周海光

(中國氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100081)

超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)韋帕(0713)螺旋雨帶中尺度結(jié)構(gòu)雙多普勒雷達(dá)研究

周海光

(中國氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100081)

超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“韋帕”(W ipha)是2007年登陸中國大陸最強(qiáng)的臺(tái)風(fēng),在浙江省造成了特大暴雨。利用寧波和舟山雙多普勒天氣雷達(dá)同步觀測資料,對(duì)“韋帕”的兩條螺旋雨帶進(jìn)行了雙雷達(dá)三維風(fēng)場反演;并綜合利用組網(wǎng)雷達(dá)拼圖數(shù)據(jù)等資料,對(duì)螺旋雨帶的三維精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。研究表明:(1)兩條螺旋雨帶的三維結(jié)構(gòu)有很多相似之處。螺旋雨帶內(nèi)部低層有多個(gè)強(qiáng)回波區(qū),水平速度大值區(qū)主要分布在強(qiáng)回波帶上;強(qiáng)回波帶的低層有較強(qiáng)的上升氣流,最強(qiáng)上升氣流超過4 m/s。在螺旋雨帶中存在多個(gè)輻合輻散對(duì)、上升下沉氣流對(duì),這對(duì)于螺旋雨帶的維持和進(jìn)一步發(fā)展具有重要作用。在沿著臺(tái)風(fēng)中心的垂直剖面內(nèi),螺旋雨帶內(nèi)部的強(qiáng)回波區(qū)向雨帶外側(cè)傾斜。雨帶外側(cè)2 km高度以下的低層有較強(qiáng)的內(nèi)流,最大值為5 m/s;雨帶內(nèi)側(cè)有較強(qiáng)的外流,2 km高度以上均受外流控制;內(nèi)流和外流在雨帶中部低層匯合抬升。切向速度的強(qiáng)中心出現(xiàn)在3 km高度,速度值隨高度增加而逐漸減小。(2)兩個(gè)時(shí)段的螺旋雨帶也存在差異。前一個(gè)時(shí)段的螺旋雨帶對(duì)流發(fā)展更旺盛,45 dBZ的回波高度為4.8 km,而后一個(gè)時(shí)段的螺旋雨帶45 dBZ的回波高度僅3.2 km。垂直剖面內(nèi),前一個(gè)時(shí)刻螺旋雨帶低層輻合更強(qiáng),最強(qiáng)輻合值超過-15×10-4s-1,正是由于低層的強(qiáng)輻合和充足的水汽供應(yīng),才使得雨帶內(nèi)部中低層的回波發(fā)展旺盛。

臺(tái)風(fēng);螺旋雨帶;雙多普勒天氣雷達(dá);風(fēng)場反演;三維結(jié)構(gòu)

Abstract:The super typhoonW ipha(0713)was the strongest typhoon that landed on China mainland in 2007,which caused heavy precipitation in Zhejiang Province.The three-dimensional wind fields of two outer spiral rainbands were retrieved from Ningbo and Zhoushan dual-Doppler radar data.The 3-D structure of the rainbandswas analyzed with the retrieved wind.The result clearly shows that the two rainbands have some sim ilarities.There are some strong reflectivity zones in the low level of the spiral rainbands,and the strong horizontal wind speed zones correspond with the strong reflectivity zones. There are some strong updrafts in the low and m iddle levels of the stronger reflectivity bands where some convergence centers are found.There are downdrafts in both outer sides of the rainbands.The convergence-divergence couple and the updraft-downdraft couple play important roles in the maintenance and development of the heavy rainfall.In the vertical-cross section along the radial direction of the

typhoon center,the reflectivity core in the spiral rainband tilts outward with height.There is a strong inflow toward the typhoon center below 2 km level on the outer side and outer edge of the rainband whose maxi mum value is 5 m/s.There is a strong outflow away from the typhoon centeron the inner side and the inside of the rainband.The outflow and the inflow at the low level cause the convergence above the center of the rainband.The maximum tangential speed exists at the low levelof the rainband.There are also some differences between the two spiral rainbands.The convergence at the low level of the first rainband is stronger than that of the second one.In the vertical cross-section,the maximum convergence ismore than -15×10-4s-1in magnitude at the low level of the first rainband.Due to the stronger convergence and the abundantwater vapour at the low level,the convection of the first spiral rainband ismore active than that of the second one.The reflectivity core of the first spiral rainband greater than 45 dBZ is 4.8 km high while the reflectivity core of the second spiral rainband is only 3.2 km.

Key words:typhoon;spiral rainband;dual-Dopplerweather radar;wind retrieval;3-D structure

0 引言

我國是受臺(tái)風(fēng)影響比較頻繁的國家,臺(tái)風(fēng)經(jīng)常引發(fā)暴雨。氣象學(xué)家對(duì)其進(jìn)行了深入研究,取得了重要進(jìn)展,陳聯(lián)壽等[1]、陳玉林等[2]對(duì)近些年臺(tái)風(fēng)研究做了全面綜述。龔龑等[3]研究了熱帶氣旋登陸后的統(tǒng)計(jì)特征,王蔚等[4]則根據(jù)熱帶氣旋形成的環(huán)流背景進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究。陸漢城等[5]提出了混合渦旋波的概念。臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)的難點(diǎn)包括路徑預(yù)報(bào)和降水預(yù)報(bào)等,管兆勇[6]利用臺(tái)風(fēng)移速方程討論了影響移速的因素;馬鏡嫻等[7]發(fā)現(xiàn)偶極子流對(duì)臺(tái)風(fēng)移向和移速突變有重要影響。李峰等[8]指出TCFM反演的云跡風(fēng)在臺(tái)風(fēng)路徑反演時(shí),效果較好。余貞壽等[9]發(fā)現(xiàn)水平螺旋度對(duì)臺(tái)風(fēng)降水時(shí)效預(yù)報(bào)效果最好,垂直螺旋度對(duì)降水落區(qū)預(yù)報(bào)更具優(yōu)勢(shì)。數(shù)值模擬在臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度變化、結(jié)構(gòu)研究方面發(fā)揮著重要作用。周嘉陵和羅哲賢[10]分析了中尺度渦旋和臺(tái)風(fēng)渦旋相互作用及其對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的影響。黃新晴等[11]的研究揭示了臺(tái)風(fēng)三維結(jié)構(gòu)的演變特征。Yu等[12]的研究表明地形等高線與水汽輸送路徑正交是暴雨成因之一,地形使暴雨增幅明顯。馬玉芬等[13]指出地形抬升機(jī)制在臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)最強(qiáng)。氣象衛(wèi)星已成為研究臺(tái)風(fēng)的一種重要手段,河惠卿等[14]討論了不對(duì)稱環(huán)流對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度變化的影響;鐘敏等[15]發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)降水云系的對(duì)流性降水與層狀云降水的雨強(qiáng)廓線差異明顯。

