2020 年两次北上台风产生的局地大暴雨天气过程分析

刘玉娇，林 虹, 裴永燕

（1.牡丹江市气象局，黑龙江 牡丹江157000；2.黑龙江省农垦建三江管理局气象台，黑龙江 富锦 156300）

1 引言

台风是影响中国的重要天气系统之一， 影响我国的台风灾害具有发生频率高、突发性强、群发性显著、影响范围广、成灾强度大等特点，这类灾害主要由台风带来的狂风、暴雨、暴潮及其引发的灾害链所造成。 台风灾害不仅造成大批人员伤亡，而且对中国各个经济部门都有严重影响。 黑龙江省虽然是受台风影响较小省份之一， 但受大尺度环流背景和地形作用影响， 台风带来的影响也很明显， 尤其是2012年“布拉万”对黑龙江省的影响为近年来最显著的一次。 因此，为了更好提供历史参照，对每一次台风过程的归纳总结是很有必要的。

2 风雨概况及特点

2.1 风雨实况

第9 号台风“美莎克”：9 月2-4 日牡丹江地区自东南向西北方向产生降雨天气， 降水主要集中在2日夜间-3 日白天。牡丹江西部和东南部出现暴雨，局部大暴雨（图1a）。 区域内平均降雨量为51.5 mm，最大累积降雨量出现在海林市梨树沟为171.4 mm，最强小时降雨出现在海林市梨树沟，3 日14-15 时32.8 mm/h。降雨同时全区伴随有6-7 级东南风，阵风风力达9-11 级，极大风速达32.1 m/s（东宁本站，突破历史极值）。

图1 台风(a)“美莎克”和(b)“海神”降水实况图

第10 号台风“海神”：9 月7 日-8 日10 时，牡丹江地区自东南向西北方向出现暴雨天气 （图1b），主要降水时段7 日下午至夜间。 区域内平均降雨量57.6 mm， 最大降雨量出现在绥芬河市本站为148.2 mm， 最大雨强出现在宁安市石岩，7 日19-20 时27 mm/h。 平均风力5-6 级，阵风7-9 级，极大风速出现在东宁27.8 m/s。

2.2 主要特点

移动路径相近，登陆地点一致，强度先增强再减弱。 “美莎克”生成后在原地回旋，后转向西北方向移动。 “海神”生成后先向西移动，然后向西北北方向移动。 “美莎克”和“海神”均在韩国庆尚南道沿海附近登陆， 继续向西北方向移动， 在吉林和龙市再次登陆。 而后在哈尔滨市五常市附近移入黑龙江省。

影响区域高度叠加。 “美莎克”和“海神”先后北上，受其影响海林大部、宁安西部、绥芬河大部强降水区域高度叠加， 局部累计降水量达200 mm 以上，最大累计雨量海林梨树沟262.3 mm。

风雨较强，突破历史极值。 受“美莎克”影响，东宁本站瞬时风力达32.1 m/s（11 级），突破历史极值。受“海神”影响，绥芬河本站日降水量达147.8 mm，突破历史极值。

3 高空环流形势分析

图2 （a）8 月29 日08 时,（b）9 月1 日08 时，（c）9 月2 日20 时,（d）9 月3 日08 时“美莎克”500 hPa 高空环流形势场

台风“美莎克”：于8 月28 日17 时在菲律宾以东西太平洋洋面上生成。 此时东亚中高纬地区为“两脊一槽”的环流形势，588 线北抬至吉林东部一带，高空多短波槽活动。 29 日08 时（图2a）中高纬度冷暖空气输送加强，形成阻塞形势。 588 线西伸至110°E附近，台风在原地回旋。 9 月1 日08 时（图2b）副高减弱，588 线东退至130°E， 台风沿着副高西侧偏南气流向北移动。 此时中高纬贝加尔湖附近短波槽发展加深成长波槽并向东移动至内蒙古东部。至9 月2日20 时（图2c）高空槽线移至渤海湾附近，台风中心位于韩国南部。 牡丹江地区开始产生降水天气。

9 月3 日08 时（图2d）高空槽加深形成冷涡南压至渤海湾，-16 ℃冷中心落后于低涡， 台风中心位于朝鲜半岛附近，冷涡向台风西南侧输送冷空气。 台风开始变性逐渐减弱为温带气旋， 继续向西北方向移动。 移动过程中渤海湾附近冷空气继续向东北地区输送，牡丹江此时东部有偏东向的暖湿平流，冷暖平流交汇，形成锋区，降水强度明显加大。

图3 （a）9 月6 日20 时,（b）7 日08 时和（c）20 时,（d）8 日08 时“海神”500 hPa 高空环流形势场

台风“海神”：于9 月1 日在日本以南洋面生成。在登陆前，吸入大量干冷空气，减弱速度加快。 6 日20 时（图3a）中高纬地区为“两槽一脊”的环流形势，在乌拉尔山附近和鄂霍次克海北部存在深厚的冷涡系统，贝加尔湖附近有一阻塞高压形成，将冷空气输送至黑龙江省北部地区和华北地区，588 线东退北抬至45°N、140°E 附近，台风沿着副高西侧偏南气流向西北移动。 7 日08 时（图3b）乌拉尔山附近冷涡加强，冷空气输送加强，台风西侧开始有冷空气入侵，日本海高压亦加强形成闭合中心， 台风沿东南气流向西北移动， 牡丹江东部产生降水天气。 7 日20 时（图3c）在华北地区有-12 ℃冷中心向台风西侧输送冷空气，贝加尔湖附近脊加强并向东北方向发展，日本海高压维持少动，温带气旋移动逐渐缓慢。 8 日08时（图3d）随着西北侧干冷空气的入侵，系统逐渐减弱，降水强度也大大减小。

