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雷达和卫星图像在登陆福建台风预报中的应用

魏应植  
【摘要】: 本文用多普勒雷达图像资料、卫星水汽图像资料和NOAA卫星先进的微波探测仪(AMSU)资料等,对登陆(影响)福建省的台风进行研究,重点考察台风路径的转折和风、雨分布。主要研究内容有: 1、考察了登陆(影响)福建的台风路径和天气气候特征。登陆(影响)福建的台风路径可归纳为直接登陆型、登台入闽型、登粤型和北部登陆型四种类型,其中直接登陆型台风的致灾风险最大,闽南一粤东地区是历史上我国大陆遭受特大台风灾害最频繁的地区,平均每年有1个西太平洋台风穿过巴士海峡后在闽南-粤东沿海登陆。登陆福建的台风中约有60%先登陆台湾,从登陆台岛到再次登陆福建平均约需18小时。登陆(影响)福建台风常常在福建引发暴雨。本文分析了戴云山脉地形对台风暴雨的作用,以及德化、安溪、南安和永春一带台风暴雨多发的原因。 2、登陆(影响)福建台风的不对称结构对其移动路径和所造成的天气有重要的影响。“艾利”台风(2004)在向西南方向移动时,其多普勒风场具有波数为1(其波峰在西北象限)的不对称结构,西北象限风速极值大于其它象限。这可能是由环境风场和台风本身两方面共同造成的,这种不对称分布有利于维持“艾利”台风向西南方向移动。“珍珠”台风(2006)低仰角雷达图像上,在台风的核半径附近,前进方向左侧的负径向速度略大于右侧。这种非正常的速度分布恰恰是由于中低层3KM以下的冷空气(东北风)侵入所导致的。而雷达高仰角探测时,其正速度中心的值明显大于负速度中心的值(相差14m/s),这样正常的速度分布也恰好说明了在上层西南气流的引导下台风向东北方向移动。正是因为低层冷空气侵入造成强迫抬升,加剧不稳定能量释放,触发强降水产生。 3、提出了从雷达实测径向风资料中提取环境风信息,并用于判断台风移动路径的方法。本文用蓝金模式模拟了纯气旋性旋转环流的多普勒速度特征,模拟了不同的环境风向和吹向台风中心的辐合风对台风多普勒速度特征的影响。将雷达实测台风速度的特征和不同环境风条件下数值模拟图的速度特征进行比较,提出从雷达实测径向风资料中提取环境风信息的方法,并且应用这种环境风信息来判断台风的移动路径。通过多次台风的实例分析,特别是在台风发生转折的关键时刻,这种方法都能够较准确地判断环境风转折的多普勒速度特征。有意义的是,环境风转向变化的现象发生在前,台风转折的现象发生在后,一般可提前1-2h。 4、研究了NOAA卫星AMSU微波资料在台风结构分析中的应用。在AMSU-B的5个通道中,通道2(Ch2)亮温值的大小能够最好地反映热带气旋螺旋雨带中冰晶层的深厚程度,从而判定螺旋雨带的强度。利用AMSU-A温度反演资料,可以揭示热带气旋的暖心结构,最大AMSU温度距平与热带气旋地面风速和中心气压之间有较好的相关关系。通过AMSU资料的温度剖面图可以清晰地看到,热带气旋中心上空的对流层中上部存在一个暖核,暖核向上加宽,在250 hPa附近,暖核最宽最暖;热带气旋中心上空的对流层下部存在一个冷核,AMSU资料揭示的低层温度负距平,可以用于降水定位和降水强度的分析。 5、应用FY-2卫星水汽图像和云导风资料,分析了台风的移动问题。对2005-2006年4个台风过程的水汽图像和云导风资料进行了分析。发现台风“珍珠”和“珊珊”(2006)在移动路径发生转折变化之前,卫星水汽图像上台风东侧距台风中心17/13个经度的地方出现一个底涌或暗区扩展过程,该底涌或扩展的暗区与台风折向北行密切相关。另外,水汽图像上的底涌和暗区变暗过程还与中纬度西风带冷空气南下有关,这类冷空气涌往往可能成为触发底涌的源,水汽图像配合云导风资料能够清楚地跟踪这种冷空气涌。台风“龙王”(2005)和“桑美”(2006)移动路径比较稳定,其水汽图像上在台风东侧均不出现底涌或暗区扩展现象,图像呈灰白色或灰度变白。研究认为,台风中是上升的暖空气,干区中是下沉的冷空气,在台风与底涌区之间的上升和下沉运动可能产生一个垂直环流,这里低层入流辐合和上层出流辐散的结果,可能导致这一区域中低层偏南气流(引导气流)的加强。实际上,位于台风东侧的底涌区域对应中低层是高压,底涌的发展有利于与台风相邻的一侧中低层偏南风的加大。因此,台风东侧底涌或暗区的扩展过程可能是导致台风转向的原因。有意义的是,底涌或暗区的扩展比台风移动路径的突变早,从产生底涌并向南扩展到台风转向至少可提前15-20h。


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