多普勒雷達(dá)探測資料具有很高的時(shí)空分辨率,是中尺度氣象學(xué)研究的一種重要手段[16-17]。耿建軍等[18]利用晴空回波譜寬研究強(qiáng)對(duì)流天氣的前兆特征。雷達(dá)估測降水對(duì)于降水預(yù)報(bào)具有重要作用,杜秉玉和高志球[19]提出了估測精度高的綜合雷達(dá)資料等多種數(shù)據(jù)的多因子估計(jì)降水算法;官莉等[20]的研究表明統(tǒng)計(jì)權(quán)重法估測雨強(qiáng)精度高。雷達(dá)資料在災(zāi)害天氣結(jié)構(gòu)研究方面具有重要作用,杜秉玉等[21-22]研究了梅雨鋒暴雨中尺度回波的形態(tài)、結(jié)構(gòu)及相伴隨的中尺度天氣系統(tǒng),提出了梅雨鋒內(nèi)弱低層輻合下的中尺度回波增強(qiáng)區(qū)概念;朱君鑒等[23]研究了冰雹云的三維結(jié)構(gòu)。雷達(dá)數(shù)據(jù)同化是雷達(dá)資料應(yīng)用的重要方向,萬齊林等[24]和楊艷蓉等[25]的研究均表明,同化雷達(dá)數(shù)據(jù)可以明顯改善預(yù)報(bào)效果。雷達(dá)資料還是臨近預(yù)報(bào)中不可或缺的數(shù)據(jù),杜秉玉等[26]融合雷達(dá)探測數(shù)據(jù)等多種資料建立了強(qiáng)對(duì)流短時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng),提高了預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

近些年,在使用單雷達(dá)資料研究臺(tái)風(fēng)定位、螺旋雨帶結(jié)構(gòu)方面也取得了很多進(jìn)展。李偉等[27]完善了基于徑向速度的臺(tái)風(fēng)中心探測算法。魏應(yīng)植等[28]利用雷達(dá)觀測數(shù)據(jù),驗(yàn)證了“艾利”臺(tái)風(fēng)風(fēng)場遵循波數(shù)為1的非對(duì)稱分布。閔愛蓮等[29]指出外圍雨帶低層和中高層風(fēng)場的疊加造成低層到高層風(fēng)向變化。

多普勒雷達(dá)探測到的徑向速度是氣象目標(biāo)物在雷達(dá)徑向上的速度分量,通過風(fēng)場反演技術(shù)可以得到三維風(fēng)場。彭霞云等[30]提出了極值訂正、時(shí)空訂正等風(fēng)場質(zhì)量控制算法,提高了反演風(fēng)場質(zhì)量。陳列等[31]、石燕等[32]采用簡單伴隨模式反演風(fēng)場,揭示了強(qiáng)降水系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)。

雙多普勒雷達(dá)三維風(fēng)場反演精度較高,國內(nèi)在反演技術(shù)等方面進(jìn)行了深入研究。Tao[33]詳細(xì)分析了單雷達(dá)和雙雷達(dá)風(fēng)場反演誤差分布。周海光和張沛源[34]將機(jī)載雷達(dá)風(fēng)場反演算法應(yīng)用于地基雙雷達(dá)風(fēng)場反演。劉舜和邱崇踐[35]針對(duì)雷達(dá)資料非同時(shí)性的特點(diǎn),改進(jìn)反演算法,提高了反演精度。何宇翔等[36]對(duì)迭代反演算法進(jìn)行了模擬研究。黃思訓(xùn)等[37]提出變分法和正則化方法相結(jié)合的反演算法,由于引入正則化項(xiàng)提高了反演精度。近些年,國內(nèi)還利用雙雷達(dá)資料研究暴雨等災(zāi)害性天氣的風(fēng)場結(jié)構(gòu)。Shao等[38]、古金霞等[39]和盛日鋒等[40]的研究均表明中低層切變線、輻合線對(duì)強(qiáng)降水的發(fā)生和維持有重要作用。周海光等對(duì)梅雨鋒暴雨[41-42]、熱帶風(fēng)暴引發(fā)的暴雨[43]、華南暴雨[44]風(fēng)場反演的研究,也揭示了中低層的中γ尺度渦旋[41]、中β尺度輻合線[43-44]以及中γ尺度輻合線[44]對(duì)于暴雨的生成、維持和發(fā)展具有重要作用。王俊等[45]利用雙雷達(dá)風(fēng)場數(shù)據(jù)研究北方颮線的結(jié)構(gòu)。

國外從20世紀(jì)80年代開始使用機(jī)載多普勒雷達(dá)研究臺(tái)風(fēng)眼壁、螺旋雨帶的三維風(fēng)場結(jié)構(gòu)。Barnes等[46]首次使用機(jī)載雷達(dá)風(fēng)場反演數(shù)據(jù)揭示了螺旋雨帶的風(fēng)場結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)雨帶中的氣流呈準(zhǔn)二維特征,即氣流變化主要發(fā)生在跨越雨帶方向上。Barnes等[47]的研究還表明螺旋雨帶附近的上升運(yùn)動(dòng)區(qū),在低層多發(fā)生在回波梯度最大的地方,而在上層則發(fā)生在最強(qiáng)回波區(qū);M arks等[48]指出臺(tái)風(fēng)內(nèi)核區(qū)風(fēng)場呈不對(duì)稱分布,且不對(duì)稱分布特征隨高度變化。地基雙雷達(dá)也成為研究臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)的一種重要工具,Ishihara等[49]的研究揭示氣流沿著螺旋雨帶方向呈現(xiàn)明顯的二維結(jié)構(gòu),最大輻合區(qū)隨著高度由雨帶內(nèi)側(cè)向外側(cè)傾斜;蔡雅婷和陳臺(tái)琦[50]的個(gè)例研究表明臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)風(fēng)場具有非軸對(duì)稱分布特征。這些研究成果加深了對(duì)臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。由于我國大陸地區(qū)多普勒雷達(dá)布設(shè)較晚,使用雙雷達(dá)研究螺旋雨帶結(jié)構(gòu)的工作很少;最近,趙坤等[51]對(duì)螺旋雨帶進(jìn)行了雙雷達(dá)風(fēng)場反演研究。因此,開展上述研究對(duì)于深化臺(tái)風(fēng)三維精細(xì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)非常必要。

2007年第13號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“韋帕”(0713)在華東地區(qū)造成了強(qiáng)降水,其螺旋雨帶恰好穿越浙江省寧波和舟山雙多普勒雷達(dá)觀測區(qū),這為研究螺旋雨帶的三維動(dòng)力結(jié)構(gòu)提供了極好的機(jī)會(huì)。本文使用雙多普勒雷達(dá)三維風(fēng)場反演技術(shù)研究“韋帕”螺旋雨帶的三維精細(xì)動(dòng)力結(jié)構(gòu),以加深對(duì)螺旋雨帶三維結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)水平,這對(duì)于提高臺(tái)風(fēng)暴雨臨近預(yù)報(bào)也有一定的幫助。

1 數(shù)據(jù)和反演方案

使用的主要數(shù)據(jù)包括:2007年9月18日10:42—19日05:35(北京時(shí),下同)的常規(guī)觀測資料,建陽、長樂、溫州、金華、寧波、舟山S波段新一代多普勒天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)。

使用舟山和寧波雙多普勒雷達(dá)時(shí)間同步體掃數(shù)據(jù)進(jìn)行三維風(fēng)場反演,這兩部雷達(dá)的探測模式均為VCP21(V olum e Coverage Pattern)立體掃描模式,該模式每個(gè)體掃包含9層仰角,完成一個(gè)體掃需要6 m in左右。圖1是舟山、寧波雙多普勒雷達(dá)同步體掃探測示意圖,雙雷達(dá)基線長58.7km,滿足雙多普勒雷達(dá)最佳探測布局要求。風(fēng)場反演區(qū)左下角為(121.18°E,29.08°N),正東為x軸正方向,正北為y軸正方向,垂直向上為z軸;水平和垂直分辨率分別取1km和0.5km,x方向范圍為110km,y方向范圍為100km;三維橢球C ressm an插值函數(shù)的水平和垂直半徑分別取2.5km和1.2km。使用軟件系統(tǒng)[52]首先對(duì)雙多普勒雷達(dá)時(shí)間同步體掃數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制,然后使用MUSCA T技術(shù)進(jìn)行三維風(fēng)場反演。該技術(shù)是在研究機(jī)載雷達(dá)風(fēng)場反演時(shí)提出的,反演精度較高。周海光和張沛源[34]已經(jīng)將其進(jìn)行改進(jìn),用于地基雙雷達(dá)風(fēng)場反演,并將其用于梅雨鋒暴雨、華南暴雨和強(qiáng)熱帶風(fēng)暴引發(fā)暴雨的三維風(fēng)場結(jié)構(gòu)研究[41-44],較好地揭示了暴雨的精細(xì)三維動(dòng)力結(jié)構(gòu)。

