冷空气侵入对罗莎台风降水的作用分析

冷空气侵入对罗莎台风降水的作用分析
谢良生
（余姚市气象局，315400）
摘要：利用中尺度探测资料和雷达资料，分析冷空气侵入对罗莎台风降水时间、区域和强度的作用。

结果表明：降水的时空分布与冷空气开始影响时空两者变化同步，变温线对降水区域移动有很好的指示性；强降水中心出现在台风移向的左前侧，其位移与台风路径关系密切的主导因素是冷空气影响；冷空气从高层侵入是产生强降水的主要原因。

关键词：冷空气罗莎台风降水雷达
前言
2007年第16号热带风暴“罗莎”于10月2日08时在菲律宾吕宋岛以东洋面生成，主要西北行，5日02时加强为超强台风（以下统称台风），穿过台湾北部地区后，于7日15：30在浙江苍南霞关镇附近的浙闽交界处再次登陆。

登陆后，往东北方向移动，强度减弱，于8日17：30在台州三门湾入海。

罗莎台风影响对浙东、浙北地区的降水，可分为2个阶段，10月6日至7日夜间为第一阶段，这一阶段的降水属于单纯台风外围云系的降水，雨区由浙南向北扩展；第二阶段是在北方冷空气侵入条件下的降水，主要集中在8日，这一阶段强雨区由浙西北向浙东移动。

杭州日雨量191.3mm、舟山233.8mm，均破当地历史最大日雨量记录，湖州、绍兴、宁波等22个气象站破历史10月份最大日雨量记录。

研究表明[1][2][3]，登陆台风北上，冷空气的侵入和变性常常会加剧台风暴雨。

在历史上同期影响的6423号和6721号台风在浙江境内的路径和出海位置与“罗莎”相似，因为没有冷空气配合，浙东地区雨量并不大，而有冷空气配合的0014号台风，虽然沿浙江近海北上并未登陆，却造成浙东四明山区创记录的特大暴雨。

本文主要利用中尺度观测资料和雷达资料，分析冷空气与起雨时间、雨区位移及雨强的关系，试图从中发现冷空气侵入后台风降水变化原因，以期能够对今后台风降水预报提供参考。

1 大气环流背景
1．1 高空环流形势
7日20时至9日08时，500hPa河
套地区有浅槽东移并引导冷空气南下，
江南地区为台风环流包围，台风中心由
浙南温州缓慢向浙中台州沿海移动，西
北太平洋副高脊线在23°N少动，但588
线从125°E西伸到121°E附近，即副
高加强，西侧偏南风有所增大，引导台
风中心向东北方向移动。

8日08时
850hPa河套北部为一高值中心，与西北
太平洋副高一起对台风形成夹击之势，
图1 10月8日08时500hPa高度场和温度场（A）和地面图（B）副高西侧的偏南气流为台风暴雨的维持和发展提供了充足的水汽和能量。

从温度场看（图1A），8日08时
等温线密集带（锋区）500hPa在华北地区，700hPa南移到淮河流域，850hPa则已经到达了长江沿岸，说明低层冷空气将首先影响到浙江地区。

1．2 地面环流形势
7日08时淮河以北到西西伯利亚的广大区域为大陆高压控制，高压中心气压达1047.0hPa，冷空气前锋南压明显，7日20时已经到达江苏射阳到湖北武汉一线，8日早晨进一步南压，开始对浙江地区产生影响，9日上午我国东部地区完全在大陆高压控制下。

7-8日，由于向南扩展的大陆高压与东北行的台风的共同作用，长江中下游地区出现明显的气压梯度，地面图（图1B）上表现为呈东北西南向的密集等压线。

从变温场看，冷空气由西北向东南方向南下，而西段南下速度略快。

2 地面变温场分析
8月8日早晨冷空气进入浙江，浙西北地区雨量开始增大，05时雨带移动到嘉兴、杭州、富阳一线，05-06时杭州城西1h降水超过60mm，06
时北段雨带到达了杭州湾北岸，07时南
段雨带移到绍兴，而北段雨带尚未抵达
杭州湾南岸，08时北段雨带已上南岸移
到慈溪、余姚一带，开始影响浙东全区
（图2）。

从1h变温看，8日05时0℃
变温线在杭州湾以北平湖、海盐、萧山
一线；07时杭州湾南岸建民和横塘中尺
度站变温由前一时次的-0.3℃、0.1℃变
化为-1.3℃和-0.5℃，说明07时冷空气
已经跨过杭州湾水面登陆南岸，但势力
较弱，抵不上气温日变化。

此时台风中
图2 8日1h降水，左：09-10时，右：14-15时
心在温州地区徘徊少动。

选取杭州站、以及代表杭州湾北岸的平湖站和杭州湾南岸的余姚站，这3个站在8日上午的初次1h负变温时间与强降水开始时间均相对应（分别为05-06时、04-05时及07-08时），随着冷空气的不断补充南下，到11时负变温区覆盖了宁波北部地区、绍兴及以西地区。

