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台风暴雨地形的增幅作用 地形对台风的影响

2024-06-24  来源:天气网  【字体:  

导语:在自然灾害的频发背景下,台风暴雨与地形之间的相互作用显得尤为重要。其中,地形对台风暴雨的增幅作用尤为显著,它不仅能够影响降雨的分布和强度,还能改变风暴的路径和特性。而且地形的高低起伏对台风暴雨的增幅作用具有直接影响,当台风携带大量水汽移动至山区时,由于地形的抬升作用,空气被迫上升,水汽凝结成云,进而形成降雨,此时,地形的高低差异会导致降雨分布的不均匀性,山区往往会出现降雨量大于平原地区的现象,下面就去看看地形对台风的影响吧!

台风暴雨地形的增幅作用

台风暴雨地形的增幅作用 地形对台风的影响

暴雨

我们研究了地形对福建台风暴雨的影响,研究表明,地形对台风暴雨的增幅作用很大,其原因可能有两个:一是风在海岸的摩擦辐合。这种辐合量级可达10-4S-¹之大,达到了中尺度β系统的辐合量级,因而对降水的贡献很大。

对8209(Andy)台风1982年7月29日20时地面散度的计算表明,这次过程也达到这个量级。在闽东北地区,由于外海宽阔,风力很强,持续时间很长,海岸对风的摩擦辐合特别显著,因而往往在闽东北地区出现强的台风暴雨中心;二是地形抬升。在热带天气系统中,大量潮湿的空气集中在低层,因此在海拔2000米以下地形的抬升作用,对降水增幅的作用最大,即使在中纬度地区,暖而湿的气流沿着2000米以下的小山坡抬升,对降水的增幅作用也是很大的。据研究,地形抬升引起降水增幅作用主要取决于两个因素:一是低层风速,风速愈大,增幅愈强;二是气流的暖湿程度,气流愈暖愈湿,地形对降水增幅的作用愈大。

台风过程中,都具备这两个条件,因而地形抬升对降水的增幅作用极为明显。在闽东北地区由太姥山引起的地形抬升作用十分显著,福建中部沿海登陆的18次台风过程,闽东北几个测站雨量的平均值。霞浦、福鼎、柘荣平均雨量分别比台山大1.96、2.13、4.16倍,可见地形影响之大。平均值大一倍,这是由于台风登陆后,副中心明显发展所致。由此可见,在没有其他有利降水因素的共同作用下,台风本身引起的降水一般不是太猛。而地形的摩擦辐合及抬升作用,往往会使雨量成倍增长,并随地形高度增加,大者可达3~5倍之多,但一般超过2500米以上的山坡上又开始减小。

例如,在台湾岛境内台风引起的最大雨量中心,都出现在海拔2500米左右的阿里山,而不是出现在主峰玉山(3997米)和其他6座海拔在3090~3884米的高山。在福建中部有主峰海拔高于1800米戴云山脉,在福建闽西南也有主峰高于1800米的博平岭,因而每当台风在中部、南部登陆时也经常在戴云山东侧的仙游、永春、安溪山区以及博平岭东侧的南靖、平和形成暴雨中心,也是由于地形增幅作用所致。有人研究华南地形对台风暴雨的增幅作用。7~9月,是华南台风盛季,华南地区由台风带来的降水量在总降水量中占相当大的比重。总降水量从沿海地区向莲花山逐渐增加,沿海地区的等雨量线大致与海岸线和地形等高线平行。降水中心集中在迎风坡(东南坡上),特别是山脉的主峰附近。而背风坡上降水量急剧减少,等雨量线密集,且大致与山脊走向平行。

低值中心与迎风坡上高值中心相对应。在沿海地区的降水量大致与莲花山后的降水量相近,而山地的平均降水量明显偏大,均为沿海地区的两倍.这些分布特征,反映了地形对台风降水的影响。表6-13为分别选取影响粤东、粤西、桂西南的台风各5个,都是选取在该区2经度×2纬度范围内登陆的台风。由表可见,山区降水强度均比沿海大2~3倍左右,且比7~9月总降水量所得的平均倍数稍大,表明地形对台风降水增幅的作用比地形对非台风降水增幅的作用大,这是因为台风具有高温、高湿、强风等等因素的结果。地形对台风降水的增幅作用,主要出现在具有台风气流爬坡的位置上。以台湾的地形为例,位于不同方位的台风,其增幅作用不一样,当台风中心位于台湾以东海上时,地形对降水的增幅作用主要出现在中央山脉的东侧,当台风中心位于台湾以西或其西南的海峡内时,地形对降水的增幅作用主要出现在中央山脉的西侧。

为什么在福建省中部地区登陆的台风,在闽东北太姥山上的柘荣站经常是台风暴雨中心所在,也是由于具有强的东风或东南风沿东侧山坡爬升的结果。据有关研究表明,在我国三北(华北、东北、西北)地区,在22个台风个例的57次大暴雨中,100mm以上雨量集中的地区和大暴雨中心都是集中在有利地形的区域内,喇叭口地形(或马蹄形地形)对于低空气流有明显的辐合抬升作用,降水天气系统进入这种地区,雨量常有增多的现象,在特大暴雨过程中有不少是与这种地形有关。例如,1967年10月17~19日台湾新寮暴雨和1963年9月10~12日台湾百新暴雨,中心都落在喇叭口地形中,喇叭地形产生暴雨的有利条件是同低空风向风速有关,暴雨正好落在近地面风向与喇叭口地形成正交的山脚下。同时与近地面风速较大并随高度增大有关。