2 臺(tái)風(fēng)韋帕概述

2007年第13號(hào)臺(tái)風(fēng)“韋帕”于9月16日08時(shí)在菲律賓東北部洋面上生成,圖2給出了臺(tái)風(fēng)“韋帕”移動(dòng)路徑?！绊f帕”9月17日02時(shí)加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng), 18時(shí)加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng),18日05時(shí)加強(qiáng)為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。19日02:30在浙江省蒼南縣霞關(guān)鎮(zhèn)登陸,登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力14級(jí)(45m/s),中心氣壓950hPa,為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。登陸之后,“韋帕”沿著西北路徑移動(dòng),其強(qiáng)度迅速減弱,19日05時(shí)減弱為臺(tái)風(fēng),07時(shí)減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴,11時(shí)減弱為熱帶風(fēng)暴,19時(shí)以后沿著東北路徑移動(dòng),20日14時(shí)停編。

“韋帕”是2007年登陸中國大陸最強(qiáng)的臺(tái)風(fēng),具有發(fā)展迅速、強(qiáng)度強(qiáng)、路徑西折、風(fēng)大雨強(qiáng)、影響范圍大的特點(diǎn)。受“韋帕”及其減弱的低壓環(huán)流和冷空氣的共同影響,臺(tái)灣、福建、浙江、上海、江蘇、安徽、山東等地出現(xiàn)了暴雨到大暴雨,局部地區(qū)特大暴雨。福建和浙江東部沿海、上海等地還出現(xiàn)了8～11級(jí)、陣風(fēng)13～15級(jí)的大風(fēng)。9月17—21日,浙江東部、上海、江蘇北部及山東東南部降水量達(dá)100～200mm,其中溫嶺315.2mm、臨海322.8mm、永嘉326.8mm?！绊f帕”造成了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害,1253.5萬人受災(zāi),轉(zhuǎn)移281.1萬人,直接經(jīng)濟(jì)損失79.7億元[53]。浙江省的強(qiáng)降水主集中在18—19日,圖3是18日08時(shí)—19日08時(shí)的降水量分布,余姚、奉化、寧海、新昌、三門、溫嶺、天臺(tái)、溫州和臨海降水量分別為123、126、132、162、206、218、232、276和286mm。

圖1 舟山、寧波雙多普勒天氣雷達(dá)掃描探測區(qū)示意圖(彩色背景表示地形高度;色標(biāo)表示海拔高度;+表示多普勒天氣雷達(dá)站;圓A和B分別表示寧波、舟山雷達(dá)探測區(qū))Fig.1 Topographic m ap and locations of the dual-D oppler radar at Zhoushan and N ingbo (The color shades denote the topographic altitude;units:m;+represent the D oppler radar stations;the circles A and B indicate the radar scan range in N ingbo and Zhoushan,respectively)

圖2 “韋帕”(0713)臺(tái)風(fēng)路徑(圖上標(biāo)注時(shí)間為北京時(shí);彩色背景表示地形高度;色標(biāo)表示海拔高度)Fig.2 The track of TC W ipha(0713)(The tim e is Beijing Ti m e;the color shades denote the topographic altitude)

3 螺旋雨帶回波演變特征分析

使用建陽、長樂、溫州、金華、寧波、舟山S波段新一代多普勒天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)進(jìn)行回波強(qiáng)度三維數(shù)字拼圖[54],研究“韋帕”登陸前后螺旋雨帶的演變特征,圖4給出了“韋帕”登陸前后3km高度的回波強(qiáng)度時(shí)間演變。圖4a是18日10:42的回波強(qiáng)度,此時(shí)“韋帕”為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng),臺(tái)風(fēng)中心位于(123.3°E、24.9°N),中心氣壓925hPa,中心最大風(fēng)速55m/s。此時(shí)臺(tái)風(fēng)中心距離陸地較遠(yuǎn),本文所使用的6部雷達(dá)還不能探測到臺(tái)風(fēng)全貌。在浙江省沿海地區(qū)有一條東北—西南走向的螺旋雨帶,其上最強(qiáng)回波在45dB Z以上,在海面上強(qiáng)回波基本呈東西走向,而在陸地上強(qiáng)回波呈東北—西南分布。此后,臺(tái)風(fēng)向西北方向移動(dòng),螺旋雨帶也向西北方向移動(dòng),逐漸進(jìn)入雙多普勒雷達(dá)反演區(qū)。11:21(圖4b),螺旋雨帶上的強(qiáng)回波(>40dB Z)呈帶狀分布,強(qiáng)回波帶東段仍呈東西走向,強(qiáng)回波帶的西段呈東北—西南走向;雙多普勒雷達(dá)風(fēng)場反演區(qū)南部回波發(fā)展旺盛,強(qiáng)回波呈東西向分布。螺旋雨帶繼續(xù)向西北方向移動(dòng),反演區(qū)內(nèi)部的強(qiáng)回波帶也逐漸向西北移動(dòng),但其形態(tài)基本保持不變;由于降水的持續(xù),11:39螺旋雨帶上的強(qiáng)回波帶的強(qiáng)度開始減弱(圖4c);此后,雨帶逐漸遠(yuǎn)離雙雷達(dá)探測區(qū)。19日02:30,“韋帕”登陸,此時(shí)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng),中心氣壓950hPa,中心最大風(fēng)速45m/s。圖4d是02:28的回波強(qiáng)度。此時(shí),強(qiáng)臺(tái)風(fēng)即將登陸,在臺(tái)風(fēng)中心東北側(cè)有兩條雨帶RA和RB,雨帶RA主體位于陸地;RA東北側(cè)的雨帶RB發(fā)展迅速,雨帶RB上的最強(qiáng)回波位于雨帶的東南段,強(qiáng)度在50dBZ以上,強(qiáng)回波主要分布在海面上。隨著強(qiáng)臺(tái)風(fēng)沿著西北路徑移動(dòng),雨帶RA和RB也向西北方向移動(dòng),雨帶RA的西段開始減弱,雨帶RB逐漸進(jìn)入雙多普勒雷達(dá)風(fēng)場最佳反演區(qū)。05:35雖然雨帶RB開始減弱,但其西段恰好位于雙雷達(dá)反演區(qū),其上強(qiáng)回波帶(>40dB Z)呈東南—西北向分布,最強(qiáng)回波在50dBZ(圖4e)。此后,隨著臺(tái)風(fēng)向西北移動(dòng),雨帶RA和RB在向西北移動(dòng)過程中逐漸減弱并遠(yuǎn)離雙雷達(dá)探測區(qū)。

4 螺旋雨帶三維風(fēng)場結(jié)構(gòu)分析

對(duì)寧波和舟山時(shí)間同步的雙多普勒雷達(dá)探測數(shù)據(jù)進(jìn)行雙雷達(dá)三維風(fēng)場反演,研究“韋帕”登陸前后雙雷達(dá)同步觀測區(qū)內(nèi)螺旋雨帶的三維動(dòng)力結(jié)構(gòu)特征和維持機(jī)理。

