风廓线雷达在福建省台风陆地大风预报中的应用研究

《Tropical Cyclone Research and Review》：Application Research of Wind Profile Radar in Land Gale Forecast of Typhoon in Fujian Province

　　

本研究利用福建省内陆站点的风廓线雷达数据，基于265站时的极端大风样本，分析了2012—2019年登陆或影响福建的台风在极端大风发生时刻附近的特征量变化，并以2020年台风“米克拉”（Mekkhala）进行回顾性验证。在超过95%的极端大风站时中，极端大风发生前3小时内及发生时存在低层强风带（low-level strong wind belt，LLSW）；在超过95%的观测中，2 km以下的最大风速（V_max）为8～36 m/s，主导风向为东北（NE）、东南（SE）和西北（NW）。在事件发生前3小时内，V_max和低层风强度指数（I）逐渐增大，而LLSW底高（H₁₂）下降，并在发生时达到峰值。随着极端大风的临近，500～850 hPa垂直风切变保持相对较小。曼-惠特尼U检验（Mann-Whitney U test）证实，V_max、LLSW底高、低层风强度指数和垂直风切变在大风前样本与非大风样本之间存在显著差异（p<0.001）。随后的受试者工作特征（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲线分析显示，与LLSW相关的参数具有最高的判别能力（AUC：0.883～0.923）。采用提前1 h的中位数阈值（V_max：20.4 m/s；H₁₂：0.79 km；I：30×10^-3 s^-1；垂直风切变：2.1×10^-3 s^-1），V_max获得了最高的命中率（Probability of Detection，POD：50.2%）和较低的空报率（False Alarm Rate，FAR：3.0%），而指数I显示了最高的AUC（0.923）但较低的POD（43.4%）。这些由风廓线雷达数据得到的量化阈值和过程认识可为业务中台风内陆大风的短时预报提供客观指导。

台风登陆是气象学的重要研究领域。福建省地处中国东南沿海，每年受5至8个台风登陆或影响，造成重大经济损失和人员伤亡。登陆阶段台风结构发生显著变化，准确观测近地面风场至关重要。然而现有近地面观测手段各有局限：探空气球依赖人工无法连续观测，测风塔受高度和成本限制无法捕捉台风边界层结构的连续时空变化。风廓线雷达等高分辨率探测设备可有效弥补这些不足。以往研究多局限于单个台风事件和单部风廓线雷达，缺乏对多台风过程、不同时空尺度风场特征的综合分析。为此，研究人员利用福建省内陆站点风廓线雷达资料，对2012—2019年登陆或影响福建的台风极端大风前3小时内的低层强风带和垂直风切变特征进行了统计量化，并区分台风核心大风与外围大风，提出可供业务预报参考的客观阈值指标。论文发表于《Tropical Cyclone Research and