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台风“内外有别”:探寻不同雨带微物理特征差异

发布时间:2020-07-29   作者: 鲍旭炜

  近期上海台风研究所鲍旭炜博士和复旦大学大气科学系吴立广教授等在“Journal of Geophysical Research: Atmospheres”发表题为“Distinct Raindrop Size Distributions of Convective Inner- and Outer-Rainband Rain in Typhoon Maria (2018)”的最新研究成果。该研究基于地面雨滴谱资料,针对台风“玛丽亚”(2018)的内雨带和外雨带对流性降雨的雨滴谱特征(RSD)进行了对比分析与研究。

热带气旋(TC)内外雨带对应不同热动力学和运动学特征,与之对应的云结构和降水微物理特征也将有所不同。例如,越靠近台风中心,总体上升运动越强,可阻止小雨滴直接降落到地面,进而影响雨强。但由于缺乏必要的观测资料,TC各雨带的雨滴谱特征尚未开展深入研究。针对这个问题,近期上海台风研究所鲍旭炜博士和复旦大学大气科学系吴立广教授等,基于地面雨滴谱资料,针对台风“玛丽亚”(2018)的内雨带和外雨带对流性降雨的雨滴谱特征(RSD)进行了对比分析与研究。结果表明,在融化层高度以下,内雨带的雷达反射率随高度降低而急剧增加,而外雨带的反射率随高度几乎保持不变。这表明碰撞-合并过程(collision-coalescence process)在内雨带中作用显著。这是因为越靠近台风中心(随半径减小),涡旋尺度的上升运动增加,阻碍较小直径雨滴下落到地面,且当中某些悬浮于空中的小雨滴易被下落的较大雨滴收集合并。因此,地面内雨带降水的中小雨滴浓度比外雨带降水低得多,对应更大的平均雨滴直径(Dm)。另外首次发现,虽然靠近台风眼壁的平均雨滴直径较大,但因雨滴浓度太低,导致较难产生高降雨率。相反,高降水率样本主要集中在距离TC中心1.5-2.5倍最大风速半径位置,因为那里有更利于产生强降水的雨滴浓度(log10Nw)和对应的雨滴直径(Dm)(图)。
 

图 台风“玛利亚”内雨带CIR(红色)和外雨带 COR(蓝色)的(a)质量加权直径[mass-weighted diameter Dm (mm)],(b)标准化浓度[normalized intercept parameter log10Nw (mm–1 m–3)], 和(c)降水率(mm h–1)的径向分布散点图,横坐标已被最大风速半径标准化(r/RMW)。(d–f)对应的四分位图(间隔0.5 RMW)

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