影響臺風(fēng)降雨的物理因子 影響臺風(fēng)降雨的因素是什么

導(dǎo)語：影響臺風(fēng)降雨的物理因子是復(fù)雜而多變的,，它們共同作用于臺風(fēng)系統(tǒng),，決定了降雨的強(qiáng)度,、分布和持續(xù)時(shí)間,，而且臺風(fēng)中的水汽含量是一個(gè)關(guān)鍵因子,，臺風(fēng)通常形成于熱帶洋面,，攜帶了大量的水汽,。當(dāng)這些水汽隨著臺風(fēng)系統(tǒng)向內(nèi)陸移動時(shí),，它們會在特定的條件下凝結(jié)成雨滴,，形成降雨,，那么影響臺風(fēng)降雨的因素是什么,？下面就一起去看看吧！

影響臺風(fēng)降雨的物理因子

強(qiáng)降雨

在臺風(fēng)中降雨甚強(qiáng),、范圍大,。它是一種強(qiáng)降雨系統(tǒng)。一次臺風(fēng)登陸,，雨量中心附近一天之中一般可下100—250毫米的大暴雨或特大暴雨,，少數(shù)可達(dá)500—800毫米，甚至超過1000毫米,。但也有臺風(fēng)登陸后,，雨量很小，范圍也不大,。臺風(fēng)降雨的這種顯著差別,，主要由下面幾個(gè)降雨的基本因子決定。

(1)水汽：臺風(fēng)暴雨最基本的因子是臺風(fēng)環(huán)流系統(tǒng)內(nèi)水汽含量要充沛,，濕層要深厚;并要有水汽源源不斷的輸入到臺風(fēng)系統(tǒng)中去,，在那里集中。臺風(fēng)登陸后的流場分析和衛(wèi)星云圖特征表明,，下較大暴雨的登陸臺風(fēng),，一般都存在一支或兩支來自低緯度洋面的低空急流(東南氣流或西南氣流),在云圖上有時(shí)表現(xiàn)為一條或幾條積雨云帶或云線，從臺風(fēng)環(huán)流的東南側(cè)卷入臺風(fēng)內(nèi)部,。這支低空急流和積雨云帶,，目前認(rèn)為是水汽、渦度的輸送通道,，它向臺風(fēng)供應(yīng)了下暴雨所需要的水汽和能量,。陶詩言1)在分析我國降雨天氣系統(tǒng)時(shí)指出有三股氣流對降雨形成非常重要。

第一股氣流就是來自偏南方向的暖濕氣流,，這股氣流從近地面開始上升,，向北輸送過程中是上升著的。這股氣流在臺風(fēng)暴雨中同樣也起了重要作用,。我國登陸臺風(fēng)水汽來源于三種氣團(tuán),，一是來自西北太平洋的熱帶海洋氣團(tuán)。這類氣團(tuán)低層很潮濕,，層結(jié)是對流不穩(wěn)定的,。它由太平洋高壓西南方的東南氣流向大陸輸送。第二是來自南海的熱帶海洋氣團(tuán)或季風(fēng)氣團(tuán),，它由一支偏南氣流或西南氣流輸入大陸,。第三是來自印度洋(或孟加拉灣)的赤道氣團(tuán)，這種氣團(tuán)更為潮濕,，且對流不穩(wěn)定層次更厚,，它由一支西南氣流輸向我國華南、長江流域甚至黃河流域,。個(gè)例分析表明，登陸我國的臺風(fēng),，它的暴雨過程,，上述三條水汽輸送通道可以疊加或交替出現(xiàn),。

臺風(fēng)圓柱體內(nèi)的水汽通量可用下式進(jìn)行估算,。式中q為比濕,，V,為氣流在臺風(fēng)周界上的徑向分量,，向外為正,，S為臺風(fēng)周界,。根據(jù)實(shí)例的比濕和風(fēng)，就可求得臺風(fēng)圓柱體內(nèi)的水汽通量,。假如不考慮蒸發(fā),，并假定水汽的凝結(jié)量全部降落地面,，則可用水汽通量來估算降雨量。估算可用水汽收支方程,，方程左端第一項(xiàng)是氣柱中所含水汽量的變化,，第二項(xiàng)是通過氣柱側(cè)邊界水汽輻合通量的積分，此式假定通過臺風(fēng)氣柱頂面的水汽通量很小可略,。右端M為氣柱中的凝結(jié)量,，即降雨量,。在暴雨區(qū)中空氣維持飽和，氣柱中的水汽量不會再有變化,，第一項(xiàng)為0.降雨量與整層氣柱水汽輻合通量相平衡,。

