■魏可心
7月29日20时至8月2日7时,北京出现持续72小时以上的特大强降雨。北京昌平王家园水库录得744.8毫米雨量,为北京自1883年有降水记录以来最高。与2021年河南郑州“7·20”特大暴雨灾害一样,这场暴雨过程的“幕后黑手”也同样存在着不可忽视的角色——台风。
台风是一种大气低压系统,在热带或副热带洋面上逆时针旋转,有很强的上升运动。在浩瀚海洋源源不断的水汽和能量的加持下,台风主体被强风暴雨包围,是自然界最强的暴雨天气系统。受台风直接袭击的地区经受住了暴雨的考验。
根据中央气象台的历史资料,1996年,台风Herb在台湾省基隆登陆,阿里山24小时最大降雨量高达1748.5毫米;2009年,台风莫拉克在台湾花莲登陆,移动速度减缓。在台风停留的六天里,阿里山的累积降水量达到了3059.5毫米..
在我国内陆地区,1975年8月第3号台风在福建晋江登陆后,很少不迅速消亡,而是北上穿越长江,进入河南驻马店。24小时最大降雨量高达1060毫米,仍是中国内陆地区24小时降雨量的最高纪录。
台风除了正面袭击,还可以远距离输送水汽,影响大尺度天气系统的结构,为千里之外的暴雨提供“燃料”和条件,形成内陆极端暴雨。
在了解台风远距离影响暴雨的手段之前,首先要了解暴雨形成的三个基本条件:一是有利于降水的大尺度天气形势稳定少动,如高空急流和能引起上升运动的高空槽长时间停留在同一个地方;其次,有稳定持续的水汽输送和低层辐合运动,可以持续输送暴雨的“燃料”,弥补暴雨区大气柱的水汽损失;第三,短时间内释放出大量不稳定能量,提供了强大的上升运动,让水汽迅速凝结下落,形成瓢泼大雨。
在中国,台风最显著的长距离影响通常发生在夏季,这是华北雨季的开始。中国大陆附近的台风可以通过与西北太平洋副热带高压(以下简称副热带高压)的相互作用,影响上述几种情况,从而将魔爪伸向千里之外,带来“南雨北涝”的现象。
副热带高压是西北太平洋上顺时针旋转的大尺度涡旋。作为强大的水汽“搬运工”,西南方向顺时针旋转的气流可以将丰富的水汽从太平洋输送到我国东部地区,从而带来降水。中国东部主雨带通常位于副热带高压高压脊线以北5~8纬度,随其南北运动而移动。每年7月下旬至8月上旬,副热带高压以太阳的直射点向北移动越过北纬30度时,标志着我国北方和东北地区雨季的开始。
台风在西北太平洋形成后,如果规模不大,通常会沿着副热带高压的外缘向西北方向移动,形成高低压系统之间的显著压差,从而增强风速,在台风和副热带高压之间形成低空急流,不断将暖湿空气从海洋表面输送到暴雨区。
2021年河南郑州“7·20”特大暴雨灾害中,由于副热带高压位置稳定,上游天气系统移动受阻,暴雨所需的大气动力条件在河南省形成并长期维持。当时,台风“烟花”与千里之外的副热带高压之间形成东南风急流,将大量水汽从海上源源不断地输送到陆地,从而带来持续的强降水。同样,在今年的京津冀暴雨中,因为副热带高压和大陆高压的西北部被打开,在京津冀地区的北侧形成了“狗鼻子”高压格局。这种副热带高压格局减缓了台风“杜”北上的速度,携带了大量的水汽,而“杜”与副热带高压之间的气压差形成了强大的东南风水汽通道,不仅将“杜”的水汽输送到华北,还将更远的另一个台风“卡努”的水汽带到了华北。
大范围的强台风还可以改变副热带高压的形态,使大气环流调整到有利于暴雨发生的形势。比如,当副热带高压南侧有强台风活动时,副热带高压被“挤压”后会发生局部变形和位移,向西深入,向北推进,也就是说沿着副热带高压西南侧的东气流来的水汽会更深入到东北和华北地区。
此外,台风还能在垂直方向激发强烈的大气振动,当它在水平方向传播到很远的地方时,就会形成大气波动。当波传播到中纬度地区时,在适宜的条件下可以激发中纬度地区对流的发展,形成暴雨或增加原暴雨的雨势。如2005年登陆浙江的第5号台风“麦莎”带来的暴雨雨带具有波浪分布特征:雨带从台风中心向北延伸约2000公里,每500-1000公里出现一个暴雨中心。但只有在适宜的大气条件下,台风才能作为扰动源激发这种波动,从而形成大范围的波状传播雨带。
在全球变暖的气候背景下,未来台风带来的暴雨威胁将达到前所未有的程度。随着温度的升高,每单位空气中的水蒸气量会增加。这意味着暴雨不会停,而且会一下子“倾盆而下”。同样,虽然生成台风的门槛提高了,但一旦形成,就是超强台风。最新研究指出,在气候变暖的影响下,台风活动路径明显北移,移动速度减缓。我国北方沿海地区成为北上台风“首选”登陆地的可能性增大,而且一旦受台风影响,台风“水龙头”打开的时间会更长,这无疑会给北方地区的防台风减灾带来巨大压力。
从2013年到2022年,北方很多地方都遭受了几次北上台风的重创,比如2018年的“温比亚”、“摩羯”,2019年的“利奇马”,2022年的“梅花”,2020年的“芭薇”、“梅莎克”、“海神”。他们先后在半个月内。当前,北方地区迫切需要加强防台风意识,完善城市防洪除涝基础设施,以增强抵御台风暴雨灾害的能力。
(作者:lasg)
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