“黑格比”台风浙沪交界极端降水及物理量特征分析.pdf

胡鑫蓉.“黑格比”台风浙沪交界极端降水及物理量特征分析J.热带气象学报，2023，39(4):567-580.文章编号：1004-4965(2023)04-0567-14“黑格比”台风浙沪交界极端降水及物理量特征分析胡鑫蓉1，2(1.中国气象科学研究院，北京100081；2.中国气象局上海台风研究所，上海 200030)摘要：利用全国综合气象信息共享平台(CIMISS)地面站点降水资料、欧洲中期天气预报中心逐小时再分析资料，分析“黑格比”台风登陆后在浙江嘉兴、上海金山交界地区(简称“关注区”)产生的极端降水及相关物理量特征，结果表明：(1)此次降水过程的小时雨强、日降水和过程降水均具有很强的极端性，部分测站达十年一遇甚至是百年一遇标准，杭州湾北岸强降水的极端性比南岸更显著；(2)关注区对流层低层充足的水汽，以及高低层冷、暖平流的叠加，为极端降水发生发展提供了有利的水汽条件和不稳定条件；(3)根据物理量的逐小时演变，呈现出低层辐散、高层辐合的环流增强，以及低层强烈的涡旋运动，关注区强降水也随之发生；(4)此次极端暴雨过程850 hPa第二类热成风螺旋度极值和地面散度经极值排序后呈现较高的百分位置，在相似台风中均具有显著的极端性，对类似路径、小体积台风极端降水的发生具有较好的指示意义。关键词：“黑格比”；台风；极端降水；极值排序中图分类号：P458.121文献标志码：ADoi：10.16032/j.issn.1004-4965.2023.050收稿日期：2022-05-07；修订日期：2023-06-28基金项目：国家自然科学基金(U2142206)；上海市科学技术委员会科研计划项目(19dz1200101)共同资助通讯作者：胡鑫蓉，女，江苏省人，助理工程师，主要从事热带气旋降水研究。E-mail：第39卷 第4期2023年8月热 带 气 象 学 报JOURNAL OF TROPICAL METEOROLOGYVol.39,No.4Aug.,20231 1引引言言我国是世界上登陆台风最多、受台风影响最严重的国家之一。台风极端降水可能引发泥石流、山洪、城市内涝等严重灾害1。例如7503号台风曾在河南林庄产生1 062 mm的极端日降水，引发“758”特大洪水灾害，造成数万人死亡2。因此，台风极端降水一直是气象研究重点之一。已有学者针对台风极端降水分布特征进行了统计研究，发现我国台风极端日降水呈现东南沿海向西北内陆减小的分布特征3-4。也有不少学者利用站点逐日降水资料分析了我国不同区域的台风极端降水分布特征，发现福建省台风极端降水主要出现在沿海地市5；两广地区的台风极端日降水呈三区分布，集中于粤东、珠三角西侧和广西沿海6；海南岛台风极端日降水则呈现西北向东南递减的特征7。也有一些台风个例的研究，学者多针对过程雨量和日雨量分析其降水的极端性。比如1818号台风“温比亚”使沿途多个国家站日降水量突破历史极值8。台风极端降水的产生可能与双台风作用、大尺度环境(包括水汽输送、高低空急流、冷空气侵入等)、台风倒槽、地形等因素有关9-13。有时极端降水还受到多种因素的共同影响，冷空气与暖湿水汽输送的交汇，加强了台风“温比亚”在豫东地区的极端强降水14。强台风“菲特”在山脉地形增幅和双台风共同作用下产生暴雨15。此外，台风极端降水一般伴随着中尺度对流的发生发展16，强烈的上升运动能够将低层汇聚的充沛水汽向上输送，从而导致强降水的产生17。最近几年，台风极端降水研究已经开始关注台风物理量的极端性，这些研究一般采用“标准化异常”方法，分析物理量与当月或当日气候平均值热 带 气 象 学 报第39卷相比具有何种异常特征。娄小芬等18分析大尺度环流异常度发现，“利奇马”登陆前后850 hPa水汽通量、850 hPa辐合、200 hPa辐散超气候平均值34个标准差。郑凤琴等19发现广西地区台风极端降水过程中，整层大气可降水量、850 hPa水汽通量、200 hPa散度和700 hPa垂直速度一般偏离两倍标准差，具有显著极端性。目前国内相关研究已有不少成果20-22。综上所述，台风极端降水的特征研究已取得一定成果，但以往研究多集中于日降水、过程降水的极端性分布特征，对小时雨强的极端性特征以及相关物理量的极端性研究较少。此外，以往研究一般通过物理量偏离当月或当日气候均值的程度描述其极端性特征，类似方法缺乏对于台风过程的针对性。