袁慧玲教授课题组在台风“利奇马”降水研究方面取得进展

发布时间：2023-01-03浏览次数：501

登陆台风暴雨是大气科学研究的重点问题之一。近期，我院袁慧玲教授课题课题组从集合预报和雨滴谱分布两个方面对2019年第9号台风“利奇马”浙江地区的强降水进行了研究，并发表了相关的研究论文。

集合预报是研究登陆热带气旋路径及降水预报误差的重要方法，而初边界条件和模式物理方案均是预报误差的重要来源。同时，雨滴谱分布是模式云微物理过程与降水特征之间的重要联系，但数值模式对雨滴谱的模拟表征仍有很大的不确定性。

课题组利用全球模式集合扰动和三种微物理方案构造了含63个成员的WRF模式对流尺度集合预报。结果表明，集合预报对初边界条件的敏感性高于微物理方案，且台风路径和降水对副高强度及引导气流具有很高的相关性。以集合预报中的优势成员为研究对象，发现不同登陆阶段的台风螺旋雨带、眼区及核心区结构等对降水分布影响较大，同时地形强迫作用及水凝物的模拟也是降水预报的重要误差来源。该成果以“Convective-scale ensemble forecasts of the heavy precipitation of typhoon Lekima (2019) in Zhejiang Province”为题录用于《Atmospheric Research》，第一作者为博士生徐凡宇。

另外，课题组基于“利奇马”登陆期间沿海密集的雨滴谱组网观测资料，评估了WRF模式内Thompson、Morrison和WDM6三种微物理方案对台风不同雨带的雨滴谱特征的模拟表现。结果表明，三种方案均高估了雨滴平均直径而低估了数浓度，且模拟雨滴谱在台风眼墙和雨带之间的变化幅度小于观测事实。此外，有别于观测的雨滴谱特征，模拟会产生大量有高数浓度且较大雨滴平均直径（2 – 2.5 mm）的降水样本，也导致了模拟地面强降水的高估。该成果以“Evaluation of the raindrop size distribution representation of microphysics schemes in typhoon Lekima using disdrometer network observations”为题发表于《Atmospheric Research》，第一作者为硕士生林立旻。

以上两项研究受到国家᯿点研发计划项目（2021YFC3000800）、国家自然科学基金面上项目（42075053, 42075187）和上海台风研究基金(TFJJ201905, TFJJ202014)等项目的支持。

图1预报（a）前期、（b）中期和（c）后期500百帕副热带高压5880位势米等高线（黑色实线为GDAS分析场，彩色实线为预报场，虚线为GEFS提供的边界场）及台风中心位置（黑色点为中国气象局最佳路径，彩色点为预报）。蓝、绿、红色分别表示预报路径准确、偏南和偏东的集合成员平均。

图2 台风“利奇马”在（a）外雨带（COR）、（b）内雨带（CIR）、和（c）眼墙（CER）区域内的对流性降水的D_m– log₁₀N_w（质量加权平均直径-标准化数浓度截断参数）的联合概率分布。散点表示D_m– log₁₀N_w样本，等值线分别表示25%和50%的联合概率，填色表示联合概率超过50%的区域。（d）合成的眼墙（实线）、内雨带（虚线）和外雨带（点线）的对流性降水的D_m– log₁₀N_w联合概率分布。等值线表示联合概率超过25%。（a）–（d）中观测和三个模拟用不同的颜色表示，圆点，三角和正方形符号分别对应外雨带，内雨带和眼墙的样本的中位数。（d）中黑色虚线分别对应5，10，25和50 mm·hr^-1的降水率。