华东地区登陆台风降水结构的多普勒雷达分析

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本文利用2004至2007年浙江温州新一代多普勒天气雷达(ClNRAD WSR-98D)和台湾气象局五分山雷达观测到6个在华东沿海登陆台风的资料,研究台风在登陆前后降水的时空变化特征。文中将台风降水分为轴对称和非对称分量,并根据台风动力结构确定了台风内、外核区。以此为基础,分别分析登陆过程中的台风的轴对称降水径向廓线的演变特征和环境因子(风暴移动、环境垂直风切和地形等因素)对台风内、外核区非对称降水分布的影响。此外,初步探讨了台风结构和降水非对称分布的关系。  降水轴对称结构分析显示:六个台风的降水径向廓线在接近登陆时均呈双峰结构,降水极值分别出现在台风眼墙和增强的外围雨带。这与开放洋面上的台风降水廓线通常呈单峰结构(极值位于眼墙)显著不同;眼墙处回波的强度、位置与台风强度相关,随台风强度增强,眼墙峰值增大,距台风中心的位置也越近;在登陆过程中,台风降水整体内缩增强,收缩速率与台风强度成反比。在台风外围区(半径>250 km)小雨比例增大,而眼墙处强降水比例增大。内核区平均降水率在接近登陆时增长速度最快,达到登陆前6小时的1.3至4.5倍。基于这些分析结果,建立登陆台风轴对称降水廓线模型,定量描述其降水双峰结构特征变化,同时改善现有轴对称降水廓线模型对登陆台风外围雨带区降水的低估。  降水非对称结构分析显示:六个登陆台风的内、外核区降水均存在显著的波数一和波数二分量,其大小与台风强度成反比。登陆期间,内(外)核区降水的不对称分量逐渐减弱(增强);在登陆前3至8小时(台风内核区环流未接近陆地),六个台风内核区的强回波主要出现在顺风切前侧,随风切强度有左右的变化,表明环境垂直风切对降水分布影响更明显。登陆前3小时至登陆时,除罗莎台风外,其它台风的强回波位置均出现在移动的前侧,表明此时移动的影响增强;外核区,登陆前各台风的强回波的位置均和移动表现出较一致的相关,出现在移动的前侧偏右,说明此阶段移动是影响外核区不对称降水分布的主要因子。登陆后,内、外核区的强回波位置发展趋势相同,均从移动前侧顺时针旋转到移动右后侧。由强回波(>40 dBZ)发生频率时、空分布特征显示,强降水主要集中到路径右侧地形的迎风坡侧,且在前陆前后持续产生,属地形强迫所至。因地形的位置固定,其激发的强回波相对台风移动方向的位置会随着台风登陆呈现顺时针旋转。因此,对于登陆台风,其登陆过程中降水的非对称结构是由于垂直风切、台风移动、地形强迫三者的共同作用的结果。除环境因子作用,本文以桑美台风为例初步分析台风结构与降水不对称的关系,发现其眼墙区的波数二不对称的传播特征与涡旋Rossby波的理论特征非常一致,包括在方位上的传播速率约为局地最大切向风的1/2,径向传播平均速率约为7.5 m/s,且传播在约为3倍最大风速半径位置停滞。这表明台风内部的涡旋Rossby波对于台风降水的非对称结构也具有一定的贡献。
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