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为解决登陆热带气旋(TCs)降雨分布预测难题,研究人员基于登陆轨迹和强度对 2008 - 2016 年登陆中国的 TCs 分类研究。结果发现不同类别强弱 TCs 降雨分布差异显著,明确了影响因素。这有助于提升 TCs 防灾减灾策略。
在广袤的地球气象舞台上,热带气旋(Tropical Cyclones,TCs)无疑是一位极具破坏力的 “狠角色”。中国,因其独特且复杂的地理环境,成为全球遭受登陆 TCs 影响最为频繁的国家之一。每当 TCs 气势汹汹地袭来,狂风呼啸、暴雨倾盆,所到之处,尤其是沿海地区,从华南到华北,都可能陷入一片混乱,引发严重的自然灾害,给当地的经济发展和人民生命财产安全带来巨大损失。
在众多与 TCs 相关的灾害中,台风引发的暴雨可谓是 “罪魁祸首” 之一。随着中国东部沿海地区经济的飞速发展和人口的高度密集,这种暴雨的危害被进一步放大。就拿 2015 年的台风 “天鹅” 来说,它不仅在沿海地区兴风作浪,还一路向北,给东北地区带来了狂风和暴雨。然而,想要准确预测 TCs 降雨的强度和分布,却困难重重。不同尺度、高度、纬度和经度的环流系统相互交织,地形因素也在其中 “捣乱”,使得这一领域的研究充满挑战。尽管近年来,在监测方法、数值模拟等方面取得了一些进展,但现有的研究大多存在局限性,要么只关注 TCs 的移动轨迹,要么仅着眼于强度,很少有研究将两者结合起来深入探讨。
为了填补这一空白,来自国内研究机构的研究人员挺身而出,开展了一项极具意义的研究。他们收集了 2008 年至 2016 年期间登陆中国的 74 个 TCs 数据,这些 TCs 的登陆地点主要集中在福建(FJ)、广东(GD)、海南(HN)和台湾(TW)等地,偶尔也会在浙江(ZJ)、江苏(JS)和山东(SD)登陆。研究人员别出心裁地根据登陆地点和移动方向,将这些 TCs 分为三个类别,同时还考虑了它们的强度,分为强(强度超过热带风暴)和弱(强度低于热带风暴)两类。
经过一系列严谨的分析,研究人员得出了一系列令人瞩目的结论。在降雨分布方面,不同类别的强弱 TCs 差异显著。例如,第一类中强 TCs(SEC - strong)会让暴雨区域明显向北移动,在江苏等地形成极端降雨,且降雨在内部雨带呈相对对称分布;而弱 TCs(SEC - weak)的降雨则明显不对称,主要集中在内部区域且多在中雨带以南。对于第三类,弱 TCs(SC - weak)的强降雨主要位于西南象限,强 TCs(SC - strong)的暴雨覆盖范围更广,且比弱 TCs 向西延伸得更远。
在影响降雨分布的因素上,研究人员发现南亚高压(South Asian High,SAH)的位置、垂直风切变(Vertical Wind Shear,VWS)的强度以及水汽汇聚区的特征等都起着关键作用。像 SEC - strong TCs 就拥有更强劲的水汽输送通道,东风能将水汽大量输送到 TC 中心北侧;而在垂直结构方面,强弱 TCs 在暖心强度、径向垂直运动、辐合辐散场的不对称分布以及不稳定条件等方面也存在明显差异。另外,SC - strong 和 SC - weak TCs 在 500 hPa 副热带高压的位置和整层大气可降水量(Precipitable Water,PW)的分布上也有所不同。
这项研究成果发表在《Dynamics of Atmospheres and Oceans》上,具有重要的意义。它让我们对 TCs 登陆前后的降雨分布规律有了更深入的理解,为精准预测 TCs 降雨提供了理论支持,有助于相关部门提前制定更有效的防灾减灾策略,最大程度减少 TCs 带来的损失。
在研究过程中,研究人员主要运用了以下关键技术方法:一是收集并分析中国气象局(China Meteorological Administration,CMA)热带气旋数据库、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)ERA - Interim 再分析数据以及融合了站点观测和卫星反演的 CMORPH(Climate Prediction Center Morphing Technique)降水数据;二是采用统计分析方法,对不同类别 TCs 的降雨分布特征进行详细研究;三是通过动力合成分析,探究影响降雨分布的主要天气系统。
复合分析降水分布
研究人员通过对固定经纬度网格的降雨量进行平均,直观地展示了各聚类中 TCs 降雨的地理分布特征。从整体上看,不同聚类的降雨面积和强度存在明显差异,这为后续深入分析提供了基础。
水平方向的复合分析
研究发现,TCs 登陆前后的降雨分布受到周边大气环流和系统的影响。像副热带高压这样的大规模环流,会对 TCs 的移动方向和登陆后的路径产生重要影响,进而改变降雨分布。通过分析这些因素,研究人员进一步明确了不同聚类 TCs 降雨分布差异的原因。
结论和讨论
TCs 在全球十大自然灾害中,造成的人员伤亡数量名列前茅。在中国,研究 TCs 登陆前后的降雨模式至关重要,关乎国民经济和社会福祉。本研究通过综合分析,揭示了不同登陆轨迹和强度的 TCs 降雨分布特征及影响因素,为后续研究和防灾减灾工作提供了重要参考,对提升中国应对 TCs 灾害的能力具有重要推动作用。