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台风降雨、云系与台风强度、强度变化之间的关系

阮甄欣   2018-01-23

       近日我室博士研究生阮甄欣在国际著名期刊Geophysical Research Letters上发表了关于台风降雨、云系与台风强度、强度变化之间的关系的文章,通讯作者为指导老师吴巧燕研究员。

       台风路径的预报在近几十年得到了很好的提升,但是台风强度和强度变化的预报技巧与上世纪相比仍未有很大的提高,主要的原因就是我们对台风内部的结构不够了解。通常认为台风强度增强特别是快速增强(台风强度在24小时内增加30kt以上)需要适宜的环境场,如较暖的海表面温度,较小的垂直风切变,以及在低对流层有较高的湿度等(DeMaria等,2005),也有学者指出台风快速增强与非快速增强的环境场相似,台风快速增长的发生主要是台风内部过程导致(Hendricks et al.,2010),如降雨、云系对流程度、台风不对称性等。Tao和Jiang(2015)认为,台风的快速增长与台风层状降雨有关,而对流降雨更可能是台风强度增强的响应。Tao等人(2017)认为层状降雨面积增加会促使台风快速增长的发生。然而降雨与台风强度变化之间始终没有得到很好的关系。本文从台风云系对流的角度出发,基于台风云系日变化的研究,选取云顶温度(Brightness Temperature, BT)208K和240K作为划分台风云系的临界值,将台风云系划分成两类,超强对流云团(BT<208K)和台风高云(208K<BT<240K)。将台风按照未来24小时后强度增加的程度不同分成六类,分别为快速增强(V24-V0>30kt),缓慢增强(30kt>V24-V0>10kt),中立偏增强(10kt>V24-V0>0kt),中立偏减弱(0kt>V24-V0>-10kt),缓慢减弱(-10kt>V24-V0>-30kt)和快速减弱(V24-V0<-30kt)。图1为六类台风强度变化时台风的降雨、超对流云团和高云的合成图。图中我们可以看到,降雨强度以及台风高云的对流程度最强出现在台风快速减弱阶段,其次为快速增强和缓慢减弱阶段,在中立偏增强阶段时最弱。我们猜测,降雨和高云对流在快速减弱时达到最强的原因是在该情况下台风的初始强度(V0)在六类强度变化中是最大的。总的来说,降雨强度和高云对流程度和台风强度变化之间没有很好的线性关系。而图中超强对流云的对流程度与台风强度变化之间呈现了很好的线性关系。超强对流云在快速增强时对流最强,依次减弱,在快速减弱时对流程度最弱。超强对流云的对流程度与台风强度变化之间较好的线性关系,意味着超强对流云不同于降雨,可以作为预报台风强度变化的预报因子。

引用:Ruan, Z. and Q. Wu. Precipitation, Convective Clouds, and Their Connections With Tropical Cyclone Intensity and Intensity Change. Geophysical Research Letters, 2017,doi: 10.1002/2017GL076611.

QQ截图20180124145942.jpg

Figure 1: Shear-relative composites of precipitation and BT of very deep convective clouds and high clouds according to different TC intensity categories in the western North Pacific. Black circles represent 100-, 200-, 300- km radii from the TC center. The arrow represents the direction of wind shear. The sample sizes are shown at the bottom right-hand corner of each panel.