和能且凰;登陆台风北侧的偏东气流与西风槽偏北气流的辐合,加强了暴雨区附近的上升运动和水汽辐合,为特大暴雨的产生创造了有利的条件.
2物理量诊断分析2.
1能量分析5日20时的850hPa0se能量场上(图2),陕西中部位于高能区和强能量锋区附近.
在陕西中西部,850hPaOse值高达110℃以上.
陕西中部与银川I之间的A0se锋区值为30~45℃.
如此高的能量和如此强的能量锋区,为强雷暴提供了具有爆发性质的能量.
从位势稳定度A0se来看,8月5日20时陕西中部A0se(5.
.
_8j.
)均小于一10℃,其中西安A0se(I踮o)一一25℃;延安A0se(5oo8jo)一一22℃;汉中A0se(一85o)一一22℃.
说明陕西大部分地区大气层结处在强烈不稳定状态,非常有利于对流的发展.
图21994年8月5日20时850hPaOse图Fig.
2Osedistributionat850hPaat20:00onAug5,1994陕西中部地区850hPa0se值如此之高,非常罕见.
分析原因,有两种因素起主导作用:一是陕西中部上空850hPa温度偏高,这与陕西前期受副热带高压控制,地面气温偏高有直接的关系;二是来自登陆台风外围的偏东气流为陕西中部带来大量的暖湿气流.
在高温、高湿的有利情况下,850hPa0se值超出了人们可以想象的范围,暴雨区A0sej.
.
.
也出乎人们的预料的大.
说明台风外围的偏东气流为暴雨区低层输送了大量的能量,为强雷暴的发生发展创造了良好的条件.
2.
2涡度、散度场分析5日20时的涡度场,陕西中部925~850hPa为正涡度区,但正涡度很小,量值为(0~1)*10_jS_.
.
在陕西西部700hPa以上整层维持一负涡度区,量值为(一2~一3)*10S.
陕西东部300~200hPa为正涡度区,量值为(2~3)*10S_.
.
这次过程陕西中部低层正涡度值偏低,说明没有明显的气旋性运动,对强雷暴的发生和发展不是非常有利.
在缺乏气旋运动的情况下,在其它因素的影响下,同样可以产生强天气.
从散度场来看(图3),5日20时,陕西中部(34~36.
N,106111.
E)850~700hPa为一维普资讯http://www.
cqvip.
com3期刘勇等:登陆台风对陕西一次强雷暴天气的作用315图31994年8月5日2O时沿34.
N散度垂直剖面图(单位:10S-1)Fig.
3Theverticalcrosssectionofdivergencefieldsalong34.
Nat2O:00onAug5,1994强辐合区,最强辐合在850hPa,散度值为一4*10S_.
.
500hPa以上为辐散场,最强辐散在250~200hPa之间,散度值为3*10S_.
.
低层强辐合,高层辐散层深厚,有利于对流的发展.
从涡度和散度场来看,低层强辐合并不是低层气旋运动造成的,而是西北气流和偏东气流的交汇引起.
这种气流辐合是对流发生发展的主要原因.
2.
3水汽分析5日20时700hPa水汽通量图上,由台风低涡环流引来的大量水汽,从南海经福建、安徽、河南进人陕西中南部.
但是给陕西中部带来的水汽并不多,水汽通量仅为20~40g·cm·hPa·S_.
.
相反,700hPa西北气流却给陕南中部带来充沛的水汽,水汽通量值为80~100g·cm_'·hPa·S_.
.
这与青藏高原东侧的副高有直接的关系.
5日20时850hPa水汽通量图上(图4a),登陆台风北侧的偏东暖湿气流直接影响到陕西中部,与湿冷的西北气流相交,在陕西中部形成一条气流辐合线.
同时一股湿冷的东北气流沿山西南下,也影响到陕西中部地区.
这三股气流都比较湿润,但大小、范围不同.
偏东气流携带大量的水汽,不仅表现在量值大,而且表现在范围很广.
偏东气流的将量值为80~120g·cm·hPa·S的大量水汽源源不断向暴雨区输送.
西北气流为暴雨区也带来比较充沛(a)(b)图41994年8月5日2O时(h)850hPa水汽通量(单位:晷·cm·hPa一.
·S.
)和(b)850hPa水汽通量散度Fig.
4Thevaporfluxfieldsat850hPa(a)andthedivergenceofvaporfluxfieldsat850hPa(b)at2O:O0onAug5,1994维普资讯http://www.
cqvip.
com316气象科学25卷的水汽,水汽通量为60~100g·cm·hPa·s~,但是范围小.
说明西北气流提供的水汽对陕西中部强雷暴天气影响有限.
相比之下,东北气流水汽通量值偏小.
当这三股方向不同,性质不同的气流相汇在陕西中部时,强雷暴天气得以产生和发展.
从5Et20时的水汽通量散度来看,700hPa陕西中部为弱水汽辐合区,水汽通量散度值为一1X10一g·cm一.
·hPa·s~.
850hPa陕西中部为强水汽辐合区(图4b),水汽通量散度值很大,为一5X10_一g·cm·hPa·S~,范围也很大.
850hPa偏东气流所携带的水汽成为强雷暴天气的水汽主要来源.
水汽强辐合中心与暴雨区位置有很好的对应关系.
登陆台风是通过水汽输送直接影响远距离的降水分布.
850hPa低层偏东急流给陕西中部提供了大量的水汽,从而影响到降水的强度,使得短时特大暴雨的产生成为可能.
