基于双偏振雷达资料对南海弱台风降水微物理结构的分析

王睿; 黄燕燕; 伍志方; 林青; 周浪; 陈超; 吴林

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2022.005

基于双偏振雷达资料对南海弱台风降水微物理结构的分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.005

王睿¹,
黄燕燕^2, ,,
伍志方¹,
林青¹,
周浪³,
陈超¹,
吴林¹

1.
广东省气象台(南海海洋气象预报中心)，广东广州 510641
2.
中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室，广东广州 510641
3.
广东省气象公共服务中心，广东广州 510641

基金项目:

广东省重点领域研发计划项目 2020B1111200001

国家自然科学基金项目 41705089

国家自然科学基金项目 41675099

国家自然科学基金项目 41975138

广东省科技计划项目 2018B020208004

雷达应用及强对流短临预警技术创新团队 GRMCTD202002

广东省气象局科学技术研究项目 GRMC2020Z03

灾害天气国家重点实验室开放课题 2018LASW-B09

广东省自然科学基金 2020A1515010602

详细信息

通讯作者:
黄燕燕，女，福建省人，研究员，从事数值预报研究。E-mail：yyhuang@gd121.cn

中图分类号: P444
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出版历程
- 收稿日期: 2020-12-11
- 修回日期: 2021-11-19
- 刊出日期: 2022-02-20

MICROPHYSICAL STRUCTURE OF PRECIPITATION INDUCED BY WEAK TYPHOON FROM THE SOUTH CHINA SEA BASED ON DUAL POLARIZATION RADAR DATA

1.
Guangdong Meteorological Observatory, Guangzhou 510641, China
2.
Guangzhou Institute of Tropical and Marine Meteorology/Guangdong Provincial Key Laboratory of Regional Numerical Weather Prediction, CMA, Guangzhou 510641, China
3.
Guangdong Meteorological Public Service Center, Guangzhou 510641, China

摘要

摘要: 有些南海弱台风在登陆广东时，由于路径复杂、移动缓慢，会对广东地区造成较长时间和较大范围的风雨灾害。使用双偏振雷达对2018—2020年登陆广东的南海弱台风分析，发现南海弱台风在登陆前强降水区主要有两个：一个是位于海上的台风中心南侧眼墙的降水区，另外一个是在台风移动方向的右前方，台风螺旋雨带上岸的区域。在眼墙中，Z_H和K_DP的大值区在低层同位相，Z_DR大值区位于偏上风方向，降水粒子在移动的右侧开始激发，移动的右侧至右前侧为浓度较大的小粒子降水，而右侧和右后侧为大粒子降水。而且台风降水粒子在海洋和陆地有明显差异，陆地由于地形摩擦和抬升作用，降水粒子浓度较大，但水汽和能量供应不足，降水粒子直径较小；海面由于水汽和能量供应充足，对流发展较高，主要为大雨滴的对流降水，但降水粒子浓度不及陆地。
- 南海弱台风 /
- 双偏振雷达 /
- 眼墙 /
- 降水微物理结构 /
- 降水粒子 /
- 台风结构
Abstract: When some weak typhoons from the South China Sea land in Guangdong, they cause long-term and large-scale wind and rain disasters to the local area due to their complicated paths and slow movement. This paper uses dual polarization radar data to analyze the microphysical structure of precipitation induced by weak typhoons that came from the South China Sea and landed in Guangdong during 2018—2020. It is found that there were two main areas of strong precipitation before the landing of weak typhoons from the South China Sea. One, on the sea and south to the typhoon center, was the precipitation area of the typhoon eye wall and the other, on the right front of the typhoon's moving direction, was located in the region where the spiral rain bands landed. In the eye wall, the large value areas of horizontal reflectivity (ZH) and differential propagation phase shift (KDP) were in the same phase in the lower levels, and the large value areas of differential reflectivity (ZDR) were located in the upwind direction. The precipitation particles started to be excited on the right side of the movement. The large concentration of small precipitation particles was distributed from the right side to the right front of the movement, while large-particle precipitation appeared on the right side and in the rear right region. In addition, typhoon precipitation particles were significantly different when they were over the ocean and the land. Due to terrain friction and uplift, the concentration of precipitation particles over the land was relatively large, but the water vapor and energy supply was insufficient, and the diameter of precipitation particle was small. Nevertheless, the sea surface had sufficient water vapor and energy supply, and the convection height was relatively high. The precipitation over the ocean was mainly composed of convective precipitation of heavy raindrops, but the concentration of precipitation particles was lower than that of land.
- weak typhoons from the South China Sea /
- dual polarization radar /
- eye wall /
- microphysical structure of precipitation /
- precipitation particles /
- typhoon structure