因此，针对已有研究存在的不足，本文选取2020年“黑格比”台风作为研究个例，分析其登陆后在浙沪交界地区产生的强降水过程中的小时雨强的极端性，并采用极值排序法分析“黑格比”台风逐小时物理量在相似台风中的极端性，为提升台风极端降水的预警预报提供参考。2 2 资料与方法资料与方法2.1 资料说明本 文 选 取 我 国 综 合 气 象 信 息 共 享 平 台(CIMISS)地面国家站和自动站降水资料分析“黑格比”台风极端降水的分布。其中，国家站降水资料的选取范围为118123 E，2634 N，该范围内共有104个国家站，平均分辨率约为65 km，时间范围为 2020年 8月 3日 08时5日 08时(北京时间，下同)，选取数据包括1 h、及24 h累计降水。自动站降水资料选取范围为 120122 E，2932 N，该范围内共有1 739个自动站(红框内为降水关注区，关注区范围：120.97121.28 E，30.6530.87 N)，平均分辨率约为 4 km，时间范围为2020年8月4日21时8月5日08时，选取数据包括1 h累计降水。图1杭州湾及周边地区自动站分布(a，红色线框为关注区)及关注区内的代表性自动站分布(b，S1S9为代表性自动站的序号)另外，“黑格比”台风强度、中心位置等观测信息来自于中国气象局上海台风研究所提供的热带气旋最佳路径数据集23。本文还利用欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-RangeWeather Forecasts)ERA5 逐小时再分析资料对极端降水相关物理量进行诊断分析和极值排序。资料高空水平分辨率为0.25 0.25，地面水平分辨率为0.1 0.1，垂直方向共37层(11 000 hPa)，(a)(b)32N3130N31N3030N30N2930N29N120E12030E121E12130E122E3052N3050N3048N3046N3044N3042N3040N12116E12112E1218E1214E121E568第4期胡鑫蓉等：“黑格比”台风浙沪交界极端降水及物理量特征分析资料要素包括位势高度、风场、温度、比湿等。2.2 台风降水的极端性分析法本文采用王晓等24给出的中国热带气旋极端降水阈值作为评判标准，分析“黑格比”强降水过程中小时雨强、日降水、过程降水的极端性。所用到的阈值包括“中国热带气旋极端日降水阈值”(79 mm)、“中国热带气旋极端小时雨强阈值”(38mm)、“中国热带气旋极端过程降水阈值”(171mm)、“单站热带气旋极端日降水阈值”、“单站极端小时雨强阈值”、“单站极端过程降水阈值”以及各站点十年一遇、五十年一遇、百年一遇重现期阈值。其中，某特定降水量的重现期指大于或等于该值的降水量可能出现一次的平均间隔时间，采用王晓等24通过 Gumbel分布函数反算所得各站点重现期阈值进行降水的极端性分析。2.3 物理量极值排序法本文还采用物理量极值排序法，对“黑格比”台风浙沪交界极端降水期间物理量的极端性进行分析。具体方法说明如下。首先，利用中国气象局上海台风研究所西北太平洋热带气旋检索系统25，从历史台风样本(19492020年)中筛选与“黑格比”路径相似的台风(路径之差小于150 km)。再从以上结果中筛选出在上海、嘉兴地区产生大于30 mm/h降水的台风26。由此，共得到 Alex、Ofelia、Abe、Khanum和Morakot五个相似台风(图2)。将台风在降水关注区产生30 mm/h以上降水的时段称为影响时间(表1)，将120.8122.0 E，30.531.5 N范围内的区域称为影响区域，计算所有相似台风(包括“黑格比”)在影响区域内的逐小时物理量极值M，对所有影响时间的M按升序进行排序，M总样本数为88。由此分析“黑格比”台风浙沪交界极端降水期间各物理量在历史相似台风中所处地位。图2“黑格比”及相似台风路径示意图34N32N30N28N26N118E119E120E121E122E123EMorakotKhanunAbeOfeliaAlexHagupit569热 带 气 象 学 报第39卷3 3“黑格比黑格比”台风降水过程分析台风降水过程分析3.1“黑格比”台风概况2020年第4号“黑格比”台风于8月1日20时在中国台湾岛东南洋面上生成，之后向西北方向移动并快速增强，于4日03时30分左右以生命史最强强度（台风级）登陆温州乐清，中心最低气压970 hPa。