故可根據(jù)各層等壓面上實(shí)測比濕和風(fēng)速之積的散度來估計(jì)降雨量。另外,，在暴雨區(qū)的外圍區(qū)域中,，由于出現(xiàn)臺風(fēng)的補(bǔ)償下沉氣流,，空氣變干,，在該區(qū),且M=0.從可知水汽通量是輻散的，其減少的水汽含量用于補(bǔ)充暴雨區(qū)中的水源,。如要使臺風(fēng)暴雨得以維持,，就要求臺風(fēng)外圍區(qū)域有大尺度環(huán)流把水汽不斷輸入的條件，即使得該區(qū)出現(xiàn)水汽通量的輻合,。據(jù)估算，這塊外圍輻合區(qū)的面積至少要比暴雨區(qū)大十倍,，才能供應(yīng)暴雨區(qū)水源之需,。

(2)上升運(yùn)動：氣流的上升運(yùn)動,，將輸入臺風(fēng)內(nèi)的水汽帶到上空，通過凝結(jié)形成降雨,。臺風(fēng)內(nèi)部的水汽供應(yīng)和上升運(yùn)動是臺風(fēng)降雨兩個(gè)最基本的必要條件,。如果水汽源源輸入，上升運(yùn)動持續(xù)不斷,，這樣才能把大量潮濕空氣向上輸送,，產(chǎn)生臺風(fēng)的強(qiáng)降雨。臺風(fēng)中的上升運(yùn)動可分成4類,，即臺風(fēng)尺度大范圍散度場的動力作用所引起的上升運(yùn)動,、中尺度系統(tǒng)所引起的上升運(yùn)動(如螺旋云帶)、小尺度系統(tǒng)引起的上升運(yùn)動和地形抬升作用引起的上升運(yùn)動,。一般上升氣流速度與大氣運(yùn)動的尺度有關(guān),，運(yùn)動尺度愈小，上升速度愈強(qiáng),。臺風(fēng)尺度大范圍上升氣流速度的量級為0(1厘米/秒),中尺度上升氣流速度量級為0(10厘米/秒),小尺度為0(100厘米/秒),小尺度上升運(yùn)動最大曾觀測到5000厘米/秒的上升速度,。這對強(qiáng)降雨是非常有利的條件。

當(dāng)不同尺度系統(tǒng)疊加時(shí),，便可加強(qiáng)上升運(yùn)動,，使雨量加大。一次臺風(fēng)暴雨,，經(jīng)常是上述三種尺度運(yùn)動的疊加,，疊加處上升運(yùn)動最強(qiáng)，臺風(fēng)中的一些暴雨中心經(jīng)常出現(xiàn)在疊加的地方,。根據(jù)連續(xù)方程,，在某一高度上垂直運(yùn)動的強(qiáng)弱，由該高度以下氣層中的水平散度場決定,。臺風(fēng)范圍內(nèi)的上升運(yùn)動主要由臺風(fēng)低層大范圍水平輻合產(chǎn)生,。上升運(yùn)動的維持和加強(qiáng)與低層大氣輻合的存在和加強(qiáng)有關(guān)。臺風(fēng)的低空流場是流入層,，一般有較強(qiáng)的輻合,。尤其在臺風(fēng)登陸以后，摩擦產(chǎn)生的非地轉(zhuǎn)風(fēng)更加強(qiáng)了輻合,，這使臺風(fēng)在登陸消散(因暖中心受到破壞)之前,，經(jīng)常下一場比較大的暴雨。另外,，臺風(fēng)環(huán)流中的風(fēng)速輻合,、風(fēng)向輻合、臺風(fēng)低層不同部位的切變線,、流入層氣旋性彎曲的流線以及很強(qiáng)的負(fù)變壓中心都將產(chǎn)生和加強(qiáng)輻合條件,，這對臺風(fēng)降雨十分有利。臺風(fēng)暴雨中的一些雨量中心,，經(jīng)常和上述低空流場特征相對應(yīng),。關(guān)于垂直運(yùn)動的大小，可根據(jù)0方程估算,。