与此同时,低层偏东气流与西北气流相交,造成暴雨区辐合加强,对产生特大暴雨所需的动力和水汽辐合条件贡献都非常大.
2.
4垂直运动分析通过分析,发现这次过程与高空急流人口区的次级环流有密切的关系.
一般低层风速有在日落开始增大,到凌晨Et出之前达到最大值的特点,虽然5Et20时850hPa偏东气流在西安的风速为8m/s一,估计在此之后,风速逐渐增大.
这一点可以通过西安东部华山(海拔1997m)高山站的地面风场变化来证实.
5Et20时华山为0.
7m/s的西南风;22时为3.
7m/s的东南风;24时为4.
0m/s的东风;6Et02时为5.
0m/s的东南风.
华山风速的迅速增大,说明影响陕西中部的低空气流在Et落后也是逐渐增大.
陕西中部的850hPa偏东气流在5Et20时后,逐渐演变为偏东急流.
200hPa高空急流人口区右侧辐散区和850hPa偏东急流左前侧辐合区在陕西中部叠加.
当低层强辐合区与高层强辐散区叠加,高低空急流耦合产生的次级环流产生,其上升支就在陕西中部,强对流得以发生和发展.
5Et20时沿109.
E的垂直速度剖面图(图5)表明,在850hPa偏东急流的左前侧和200hPa急流轴人口区两侧存在着一个次级环流:在人口区右侧33~41.
N之间,为次级环流上升支,上升气流最大速度在500~4OOhPa之间,为一3*10.
hPa/s,实际为一7*10~hPa/s.
上升运动非常强.
200hPa急流轴人口区左侧为一下沉气流,在38~43.
N之间,最大速度在400hPa附近,为5*10~hPa/s,实际为8*10~hPa/s.
由于次级环流提供了持续强劲的上升运动,中尺度对流系统维持的时间较长,造成强对流和短时特大暴雨在比较大的范围内不断的发生.
由于登陆台风的移动方向偏北,850hPa偏东急流的位置也随之由南向北,低层强辐合区伴随强风暴的路径也由南向北.
强风暴的落区与850hPa偏东急流位置有很好的对应关系.
3结论通过对1994年8月5~6Et发生在陕西中部这次强雷暴过程的诊断分析,发现登陆台风对陕西强雷暴天气的主要作用表现在以下几方面:(1)登陆台风改变了中纬度的大尺度环流背景,朝着有利于降水的方向发展.
由于登陆台风向西北方向的移动,使得控制陕西的副热带高压被迫东退,导致西风槽向东移动,带来弱冷空气,触发了陕西中部不稳定能量的释放,对强风暴的形成起到十分重要的作用.
(2)登陆台风为暴雨区输送了大量的能量.
由于登陆台风北侧的偏东气流带来大量的暖湿气流,特别是低层向暴雨区直接输送了大量的暖湿气流,造成陕西中部850hPa能量激增,维普资讯http://www.
cqvip.
com3期刘勇等:登陆台风对陕西一次强雷暴天气的作用317基幢图51994年8月5日20时沿109.
E垂直速度剖面图Fig.
5Theverticalcrosssectionofverticalvelocityalong109.
Eat20:00onAug5.
1994在对流层中低层积累了大量的不稳定能量,非常有利于对流的发展.
(3)登陆台风为暴雨区输送了大量的水汽.
登陆台风携带来自南海的大量暖湿气流,通过700~850hPa偏东气流与西风槽的西北气流相汇在陕西中部,造成暴雨区辐合加强,为特大暴雨产生创造了良好的动力和水汽辐合条件.
(4)850hPa偏东急流左前侧的辐合区与200hPa高空急流人口区右侧辐散区重叠,产生的急流次级环流,为强雷暴的发生发展提供了持续强劲的上升运动.
强雷暴的路径与850hPa偏东急流位置的变化有很好的相关性.
参考文献1魏建苏,赵永玲,周曾奎,等.
"0012"台风引发"8.
3O"特大暴雨过程的分析.
气象科学,2003,23(1):92~992朱定真,沈树勤,李昕.
华东地区大范围热带气旋大暴雨的综合分析.
气象科学,1997,17(3):298~3063刘子臣,粱生俊,张健宏.
登陆台风对黄土高原东北暴雨的影响.
高原气象,1997,16(4):402~409维普资讯http://www.
cqvip.
com318象科学25卷EFFECTOFTHELANDINGNORTHWARDTYPHOONONAWIDEAREALASTINGHEAVYRAINSToRMINSHANNXILiuYong(ShaanxiMeteorologicalObservatory,xi'an710015)AbstractByusingtheroutinesoundingandsurfaceobservationdataalargearealastingheavvrainstormwhichtookplaceinmiddlepartofShaanxiprovinceonAugust5~6,1994wasdiagnosedandanalyzed.
Theresultsshowthatthelandingnorthwardtyphoonmadethesubtropicalhighpassingalongeastandresultedinthemovingeast0fwesttroughandcomingofcoldair,instabilityenergywasreleasedinmiddlepartofShaanxi.
Ahugeamountofenergyandvaporofthelandingtyphoonweretakingtorainstormarea.
Thesub—circulationcausedbycouplingofleftconvergenceofeastjetat850hPaandrightdivergenceofente—ringplaceofsouthwestjetat200hPasuppliedacontinuousandpowerfulupdraft.
KeywordsThelandingtyphoonHeavyrainstormEnergyvaporsub—circulation气维普资讯http://www.
cqvip.
com