由于副热带高压强大稳定，“黑格比”生成后沿副高南侧向西北方向移动，登陆后才转向北移动，5日早晨进入黄海，6日凌晨在朝鲜沿海登陆，之后变性为温带气旋。“黑格比”在体积较小的情况下，给沿途的浙江、上海等地带来大量降水，局部地区甚至达特大暴雨量级。根据应急管理部公布的 2020年全国十大自然灾害，受“黑格比”影响，浙江、上海共188万人口受灾，直接经济损失104.6亿元。3.2 极端降水分布演变特征从国家站逐日降水分布图(图4)发现，8月3日“黑格比”台风过程暴雨中心位于登陆点乐清附近，以台风本体降水为主。4日，随着台风北移，导致上海及周边地区受影响最大，暴雨中心主要集中在杭州湾南北两岸，局地日降水量达到200 mm以上。5日，降水迅速减弱，中心位于上海北部，最大日降水量低于50 mm。表1“黑格比”台风及相似台风影响时间台风名称HagupitAlexOfeliaAbeKhanunMorakot台风编号200487079005901505150908影响时间2020年8月4日21时5日08时1987年7月28日06时28日23时1990年6月24日18时25日06时1990年8月31日12时9月1日08时2005年9月11日18时12日08时2009年8月10日0008时平均雨强/(mm/h)22.822.620.879.447.632.3图3“黑格比”台风路径、强度示意图台风标志的颜色代表台风的强度，数字代表时间(格式为日 时：分)，起止时间：2020年8月1日14时6日02时。40N35N30N25N20N120E125E130ETDTSSTSTY570第4期胡鑫蓉等：“黑格比”台风浙沪交界极端降水及物理量特征分析进一步分析发现，有16个国家站降水量超过“中国热带气旋极端日降水阈值”(79 mm)(图5a)，占总站点数的 15.38%。在这 16站中有 6 个站超过了“中国热带气旋极端小时雨强阈值”(38 mm)，占总站点数的5.77%。其中，除温州以外的5个站点的过程降水还超过了“中国热带气旋极端过程降水阈值”(171 mm)，占总站点数的4.81%。另外有15个国家站的最大日降水量超过各自的“单站热带气旋极端日降水阈值”(图5b)，其中乍浦、嘉善、洞头三站超过了“单站热带气旋极端小时雨强阈值”，乍浦和嘉善两站超过了“单站热带气旋极端过程降水阈值”。图4“黑格比”台风影响期间国家站日降水(rd)分布图a.3日08时4日08时；b.4日08时5日08时；c.5日08时6日08时。不同颜色代表不同等级的日降水(单位：mm)。图5选取国家站的分布及超过“中国热带气旋极端日降水阈值”的国家站分布(a，粉色圆点代表该站点同时超过了“中国热带气旋极端小时雨强阈值”)、超过“单站热带气旋极端日降水阈值”的国家站分布(b，粉色圆点代表该站点同时超过了“单站热带气旋极端小时雨强阈值”)34N32N30N28N26N117E118E119E120E121E122E123E117E118E119E120E121E122E123E117E118E119E120E121E122E123E34N32N30N28N26N34N32N30N28N26N(a)(b)(c)0.1rd1010rd2525rd5050rd7575rd100100rd150150rd200rd20034N32N30N28N26N118E119E120E121E122E123E118E119E120E121E122E123E34N32N30N28N26N(a)(b)571热 带 气 象 学 报第39卷对各站降水量进行重现期分析(表2)发现，嘉善、缙云、嵊县、余姚和乍浦站五个站点的最大日降水量超过十年一遇标准，其中余姚、乍浦站最大日降水量超过了百年一遇标准，最大日降水量分别为219.7 mm、323.6 mm。乍浦、嘉善、洞头三站的小时雨强超过十年一遇，最大小时雨强分别为63.8 mm、27.0 mm、70.5 mm。其中乍浦站的最大小时雨强超过五十年一遇，余姚站和乍浦站的过程降水超过十年一遇，乍浦站更是超过百年一遇。对比最大日降水量与过程降水量可知，异常强的日降水量是造成乍浦站过程降水极端性的主要原因。3.3 极端小时降水时空分布特征本文采用自动站逐小时降水资料分析此次“黑格比”台风降水过程，主要时段包括4日21时5日08时(图6)。结果发现，杭州湾附近地区共经历了两次降水过程：4日21时5日01时(第阶段)，及5日0208时(第阶段)。