中国登陆热带气旋极端降水的天气型分类及水汽输送机制研究

针对中国登陆热带气旋(TC)引发的极端降水(ERLTC)灾害问题，研究人员基于1979-2019年789个ERLTC日数据，采用自组织映射(SOM)方法首次系统划分出4种主导天气型(P1-P4)，揭示了不同天气型下TC位置、西太平洋副高(WPSH)配置与水汽输送的协同作用机制，为提升ERLTC预测精度和防灾减灾提供了关键理论依据。

　　

热带气旋(TC)是影响中国最严重的自然灾害之一，其引发的极端降水常造成重大经济损失和人员伤亡。据统计，1970-2019年中国遭遇269次TC灾害，占全球14%，仅次于菲律宾。尤其近年来，随着气候变化加剧，类似2023年台风"杜苏芮"残余引发京津冀破纪录暴雨的事件频发，凸显提升TC极端降水(ERLTC)预测能力的紧迫性。然而，现有研究多聚焦单一案例或固定阈值定义，缺乏对ERLTC天气型系统分类及其物理机制的全面认知。

中国气象局上海台风研究所等机构的研究团队在《Weather and Climate Extremes》发表最新成果，首次基于客观分类方法揭示了ERLTC的四种主导天气型及其形成机制。研究团队整合了1979-2019年CMA-STI最佳路径数据集、ERA5再分析资料和全国1888个站点降水观测，采用客观天气分析技术(OSAT)识别出789个ERLTC日，通过自组织映射(SOM)算法对500 hPa位势高度场和700 hPa水汽通量场进行聚类分析，并结合柱积分水汽通量收敛、高空辐散等物理量诊断，系统阐明了不同天气型下的TC特征与降水分布规律。

3.1 典型天气型特征
研究识别出4种主导天气型：P1(33.0%)表现为WPSH脊线位于25°N的典型盛夏环流；P2(30.0%)以WPSH北跳至30°N和双TC环流为特征；P3(20.3%)对应WPSH南压和弱季风环流；P4(16.7%)则表现为WPSH东退和最强TC环流。TC平均位置在P2最偏北(27.0°N)、P3最偏南(22.4°N)、P4最偏东(121.2°E)。

3.2 TC强度特征
P4中50%的TC达到台风(TY)及以上强度，平均最大风速31.1 m s^-1
；而P1-P2中70%的TC仅为热带风暴(TS)或更弱级别。值得注意的是，P3虽整体水汽输送最弱，但TY以上强度TC占比超20%，可能与中纬度强斜压性有关。

3.3 降水空间分布
P1的ERLTC主要分布在20°N以南沿海；P2在长江以南和渤海湾形成双中心；P3限于30°N以南带状区域；P4则集中在中国东南沿海。特别发现P2模式下，渤海湾区域虽发生频率低，但降水强度可达250 mm d^-1
以上，对北方防台具有警示意义。

4. 环境场配置
水汽输送分析表明，P4的柱积分水汽通量最强(>400 kg s^-1
m^-1
)，而P3最弱。200 hPa上，P4的高空辐散最显著，与强TC流出气流对应；P3则表现出最强的东亚西风急流(>30 m s^-1
)。低层相当位温场显示，P2中30°N以南区域被340K高值区控制，为ERLTC提供充沛热力条件。

该研究首次通过客观分类建立了中国ERLTC天气型的概念模型，揭示WPSH位置与TC环流配置共同决定了水汽输送路径和降水分布。特别指出P2型下北方极端降水风险被低估的现状，为改进区域预报模型提供了物理依据。未来需结合中尺度观测和云解析模拟，进一步探究地形与对流过程的调制作用。研究成果对完善中国差异化防台策略具有重要实践价值，尤其为"北台南雨"等非常规TC灾害的预警提供了科学支撑。