关于超强台风"利奇马"的科研进展

发布时间:[2021-10-17]        字号:[ ]

我国毗邻西北太平洋海盆,是世界上受热带气旋影响最严重的国家之一。我国东部地区因受热带气旋影响而产生的极端降水占比搞,受灾损失巨大。2019年第9号超强台风"利奇马",在其登陆并北上的过程中,致东部多省受灾。其中,浙江省355.4万余人受灾,因灾倒损房屋4000余间,直接经济损失24.7亿元。

"利奇马"登陆前,维持超强台风级,呈现明显双眼墙结构。南京大学大气科学学院赵坤教授课题组,利用沿海雷达资料对"利奇马"近海登陆过程的观测及多种雷达资料反演产品(风场、涡度),对其双眼墙非对称特征及非对称动力成因进行了分析,揭示了涡旋罗斯贝波对外眼墙非对称结构的重要作用。

图一:(a)"利奇马"路径;黑色箭头指示环境风切,蓝色箭头指示移动方向;三角形指示温州雷达(橙色)及台州雷达(黑色)位置;实(虚)线圆圈指示内外眼墙范围;(b)径向平均雷达回波

图二:a外眼墙径向平均回波随时间演变;(b)GBVTD反演所得径向风、涡度廓线

研究表明,"利奇马"外眼墙强回波分布于逆风切一侧,与经典理论中受环境风切控制下强回波分布于顺风切一侧的特征不相符。回波呈现多次波动增强特征。将反演风场结果所得径向风及涡度代入前人理论模型(Montgomery 和 Kallenbach 1997; Moller 和 Montgomery 2000; Corbosiero 等2006)中,得到涡旋罗斯贝波理论传播速度与回波波数分解结果的传播速度相符。

图三:图 3-12 温州雷达 4km 高度 ZH波数分解结果。(a)沿北偏西 5°方向 ZH波数 2 分量径向变化随时间演变(填色);白色虚线指示内眼墙外边缘;黑色实线指示多次外传过程;灰色虚线指示外眼墙完整进入温州雷达 4km 观测范围的时间和外眼墙接触陆地的间。(b)填色表示外眼墙外侧波数 2 分量正位相的时间演变,红色实线指示传播过程;等值线表示外眼墙内侧波数 1 分量正位相的时间演变,浅(深)色为低值(高值),蓝色实线指示其传播过程;浅绿色虚线为象限边界;灰色虚线同(a);空(实)心表示波动外传起(止)。(c)外眼墙平均波数1分量的时间演变(d)外眼墙波数1能量时间演变。

涡旋罗斯贝波在外眼墙非对称结构形成的作用,主要通过不同波数能量的外传和锁相发生。内眼墙波数2径向外传,至外眼墙内边缘与此处的 VRW 波数1发生锁相过程,使此处 VRW 波数1增强。此增强后的波数1,与外眼墙外边缘的下游的波数2进一步再发生锁相,使得外眼墙整体波数1在西侧(UL 及 UR 象限)显著增强,造成外眼墙的异常波数1非对称特征。

本研究利用雷达观测及反演产品对超强台风"利奇马"外眼墙非对称特征及其形成原因进行了分析,涡旋罗斯贝波是使回波在逆风切一侧发生周期增强的原因。研究从观测角度上提出了涡旋罗斯贝波引起外眼墙非对称结构的科学证据。

该研究成果《Quasi‐Periodic Intensification of Convective Asymmetries in the Outer Eyewall of Typhoon Lekima (2019)》发表在国际知名期刊《Geophysical Research Letters》(影响因子)。论文第一作者为2014级博士研究生戴华宁,赵坤教授为通讯作者,南京大学为论文通讯单位。本论文研究受国家重点研发计划(2018YFC1506404)和国家自然科学基金(42025501,41875053,41805025,41475015,41875054,41905019)资助

 

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