科研進展

JMSJ: 基于GPM卫星对热带扰动云团演化的研究

  在夏秋台風活躍季節,熱帶洋面上經常會出現天氣尺度的熱帶擾動或者熱帶雲團,它們被視爲可能發展成熱帶氣旋(TC)的初始“胚胎”,但是實際最終發展生成熱帶氣旋的“胚胎”個數在總擾動個數中只占很低的比例。過去由于海洋上觀測資料的匮乏,對于這些“胚胎”擾動是否發展生成TC,以及TC生成階段對流雲和層雲動力和熱力作用的認識十分有限。隨著搭載可以進行三維探測的降水雷達的衛星發射升空,爲研究廣闊洋面上熱帶擾動雲團的演變提供了有效的觀測手段。

  最近,中科院大氣物理研究所陳光華研究團隊的王科博士將西北太平洋熱帶擾動根據未來是否發展成TC而劃分爲發展擾動(Dev擾動)和未發展擾動(Nondev擾動),並追蹤其生命史過程,將這些擾動與最新的GPM衛星資料相結合,考察兩類擾動在內(距離擾動中心200km範圍內)、外核區(距離擾動中心200-400km範圍內)對流雲與層雲的中尺度降水系統時空演變特征。如圖1所示,對于Dev擾動(圖1a-c),內核區強降水的面積和強度呈現振蕩發展的特征,而外核區則逐漸增加,到TC生成前1天,強降水向擾動中心靠近並增強,結構組織化明顯。Nondev擾動中的強降水零散地分布在遠離擾動中心的位置(圖1d-f),降水強度和面積均顯著低于Dev擾動,內外核區強降水比例逐日減小。

  利用四個指標來定量研究兩類擾動中層雲和對流降水的時間演變特征。第1個指標爲某一類型降水格點數占總降水格點數的百分比(圖2a,Nstr/con/Nprecipitating),可以表征擾動中降水類型的百分比;第2個指標爲某一類型降水格點數占總格點數(包括非降水格點)的百分比,以此表征某一類型降水覆蓋面積的大小(圖2b,Nstr/con /Ntotal);第3個指標爲條件平均降雨率(圖2c,ΣRstr/con /Nstr/con),即將某一類型降水的總降水率除以該類降水的總格點數,用來表征該類降水強度;第4個指標爲非條件平均降雨率(圖2d,ΣRstr/con/ N total),即將某一類型降水的總降水率除以總格點數(包括非降水格點),等于第2和3指標的乘積,用來表征該類降水經過標准化後的總降水率。主要結果表明Dev擾動在內、外核區層雲和對流雲的覆蓋面積、對流雲降水強度都要大于Nondev擾動(圖2b,c)。Dev擾動中內核區的對流降雲水強度要強于外核區。在Dev擾動的發展過程中,內核區層雲降水的覆蓋面積和對流雲降水的強度會經曆顯著的振蕩發展過程。熱帶擾動未來要發展成爲TC,降水特征需求滿足兩個主要條件:第一,擾動中心附近需求覆蓋廣闊的層雲降水。第二,擾動內核區存在組織化的強對流發生。

  该研究成果近期发表于日本气象学会杂志Journal of the Meteorological Society of Japan(JMSJ)纪念GPM卫星降水探测五周年的专刊上。

  文章引用: Wang, K., G. Chen*, X. Bi, D. Shi, and K. Chen, 2020: Comparison of convective and stratiform precipitation properties in developing and nondeveloping tropical disturbances observed by the Global Precipitation Measurement over the western North Pacific. J. Meteor. Soc. Japan, 98, doi:10.2151/jmsj.2020-056.

  文章鏈接:https://www.metsoc.jp/jmsj/GA/JMSJ2020-056.html

 

  

图1.Dev扰动和Nondev扰动不同时间合成的近表面平均降雨率(单位:mm hr-1),圖中紫色點爲擾動中心,紫線爲距離擾動中心半徑200km的範圍。黑點表示通過90%信度檢驗的區域。

 

圖2. 距離擾動中心200km範圍內的(a)某一類型降水的格點數與所有降水格點數的比值(Nstr/con/N precipitating),(b)某一類型降水的格點數與所有格點數的比值(Nstr/con /Ntotal),(c)條件平均近表面降雨率(ΣRstr/con /Nstr/con),(d)非條件平均近表面降雨率(ΣRstr/con /Ntotal)。由淺至深的紅/藍色柱代表不同不同時間的Dev擾動/Nondev擾動。

 
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