1 引 言
我国东南沿海是全国受台风影响最严重的地区之一。在影响的台风中，根据路径大致可以分为三类：⑴ 直接登陆沿海然后向偏西或西北方向移动；⑵ 台风在福建中北部登陆后西北行；⑶ 台风不登陆而是紧擦浙江沿海北上。其中，第二类台风虽然在福建登陆，但造成的影响往往是浙江大于福建，因而更值得分析研究。台风及其引发的
灾害预报以及台风暴雨是气象学家关注的焦点。在螺旋雨带形成方面，丁治英等[1] 的研究指出，9216 号台风暴雨的增幅过程与台风中-α 尺度重力惯性波的发展传播有关。在台风与环境场相互作用方面，孟智勇等[2]分析了 9406 号台风与中纬度系统的相互作用后指出，台风及西风槽强度的改变可以直接导致中尺度系统强度的变化，从而造成降水强度的不同。于玉斌等
2 天气过程概述
2005 年 5 号台风“海棠”和 2008 年 8 号台风“凤凰”都是在福建登陆而对浙江产生严重影响的台风。“海棠”于 7 月 18 日 14 时 50 分（北京时，下同）在我国台湾宜兰东澳登陆，随后移动路径十分复杂，先是沿台湾东部海岸线南下然后打转再北上，穿过台湾进入台湾海峡后以蛇形路径向西北方向移动，于19 日 17 时 10 分在福建连江再次登陆，而后继续向西北偏西方向移动，穿过福建中北部。台风“凤凰”于 7 月 28 日 06 时 30 分在台湾花莲附近登陆，登陆后基本向西北方向移动，在穿越台湾岛和台湾海峡后于28日22时在福建福清再次登陆并继续向西北方向移动，最终在江西北部减弱消亡。这两个台风的对比表明（表 1），“凤凰”近海移动路径、登陆日期和登陆后的总体走向与“海棠”较为相似，都是先登陆台湾然后在福建再次登陆，其影响强度、影响范围、持续时间与“海棠”也基本相近，但“海棠”的降水强度略偏强；且降水分布的非对称更加显著，大暴雨几乎全出现在台风登陆点的北侧，而“凤凰”在福建中南部也产生较强降水，非对称性不如“海棠”明显。
表 1 台风“海棠”和“凤凰”的风雨情况对比 台风名称 “海棠” “凤凰” 登陆福建时的中心气压和近中心最大风力 975 hPa，33 m/s 975 hPa，33 m/s 极大风力 温州赵山渡 41.1 m/s 温州大罗山雷达站49.6 m/s 最大单站雨量 温州昌禅 736.1 mm 温州 689.5 mm ≥100 mm 过程面雨量面积 3.3 万 km2 3.8 万 km 3 数值试验设计
采用 NCEP 提供的水平分辨率为 1 °×1 °的分析场为MM5模式猜测场，设计双向反馈两重嵌套网格，粗、细网格格距分别为 45 km 和 15 km，使用 10 ′地形数据。模式中心点为 28 °N，120 °E，格点数都为121×121，垂直方向取 23 层 σ 坐标，模式顶为 100 hPa。分别采用 Grell 和 Betts-Miller 积云对流参数化方案，都采用 MRF 行星边界层参数化方案，计算时间步长为 90 s，模拟时效为 72 h，“海棠”和“凤凰”的模拟起始时间分别为 7 月 18 日 08 时和 7 月 28 日 08时，基本涵盖了两个台风在大陆二次登陆到最终消亡全过程。地形敏感性试验中把 26～30 °N 之间、118.5 °E 以东区域的地形高度降为 0，其他参数和物理过程与控制试验完全相同。
4 试验结果对比分析
4.1 路径分析
图 1 为台风路径的实况与模拟结果对比，其中实况路径由国家气象中心定位，模拟路径以每 3 h 海平面气压低值中心连线表示。可见，“凤凰”模拟路径与实况非常吻合；而“海棠”登