圖3 2007年9月18日08時(shí)—19日08時(shí)24h雨量(單位:mm;+表示雷達(dá)站)Fig.3 The observed rainfall from08:00BST18to08:00BST19Septem ber2007 (units:mm;+represent the radar stations)

圖4 3km高度6部多普勒雷達(dá)回波強(qiáng)度拼圖圖像(a-c為2007年9月18日,d-e為2007年9月19日;彩色背景為回波強(qiáng)度,以下各圖同;矩形A表示雙多普勒雷達(dá)風(fēng)場反演區(qū);“+”表示雷達(dá)站) a.10:42;b.11:21; c.11:39;d.02:28;e.05:35Fig.4 Six radars m osaic reflectivity at z=3km at(a)10:42BST18,(b)11:21BST18,(c)11:39BST18,(d)02: 28BST19,(e)05:35BST19Septem ber2007(Color shades denote the radar reflectivity,the sam e below;rectangle A indicates the3-D retrieval dom ain;+represent the D oppler radar stations)

圖5 2007年9月18日11:21回波強(qiáng)度、反演風(fēng)場(單位:m/s)和散度場(單位:10-4s-1) a.z=1.5km的水平速度;b.z=3km的水平速度;c.z=1.5km的水平速度等值線;d.z=3km的水平速度等值線;e.z=3km的垂直速度等值線(實(shí)線代表上升運(yùn)動(dòng),虛線代表下沉運(yùn)動(dòng));f.z=1.5km的散度場;g.z=3km散度場(f和g中虛線代表輻合,實(shí)線代表輻散)Fig.5 Horizontalw ind fields at(a)z=1.5km,and(b)z=3km;horizontal velocity(m/s)contour at(c)z=1.5km,and(d) z=3km;(e)vertical velocity(m/s)contour at z=3km;divergence(10-4s-1)fields at(f)z=1.5km,and(g)z=3 km at11:21BST18Septem ber2007

圖5 是9月18日11:21的回波強(qiáng)度、反演的風(fēng)場和散度場,圖5a中線段AB是圖6垂直剖面所在的位置,兩端點(diǎn)的坐標(biāo)依次是(65.1,23.8)、(51.5,71.9)。此時(shí)“韋帕”為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng),中心最低氣壓925 hPa,中心最大風(fēng)速55m/s。1.5km高度(圖5a),螺旋雨帶恰好位于反演區(qū)中部,臺(tái)風(fēng)的環(huán)流結(jié)構(gòu)清晰,水平風(fēng)場呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。螺旋雨帶上游(東部)位于海面上,回波發(fā)展旺盛,強(qiáng)回波帶(>40dBZ)呈東南—西北向分布,與風(fēng)場走向基本一致;雨帶東段和中段各有一個(gè)強(qiáng)回波中心,回波強(qiáng)度在50dBZ以上。雨帶中段呈東西向分布,寬度逐漸加大。螺旋雨帶東段處于海面上,水平風(fēng)速較大,由于陸面摩擦作用,雨帶中段和西段風(fēng)速逐漸減小;強(qiáng)回波帶上強(qiáng)弱風(fēng)速中心呈相間分布特征,速度值在強(qiáng)回波帶上變化最大(圖5c)。3km高度(圖5b),回波強(qiáng)度略有減弱,但強(qiáng)回波帶形態(tài)與低層的基本類似;水平風(fēng)速增大,強(qiáng)弱風(fēng)速中心仍呈現(xiàn)相間分布特征;雨帶東段水平風(fēng)速比雨帶中段和西段的水平風(fēng)速大(圖5d)。

螺旋雨帶中低層的對(duì)流運(yùn)動(dòng)活躍,3km高度(圖5e),強(qiáng)回波帶(>40dB Z)基本對(duì)應(yīng)上升氣流區(qū),最大上升氣流在5m/s左右,強(qiáng)上升氣流區(qū)附近的回波較強(qiáng);強(qiáng)上升氣流區(qū)之間也交替分布著一些較弱的下沉氣流區(qū);在強(qiáng)回波帶的南北兩側(cè)有多支下沉氣流和弱的上升氣流。雨帶內(nèi)部的上升氣流和雨帶內(nèi)外兩側(cè)的下沉氣流形成了多個(gè)上升下沉氣流對(duì),上升氣流有利于加強(qiáng)螺旋雨帶內(nèi)部的對(duì)流活動(dòng),同時(shí)也是雨帶中低層強(qiáng)回波形成的動(dòng)力原因;氣流在螺旋雨帶內(nèi)部低層輻合抬升,在高層輻散并在螺旋雨帶內(nèi)外兩側(cè)形成下沉氣流,形成了有利于強(qiáng)回波發(fā)展的低層輻合、高層輻散的動(dòng)力配置結(jié)構(gòu);上升下沉氣流對(duì)也形成了明顯的垂直環(huán)流結(jié)構(gòu),這種動(dòng)力配置結(jié)構(gòu)對(duì)于螺旋雨帶的維持和進(jìn)一步發(fā)展非常重要。

1.5 km高度(圖5f),螺旋雨帶上有多個(gè)輻合中心,最強(qiáng)輻合在-20×10-4s-1左右,輻合主要分布在強(qiáng)回波帶(>40dBZ)上,強(qiáng)輻合中心基本與強(qiáng)回波中心相對(duì)應(yīng)。強(qiáng)回波帶的南北兩側(cè)也交替地分布著一些輻合、輻散區(qū),但輻合強(qiáng)度比強(qiáng)回波帶上的弱一些;此時(shí),這些輻合區(qū)對(duì)應(yīng)的回波并不強(qiáng),這表明上述區(qū)域的對(duì)流單體可能處在發(fā)展階段,后面相繼時(shí)刻回波演變證實(shí)了上述判斷。3km高度(圖5g),散度場分布特征與1.5km高度的分布特征基本一致。螺旋雨帶內(nèi)部的輻合和雨帶內(nèi)外兩側(cè)的輻散區(qū)形成了明顯的輻合輻散對(duì),即雨帶內(nèi)部低層水汽輻合,水汽向上輸送;在高層輻散流出,部分氣流下沉,形成向外的輻散氣流;這些輻合輻散對(duì)對(duì)于水汽的匯合、雨帶的維持具有重要意義。

下面研究螺旋雨帶氣流的垂直結(jié)構(gòu),圖6是沿圖5a斜線AB的垂直剖面,線段AB的延長線過臺(tái)風(fēng)中心,即垂直剖面通過臺(tái)風(fēng)中心;使用相對(duì)于雨帶的速度研究其動(dòng)力結(jié)構(gòu),該速度場描述雨帶垂直剖面內(nèi)的氣流結(jié)構(gòu)更清晰,這種方法在研究臺(tái)風(fēng)螺旋雨帶垂直剖面結(jié)構(gòu)時(shí)經(jīng)常使用[46-51]。

