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赵坤教授课题组在登陆台风外雨带的对流动力及微物理特征研究方面取得新进展
阅读:540次 发布时间:2018-06-22 08:40

赵坤教授课题组在登陆台风外雨带的对流动力及微物理特征研究方面取得新进展

近日,大气科学学院赵坤教授课题组在登陆我国台风的外雨带对流动力特征,以及降水微物理特征研究方面取得新进展,成果以《Kinematics and Microphysics of Convection in the Outer Rainband of Typhoon Nida (2016) revealed by Polarimetric Radar》为题发表于《Monthly Weather Review》(影响因子3.043)。论文第一作者为2015级博士研究生吴丹,赵坤教授为通讯作者,南京大学为论文通讯单位。

台风及与之相伴随的强降水过程是影响我国的主要灾害性天气之一,目前依赖于数值模式的台风定量降水预报水平远落后于路径和强度预报。限制台风降水预报的一个主要原因是数值模式中的微物理参数化方案不能表征真实台风中的微物理过程,因此开展登陆台风降水微物理特征的观测研究,对改进微物理参数化方案,提高降水预报水平具有重要的科学意义和实用价值。利用广州的双偏振雷达和深圳的多普勒雷达观测资料,本文将观测到的登陆台风妮妲(1604)外雨带中对流单体分为发展期,成熟期和衰亡期三类,研究了其微物理特征的演变。研究发现,合成单体的运动学结构与过去研究中的外雨带内单体结构相似:对流前侧有深厚的入流,在对流内被抬升为倾斜向后的上升气流,在单体后侧下沉。在单体的发展过程中,ZHZDRKDP的合成结果显示,成熟期地面降水最强,且该时期降水的平均粒径最大。


Figure 1. 不同发展阶段对流单体合成的垂直剖面,白色等值线为垂直速度,实线表示上升(等值线间隔为1),虚线表示下沉(由于下沉速度较小,等值线间隔设为0.1)。3条黑色粗虚线分别表示0°C-20°C-40°C的高度。

各物理量的垂直分布表明,冰相过程在粒子增长过程中起到非常重要的作用。在0 ?C以上,粒子增长过程可以分为两层。第一层在12 km8 km高度之间,在这一层随高度减小而增大的ZH和减小的ZDR可能反映了该层正进行着聚合的过程。粒子增长的第二个阶段位于8 km0 ?C之间,在该层ZHZDRKDP廓线随高度快速增大,表明在该层存在过冷水。且成熟期对流的ZDRKDP的增长最为显著,即对应着最强盛的ZDR柱和KDP柱,结合成熟期更强的上升气流强度,表明成熟期对流中含有更多的液态水含量,从而可能引发更加活跃的凇附过程。而凇附过程形成的较大的霰粒子下落后融合成大粒子,可能是引发地面强降水的主要原因。这一结果表明,与过去研究中内雨带降水受暖雨过程主导不同,台风外雨带中形成地面强降水的微物理过程主要是冰相过程。



Figure 2. 对流中心的双偏振量中值廓线,a) 反射率因子ZH b) ZDRc) KDPd) 垂直速度。

本研究受到国家重点研发计划(2017YFC1501703)、国家重点基础研究发展计划(2013CB4301012015CB452800)、国家自然科学基金(4170503641605033413220324147501541275031)等项目的资助。

Wu, D., K. Zhao, M.R. Kumjian, X. Chen, H. Huang, M. Wang, A.C. Didlake, Y. Duan, and F. Zhang: Kinematics and Microphysics of Convection in the Outer Rainband of Typhoon Nida (2016) revealed by Polarimetric Radar. Mon. Wea. Rev.

文章地址:  https://doi.org/10.1175/MWR-D-17-0320.1