台风对强降水形成因素的影响

台风对强降水形成因素的影响
在台风“纳沙”移进南海前,副高呈带状,脊线位于25°N附近,台风中心与副高脊线距离为10~12纬距。

“纳沙”进入南海东部后,副高南落呈方头状,且处于稳定维持阶段,保持较强态势(封3图1)。

副高一方面作为台风“纳沙”移动的主要引导气流使其西移,另一方面对水汽起到包裹作用,强大而稳定的副高使得台风的水汽无法向北输送,而是在台风内聚集。

从而使得水汽条件十分充足,“纳沙”登陆后仍然能持续几天强降水。

南季风云系卷入
低空850hPa孟加拉湾至中南半岛的西南气流是否加强,是判断登陆华南沿海热带气旋是否得到能量补充的依据之一。

在这次过程中,南亚季风处于活跃期,“纳沙”进入南海后,低纬到赤道地区有4~10m/s的西南气流或偏南气流汇入到台风环流中,气流相对稳定。

孟加拉湾至中南半岛的西南急流的卷入,为“纳沙”提供大量的不稳定能量和水汽,这对“纳沙”的维持、发展起到了重要作用。

“纳沙”登陆海南、进入北部湾过程中,一直都有西南季风云团的卷入,使得“纳沙”云团发展非常旺盛,“纳沙”进入北部湾强度逐渐减弱,登陆越南北部后减弱为低压消失,但残留云系仍然十分活跃,与冷空气结合使对流降水持续,在广西南部持续了3d暴雨天气。

空气的作用
冷暖空气交汇是促使暴雨发生的有利条件之一。

冷空气侵入暖空气,一方面使暖空气降温,水汽凝结致雨,另一方面冷空气密度大,使暖空气抬升,水汽凝结降雨。

“纳沙”移至广西时恰逢冷空气南下影响广西,两者在广西交汇,产生十分强烈的降水。

冷空气侵入台风环流或倒槽可增加台风降水。

适量冷空气侵入台风倒槽和外围,可加剧动力和热力不稳定,使冷空气影响到的附近地区降水量明显增加,这是造成台风降水异常的重要机制。

冷空气对热带气旋降水影响的数值模拟表明:弱冷空气影响热带气旋北侧及外围后,其北侧强降水中心区域内雨量变化不大,北侧外围雨量绝大部分地区有增加,过程雨量增加近1倍左右或以上:强冷空气影响热带气旋中心附近及其北侧环流后,由于破坏热带气旋中心结构,减弱热带气旋中心强度,从而使热带气旋中心附近雨量减少50%左右。

但北侧外围雨量增加,过程雨量最大增幅约3倍或以上。

冷空气南下过程中,加强台风外围强度,使台风北侧风速加大,气旋性涡度相应增大,对台风发展加强起作用。

9月28日20时,冷空气南下到贵州至广西交界一带,广西的气压梯度还不是很大,桂林与海口的气压差只有5hPa。

随着冷空气进入广西以及“纳沙”向海南移动逐渐靠近广西,到29日20时,桂林与海口的气压差剧增至37hPa,台风“纳沙”北侧风速明显加大,“纳沙”旋转得到增强,强度也有所发展。

另一方面冷空气推动锋前云系向南挤压,与“纳沙”外围云系合并发展,也是“纳沙”后期强度加强的重要原因之一。

28日前,“纳沙”台风云团主要位于第二、第三象限,在第一、第四象限云团较少。

29日,随着冷空气逐渐南下进入广西,使得原来覆盖在广西上空的浅薄云层向南移动、压缩,并逐渐并入台风云团,使得“纳沙”第四象限云团得到发展。

从而在29日07时,“纳沙”由台风加强为强台风。

钮学新等研究表明台风强度是影响台风最大降水中心雨量的主要因素之一。

冷空气南下也使得台风的水汽无法向北输送而滞留在广西,造成持续性暴雨。

两个时段降水特点分析
仔细分析过程的降水成因机制发现,过程降水可以分为2个阶段,降水成因截然不同:第一阶段为9月29日20时~30日20时,强降水是“纳沙”内部环流与冷空气相互作用引起的;第二阶段为9月30日20时~10月2日20时,强降水是“纳沙”外围西南气流与东南气流辐合引起。

随着“纳沙”逐渐向华南沿海靠近,环流云系也开始进入广西,29日08时后,广西南部开始出现一些降水,降水强度还不是很大。

29日20时(封3图2a),随着“纳沙”进入北部湾和冷空气进入广西,冷暖气流在广西南部交汇作用使得降水急剧加大。

30日08时(封3图2b),广西南部为冷空气的偏北气流与“纳沙”环流东北侧的东南气流的辐合,30日20时(封3图2c),辐合区有所北抬,广西的强降水主要在辐合区附近(封3图2d)。

10月1日,“纳沙”逐渐西移减弱,但低压环流还是非常清晰,位于广西南部的冷空气偏北气流与“纳沙”外围偏南气流的辐合仍然维持,但是强降水却不是与辐合线一致,而是只出现在辐合线的东段,北海—南宁—来宾出现一条南北向的强降水带(封3图2d),大部地区暴雨到大暴雨。

而辐合西段的防城港、崇左、百色一带降水强度却不大,只有中到大雨。

表明这个时段的降水不仅是冷空气和“纳沙”暖湿气流作用产生的,另外还有非常重要的成雨因素。

分析发现“纳沙”外围西南气流与副高边缘东南气流的辐合是产生该时段强降水的主要因素。

30日20时后(封3图3a~d),副高西伸,副高西侧的东南气流与“纳沙”外围的西南气流在北海一带汇合,形成一个很强的辐合区。

西南气流和东南气流辐合加强,使对流得到发展增强,并促成北海东南一带出现一个对流发生源,新生对流发展北抬,逐渐演变形成一条南北向长达200
余km的紧密的对流云带,这条强对流云带位置少动,持续时间久,降雨的累积效应非常明显。

10月2日“,纳沙”残留低压环流继续西移,使得西南气流和东南气流辐合区也西移,这时雨带也西移到防城港、崇左、百色一带,仍然是南北向的降水带,雨强也是以暴雨到大暴雨为主。

小结
(1)台风“纳沙”与一般秋季台风的特征明显不同,它强度很强,移动路径纬度较北,登陆华南沿海,对华南造成大范围的暴雨天气。

造成“纳沙”与一般秋季台风特征差异的主要原因在于副高的强盛稳定。

(2)引起广西大范围暴雨的主要因素是冷空气与“纳沙”的交汇作用、副高的稳定加强、西南季风云团的卷入。

(3)整个降水过程中不同时段的降水有不同的成因,9月29日20时~30日20时的强降水是“纳沙”内部环流与冷空气相互作用引起的;9月30日20时~10月2日20时,强降水主要是“纳沙”外围西南气流与副高西侧东南气流辐合引。