常用的0方程不考慮非絕熱加熱、摩擦和地形等因子的作用，其簡化的形式為上式中0為垂直速度,、σ為干空氣穩(wěn)定度參數(shù),，5為相對渦度，f=2Qsinφ為地轉(zhuǎn)參數(shù),，φ=gz為位勢高度,。方程右端第一項(xiàng)和第二項(xiàng)分別為與渦度平流和厚度平流有關(guān)的項(xiàng)，根據(jù)觀測結(jié)果可為已知,。是橢圓方程,，當(dāng)?shù)忍栍叶藶橐阎⒔o出邊界條件(通常設(shè)(0p=o=0.0p=1000=0o=0)和穩(wěn)定度參數(shù)σ的分布時(shí),，則可解出垂直速度の的分布,。由于此式的推導(dǎo)引用了地轉(zhuǎn)近似，故僅適用于大尺度運(yùn)動的垂直運(yùn)動,。方程表明,，渦度平流隨高度增加和暖平流的最大區(qū)都將產(chǎn)生上升運(yùn)動。這兩點(diǎn)在臺風(fēng)系統(tǒng)(尤其對初期發(fā)展的臺風(fēng))中一般也是滿足的,。對發(fā)展成熟的圓對稱臺風(fēng),，這兩項(xiàng)較小。

如果考慮較完整的0方程1,可寫成方程右端強(qiáng)迫函數(shù)各項(xiàng)意義分別為：F?:地形與摩擦對垂直運(yùn)動的作用,，如果只考慮這一項(xiàng)解出的垂直速度稱w?,以下類推,。

X為速度勢，ψ為流函數(shù),，J為雅可比算子,。上述方程可用于較低緯度的0計(jì)算。根據(jù)對7503號臺風(fēng)的計(jì)算2.潛熱項(xiàng)對垂直運(yùn)動的貢獻(xiàn)(w?)最大,，to?可比前五項(xiàng)(c?+0?+0?+w?+o?)之和還大,。由此可知潛熱釋放的反饋?zhàn)饔檬呛茱@著的。登陸臺風(fēng)由于受到山脈地形對氣流的抬升作用,，將產(chǎn)生上升運(yùn)動,。貼近山坡的上升氣流速度可寫成這說明地形上升氣流速度取決于氣流水平速度(V,)、氣流與山脈的正交程度以及山脈的坡度(VH),。如地面水平風(fēng)和山脈坡度為已知,，可用為邊界條件，并令式右端為0.將此邊界條件代入,，即可解出單純由地形產(chǎn)生的上升運(yùn)動(0)的分布,，這樣求得的o*包括在o?中。

從一些個(gè)例分析表明,，在臺風(fēng)中與山脈成正交的氣流,，由于受地形抬升產(chǎn)生的上升運(yùn)動與臺風(fēng)動力上升運(yùn)動的疊加,，使總的上升運(yùn)動加強(qiáng)。因此,，在向風(fēng)坡上出現(xiàn)了比其他地區(qū)更強(qiáng)的臺風(fēng)降雨,，臺風(fēng)暴雨中心常出現(xiàn)在這些地方。至于由重力波產(chǎn)生的波狀上升運(yùn)動,，在臺風(fēng)中主要出現(xiàn)在外區(qū),。這里存在著一條或數(shù)條螺旋雨帶，它由一些發(fā)展著的對流性云組成,。近年來不少人研究了螺旋雨(云)帶的起因,、運(yùn)動和結(jié)構(gòu)，認(rèn)為這些螺旋帶就是一種重力波,，它受到潛熱釋放的影響,。這種帶狀結(jié)構(gòu)也是臺風(fēng)降雨顯著特征之一。