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图 1 热带气旋“艾云尼”(a)、“韦帕”(b)、“百里嘉”(c)、“海高斯”(d)路径图

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图 2 4个南海弱台风个例造成广东降水分布

a.“艾云尼”，2018年6月7日08:00—8日20:00累计雨量；b.“韦帕”，2019年7月30日08:00—8月3日20:00累计雨量；c.“百里嘉”，2018年9月12日08:00—13日11:00累计雨量；d.“海高斯”，2020年8月18日08:00—20日08:00累计雨量。单位：mm。

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图 3 热带气旋“艾云尼”的雷达反射率

红色箭头表示气旋移动方向，黑色实线代表剖面方向。a. 6日08时的雷达回波；b. 6日19时雷达回波；c. 7日06时雷达回波。单位：dBZ。

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图 4 热带气旋“艾云尼”的双偏振量

a、b、c分别表示6日08时、6日19时、7日06时的差分相移率(单位：°/km)；d、e、f分别表示6日08时、6日19时、7日06时的差分反射率(单位：dB)。

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图 5 热带气旋“艾云尼”的不同时次沿黑色实线的双偏振量剖面

黑色粗线表示海岸线位置(南侧是海上，北侧是陆地)。a、b、c分别表示6日08时的、6日19时、7日06时的反射率剖面(单位：dBZ)；d、e、f分别表示6日08时的、6日19时、7日06时的差分相移率剖面(单位：°/km)；g、h、i分别表示6日08时的、6日19时、7日06时的差分反射率剖面(单位：dB)。

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图 6 热带气旋“艾云尼”不同时间段回波强度大于40 dBZ对流累计频次

a. 6日08—15时热带气旋南下时大于40 dBZ频次图；b. 6日15时—7日00时气旋东移时大于40 dBZ频次图；c. 7日00—18时气旋北上时大于40 dBZ频次图。

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图 7 热带气旋“艾云尼”不同时间段回波强度大于40 dBZ对流累计频次

a. 7日00—16时大于40 dBZ频次图；b. 7日16—18时大于40 dBZ频次图。

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图 8 热带气旋“艾云尼”的不同时间段沿图 3黑色实线的双偏振量剖面平均

黑色粗线表示海岸线位置(南侧是海上，北侧是陆地)。a、b、c分别表示6日08—15时、6日15时—7日00时、7日00—18时的反射率剖面平均(单位：dBZ)；d、e、f分别表示6日08—15时、6日15时—7日00时、7日00—18时的差分相移率剖面平均(单位：°/km)；g、h、i分别表示6日08—15时、6日15时—7日00时、7日00—18时的差分反射率剖面平均(单位：dB)。

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图 9 热带气旋“百里嘉”、“韦帕”和“海高斯”的登陆前的雷达反射率

红色箭头表示台风移动方向。a. 2018年9月13日05时热带气旋“百里嘉”登陆前的雷达回波；b. 2019年8月1日15时热带气旋“韦帕”登陆前的雷达回波；c. 2020年8月19日04时热带气旋“海高斯”登陆前的雷达回波。单位：dBZ。

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图 10 热带气旋“百里嘉”、“韦帕”和“海高斯”的登陆前一段时间段回波强度大于40 dBZ频次

黑色实线和红色实线分别表示雷达剖面区域。a.“百里嘉”2018年9月13日03—08时回波强度大于40 dBZ频次图；b.“韦帕”2019年8月1日12—19时回波大于40 dBZ频次图；c.“海高斯”2020年8月19日02—06时热带气旋北上时大于40 dBZ频次图。

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图 11 沿图 9所示垂直海岸线的红色实线所做的反射率剖面平均(单位：dBZ，a、b、c)，差分相移率剖面平均(单位：°/km，d、e、f)，差分反射率剖面平均(单位：dB，g、h、i)

黑色粗线表示海岸线位置。a、d、g分别表示热带气旋“百里嘉”的各双偏振量剖面平均；b、e、h分别表示热带气旋“韦帕”的各双偏振量剖面平均；c、f、i分别表示热带气旋“海高斯”的各双偏振量剖面平均。

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图 12 同图 11，对3个热带气旋沿红色实线所作各双偏振量剖面平均

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表 1 热带气旋“艾云尼”第一次登陆后路径分类

编号	时间	方向	下垫面
1	6日08时—6日15时	偏南方向	陆地(经过琼州海峡)
2	6日15时—7日00时	偏东方向	陆地
3	7日00时—7日20时	偏北方向	海洋

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