陆大陆前的模拟路径较实况偏北，登陆大陆后较实况偏南，但总体误差不大，大陆登陆点和西北移向模拟都与实况接近，特别是移出台湾岛进入台湾海峡时出现的明显西折现象在模拟路径中得到很好再现。总体上模式对台风路径的模拟是比较成功的。
4.2 降水分析
滚动体
图2为两个台风实测降水和模拟对比。由“海棠”实况降水分布（图2a）可知，暴雨呈东北-西南走向分布，主要集中在浙江东南和福建东北部沿海，最强在温州地区，图中在温州南北部各有一雨量中心，分别位于南、北雁荡山区，中心值均在600 mm以上。与模拟（图2b）比较可见，暴雨区的走向和范围都非常一致，也呈东北-西南走向，最强降水出现在台风登陆点北侧的浙江中南和福建北部沿海，在温州南北部亦模拟出两个暴雨中心，且强度与实况接近。从“凤凰”模拟的降水（图2d）和实况（图2c）可知，模拟的降水分布位置和强度都较接近实况，强降水分布在浙、闽沿海，实况浙、闽交界处的暴雨中心在模拟中 张建海等：两个路径相似台风暴雨过程的模拟分析的基础。
5 动力条件诊断
5.1 螺旋度水平分布特征及其与暴雨落区的关系
首先分析“海棠”低层螺旋度演变特征，18日17时以前螺旋度高值中心位于海上，此前螺旋雨带主要出现在海上，陆上降水较小。自18日20时起，螺旋度高值中心迅速向浙闽沿海靠近，随后一直停留于此处，从图4中700 hPa螺旋度与随后的暴雨分布对照可知，低层螺旋度高值中心其与未来12 h暴雨落区有较好的对应关系。19日02时在浙闽交界处出现一个螺旋度正值中心，其与随后在温州南部产生的暴雨中心相吻合，暴雨出现在螺旋度高值区附近。19日14时螺旋度正值中心有所北移，与此相应暴雨中心也出现北移，产生在温州北部。螺旋度高值中心与降水落区有较好的对应关系是因为螺旋度正值区位于低层辐合区附近，在这一区域内有风的气旋式旋转，进而导致强烈的上升运动，这就为暴雨的产生和加强创造了有利的动力条件。 “凤凰”螺旋度的演变也类似（图略），28日14时起高值中心位于闽中北部的沿海，随后其强度逐渐加强并移至浙闽边界，至29日20时大值区一直在浙闽交界一次性台布
处维持，与暴雨中心位置相对应。由此可见，低层螺旋度对暴雨落区有较强的指示意义，且提前12 h就有强信号出现，敏感度高，能用于实际台风暴雨的预报。
5.2 螺旋度垂直分布特征与暴雨的关系
图5为“凤凰”29日08时过暴雨中心螺旋度和垂直速度的纬向剖面。由图5a可见，暴雨区正上方为螺旋度正值区，正中心位于700～900 hPa之间，高层螺旋度负值区则出现在暴雨中心两侧，且其绝对值也较低层明显偏小，这与其他类型的暴雨研究[10]中发现的暴雨区上空螺旋度呈低层正中心、高层负中心配置，且高层负值区大于低层正值区的结果出现差异，这可能是由于“凤凰”发展得比较深厚，正涡度区一直伸展到暴雨区上空的对流层高层。在典型强降水垂直模型中，中低层螺旋度正值区对应气旋式正涡度辐合区，高层负值区对应反气旋式负涡度辐散区，在“凤凰”降水中这种低层辐合、高层辐散的模型也存在，但从图5a螺旋度低层正中心与高层负中心连线看，这支上升气流不是垂直而是倾斜的，这也在图5b垂直速度的剖面中得到证实。通过分析发现螺旋度与高低空急流相联系，29日08时850 hPa出现一支风速大于33 m/s的东南急流，而200 hPa台风中心附近则有强烈的先看平阳站降水演变，实况降水集中在 18 日 17时—20 日 08 时，其前后降水都较小，此时段累计雨量达 427.8 mm，占 72 h 总降水 91%多，特别是 19日 11—14 时 3 h 降水高达 117.7 mm，突出反映台风降水的高效性。模拟降水变化趋势和实况较一致，在18 日 17 时以前也较小，随后迅速增大，但时间较实况提前，且峰值也偏小，表明模式对短时对流性强降