暴雨天

(3)位勢不穩(wěn)定：臺風(fēng)暴雨具有對流性質(zhì),。因此,，臺風(fēng)氣柱的位勢不穩(wěn)定成為臺風(fēng)暴雨的重要條件之一。位勢不穩(wěn)定能量在釋放以后,，要能夠重建,，這樣才能使臺風(fēng)氣柱內(nèi)對流運(yùn)動繼續(xù)維持，并得到旺盛發(fā)展,，這對臺風(fēng)暴雨十分有利,。位勢不穩(wěn)定的加強(qiáng)、重建和破壞,，與下面兩個(gè)因素有關(guān),。一個(gè)是水汽輸送，臺風(fēng)低空氣層由于有水汽的輸入和補(bǔ)充,，形成一個(gè)非常潮濕的氣層,，與高空干空氣形成明顯對比。上下氣層不同物理性質(zhì)空氣的差動平流,，保證了位勢不穩(wěn)定能量在釋放以后得以不斷重建,。另一個(gè)是冷空氣，當(dāng)中緯度冷空氣流入到暖濕氣層之上,，將使位勢不穩(wěn)定加強(qiáng),，造成很不穩(wěn)定的層結(jié)，有利于臺風(fēng)氣柱內(nèi)對流的發(fā)展,。但當(dāng)大量冷空氣注入臺風(fēng)內(nèi)部,，將使臺風(fēng)暖心結(jié)構(gòu)破壞，位勢不穩(wěn)定能量釋放以后將不會重建,。位勢不穩(wěn)定區(qū)與低空輻合區(qū)相重合的地方要特別注意,，臺風(fēng)中的強(qiáng)暴雨常常出現(xiàn)于此,。但也有不少分析表明，許多臺風(fēng)暴雨是發(fā)生在穩(wěn)定或近于中性層結(jié),。

(4)對流層上部的輻散：對流層上部的水平輻散可以使對流層中下層的上升運(yùn)動持續(xù)不斷,，這對產(chǎn)生較大暴雨是一個(gè)重要條件。低空輻合引起的上升運(yùn)動,，將水汽輸送到上空冷卻飽和，凝結(jié)成水滴下落,，中下層上升氣流在高空通過水平輻散向四周散開,，在臺風(fēng)云系的外圍下沉，構(gòu)成徑向垂直環(huán)流圈,。這種徑向垂直環(huán)流機(jī)制不僅在臺風(fēng)尺度的大范圍降雨中存在,，中小尺度系統(tǒng)對流性降雨中也同樣存在(如螺旋云帶與其鄰近的晴空區(qū)間)。高空輻散強(qiáng),，則可使垂直環(huán)流圈加強(qiáng),，另外高空輻散氣流還可把風(fēng)暴上空多余的熱量帶走，不致于使層結(jié)很快趨近中性,，這是有利于位勢不穩(wěn)定維持的,。按照第二類條件不穩(wěn)定理論，臺風(fēng)暖心結(jié)構(gòu)可以使高空形成輻散流場,。

因此,，海洋上的成熟臺風(fēng)，一般都具備高空輻散條件,。臺風(fēng)登陸以后情況較復(fù)雜,，登陸臺風(fēng)如果暖中心不受破壞，持續(xù)不消,，這對高空輻散的維持有利,。另外，登陸臺風(fēng)如果移到大陸對流層上部反氣旋之下,或移到對流層上部急流南側(cè)的負(fù)渦度區(qū)附近,都將增強(qiáng)臺風(fēng)徑向垂直的質(zhì)量環(huán)流,，這也是臺風(fēng)連下暴雨的有利背景,。如果出現(xiàn)相反的情況，即當(dāng)臺風(fēng)移到對流層上部輻合環(huán)流系統(tǒng)或正渦度中心之下,，將抑制臺風(fēng)氣柱的上升氣流,。例如7315號臺風(fēng)在福建登陸前一直是一個(gè)強(qiáng)臺風(fēng)，但10月10日登陸時(shí),，移到200毫巴一個(gè)倒槽輻合區(qū)之下,，以后出現(xiàn)急劇衰減，在陸地上維持不到8個(gè)小時(shí)便填塞了,。