圖6a是垂直剖面內(nèi)的徑向風(fēng)場,此處的徑向風(fēng)場是相對(duì)于雨帶的速度在垂直剖面內(nèi)沿著臺(tái)風(fēng)中心徑向上的投影分量,正速度表示內(nèi)流(流入氣流,即風(fēng)向沿著螺旋雨帶外側(cè)指向臺(tái)風(fēng)中心),負(fù)速度表示外流(流出氣流,即風(fēng)向由臺(tái)風(fēng)中心指向螺旋雨帶外側(cè))。在主雨帶內(nèi)部,回波隨高度略向雨帶外側(cè)傾斜,對(duì)流發(fā)展非?；钴S,40dBZ的回波高約6.4 km,強(qiáng)回波核(>45dB Z)高度達(dá)4.8km。2km高度以下,雨帶外側(cè)為內(nèi)流(r>520km),氣流由螺旋雨帶外側(cè)指向臺(tái)風(fēng)中心;內(nèi)流在雨帶外側(cè)沿著臺(tái)風(fēng)中心方向逐漸增強(qiáng),在r=530km處達(dá)到5m/s,而在雨帶內(nèi)部接近強(qiáng)回波處沿著臺(tái)風(fēng)中心方向則開始減弱,在強(qiáng)回波核中心區(qū)(r=520km)流入氣流已經(jīng)不存在。雨帶內(nèi)側(cè)低層為外流,最大外流為11 m/s,高度在3km左右;雨帶2km以上高度均受外流控制。以往的研究表明[46-50],臺(tái)風(fēng)螺旋雨帶有明顯的次級(jí)環(huán)流特征,即雨帶低層為入流、高層是出流,次級(jí)環(huán)流對(duì)于螺旋雨帶的維持和發(fā)展、對(duì)流運(yùn)動(dòng)的維持和發(fā)展具有重要作用。雨帶外側(cè)的內(nèi)流和雨帶內(nèi)側(cè)的外流在雨帶中心區(qū)的低層輻合抬升,是雨帶內(nèi)部強(qiáng)回波區(qū)形成的原因之一;也正是由于這樣的配置結(jié)構(gòu),使得雨帶內(nèi)部對(duì)流發(fā)展非?；钴S,從而造成局地強(qiáng)降水。這與Ishihara等[49]使用雙多普勒雷達(dá)揭示的臺(tái)風(fēng)外圍螺旋雨帶垂直剖面內(nèi)徑向速度場的結(jié)構(gòu)特征基本一致。

圖6b是垂直剖面內(nèi)的垂直速度分布。在主雨帶內(nèi)部低層有一支較強(qiáng)的上升氣流,在中高層則存在兩個(gè)強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心,這兩個(gè)上升氣流中心分別向雨帶兩側(cè)傾斜。上升氣流區(qū)為強(qiáng)回波區(qū),這表明低層的輻合和上升運(yùn)動(dòng)造成水汽的局地匯合和抬升。在上升氣流區(qū)的外側(cè)低層(雨帶內(nèi)部強(qiáng)回波區(qū)偏外一側(cè))有一支下沉氣流,其速度值在1m/s左右,這支下沉氣流是由于雨帶內(nèi)部上升運(yùn)動(dòng)所形成的補(bǔ)償性下沉、雨滴蒸發(fā)冷卻及螺旋雨帶的次級(jí)環(huán)流共同作用形成的。

圖6 2007年9月18日11:21垂直剖面內(nèi)的回波強(qiáng)度、反演風(fēng)場(單位:m/s)和散度場(單位:10-4s-1)(剖面位置沿圖5a線段AB) a.徑向速度(實(shí)線表示朝向臺(tái)風(fēng)中心,虛線表示遠(yuǎn)離臺(tái)風(fēng)中心);b.垂直速度(實(shí)線表示上升速度,虛線表示下沉速度);c.水平速度計(jì)算的散度;d.徑向速度計(jì)算的散度分量(c和d的虛線代表輻合,實(shí)線代表輻散)Fig.6 Composite vertical cross-section(AB in Fig.5a)of(a)radial component of rainband-relative horizontal w ind (m/s),(b)vertical velocity(m/s)contour,(c)divergence(10-4s-1)calculated w ith u and v,and(d)divergence(10-4s-1)deduced from Vrat11:21BST18Septem ber2007

由圖6c可知,在主雨帶中低層是強(qiáng)輻合區(qū),且輻合區(qū)在較高層分別向雨帶兩側(cè)傾斜,而在高層為輻散區(qū);這種輻合輻散對(duì)的空間配置結(jié)構(gòu),有利于強(qiáng)對(duì)流的形成和發(fā)展,使得高層的上升氣流向雨帶的兩側(cè)傾斜,從而形成兩個(gè)強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心。綜合圖6a和6b可知,氣流從雨帶外側(cè)低層進(jìn)入雨帶并逐漸減速,并與雨帶內(nèi)側(cè)的外流輻合抬升,形成主雨帶中低層的強(qiáng)回波區(qū),強(qiáng)降水主要發(fā)生在螺旋雨帶的強(qiáng)回波區(qū)(即r在504～544km之間的地面層);在高層部分氣流轉(zhuǎn)為外流,并隨高度增加向雨帶外側(cè)傾斜,逐漸在雨帶外側(cè)形成下沉氣流。

圖7是19日05:35的回波強(qiáng)度、反演風(fēng)場和散度場,此時(shí)臺(tái)風(fēng)中心位于(120.0°E,27.4°N),即反演區(qū)的西南,反演區(qū)位于臺(tái)風(fēng)的第一象限,臺(tái)風(fēng)中心最低氣壓965hPa,中心最大風(fēng)速37m/s。2.5km高度(圖7a),螺旋雨帶呈東南—西北走向分布,與氣流方向基本一致,雨帶內(nèi)部強(qiáng)回波(>40dBZ)也呈東南—西北向分布,最強(qiáng)回波超過50dB Z。風(fēng)場逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),基本為東南風(fēng)。水平風(fēng)速較圖5明顯增強(qiáng),強(qiáng)回波帶上的平均速度值超過30m/s,最強(qiáng)風(fēng)速值39m/s,中心位于(42,63)處。水平風(fēng)速值沿著螺旋雨帶走向呈現(xiàn)強(qiáng)弱區(qū)相間分布特征,強(qiáng)回波帶外側(cè)的速度值比其內(nèi)側(cè)速度值略大一些。螺旋雨帶內(nèi)部的對(duì)流比較活躍,垂直運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈。2.5 km高度(圖7b),強(qiáng)回波帶內(nèi)部有多個(gè)上升運(yùn)動(dòng)區(qū),垂直速度最大值為5m/s左右;在雨帶內(nèi)部也有多支較弱的下沉氣流區(qū),上升氣流和下沉氣流區(qū)呈相間分布。螺旋雨帶外側(cè)下沉氣流較強(qiáng),但也有一些上升氣流區(qū)。螺旋雨帶內(nèi)部的上升氣流和雨帶外側(cè)的下沉氣流形成了多個(gè)上升下沉氣流對(duì),有利于螺旋雨帶中較強(qiáng)對(duì)流的維持。

圖7 2007年9月19日05:35的z=2.5km回波強(qiáng)度、反演風(fēng)場(單位:m/s)和散度場(單位:10-4s-1) a.水平速度;b.垂直速度等值線(實(shí)線代表上升運(yùn)動(dòng),虛線代表下沉運(yùn)動(dòng));c.散度場(虛線代表輻合,實(shí)線代表輻散)Fig.7 (a)Horizontal w ind fields,(b)vertical velocity(m/s)contour,and(c)divergence(10-4s-1)fields at z=2.5 km at05:35BST19Septem ber2007