其中，第阶段暴雨持续时间短，强度弱，暴雨中心由杭州湾南岸逐渐移至北岸；而第阶段暴雨持续时间长，强度强，暴雨中心北移经过杭州湾后，在浙江嘉兴、上海金山交界地区停滞少动。表2国家站降水重现期分析结果降水量日降水小时雨强过程降水达到十年一遇的站点嘉善缙云嵊县余姚乍浦洞头嘉善乍浦洞头乍浦降水量/mm120.6109.7134.2219.7323.670.527.063.8220.8323.9是否达到五十年一遇是否达到百年一遇(a)4日21:00(b)4日22:00(c)4日23:00(d)5日00:00(e)5日01:00(f)5日02:00(g)5日03:00(h)5日04:00120E121E122E32N31N30N29N120E121E122E120E121E122E120E121E122E32N31N30N29N32N31N30N29N32N31N30N29N32N31N30N29N32N31N30N29N32N31N30N29N32N31N30N29N120E121E122E120E121E122E120E121E122E120E121E122E572第4期胡鑫蓉等：“黑格比”台风浙沪交界极端降水及物理量特征分析其中，杭州湾北岸共有46个自动站的最大小时雨强超过了“中国热带气旋极端小时雨强阈值”(38 mm)，而南岸仅有11站超过该阈值(图7)。可见，杭州湾北岸的极端降水强度和范围都明显大于南岸。因此，本文将杭州湾北岸嘉兴、金山交界一带设为重点研究的关注区(图1a)。图6浙沪交界地区自动站8月4日21时5日08时逐小时降水(rh)分布图不同颜色代表不同等级降水(单位：mm)。图7“黑格比”影响期间自动站小时雨强峰值(rmax)分布及超过“中国热带气旋极端小时雨强阈值”(38 mm)情况不同颜色代表不同等级的小时雨强峰值(单位：mm)，放大的点代表超过38 mm阈值的站点。(i)5日05:00(j)5日06:00(k)5日07:00(l)5日08:00此外，本文选取关注区内所有自动站(共9个)为代表性自动站(S1S9，图 1)，分析它们的降水时间序列(图8)。结果发现，这些代表站的小时雨强基本呈现出逐渐增大趋势，尤其第阶段暴雨期间的小时雨强峰值普遍在60 mm以上，远大于第阶段暴雨期间的峰值(约30 mm)，甚至部分站点第阶段暴雨降水峰值已达到第阶段暴雨峰值的两倍以上。32N31N30N29N120E121E122E32N31N30N29N32N31N30N29N32N31N30N29N120E121E122E120E121E122E120E121E122E0.1rh44rh88rh1212rh1616rh2020rh3030rh40rh4032N3130N31N3030N30N2930N29N120E12030E121E12130E122E0.1rmax1038rmax5010rmax2050rmax6020rmax3060rmax7030rmax38rmax70573热 带 气 象 学 报第39卷图8关注区代表性自动站降水时间序列左上角为站点序号，横坐标为时间(4日17时5日09时)，纵坐标为小时雨强(单位：mm/h)。虚线左右两侧分别为第、阶段暴雨。综上所述，杭州湾北岸极端降水的强度和范围明显大于南岸，且第II阶段暴雨过程的小时雨强远大于第I阶段暴雨过程。因此，本文接下来的研究将聚焦杭州湾北岸关注区的第阶段暴雨过程。4 4 极端降水的物理量特征极端降水的物理量特征在第阶段暴雨期间，我国中高纬度地区为较弱的低槽区，“黑格比”北上逐渐并入槽区。前期由于台风登陆东退至海上的副高，从“黑格比”南侧逐渐西伸，与大陆高压合并，此时“黑格比”位于副高脊线北侧。极端降水发生在“黑格比”台风南侧西南气流和海上副高偏东气流的汇合区(图略)。一般情况下，极端降水的发生需要动力与热力场的相互配合。