(5)中小尺度系統(tǒng)的作用：一次臺風(fēng)暴雨一般有4種尺度的降雨系統(tǒng)組成,，最大的是天氣尺度雨區(qū),，它的范圍和臺風(fēng)同量級，直徑>1000公里,，生命期在一天以上,。天氣尺度雨區(qū)由大尺度輻合產(chǎn)生的上升氣流形成，雨量強(qiáng)度小,，一般為小一中雨,。在天氣尺度雨區(qū)內(nèi)有幾條中尺度雨帶，每條雨帶的尺度為50—200公里,，生命期為幾小時(shí)到十幾小時(shí),。而每條雨帶又由一些中小尺度的雨團(tuán)組成，雨團(tuán)尺度為幾十公里,，生命期幾個(gè)小時(shí),。位勢不穩(wěn)定在天氣尺度或中尺度條件觸發(fā)下釋放，可形成一些有組織的強(qiáng)對流區(qū)(積雨云群),這與雨團(tuán)的形成有關(guān),，而一些強(qiáng)對流區(qū)又演變成螺旋帶,，形成雨帶。雨團(tuán)由幾個(gè)降雨細(xì)胞組成,，細(xì)胞尺度僅為幾公里到一二十公里,，生命期為幾十分鐘。降雨細(xì)胞是一種局地天氣,，它們是在中尺度條件下觸發(fā)形成的,。

另外，它的形成還與一些微觀過程有關(guān),。臺風(fēng)中的強(qiáng)暴雨主要由中尺度雨帶和雨團(tuán)造成,。中尺度雨帶和雨團(tuán)中潮濕空氣的上升速度和降雨率要比天氣尺度雨區(qū)大1—2個(gè)量級，臺風(fēng)中的大暴雨和特大暴雨一般都是由幾個(gè)雨帶或雨團(tuán)連續(xù)通過造成或由一些長期停滯的雨團(tuán)造成,。因此,，臺風(fēng)中不同尺度降雨系統(tǒng)的相互作用和中小尺度系統(tǒng)的降雨機(jī)制在臺風(fēng)暴雨中占重要地位。中尺度降雨系統(tǒng)的特點(diǎn),，主要是尺度小,、生命史短、上升速度大而降雨量強(qiáng),。中尺度環(huán)流一般并不滿足地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡,。目前大尺度的天氣分析對此并不完全適用。尤其在現(xiàn)有站網(wǎng)密度尚不滿足中小尺度天氣分析的情況下,，中小尺度系統(tǒng)的分析仍不能構(gòu)成完整體系,，對中小尺度降雨機(jī)制的認(rèn)識還十分膚淺。

大氣層結(jié)要有強(qiáng)的位勢不穩(wěn)定或?qū)α鞑环€(wěn)定,，這只是中小尺度降雨系統(tǒng)形成的一個(gè)基本背景,，但這個(gè)條件并不能使對流運(yùn)動發(fā)生,。要使中尺度對流發(fā)生必須有觸發(fā)機(jī)制。一般有兩種作用可以成為觸發(fā)機(jī)制：一個(gè)是環(huán)流觸發(fā),，包括極鋒和冷空氣堆的抬升作用和低空輻合流場,、尤其是存在于臺風(fēng)流場中的中尺度切變線，有明顯觸發(fā)作用,。另外對流層高層的輻散也有重要作用,。臺風(fēng)流入層和流出層的強(qiáng)輻合和輻散流場，是產(chǎn)生和發(fā)展中小尺度降雨系統(tǒng)的環(huán)流背景,，它為發(fā)展強(qiáng)對流提供了非常有利的觸發(fā)條件,。另一個(gè)是地形抬升，臺風(fēng)環(huán)流向風(fēng)坡形成一條固定的輻合抬升區(qū),，這里經(jīng)常是強(qiáng)對流和強(qiáng)降雨的發(fā)展區(qū)。對中尺度降雨系統(tǒng)的分析,，目前主要用每小時(shí)雨量圖,、逐時(shí)地面氣壓圖、流線圖和地面散度場來揭露,。