4 物理条件分析

4.1 水汽条件

水汽通量可以很好的追踪水汽来源和水汽输送轨迹[1]。 500 hPa 水汽通量场上来看（图略），两次台风的主要水汽来源均来自日本海及渤海地区。 但“美莎克”水汽输送强度强于“海神”。 主要是因为“美莎克”除了自身外围云系的水汽输送外， 还有来自刚刚形成的“海神”外围云系的水汽输送。 两次台风过程在吉林延边自治州地区均有明显的水汽通量辐合，大面积降水出现在水汽通量辐合区附近。 另外从水汽通量场水汽通量＞30 g/cm hPa.s 的大值区来看，持续时间长且强度强，与水汽通量辐合配合较好。 可见强的水汽通量辐合和充足的水汽输送是强降水形成和维持的必要条件。

4.2 动力条件

“美莎克”：从850 hPa 风场上来看，9 月3 日08时牡丹江处于台风北部东南气流控制中， 并有风向风速的辐合。 此时绥芬河处于低空急流轴附近。200 hPa 高空场上牡丹江地区处于高空急流轴的右侧辐散区。

“海神”：7 日20 时台风位于朝鲜半岛附近。 200 hPa 风场上， 牡丹江地区处于高空急流入口区的右侧，有动力辐散作用。 850 hPa 上有东南急流从东宁进入牡丹江地区，伴有风速的辐合。

从风流场上来看(图略)，高空均是处于高空急流入口区的右侧，低层处于低空急流的出口区附近。 低层辐合、高层辐散作用，便于水汽向上垂直输送，对暴雨天气的发生发展十分有利。 另外在两次台风过程中，绥芬河低层均处于东南急流出口区附近，较利于暴雨天气过程的产生。

4.3 热力条件

θse能在一定程度上反映不稳定能量，当低层θse水平梯度足够大时，说明有强能量锋区存在，有利于强降水天气的发生和发展[2]。 从图4 知：两次台风过程均有能量锋区形成，伴随锋区的形成，降水强度明显加大，且强降水区域在锋区附近。

低层不稳定能量的存在，利于层结不稳定，为台风暴雨天气发生发展提供了有利条件。

图4 （a）9 月3 日08 时和（b）9 月7 日20 时850 hPa假相当位温模式预报场（单位：K)

4.4 地形作用

由于地表摩擦作用，台风登陆后，降水强度也会随之减弱。 但是地形的抬升作用在一定时间内也能够增加台风降水[3]。 迎风地形的强迫抬升和强迫辐合可使台风降水明显增加。

两次台风过程在绥芬河和海林西部地区产生局地大暴雨天气，地形辐合抬升起了一定的作用。 牡丹江地形以山地和丘陵为主， 西部与哈尔滨交界处有南北向张广才岭山脉，海林西南部老秃顶子山，最高海拔为1687 m。两次台风过程以偏东或东南风为主。在牡丹江西部张广才岭东侧迎风坡， 风与山脉基本呈正交形势，有利于气流抬升。

绥芬河地区三面环山，有向东开口的“簸箕”地形，东南或偏东气流进入内陆后由于地形摩擦作用，风向转变，发展出一些中小尺度环流，辐合抬升进一步加强，从而促使雨量明显加大。 地形引起的中小尺度系统对绥芬河地区强降水的产生有明显的增幅效应。

5 思考与小结

（1） 两次台风过程在中高纬度环流形势不同：“美莎克”为“两脊一槽”形势，“海神”为“两槽一脊”形势。 但副高均北抬东退至日本海附近并形成闭合中心，形成阻塞形势，利于台风沿气流北上。

（2） 两次台风过程冷空气均在华北地区入侵，“美莎克”冷中心强度大于“海神”。 在台风北上过程中冷暖空气交汇，在牡丹江地区形成能量锋区，有利于暴雨天气的维持和发展。

（3）台风北上过程中，牡丹江处于高空急流入口区左侧，低空急流出口区左侧，高低空动力条件配置利于水汽的垂直输送， 为暴雨的发生提供了强有力的抬升机制。

（4）两次台风的主要水汽来源均来自日本海及渤海地区。但“美莎克”水汽输送强度强于“海神”。主要是因为“美莎克”除自身外围云系的水汽输送外，还有来自刚刚形成的“海神”外围云系的水汽输送。

（5）地形抬升作用对暴雨天气的发生发展起到一定的增幅作用，特别是绥芬河“簸箕”地形引发的中小尺度环流，使得大气辐合抬升进一步加强，对局地大暴雨天气过程起到了明显的增幅作用。