因此，本节将针对大尺度环境的水汽条件、不稳定条件以及中尺度动力条件三个方面进行诊断分析，并从物理量极端性特征角0417 0419 0421 0423 0501 0503 0505 0507 05090417 0419 0421 0423 0501 0503 0505 0507 05090417 0419 0421 0423 0501 0503 0505 0507 05090417 0419 0421 0423 0501 0503 0505 0507 05090417 0419 0421 0423 0501 0503 0505 0507 05090417 0419 0421 0423 0501 0503 0505 0507 05090417 0419 0421 0423 0501 0503 0505 0507 05090417 0419 0421 0423 0501 0503 0505 0507 05090417 0419 0421 0423 0501 0503 0505 0507 0509100806040200100806040200100806040200100806040200100806040200100806040200100806040200100806040200100806040200S1S2S3S4S5S6S7S8S9574第4期胡鑫蓉等：“黑格比”台风浙沪交界极端降水及物理量特征分析度来展开探讨。4.1 水汽条件台风产生极端降水往往需要持续而充足的水汽供应。从850 hPa水汽通量、水汽通量散度分布(图9)来看，极端降水期间杭州湾西侧和西南侧存在两条较强的水汽通道，水汽通量辐合区呈东北-西南走向的带状，分布于上海至浙江南部，辐合带中心水汽通量散度最小值超过-1.510-7g/(scm2hPa)。关注区极端暴雨位于水汽通量辐合中心北侧，受偏南环境风的平流作用影响，辐合中心的水汽被源源不断输送至暴雨关注区，使得关注区对流层低层水汽充足，有利于该区域极端降水发生发展。图95日04时850 hPa水汽通量(填色，单位：10-3g/(scm2hPa)和水汽通量散度(紫色实线和虚线，单位：10-8g/(scm2hPa)4.2 不稳定条件极端降水期间，925 hPa关注区处于强暖平流区，600 hPa则处于冷平流区(图10)，高空冷平流与低空暖平流的相互叠加，为此次暴雨的发生提供了对流不稳定条件。将整个暴雨时段(4日21时5日08时)的相当位温进行平均后，对第二阶段暴雨时段内的相当位温计算偏差场发现，关注区上空700400 hPa存在明显的负偏差中心，而低层800 hPa左右存在正偏差中心(图11a)，这种相当位温偏差的垂直分布形势也说明气层处于对流不稳定的状态，有利于触发暴雨。从垂直速度的剖面图(图11b)中也可看到，关注区上空存在强烈的上升运动，且该上升运动中心逐渐向上发展加强，对流发展旺盛。4.3 中尺度动力条件通常，暴雨过程的发生有高低空环流条件的配合。首先，分析了关注区的地面散度场(图12)，从5日03时起，关注区存在辐合带的建立和增强过程，在5日05时达到最强，地面散度中心极值达到-5.8810-4s-1，之后在5日06时小时降水强度也达到峰值，这与王毅等27得到的地面辐合的增强对应于其后1 h降水增大的结论相符。从散度场垂直分布看，关注区从地面至600 hPa受辐合气流控制，500300 hPa受辐散气流控制，高层辐散与低层辐合的相互耦合，加强了大气的垂直上升运动(图略)。32N30N28N26N118E120E122E52484440363228262422201816575热 带 气 象 学 报第39卷其次，从地面涡度场来看(图12)，关注区始终维持正涡度，5 日 04 时的涡度中心极值达到了52.810-5s-1，且正涡度中心与地面辐合中心几乎重叠，有利于强对流的发生发展。此外，5日0306时，关注区从地面至低层850 hPa始终为正涡度区，高层400 hPa以上为负涡度区，负涡度中心位于250 hPa附近(图略)。可见，关注区及附近地区呈现出低层辐散、高层辐合的环流增强，以及低层强烈的涡旋运动，强降水也随之发生。为进一步表征强降水发生的动热力条件演变，本文还分析了850 hPa螺旋度和第二类热成风螺旋度的水平分布(图 13)，发现它们的大值中心分布较重叠，极端暴雨中心位置也正是位于这两个物理量极大值中心附近。在极端降水发生期图105日04时600 hPa(a)、925 hPa(b)温度平流分布图单位：/h。图115日04时沿30.75 N相当位温e的偏差场(a，单位：K)和垂直速度W(b，单位：Pa/s)垂直剖面图a.与4日21时5日08时相当位温平均场的偏差。关注区位于红色框线范围内。1 000850700500400300250200Pressure/hPa1 000850700500400300250Pressure/hPa120E120E(b)(a)200119E123E119E123E(a)600 hPa(b)925 hPa32N31N30N29N120E-1.5-0.6-0.20.41.0121E122E 120E121E122E32N31N30N29N576第4期胡鑫蓉等：“黑格比”台风浙沪交界极端降水及物理量特征分析间，螺旋度水平分布中心逐渐向东北方向移动，且强度增强，5日06时中心极值达5.9810-2m/s2，这意味着关注区低层气流旋转增强，且对流系统中不断有涡度输入。