對于測站稀少區(qū),，可利用時(shí)-空轉(zhuǎn)換關(guān)系，將時(shí)間剖面圖轉(zhuǎn)化成空間剖面圖,。假定短時(shí)間隔內(nèi)空氣的某種屬性(如溫度)的個(gè)別變化等于零,，便可得下面轉(zhuǎn)換關(guān)系C為系統(tǒng)移速，可由連續(xù)位置確定,，可從單站要素變化確定,，這樣根據(jù)單站的時(shí)間變化來推論出屬性的空間分布。雷達(dá)是發(fā)現(xiàn)和追蹤雨團(tuán)的比較理想的工具,。目前已經(jīng)總結(jié)出不少用雷達(dá)分析中尺度系統(tǒng)的方法,。影響臺風(fēng)暴雨的物理因子很復(fù)雜，一次臺風(fēng)暴雨過程,，是好幾個(gè)因子的綜合產(chǎn)物,，也是各種原因上升運(yùn)動疊加的結(jié)果。在做臺風(fēng)降水預(yù)報(bào)時(shí)要著重分析以下兩類相互作用,，即臺風(fēng)環(huán)流與四周環(huán)流的相互作用以及在臺風(fēng)內(nèi)部不同尺度系統(tǒng)的相互作用,。目前我們對于臺風(fēng)內(nèi)部不同尺度的作用認(rèn)識很少，但對于前者已有了一些認(rèn)識,。發(fā)現(xiàn)臺風(fēng)四周的環(huán)境流場對臺風(fēng)降雨分布,、持續(xù)時(shí)間和雨強(qiáng)都有著明顯的關(guān)系，另外還必需指出,，當(dāng)以上條件不能滿足時(shí),，例如水汽供應(yīng)被切斷,、環(huán)境流場對輻合產(chǎn)生了抑制，臺風(fēng)的降雨就很小,，這種臺風(fēng),，預(yù)報(bào)員一般稱為“干臺風(fēng)”。

影響臺風(fēng)降雨的因素是什么

臺風(fēng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)對降雨的影響主要體現(xiàn)在臺風(fēng)的上升氣流和渦旋區(qū),。?在臺風(fēng)中,，?上升氣流的整個(gè)渦旋區(qū)都會有降水存在，?但以上升運(yùn)動最強(qiáng)的云墻區(qū)降水量最大,。?螺旋云帶中的降水量已經(jīng)減少,，?有時(shí)也形成暴雨。?臺風(fēng)眼區(qū)氣流下沉,，?一般沒有降水,。?因此，?臺風(fēng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)直接決定了其帶來的降水強(qiáng)度和分布,。?

外部環(huán)境條件對臺風(fēng)降雨的影響則更為復(fù)雜,，?涉及多個(gè)因素。?首先,，?臺風(fēng)的移動速度受到大尺度引導(dǎo)氣流的影響,，?快的能達(dá)到30公里/小時(shí)，?慢的則在5公里/小時(shí)到10公里/小時(shí)之間,。?臺風(fēng)的移動速度與其帶來的降雨量有直接關(guān)系,，?移動速度慢的臺風(fēng)往往能在同一地區(qū)滯留更長時(shí)間，?從而增加該地區(qū)的降雨量和降雨時(shí)間,。?

此外,，?臺風(fēng)路徑的走向也受到多種因素的影響，?包括內(nèi)部動力因素(?如臺風(fēng)本身風(fēng)場等非對稱結(jié)構(gòu))?和周圍環(huán)境氣流的引導(dǎo),、?下墊面等外力原因,。?這些因素共同作用，?使得臺風(fēng)路徑飄忽不定,，?有時(shí)按照常規(guī)路線走,，?有時(shí)也會不走尋常路，?形成回旋型,、?急轉(zhuǎn)型等非常規(guī)走位,。?

地形也是影響臺風(fēng)降雨的一個(gè)重要因素。?濕潤氣流遇到山脈等高地阻擋時(shí)被迫抬升,，?導(dǎo)致氣溫降低形成降水,，?即地形雨。?地形雨對改變局部小氣候有重要影響作用，?同時(shí)由于地形雨對地形區(qū)兩面坡的不同影響,，?導(dǎo)致人們對它們的利用開發(fā)也不盡相同,，?人文景觀也呈現(xiàn)明顯差異。?

綜上所述,，?影響臺風(fēng)降雨的因素包括臺風(fēng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境條件,，?如上升氣流、?渦旋區(qū),、?移動速度,、?路徑走向以及地形等，?這些因素共同作用決定了臺風(fēng)帶來的降水強(qiáng)度,、?分布和時(shí)間,。?

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