圖7c是2.5km高度的散度場,螺旋雨帶上有多個(gè)輻合中心,最強(qiáng)輻合超過-15×10-4s-1,這些輻合區(qū)對(duì)應(yīng)的回波均較強(qiáng),且強(qiáng)輻合區(qū)基本與上升運(yùn)動(dòng)區(qū)相對(duì)應(yīng),這也驗(yàn)證了這些區(qū)域?qū)α骰钴S;在輻合區(qū)之間也交替地分布著較強(qiáng)的輻散區(qū)。螺旋雨帶的強(qiáng)回波帶外側(cè)基本為輻散氣流區(qū),而其內(nèi)側(cè)則呈現(xiàn)輻散區(qū)和輻合區(qū)相間分布的特征。雨帶內(nèi)部的輻合區(qū)和雨帶外側(cè)輻散區(qū)構(gòu)成了多個(gè)輻合輻散對(duì),這些輻合輻散對(duì)對(duì)于低層水汽的匯合抬升、高層的氣流輻散流出以及螺旋雨帶的進(jìn)一步發(fā)展非常重要。

圖8 2007年9月19日05:35垂直剖面內(nèi)的回波強(qiáng)度、反演風(fēng)場(單位:m/s)和散度場(單位:10-4s-1)(剖面位置沿圖7a線段AB) a.徑向速度(虛線表示朝向臺(tái)風(fēng)中心,實(shí)線表示遠(yuǎn)離臺(tái)風(fēng)中心);b.切向速度;c.垂直速度(實(shí)線表示上升速度,虛線表示下沉速度);d.水平速度計(jì)算的散度;e徑向速度計(jì)算的散度分量(d和e的虛線代表輻合,實(shí)線代表輻散)Fig.8 Composite vertical cross-section(AB in Fig.7a)of(a)radial component(m/s)of rainband-relative horizontal w ind(m/s),(b)tangential component(m/s)of rainband-relative horizontal w ind,(c)vertical velocity contour (m/s),(d)divergence(10-4s-1)calculated w ith u and v,and(e)divergence(10-4s-1)deduced from Vrat 05:35BST19Septem ber2007

圖8 是沿圖7a斜線AB的垂直剖面內(nèi)的回波強(qiáng)度、反演的風(fēng)場和散度場,類似于圖6,線段AB的延長線過臺(tái)風(fēng)中心,即垂直剖面通過臺(tái)風(fēng)中心;也使用相對(duì)于雨帶的速度進(jìn)行分析。圖8a是徑向風(fēng)垂直剖面圖,負(fù)速度表示內(nèi)流(流入氣流,即風(fēng)向沿著螺旋雨帶外側(cè)指向臺(tái)風(fēng)中心),正速度表示外流(流出氣流,即風(fēng)向由臺(tái)風(fēng)中心指向螺旋雨帶外側(cè))。在螺旋雨帶中心區(qū),40dB Z的回波高度約3.8km,強(qiáng)回波核(>45dBZ)高度為3.2km,且隨高度略向雨帶外側(cè)傾斜;螺旋雨帶在高層也向臺(tái)風(fēng)外側(cè)傾斜。2km高度以下的低層,氣流由螺旋雨帶外側(cè)吹向臺(tái)風(fēng)中心。螺旋雨帶的次級(jí)環(huán)流特征明顯,即螺旋雨帶低層是內(nèi)流,而雨帶中層和高層為外流。沿著臺(tái)風(fēng)中心方向,內(nèi)流在螺旋雨帶外側(cè)逐漸增強(qiáng),在強(qiáng)回波核的外側(cè)速度達(dá)到5m/s的極值;而在強(qiáng)回波核的內(nèi)側(cè),內(nèi)流沿著臺(tái)風(fēng)中心方向則逐漸減弱;在r= 278km附近流入氣流已不存在。在雨帶內(nèi)側(cè)(r< 285km),外流隨高度增加而逐漸增強(qiáng)。螺旋雨帶內(nèi)部中低層的強(qiáng)回波區(qū)正是由于雨帶內(nèi)流和外流在該處輻合抬升而形成的。

圖8b是垂直剖面內(nèi)的切向風(fēng)場,正速度表示風(fēng)向?yàn)槟鏁r(shí)針方向(氣旋式分量)。最大切向速度區(qū)位于主雨帶強(qiáng)回波區(qū)偏外一側(cè),高度3km左右。強(qiáng)回波區(qū)外側(cè)風(fēng)切變比其內(nèi)側(cè)風(fēng)切變的強(qiáng)度要大。

圖8c是垂直剖面內(nèi)的垂直速度場,螺旋雨帶內(nèi)部的上升、下沉氣流均很強(qiáng)。在螺旋雨帶內(nèi)側(cè)有一支較強(qiáng)的上升氣流,上升氣流區(qū)與強(qiáng)回波區(qū)相對(duì)應(yīng);最強(qiáng)上升氣流約為5.5m/s,位于強(qiáng)回波區(qū)5km高度附近;上升氣流區(qū)在高層略向雨帶外側(cè)傾斜。在上升氣流區(qū)的外側(cè)是較強(qiáng)的下沉氣流區(qū),此下沉氣流區(qū)位于雨帶內(nèi)部強(qiáng)回波區(qū)偏外一側(cè)。綜合圖8a可知,螺旋雨帶的次級(jí)環(huán)流特征明顯,即氣流從雨帶外側(cè)低層加速進(jìn)入螺旋雨帶強(qiáng)回波區(qū)后逐漸減速;在強(qiáng)回波區(qū)內(nèi)部與螺旋雨帶內(nèi)側(cè)的外流輻合抬升,而后在中層轉(zhuǎn)為一致的外流,隨高度增加向雨帶外側(cè)傾斜并在雨帶外側(cè)形成下沉。由此可見,次級(jí)環(huán)流是螺旋雨帶中上升和下沉氣流形成的主要原因之一。

在螺旋雨帶內(nèi)部垂直方向存在輻合輻散對(duì),螺旋雨帶內(nèi)的強(qiáng)上升氣流與邊界層的氣流輻合、高層輻散緊密相聯(lián),圖8c中的強(qiáng)上升和下沉氣流就是由次級(jí)環(huán)流、輻合輻散對(duì)共同作用形成的。

B arnes等[46-47]和Ishihara等[49]在研究臺(tái)風(fēng)螺旋雨帶的三維結(jié)構(gòu)時(shí)均發(fā)現(xiàn),螺旋雨帶附近的上升運(yùn)動(dòng)區(qū),在中低層有時(shí)并不處在強(qiáng)回波核內(nèi)部,而是分布在回波強(qiáng)度梯度最大區(qū)域附近,中低層的強(qiáng)輻合也有著類似的分布特征;圖8中上升運(yùn)動(dòng)區(qū)、輻合中心與強(qiáng)回波的分布與上述文獻(xiàn)揭示的基本一致。Barnes等[46-47]和Ishihara等[49]進(jìn)一步指出,這種分布特征與雨帶的內(nèi)流和外流的分布、徑向速度的垂直切變有關(guān)。綜合圖8a可知,上述特征同氣流從雨帶外側(cè)低層進(jìn)入雨帶,至雨帶強(qiáng)回波內(nèi)側(cè)邊緣附近(回波強(qiáng)度梯度最大處)才與雨帶內(nèi)側(cè)低層的外流輻合上升有關(guān);因此回波強(qiáng)度梯度最大區(qū)域附近的低層形成強(qiáng)輻合中心區(qū),而高層為較強(qiáng)的輻散區(qū);這種輻合輻散對(duì)的垂直配置結(jié)構(gòu)也有利于強(qiáng)對(duì)流的形成,從而使得該區(qū)域的上升運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)。

