NUMERICAL SIMULATION OF EFFECT OF TYPHOON MANGKHUT ON EXTREMELY HEAVY RAIN IN ZHEJIANG PROVINCE
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摘要: 2018年9月17日前后浙江东北部出现了大暴雨，与此同时，1822号台风“山竹”登陆广东并向西移动，为了研究浙江东北部大暴雨是否与“山竹”有关，利用云图资料、ERA-Interim再分析资料和自动站加密资料，先分析了2018年9月17日前后浙江东北部暴雨的天气形势，后通过WRF模式对此次过程进行了数值模拟，并做了将台风“山竹”去掉、增大一倍、缩小一半三个敏感性试验。表明此次暴雨过程出现在台风“山竹”倒槽东北顶端，是对流云系发展引发的。“山竹”的存在使得偏南气流输送到浙江东北部地区，且偏南风输送大小与“山竹”是否存在及其尺度密切相关。同时“山竹”使得浙江东北部区域存在着大范围深厚的高湿区，“山竹”越大，高湿区越深厚。“山竹”使得该区域低层有明显辐合，高层明显辐散，且尺度越大，辐合层高度越高。“山竹”还造成垂直运动旺盛，且尺度越大，上升运动越强。“山竹”使得浙江东北部大气层垂直螺旋度明显增大，且“山竹”越大，中低层垂直螺旋度越大，垂直螺旋度的大小对接下来6小时该区域降水量有很好的指示作用。由此，浙江暴雨预报需考虑同时出现的南海台风活动情况。Abstract: Heavy rainfalls occurred in northeastern Zhejiang Province on around September 17, 2018. At the same time, Typhoon Mangkhut (No.1822) landed at Guangdong Province and then moved westward. To find whether there was a relationship between heavy rainfalls in northeastern Zhejiang and Typhoon Mangkhut, we used satellite cloud image data, EC-Interim reanalysis data and intensive automatic station data to analyze the synoptic situation of heavy rain in northeastern Zhejiang on around September 17, 2018. Then sensitivity simulation was conducted using the WRF (Weather Research Forecast) model 3.6.1. Three sensitivity tests were carried out by removing Typhoon Mangkhut, doubling it and reducing it by half. The results showed that rainstorms appeared on northeast side of the inverted trough of Typhoon Mangkhut. It was the development of convective cloud system that caused the torrential rain. Meanwhile, the southerly airflows were transported to northeastern Zhejiang by Typhoon Mangkhut. The analysis of meridional wind indicated that the magnitude of southerly airflows transport was closely related to the existence and scale of Typhoon Mangkhut. Typhoon Mangkhut led to a large area of high humidity in the northeast of Zhejiang as well. The larger the scale of Typhoon Mangkhut, the larger the high humidity area. It was also favorable for the development of obvious low-level convergence and high-level divergence. And the larger the scale, the higher the height of the convergence layer. Typhoon Mangkhut led to an increase of vertical helicity in the northeast of Zhejiang; the size of Typhoon Mangkhut and vertical helicity in low-middle layer showed a significantly positive correlation. The evolution of vertical helicity is a good indicator of 6-hour precipitation in the region. Therefore, it is necessary to consider the effect of typhoon over the South China Sea on the torrential rain forecast in Zhejiang Province.
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Key words:
- Typhoon Mangkhut /
- heavy rainfall /
- numerical experiment /
- water vapor transport /
- vertical helicity
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图 1 2018年9月16日20时（a）、17日02时（b）、17日08时（c）和17日14时（d）的925 hPa风场（单位：m/s）、500 hPa高度场（等值线，单位：位势米）和TBB（阴影，单位：℃）
图 2 2018年9月13日20时—17日20时“山竹”台风实况（红色实线：Obs）和模拟（蓝色实线：Mod）路径（a）；实况和模拟中心海平面气压（单位：hPa，实况：红色实线；模拟：蓝色实线）和最大风速（b）（单位：m/s，实况：红色虚线；模拟：蓝色虚线）
图 3 实况（a）、控制试验（b）、去除“山竹”（c）、增大“山竹”一倍（d）和缩小“山竹”一半（e）试验的30小时累积降水量（2018年9月16日14时—17日20时，单位: mm）
图 4 2018年9月16日08时（a、b）、16日20时（c、d）和17日08时（e、f），再分析（a、c、e）和控制试验（b、d、f）500 hPa高度场（等值线，单位：位势米）和700 hPa风场（单位: m/s）及相对湿度（阴影，单位: %）
图 5 “山竹”增大一倍（a、b）、“山竹”减小一半（c、d）和去除“山竹”（e、f）试验2018年9月17日08时（a、c、e）和17日14时（b、d、f）的925 hPa风场（单位：m/s）、500 hPa高度场（等值线，单位：位势米）和向外长波辐射（阴影，单位：W/s2）
图 6 2018年9月16日08时—17日20时再分析试验（a）、控制试验（b）、去除“山竹”试验（c）、“山竹”增大一倍试验（d）、“山竹”缩小一半试验（e）700 hPa沿119~122 °E平均的经向风时间剖面（单位: m/s）
图 7 9月17日05时控制试验（a）、去除“山竹”试验（b）、“山竹”增大一倍（c）、“山竹”减小一半（d）沿119~122°E平均的散度（黑色，单位：10-5s-1）、垂直速度（红色，单位：10-2 m/s）和相对湿度（填色）纬向垂直剖面
图 8 控制试验17日02时（a）、17日08时（b）925 hPa螺旋度（单位：10-6 hPa/s2）和未来6小时降水量(c、d，单位：mm）c. 17日02—08时；d. 17日08—14时。
图 9 9月16日08时—17日20时控制试验（a）、去除“山竹”试验（b）、“山竹”增大一倍试验（c）、“山竹”减小一半试验（d）121.3~122.0 °E，29.1~29.6 °N区域平均螺旋度（阴影，单位：10-6 hPa/s2）垂直剖面随时间变化同时叠加该区域该时刻之后6小时平均降水量（绿色，右侧纵坐标，单位：mm）
表 1 模式设计
微物理方案 Morrison 积云参数化方案 Kain-Fritsch 边界参数化方案 YSU 陆面过程 Noah 长波辐射参数化方案 RRTM 短波辐射参数化方案 Dudhia 
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