1814号台风摩羯造成浙江内陆强降水的动力特征分析.docx

? ? 1814号台风“摩羯”造成浙江内陆强降水的动力特征分析 ? ? 徐亚钦，叶妍婷，刘瑞，黄嘉仪，蔡晓冬，周玲丽 (1.金华市气象局，浙江 金华 321000；2.浙江大学，浙江 杭州 310058；3.浙江省气象台，浙江 杭州 310051) 引言 台风是影响我国的重要高影响天气系统之一，登陆我国的台风强降水可以比大风造成更大的经济损失[1]。台风暴雨与水汽输送、台风变性、季风槽的相互作用、地形、台风中尺度对流系统以及边界层能量输送等机制密切相关[2]。台风强降水是台风研究的重点，也是难点。 台风强降水分布与其动力配置有关，边界层辐合、环境风垂直切变、地面辐合线、地形抬升等都会影响台风强降水分布[3-6]。台风强降水形成于大范围辐合背景下，旋转风和辐散风的不同配置可加强上升运动[4]。旋转风动能是总动能的主要组成部分[7]，旋转风动能的增大与台风在水平和垂直方向上的伸展过程关系密切[8]。而旋转风反映出的涡旋中心相对于原始风场也能更好地反映台风中心[9]。台风螺旋雨带中也活跃着中尺度气旋式涡旋系统，并伴随强的中尺度上升区，与对流回波强度呈正相关[10]。环境风垂直切变同样影响台风降水分布，对流活跃地区往往在内雨带顺切变左侧及外雨带顺切变右侧[11]。环境风垂直切变造成涡度平流随高度变化，在顺切变前部以及左侧边界层附近产生辐合，外流层对应区域产生辐散，从而造成强降水[12]。此外，浙江复杂的地形也会对台风降水造成影响[13]。因此，在不同机制的相互作用下，台风局地强降水预报存在较大不确定性。 1814号台风“摩羯”影响时间长，对浙江、江苏、山东等地均造成较明显影响[14]，对流层温度脊线和500 hPa正涡度轴线可以指示其发展方向。目前对其云系结构、云微物理和物理量特征以及路径特点等已有相关研究[14-16]。但对其造成浙江内陆局地强降水的相关研究较少。此台风在浙江内陆强度为热带风暴，但内陆最大降水量比浙江沿海地区还要明显一些。台风内陆局地强降水易引起内涝、小流域山洪、泥石流等次生灾害，是日常台风防御的重点。分析登陆台风引发内陆局地强降水的动力特征，对台风影响造成内陆局地强降水的预报有一定指示作用。采用NCEP/NCAR再分析资料及其预报场、FY-2E卫星云顶亮温(black-body temperature，TBB)、雷达、自动气象观测站等资料，运用风场分解、中尺度平滑滤波等方法分析此次台风造成浙江内陆局地强降水的动力特征。 1 资料与方法 1.1 资料介绍 所使用的数据资料主要包括：NCEP/NCAR再分析及其预报场资料(空间分辨率为0.25°×0.25°，时间分辨率为3 h)，FY-2E卫星TBB数据(空间分辨率为0.1°×0.1°，时间分辨率为1 h)，区域气象观测站风场和降水量资料(时间分辨率为1 h)，浙江多普勒雷达反射率和径向风资料，浙江义乌风廓线雷达资料(时间分辨率为6 min)。台风路径来自中国气象局热带气旋最佳路径数据集(时间分辨率为3 h)，数据获取网址为：tcdata.typhoon.org.cn。 1.2 方法介绍 环境风垂直切变(vertical wind shear，VWS)的计算参照LYU et al.[17]的方法。以台风中心所在位置为圆心，分别计算圆环范围内指定高度的经向和纬向风的平均风速，相减后求得平均风场矢量差，沿切变方向为顺切变，反之为逆切变。圆环范围在业务中并没有统一标准[18]，考虑到台风“摩羯”尺度大小，最终选取直径2～6纬距的圆环。其中，850～200 hPa平均风矢量差表示整层VWS，1 000～850 hPa平均风矢量差表示低层VWS。 水平风场可以分解为旋转风(VΨ)和辐散风(Vχ)，旋转风和辐散风分布可以通过流函数(Ψ)和势函数(χ)决定，其中VΨ=k×?Ψ，Vχ=?χ。通过涡度和散度求解泊松方程计算流函数和势函数，其中ζ=?2ψ，D=?2χ。 中尺度风场平滑滤波[19]的基本方法：取合适的滤波系数对原始风场进行平滑处理，再用原始场减去滤波后的平滑场，即可分离出格距倍数波长的扰动波，本文保留近200 km的中β尺度系统。 对于二维要素场而言，9点平滑的滤波算子为： (1) R(S,n)=(1-2Ssin2(π/n))2。 (2) 图1 2018年第14号台风“摩羯”路径、浙江2018年8月12日08时—13日08时24 h累计雨量(a；色阶，单位：mm)和东阳、义乌、磐安站雨量时序图(b，方框区域为重点研究时段小时雨量)Fig.1 Track of Typhoon Yagi， accumulated 24-h precipitation in Zhejiang from 08:00 BST 12 to 08:00 BST 13 Agust 2018 (a;