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水模拟能力仍较弱，后期降水减小时间较实况偏晚。再看柘荣站降水演变，其降水集中时段为 28 日 08时—30 日 05 时，达 525.7 mm，占总降水的 97%多。对比可见，“凤凰”模拟降水在开始 6 小时很小，而实况已有显著降水，这可能与模式积分开始时需要 6小时左右的云雨驱动（spin-up）时间有关[9]，随后以30 日 08 时为界，此前的强降水时段和此后迅速减小时段都与实况相一致。综合考虑，虽然模式在雨强峰值及出现时间上存在一些误差，但对台风路径、暴雨落区和降水强度的模拟总体是成功的，其输出结果可以用于分析台风暴雨产生机制并作为地形试验对比a b 两个路径相似台风暴雨过程的模拟分析。
下面分析台风暴雨期间水汽输送条件。与动力场上积分开始时刻螺旋度大值区远离大陆不同，在水汽输送上一开始浙闽沿海就有高通量的水汽输入，可见暴雨发生前水汽场的变化要先于动力场。7 月 18 日08 时“海棠”的水汽通量呈明显的非对称分布，高值区位于台风前进方向的右半侧，中心值大于 60 g/(s·cm·hPa)，台风左半侧较小，未来随着台风向西
北方向移动，水汽输送带也逐渐北移。19 日 05 时水汽通量强中心位于浙闽交界处(图 6a，见 398 页)，与温州南部的暴雨中心相对应，随后继续北移，为温州北部的暴雨中心
瑞利衰落提供充沛水汽供应。在整个过程中水汽输送仍都呈非对称分布，闽北至浙中南沿海一直处于台风东北象限水汽通量大值区，并有偏东急流与之配合，而闽中南部沿海则位于台风西南象限水汽小值区，盛行偏北气流，这是造成“海棠”强降水主要出现在登陆点北侧的重要原因。“凤凰”积分初始时刻的水汽分布特征与“海棠”有显著差别，水汽通量沿台风中心呈基本左右对称分布，随着“凤凰”向西北移动，水汽输送逐渐出现非对称性，但至 28 日 14时闽中南沿海在东北风急流作用下一直有高通量的水汽输入，在该区产生了较强降水，而此时浙中南沿海的水汽输入还较小，水汽输送的这一分布态势使得“凤凰”登陆点南北两侧降水较“海棠”相对均匀。随着台风继续西北移动，闽中南部沿海水汽逐渐减小且急流方向也由东北转为西北，而浙闽交界处则不断增大，在东南风急流作用下 7 月 28 日 20 时该处出现60 g/(s·cm·hPa)的高值中心(图 6b，见 398 页)。从水汽来源看“海棠”和“凤凰”是相同的，都来自南海，但输送路径到达东南沿海时出现差异，“海棠”水汽输送主要是通过台湾以东洋面，“凤凰”在积分前期也通过台湾以东洋面，而后期则是经由台湾海峡。
7 不稳定层结分析
台风降水与前期浙江所处气团性质关系密切，在对流层下层，若我国东部上空的温度比台
风附近的温度低，则称控制浙江气团性质为“冷场”，有利于台风倒槽发展，反之则称为“暖场”，不利发展。对两个台风影响前华东上空气团性质进行分析发现，无论“海棠”还是“凤凰”影响前 700 hPa 浙江一带温度比台风中心附近低 3 ℃以上，台风中心进入“冷场”后，加强了不稳定层结，暴雨有明显增幅。图 7 给出了台风暴雨期间 850 hPa 相当位温 θ
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