第二类热成风螺旋度中心则是在5日07时达到极值2.2410-2m/s2，相同时刻关注区降水也达到峰值，也就是说此次极端降水的分布和变化受到了低层温度场分布不均与水平涡旋运动的共同影响。图125日0306时地面散度(填色，单位：110-5s-1)和涡度(等值线，单位：110-5s-1)分布图135日0306时850 hPa螺旋度(填色，单位：110-3m/s2)和第二类热成风螺旋度(等值线，单位：110-3m/s2)的分布4.4 物理量极端性特征分析前文分析发现国家站乍浦站的小时雨强具有非常强的极端性，自动站S4可代表3.3节中所选取的九个代表自动站降水序列变化的平均状态。因此，选取乍浦站及S4站为代表站点(站点位置见图13)，分析这两个代表站点附近0.5 经纬度范围内850 hPa物理量平均值的演变情况与这两个代表站点降水序列的对应关系。依据已有研究28结论，850 hPa水平散度、涡度、垂直速度、螺旋度、第二类热成风螺旋度等物理量对台风降水的变化有较好的诊断效果，因此本节对上述物理量也进行了相应诊断。从图14可见，两个代表站的850 hPa螺旋度(He)和第二类热成风螺旋度(He2)时间序列均与降水的变化趋势较吻合，这两个物理量的变化曲线几乎与降水在同一时刻达到峰值。而散度(Div)、相对涡度(Vor)、垂直速度(W)随时间变化较小，与代表站降水变化的对应关系没有其他物理量明显，这可能也与本文使用的再分析资料分辨率较粗有关，未来值得采用更高分辨率数据来展开进一步分析。(a)03:00(b)04:00(c)05:00(d)06:00(a)03:00(b)04:00(c)05:00(d)06:0032N31N30N29N120E121E122E 120E121E122E120E121E122E 120E121E122E32N31N30N29N32N31N30N29N32N31N30N29N-100-70-50-30-1001030507010032N31N30N29N120E121E122E120E121E122E120E121E122E120E121E122E32N31N30N29N32N31N30N29N32N31N30N29N-100-60-40-20-1010204060100577热 带 气 象 学 报第39卷根据以上以及4.3节对本次极端降水的分析，发现地面散度、涡度以及850 hPa螺旋度和第二类热成风螺旋度具有较好诊断效果。因此本节将聚焦以上物理量，采用2.3节提出的物理量极值排序法分析其极端性特征，以寻找极端降水产生的信号。将所有相似台风的物理量极值M按极值排序法排列，得到排序结果(图15)，“黑格比”极端降水期间，螺旋度极值(Mh)和涡度极值(Mv)的最大值分别位于第65、第75百分位，均呈现出一定的极端性。在“黑格比”极端降水过程中，大多数第二类热成风螺旋度极值(Mh2)在排序中处于第5879百分位之间，最大值更是位于第86百分位，具有很强的极端性。此外，“黑格比”极端降水期间多数散度极值Md处于第 6273百分位之间，Md最大值则位于第81百分位，具有较强的极端性。图14乍浦站(a)和S4站(b)降水序列(单位：mm)和850 hPa各物理量时间序列各物理量的单位分别为He2：210-3m/s2，He：110-3m/s2，Div：-110-5s-1，Vor：110-5s-1，W：10 Pa/s。图15物理量极值排序结果纵坐标代表物理量极值数值，横坐标代表物理量极值百分位，红色代表台风“黑格比”在影响时间内各物理量极值的百分位置。各物理量的单位分别为Mh：110-3m/s2(a)，Mh2：110-3m/s2(b)，Md：-110-5s-1(c)，Mv：110-5s-1(d)。