本節(jié)對(duì)“韋帕”臺(tái)風(fēng)的兩條螺旋雨帶的三維動(dòng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行了反演研究,二者有很多相似之處,也有一些差異。兩條螺旋雨帶的低層均有多個(gè)強(qiáng)回波區(qū),這些區(qū)域的上升氣流較強(qiáng),輻合也較強(qiáng);在沿著臺(tái)風(fēng)中心的垂直剖面內(nèi),兩條螺旋雨帶內(nèi)流和外流的分布特征比較相似。差異主要表現(xiàn)在:前一個(gè)時(shí)段的螺旋雨帶發(fā)展更旺盛,中低層的輻合更強(qiáng);而且由于低層的上升運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)烈,中低層回波也更強(qiáng)。

5 結(jié)論

綜合使用布網(wǎng)雷達(dá)三維數(shù)字拼圖數(shù)據(jù)、雙多普勒雷達(dá)三維風(fēng)場反演數(shù)據(jù),對(duì)“韋帕”臺(tái)風(fēng)登陸前后兩條螺旋雨帶的三維精細(xì)動(dòng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,主要結(jié)論如下。

(1)兩條螺旋雨帶的三維結(jié)構(gòu)有很多相似之處。兩條螺旋雨帶內(nèi)部低層均有多個(gè)強(qiáng)回波區(qū),水平速度大值區(qū)主要分布在強(qiáng)回波帶上;強(qiáng)回波帶的低層有較強(qiáng)的上升氣流,最強(qiáng)上升氣流超過4m/s,該區(qū)域同時(shí)也是強(qiáng)輻合區(qū)。在螺旋雨帶中存在多個(gè)輻合輻散對(duì)、上升下沉氣流對(duì),這些動(dòng)力配置結(jié)構(gòu)對(duì)于螺旋雨帶中對(duì)流的維持和進(jìn)一步發(fā)展具有重要作用。在沿著臺(tái)風(fēng)中心的垂直剖面內(nèi),螺旋雨帶內(nèi)部的強(qiáng)回波區(qū)向雨帶外側(cè)傾斜。雨帶外側(cè)2km高度以下的低層有較強(qiáng)的內(nèi)流,最大值5m/s;雨帶內(nèi)側(cè)有較強(qiáng)的外流,2km高度以上均受外流控制;內(nèi)流和外流在雨帶中部低層匯合抬升,形成強(qiáng)回波區(qū)。

(2)兩個(gè)時(shí)段的螺旋雨帶也存在差異。前一個(gè)時(shí)段的螺旋雨帶對(duì)流發(fā)展更旺盛,45dB Z的回波高度為4.8km,而后一個(gè)時(shí)段的螺旋雨帶45dB Z的回波高度僅3.2km。垂直剖面內(nèi),前一個(gè)時(shí)刻螺旋雨帶低層輻合更強(qiáng),最強(qiáng)輻合值超過-15×10-4s-1,正是由于低層的強(qiáng)輻合和比較強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng),才使得雨帶內(nèi)部中低層的回波發(fā)展旺盛。

(3)本文主要使用雷達(dá)反演技術(shù)研究了臺(tái)風(fēng)螺旋雨帶的三維動(dòng)力結(jié)構(gòu)和維持機(jī)理;由于雙多普勒雷達(dá)反演區(qū)域較小,本文得到的風(fēng)場結(jié)構(gòu)還不能反映臺(tái)風(fēng)的全貌,這也是本文的一個(gè)局限;今后需要綜合數(shù)值模擬技術(shù)等對(duì)兩條螺旋雨帶結(jié)構(gòu)的異同及其形成原因進(jìn)行更深入的研究。

致謝:兩位審稿專家對(duì)本文提出了寶貴修改建議,在此深表謝意!

[1] 陳聯(lián)壽,羅哲賢,李英.登陸熱帶氣旋研究的進(jìn)展[J].氣象學(xué)報(bào),2004,62(5):541-549.

[2] 陳玉林,周軍,馬奮華.登陸我國臺(tái)風(fēng)研究概述[J].氣象科學(xué), 2005,25(3):319-329.

[3] 龔龑,陸維松,陳東升.浙江省登陸熱帶氣旋氣候特征初探[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2003,26(6):773-779.

[4] 王蔚,朱偉軍,端義宏,等.大尺度背景下西北太平洋熱帶氣旋的統(tǒng)計(jì)分析[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2008,31(2):277-286.

[5] 陸漢城,鐘瑋,張大林.熱帶風(fēng)暴中波動(dòng)特征的研究進(jìn)展和問題[J].大氣科學(xué),2007,31(6):1140-1150.

[6] 管兆勇.臺(tái)風(fēng)移動(dòng)的控制因子分析[J].氣象科學(xué),1991,11 (3):252-261.

[7] 馬鏡嫻,馬奮華,王詠青.偶極子流在臺(tái)風(fēng)異常路徑形成中的作用[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2001,24(3):338-342.

[8] 李峰,王振會(huì),官莉,等.兩種導(dǎo)風(fēng)方法在臺(tái)風(fēng)路徑分析中的應(yīng)用比較研究[J].氣象科學(xué),2009,29(3):330-334.

[9] 余貞壽,倪東鴻,閔錦忠.超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“圣帕”(0709)特大暴雨過程的完全螺旋度分析[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2009,32(1): 45-53.

[10] 周嘉陵,羅哲賢.臺(tái)風(fēng)最大風(fēng)速增強(qiáng)的數(shù)值研究[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2002,25(2):199-206.

[11] 黃新晴,羅哲賢,滕代高.臺(tái)風(fēng)形成過程中三維結(jié)構(gòu)變化的初步分析[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2007,30(5):648-657.

[12] Yu Zhenshou,N i Donghong,Gao Shouting,et al.A numerical study of the severe heavy rainfall associated w ith typhoon Haitang(2005)[J].Acta M eteor Sinica,2008,22(2):224-238.

[13] 馬玉芬,沈桐立,丁治英,等.臺(tái)風(fēng)“桑美”的數(shù)值模擬和地形敏感性試驗(yàn)[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2009,32(2):277-286. [14] 河惠卿,王振會(huì),金正潤.不對(duì)稱環(huán)流對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度變化的影響[J].熱帶氣象學(xué)報(bào),2008,24(3):249-253.

[15] 鐘敏,呂達(dá)仁,杜秉玉.9914號(hào)臺(tái)風(fēng)降水云系雨強(qiáng)的三維結(jié)構(gòu)初探[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2006,29(1):41-47.

[16] 張培昌,杜秉玉,戴鐵丕.雷達(dá)氣象學(xué)[M].2版.北京:氣象出版社,2001:417-466.

[17] 雷恒池,洪延超,趙震,等.近年來云降水物理和人工影響天氣研究進(jìn)展[J].大氣科學(xué),2008,32(4):967-974.

[18] 耿建軍,顧松山,陳鐘榮,等.新一代天氣雷達(dá)譜寬資料分析晴空回波特征的探討[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2007,30(6): 814-818.

[19] 杜秉玉,高志球.雷達(dá)反射率因子垂直廓線研究和多種遙感資料綜合估計(jì)降水[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),1998,21(4): 729-736.

[20] 官莉,王振會(huì),裴曉芳.雷達(dá)估測降水集成方法及其效果比較[J].氣象科學(xué),2004,24(1):104-111.

[21] 杜秉玉,陳鐘榮,張衛(wèi)青.梅雨鋒暴雨的Doppler雷達(dá)觀測研究:邊界層中尺度渦旋系統(tǒng)[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),1998,21 (2):201-207.

[22] 杜秉玉,陳鐘榮,張衛(wèi)青.梅雨鋒暴雨的Doppler雷達(dá)觀測研究:中尺度對(duì)流回波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特征[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),1999,22(1):47-55.

