台风“暹芭”残余环流引发中国东部暴雨的影响原因及数值模拟研究

马怡轩; 于翡; 徐国强

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2024.072

台风“暹芭”残余环流引发中国东部暴雨的影响原因及数值模拟研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.072

马怡轩¹,
于翡^{2, 3, ,},
徐国强^{2, 3}

1.
陕西省气象局，陕西西安 710014
2.
中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京 100081
3.
中国气象局地球系统数值预报中心，北京 100081

基金项目:

国家自然科学基金项目 U2142213

国家自然科学基金项目 42175167

国家自然科学基金项目 41975057

中国气象局能力提升联合研究专项项目 22NLTSZ006

中国气象局青年创新团队 CMA2023QN06

详细信息

通讯作者:
于翡，男，山东省人，高级工程师，主要从事中尺度数值天气预报模式研究。E-mail：yuf@cma.cn

中图分类号: P435
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出版历程
- 收稿日期: 2023-06-26
- 修回日期: 2024-03-18
- 网络出版日期: 2025-01-08
- 刊出日期: 2024-10-20

Causes and Numerical Simulation of Heavy Rainfall in Eastern China Triggered by Residual Circulation of Typhoon"Chaba"

MA Yixuan¹,
YU Fei^{2, 3
, ,},
XU Guoqiang^{2, 3}

1.
Shaanxi Provincial Meteorological Service, Xi'an 710014, Chian
2.
State Key Laboratory of Severe Weather, Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081, China
3.
CMA Earth System Modeling and Prediction Center, Beijing 100081, China

摘要

摘要: 台风“暹芭”不仅是2022年首个登陆中国的台风，也是自2015年台风“彩虹”以来登陆粤西的最强台风，其登陆后减弱的残余环流不断北移，深入内陆与中纬度西风槽相结合，给我国东部地区带来了影响范围广且持续性强的暴雨过程，为了研究引起这种罕见天气过程的影响因子，基于区域中尺度预报系统CMA-MESO (China Meteorological Administration Mesoscale Model)5.1版本对台风“暹芭”残余环流北上过程共设计6组试验进行数值模拟和诊断分析。结果表明：台风“暹芭”东西两侧的南亚高压和副热带高压两个反气旋有利于低压环流北上，在我国东部广阔平原和丘陵的地形条件下，槽前西南气流不断引导其快速向东北方向移动；台风“暹芭”进入渤海后，受槽后干冷空气影响，冷空气入侵环流底部，斜压性增强，暖湿气流显著抬升，对流不稳定结构进一步增强；同时有来自南海的深厚西南暖湿气流和台风“艾利”外围源源不断的水汽输送，在地形、动热力和水汽条件的共同作用下，台风“暹芭”残余环流在我国东部引发大暴雨过程。
- 台风"暹芭" /
- 地形 /
- 西风槽 /
- 水汽 /
- 暴雨
Abstract: Typhoon Chaba was not only the first typhoon to make landfall in China in 2022, but also the most potent to hit western Guangdong since Typhoon Mujigae in 2015. Its residual circulation, after landfall and subsequent weakening, continued to move northward, penetrate deep into the Chinese mainland and merge with the mid-latitude westerly trough. This resulted in a widespread, intense, and persistent rainstorm in eastern China. To investigate the factors influencing this unusual weather event, the present study designed six sets of experiments using the regional mesoscale forecast system CMA-MESO version 5.1 to simulate and diagnose the northward progression of Chaba's residual circulation. The results showed that the two anticyclonic circulations of South Asian high pressure and subtropical high pressure on the east and west sides of Chaba were conducive to the northward movement of the low-pressure circulation. Under the influence of the broad plains and hills in eastern China, the southwestern airflow ahead of the trough consistently directed it towards the northeast. After Chaba entered the Bohai Sea, it was affected by the dry, cold air following the trough. This led to the invasion of cold air at the base of the circulation, enhancing baroclinicity, significantly lifting the warm, humid airflow, and further intensifying convective instability. At the same time, there were deep, warm, and humid southwestern airflow from the South China Sea and continuous water vapor transport from the periphery of Typhoon Aere. Under the combined influence of topography, dynamic and thermal forces, and water vapor conditions, the residual circulation of Chaba triggered the heavy rainstorm in eastern China.
- Typhoon Chaba /
- topography /
- westerly trough /
- water vapor /
- rainstorm

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图 1 2022年7月5日00时(a)、5日12时(b)、6日00时(c)、6日12时(d)500 hPa高度场(单位：gpm)和850 hPa风场(单位：m·s^-1)

D为低压中心。

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图 2 地形敏感性试验方案的地形高度分布(单位：m)

a.control；b.terrain。

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图 3 台风移动路径

黑色方框为地形位置。

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图 4 2022年7月4日12时—5日12时obs(a₁)、control(b₁)、terrain(c₁)和5日12时—6日12时obs(a₂)、control(b₂)、terrain(c₂)24 h累积降水量(单位：mm)

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图 5 2022年7月5日12时ERA5(a₁)、control(b₁)、terrain(c₁)和5日12时—6日12时ERA5(a₂)、control(b₂)、terrain(c₂)700 hPa水汽通量(单位：g·cm^-1·s^-1·hPa^-1)和风场(单位：m·s^-1)

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图 6 2022年7月5日12时(a₁，b₁，c₁)和6日12时(a₂，b₂，c₂)温度距平(填色区，单位：℃)和涡度(等值线，单位：10^-4·s^-1)剖面图

a. ERA5；b. control；c. terrain。

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图 7 2022年7月5日12时(a₁，b₁，c₁)和6日12时(a₂，b₂，c₂)垂直速度(填色区，单位：m·s^-1)和假相当位温(等值线，单位：K)剖面图

a. ERA5；b. control；c. terrain。

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图 8 2022年7月5日12时—6日12时obs(a)、control(b)、exp0.9(c)、exp0.7(d)、exp0.5(e)、exp0.1(f)24 h累积降水量

单位：mm。

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图 9 2022年7月6日12时ERA5(a)、control(b)、exp0.9(c)、exp0.7(d)、exp0.5(e)、exp0.1(f)700 hPa水物质(水汽、云水、云冰、雪)通量

单位：g·cm^-1·s^-1·hPa^-1。

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图 10 2022年7月6日12时ERA5(a)、control(b)、exp0.9(c)、exp0.7(d)、exp0.5(e)、exp0.1(f)沿环流中心的水汽

剖面图单位：g·kg^-1。

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图 11 2022年7月6日12时云水(a)和云冰(b)区域平均值随高度的变化

单位：10^-5 kg·kg^-1·hPa^-1。

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