806040200-20806040200-20050005010502050305040505050605070508050005010502050305040505050605070508(a)(b)RainHe2HeDivVorWRainHe2HeDivVorW(a)Mh(b)Mh2(c)Md(d)Mv250200150100500(110-3m/s2)250200150100500(110-3m/s2)2520151050(-110-5s-1)2520151050(110-5s-1)2 6 1115202429333843475256616570747983889397(%)2 6 1115202429333843475256616570747983889397(%)2 6 1115202429333843475256616570747983889397(%)2 6 1115202429333843475256616570747983889397(%)578第4期胡鑫蓉等：“黑格比”台风浙沪交界极端降水及物理量特征分析结合表1，“黑格比”台风在影响时间内的平均小时雨强为22.8 mm/h，在六个相似台风中仅排第四位，而在物理量极值排序分析中，“黑格比”台风极端降水过程中关注区850 hPa螺旋度和地面涡度这两个物理量处于中等偏上(65%/75%)的位置，呈现出一定的极端性；850 hPa的第二类热成风螺旋度和地面散度多数时间处于较强的位置，二者的最大值分别处于所有相似台风样本中第86、81百分位，具有显著的极端性。由此可见，对于类似“黑格比”路径的小体积台风，850 hPa第二类热成风螺旋度和地面散度对极端降水的发生具有更好的指示意义。5 5 结结论论本文利用 CIMISS站点降水资料和 ERA5 全球再分析资料等，通过分析“黑格比”台风在浙沪交界引发的极端降水特征以及相关物理量的特征，得出以下主要结论。(1)此次浙沪交界台风暴雨过程的日降水、小时雨强和过程降水均具有很强的极端性，部分测站达十年一遇甚至百年一遇标准，尤其乍浦站单站日降水、过程降水均达百年一遇，小时雨强达五十年一遇。且杭州湾北岸局地降水的极端性远超南岸。(2)关注区对流层低层充足的水汽，以及高层冷平流与低层暖平流的相互叠加，为该区域极端降水发生发展提供了有利的水汽条件和不稳定条件。(3)根据物理量的逐小时演变，呈现出低层辐散、高层辐合的环流增强，以及低层强烈的涡旋运动，关注区强降水也随之发生。关注区850 hPa螺旋度和第二类热成风螺旋度的水平分布中心与极端降水中心基本重叠，说明极端降水的分布和变化受到了低层温度场分布不均与水平涡旋运动的共同影响。(4)极端降水过程中，关注区850 hPa螺旋度和地面涡度这两个物理量处于中等偏上(65%/75%)的位置，呈现出一定的极端性。850 hPa第二类热成风螺旋度和地面散度最大值分别处于所有相似台风样本中第86、81百分位，具有显著的极端性，对于类似“黑格比”路径的小体积台风，850hPa第二类热成风螺旋度和地面散度对于极端降水的发生具有更好的指示意义。本文对“黑格比”极端降水的分析揭示了极端降水自身的分布、演变精细特征及相关物理量极端性特征，但3.4节中仅针对相似台风对物理量进行极端性分析，得出的结论存在一定局限性，有待进一步筛选所有影响关注区的台风，并在此范围内进行物理量的极端性分析以得到更加普适的结论。此外，“黑格比”台风暴雨是否受到杭州湾特殊地形的影响以及影响如何？有待进一步开展数值模拟试验研究。参考文献：1 孙军，谌芸，杨舒楠，等.北京721特大暴雨极端性分析及思考(二)极端性降水成因初探及思考J.气象，2012，38(10)：1 267-1 277.2 陶诗言.中国之暴雨M.北京：科学出版社，1980.3 江漫，漆梁波.1959-2012年我国极端降水台风的气候特征分析J.气象，2016，42(10)：1 230-1 236.4 任福民，邱文玉，吴立广，等.我国东南沿海台风极端降水特征及成因初探C/第三十届中国气象学会年会，2013.5 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200030,China)Abstract:Using the precipitation data from ground stations of the China Integrated MeteorologicalInformation Sharing System(CIMISS)and the hourly reanalysis data from the European Centre forMedium-Range Weather Forecasts(ECMWF),we analyzed the ch