在喇叭口形状的河湾(如长江口、杭州湾等)入口附近,且和风向垂直的地区也往往容易产生雨团,暴雨强度较强。1972年7月26~28日,由于受到7203(Rita)台风的袭击,在北京北部山地发生了一次特大暴雨,暴雨中心在密云水库西侧的枣树林。3天的过程雨量达到518mm,27日08至28日08时24小时最大雨量达479mm,创造了北京地区最高雨量记录。这次特大暴雨过程,据中国科学院大气所和北京大学的分析研究认为,除有利于暴雨发生的天气学条件外,地形对暴雨的增幅起了重要作用。这次的暴雨区主要出现在兴隆一怀柔一带,恰好位于燕山山脉南麓向南开口的喇叭地形中,当低空盛行偏南气流时,地形对于气流的辐合和强迫抬升作用造成了较强的上升运动,有利于暴雨的发生、集中和增强。

台风暴雨地形的增幅作用 地形对台风的影响

暴雨

雨量与地形坡度的关系,雨量最大的地方出现在山脉的迎风坡,海拔1000m以下、距山顶的水平距离为数十千米的山坡中部,而不是在山顶上或山脚下。地形对台风暴雨的增幅作用的另一方面,是改变了云中的造雨过程。这是一种云雾物理过程,据著名气象学家、中科院院士陶诗言认为,对这种过程,目前还没有完全清楚。据对雷达回波照片分析表明,大体上有以下几种增幅作用: 在山坡上有低云存在时,由于地形抬升作用,从上空云层中落下来的雨滴进入低空的云层中时,这些雨滴捕捉了低空云层中的云滴,引起地面降水强度加大,这是第一种增幅作用。由于地形作用,在迎风坡造成强烈的辐合和强迫上升,改变大气层结的稳定度,形成位势不稳定,出现了对流云发展的有利条件,由层状云,转为积状云、积雨云发展,从积雨云上部卷云砧中有冰粒落进高层云里,产生很强冰粒和云滴(雪粒)的合并过程,造成对流性的强降水。

这是第二种增幅作用,当对流性雨团移近山地时,积雨云四周高度比较低的积云变成层状云,同时在山地由地形引起的水平辐合使积雨云更加发展,并吸收周围层状云中的小水滴并入其中。这两种不同性质的云滴合并在一起时,增强了胶性不稳定过程,造成水滴相互凝并,并成为降水落到地面。在这种增幅过程中,要有暴雨出现,必须要有大尺度流场中不断有水汽输送到山区。这是第三种增幅作用,是由积雨云受地形作用出现变形而造成的。——如果有两层不稳定层存在,且下层水汽供应比较充分,当下层不稳定层由于地形作用,上升运动加强,使对流不稳定冲破两层之间的稳定层,从而触发中层不稳定能量释放,加强对流,造成中层较大云滴下降到下层,并在下层不稳定层中捕捉云滴,由于下层水分丰富,于是形成较大的降水,这是第四种增幅作用。

由此看来,地形对造雨过程的影响是多样性的,但一个共同的特点,就是地形的增幅作用,使云中的水分比别的地区能更有效地降落到地面,从而提高降水的效率。以上讨论的都是山脉迎风波对降水的增幅作用。但在一定条件下,山地背风坡也可能出现背风波,它引起的上升运动可达10²cm·s-¹的数量级。这样的上升运动,足够造成暴雨,太行山区就常有这种情况。这条山脉大致是南北向、高约1500m,当盛行西风气流时,东边山脚常观测到相当大的局地降水,而西边少雨或无雨。理论计算表明,当山顶一定高度存在一稳定层,并且西风随高度增加,同时满足这两个必要的动力条件时,会在背风波产生,有时最大上升速度达到2m·s-'。此外,漫溢效应也能造成背风面雨量较大。所谓“漫溢效应”是指迎风波产生的雨滴,被水平气流携带越过峰顶,落到背风侧。风大时这种作用比较明显,有时它可达总雨量的10%。

地形对台风的影响

台风强度减弱:台风强度愈强,其减弱程度也越大。

台风路径偏移:不少台风登陆时会有向前方左侧偏的现象,而离开岛屿时则有向右侧偏的现象。

地形槽或低压的形成:台风临近台湾省时,在台湾海峡可能会出现地形槽或低压,有时此低压可进一步加强成为台风,而原来的台风则减弱消失。

台风分裂:台风在接近台湾省时,可能会因为地形的影响而发生分裂,表现为一段不连续的路径。

降水分布受山脉影响:合风降水分布受山脉的影响很大,暖湿气流在遇到山脉阻挡时会随着地形被迫抬升而降温,易成云致雨。

地形对台风发展的影响:台湾地形影响下,海峡内有气旋性涡旋生成,有利于台风北端高空冷涡气旋性涡度及其东侧南风的增强,从而加强了台风的发展。

地形对台风眼的影响:地形会影响台风眼压力,高地会使台风眼压力降低,从而加速台风的发展;而在低地,台风眼压力升高,从而减缓台风的发展过程。

台风路径的多种影响因素:除了地形,台风路径还受海洋温度、大气环流、地球自转、高压和低压区域、纬度和经度、环流和风、以及多个台风、气旋和系统之间的相互作用等多种因素的影响。

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