[23] 朱君鑒,鄭國光,王令,等.冰雹風(fēng)暴中的流場結(jié)構(gòu)及大冰雹生成區(qū)[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2004,27(6):735-742.

[24] 萬齊林,薛紀(jì)善,莊世宇.多普勒雷達(dá)風(fēng)場信息變分同化的試驗(yàn)研究[J].氣象學(xué)報(bào),2005,63(2):129-142.

[25] 楊艷蓉,王振會(huì),張沛源.利用多普勒天氣雷達(dá)資料對(duì)一次暴雨過程的同化模擬[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2008,31(5): 633-639.

[26] 杜秉玉,官莉,姚祖慶,等.上海地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣短時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2000,23(2):242-250.

[27] 李偉,湯達(dá)章,蘇衛(wèi)東.單多卜勒雷達(dá)對(duì)臺(tái)風(fēng)的自動(dòng)定位方法[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),1999,22(2):232-237.

[28] 魏應(yīng)植,湯達(dá)章,許健民,等.多普勒雷達(dá)探測“艾利”臺(tái)風(fēng)風(fēng)場不對(duì)稱結(jié)構(gòu)[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),2007,18(3):285-294.

[29] 閔愛蓮,牛生杰,雷恒池,等.一次臺(tái)風(fēng)外圍雨帶多普勒天氣雷達(dá)回波及風(fēng)場結(jié)構(gòu)分析[J].氣象科學(xué),2008,28(6): 619-624.

[30] 彭霞云,閔錦忠,周振波,等.單多普勒雷達(dá)反演風(fēng)場的質(zhì)量控制[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2007,30(1):79-85.

[31] 陳列,壽紹文,林開平,等.應(yīng)用單多普勒雷達(dá)資料反演風(fēng)場作暴雨中尺度分析[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2003,26(3): 358-363.

[32] 石燕,馮晉勤,魏鳴.一次強(qiáng)降雨過程的簡化伴隨模式風(fēng)場反演[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2006,29(4):533-539.

[33] Tao Zuyu.Error comparision of w ind field retrieval from single and Dual Doppler radar observations[J].Acta M eteor Sinica, 1994,8(3):337-345.

[34] 周海光,張沛源.笛卡爾坐標(biāo)系的雙多普勒天氣雷達(dá)三維風(fēng)場反演技術(shù)[J].氣象學(xué)報(bào),2002,60(5):585-593.

[35] 劉舜,邱崇踐.雙Doppler雷達(dá)非同時(shí)性資料反演三維風(fēng)場的改進(jìn)方案[J].高原氣象,2003,22(4):329-336.

[36] 何宇翔,肖輝,杜秉玉,等.雙多普勒雷達(dá)反演強(qiáng)風(fēng)暴三維風(fēng)場的數(shù)值試驗(yàn)[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2005,28(4):461-467.

[37] 黃思訓(xùn),曹小群,閔錦忠.變分方法反演雙多普勒雷達(dá)低層二維風(fēng)場[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2008,31(4):453-459.

[38] Shao A imei,Q iu Chongjian,L iu L iping.Kinematic structure of a heavy rain event from dual-Doppler radar observations[J].Adv A tmos Sci,2004,21(4):609-616.

[39] 古金霞,顧松山,陳鐘榮,等.雙多普勒天氣雷達(dá)反演大氣三維風(fēng)場的個(gè)例研究[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2005,28(6): 833-839.

[40] 盛日鋒,王俊,李欣,等.山東省一次積層混合云暴雨三維風(fēng)場的雙多普勒雷達(dá)探測[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2008,31 (5):731-737.

[41] 周海光,王玉彬.2003年6月30日梅雨鋒大暴雨中β和γ結(jié)構(gòu)的雙多普勒雷達(dá)反演[J].氣象學(xué)報(bào),2005,63(3): 301-312.

[42] 周海光,郭富德.梅雨鋒暴雨中尺度對(duì)流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型的雙多普勒雷達(dá)研究[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2007,30(1):1-8.

[43] 周海光.強(qiáng)熱帶風(fēng)暴B ilis引發(fā)的特大暴雨中尺度結(jié)構(gòu)多普勒雷達(dá)資料分析[J].大氣科學(xué),2008,32(6):1289-1308.

[44] 周海光.6.12華南局地暴雨中β和γ結(jié)構(gòu)的雙多普勒雷達(dá)反演試驗(yàn)[J].熱帶氣象學(xué)報(bào),2007,23(2):117-125.

[45] 王俊,朱君鑒,任鐘冬.利用雙多普勒雷達(dá)研究強(qiáng)颮線過程的三維風(fēng)場結(jié)構(gòu)[J].氣象學(xué)報(bào),2007,65(2):241-251.

[46] Barnes G M,Zipser E J,Jorgensen D,et al.M esoscale and convective structure of a hurricane rainband[J].J A tmos Sci,1983, 40(9):2125-2137.

[47] Barnes G M,Gamache J F,Lemone M A,et al.A convective cell in a hurricane rainband[J].M on W ea Rev,1991,119(3): 776-794.

[48] M arks F D J,Houeze R A J,Gamache J F.Dual-aircraft investigation of inner core of hurricane Norbert.Part I:Kinematic structure[J].J A tmos Sci,1992,49(11):919-942.

[49] Ishihara M,Yanagisawa Z,Sakakebara H,et al.Structure of typhoon rainband observed by two Doppler radars[J].J M eteor Soc Japan,1986,64(6):923-939.

[50] 蔡雅婷,陳臺(tái)琦.納莉臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)的結(jié)構(gòu)演變之都卜勒雷達(dá)資料分析[J].臺(tái)灣大氣科學(xué),2007,35(3):167-187.

[51] 趙坤,周仲島,胡東明,等.派比安臺(tái)風(fēng)(0606)登陸期間雨帶中尺度結(jié)構(gòu)的雙多普勒雷達(dá)分析[J].南京大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué),2007,43(6):606-620.

[52] 周海光,王玉彬.多部多普勒雷達(dá)同步探測三維風(fēng)場反演系統(tǒng)[J].氣象,2002,28(9):7-11.

[53] 姜允迪.強(qiáng)臺(tái)風(fēng)韋帕登陸浙江,滇桂局地遭暴雨洪澇[J].氣象,2007,33(12):126-127.

[54] 周海光.新一代多普勒天氣雷達(dá)三維數(shù)字化拼圖系統(tǒng)研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2007,24(12):226-227.

(責(zé)任編輯:張福穎)

Mesoscale Spiral Rainband Structure of Super Typhoon W ipha(0713)Observed by Dual-Doppler Radar

ZHOU Hai-guang
(State KeyLaboratory of SevereWeather,Chinese Academy ofMeteorological Sciences,Beijing 100081,China)

P412.25

A

1674-7097(2010)03-0271-14

周海光.超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)韋帕(0713)螺旋雨帶中尺度結(jié)構(gòu)雙多普勒雷達(dá)研究[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào),2010,33(3):271-284.

Zhou Hai-guang.Mesoscale spiral rainband structure of super typhoonW ipha(0713)observed by dual-Doppler radar[J].TransAtmos Sci,2010,33(3): 271-284.

2009-10-13;改回日期:2010-01-11

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40605014);科技部國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目(2004CB418305);科技部國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(2007AA061901);中國氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基本科研項(xiàng)目(2008LAS WZI01)

周海光(1971—),男,內(nèi)蒙古呼和浩特人,博士,副研究員,研究方向?yàn)槔走_(dá)氣象學(xué)和中度氣象學(xué),zhg@cams.cma.gov.cn.