到14时覆盖了整个浙东地区。

通过对1h变温场和雨区变化的对比分析，降水的时间与冷空气开始影响时间相对应，两者同步变
化，表明北方冷空气的侵入是造成杭州湾
两岸地区8日强降水的最直接触发因素，
变温线移动对降水区域移动有很好的指示
性。

3 台风路径与雨量中心分析
图3是10月8日06-18时滚动3h雨
量中心位置与台风中心位置对照图。

可以
看到，雨量中心始终处在台风移动方向的
左前侧，且偏离前进方向40度以上角度，
图3 3h滚动雨量中心与台风中心位置图
雨量中心的移动方向与台风中心在移动过程中气旋式环流圈切线方向大致成正交，说明强雨区的生成是台风偏南、偏东气流与北方冷空气相互作用的结果。

冷空气主要提供了动力条件，台风环流则主要提供水汽条件，两者交绥促使暴雨云团的形成和发展。

强降水中心的移动速度比入海前的台风移动快，但在15时以
后，台风加速入海，两者对应关系减弱。

需要指出的是，强雨量中心从浙西北向偏东方向移动，经过绍兴
地区，最后在余姚、鄞州交界区转向东北方向，
在转向点出现类似台风路径转向前的速度减慢
现象，加长了该区域的降水时间，使该地区累
计雨量显著增加。

4 多谱勒雷达资料分析
10月8日，杭州湾南岸西自杭州、东至舟
山普遍出现大暴雨天气，13-16时在余姚东南
部和鄞州西部约540km2区域内（以下简称分析
区）形成3h雨量中心，3h平均面雨量72mm，
最大雨量点97.1mm，向家弄中尺度站14-15时1h降水量达53.3mm。

8日北方冷空气是由浙江西北方向南下的，
图4 宁波达蓬山多谱勒雷达风廓线图
在杭州高空风时间剖面图上可以清楚地看到（图略），冷空气是首先由低层开始影响的，之后逐渐高层转为偏北风，最高达到9km高空。

对某一具体地理位置，低层冷空气来得早，高层来得迟，从低层冷空气影响到高层冷空气过境有一个时间差，从宁波达蓬山雷达风廓线图可得到相同的结论。

从图4（左边为8日09：06至09：37，右边为11：29至12：20）上看，近地层从09:25风向开始逆转为东偏北风，1.2km高度上是从11:54才开始逆转为东偏北风的，两者时间相差2.5h，更往高层，风向转变的时间越迟（但最多不超过8h）。

在分析区，地面上负变温线10-11时位于北缘，12-13时到达南缘。

说明冷空气于8日10时以后逐渐从低层开始影响分析区，而此时高层仍为台风外围的偏东气流。

冷空气从低层南下与偏东气流交汇，空气整层辐合上升，分析区内未产生雷暴等剧烈对流天气。

11时以后，高层冷空气逐渐赶到分析区上空，一方面冷暖气流交汇层增厚，另一方面改变了上下层空气的热力结构，高层空气温度下降，不稳定性增强，形成有利于暴雨增幅的大气层结。

在雷达反射率因子图上（图略），11:30以后，分析区的回波强度开始增强，地面上风场有明显的风向切变，利于发展上升气流，13时后风向切变区扩展到分析区南缘；此时台风中心在温州永嘉县境内，距离宁波大约140km，台风在东北行过程中，强度保持不变，其环流仍达到500hPa高度层,仍有相当势力与冷空气对峙。

随着台风中心北移，回波最强区略北抬。

16时前，分析区都维持着大片强回波区，最强回波45dBz，使分析区强降水持续时间达3h以上。

5 小结
（1）北方冷空气南下后，受影响地降水起始时间与冷空气开始影响时间相吻合，地面变温场0℃变温线移动对降水区域变化有很好的指示性。

（2）与台风强降水一般出现在右前方的规律不同，冷空气侵入后，罗莎台风强降水中心始终出现在台风移动方向的左前侧，其位移与台风路径的对应关系，取决于冷空气与台风外围环流相互交汇作用。

（3）冷空气首先从低层开始侵入台风外围产生降水，但更强的降水出现在冷空气从高层侵入的时间，更强降水出现的地域则出现在冷空气和台风外围气流两者对峙的区域。

参考文献
1 丁治英，陈久康．有效位能和冷空气活动与台风暴雨增幅的研究．热带气象学报，1995年，第11卷第1期：80-85。

2 程正泉，陈联寿等．近10年中国台风暴雨研究进展．气象，2005年，第31卷第12期：3-9。

3 魏建苏，赵永玲等．“0012”台风引发“8.30”特大暴雨过程的分析．气象科学，2003年，第23卷第1
期：92-99。