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登陆热带气旋(landfalling tropical cyclones-LTC)会带来暴雨。但在陆面摩擦作用下,LTC能量被耗损(dissipation)而逐渐减弱(decaying),降水也随之减少或停止。但有少数热带气旋减弱后的残涡(remnant),在陆面上会复苏(revival),产生第二轮暴雨,有的甚至超过登陆时的暴雨。这种现象称为登陆热带气旋降水增幅(rainfall reinforcement associated withlandfalling tropical cyclones-RRLTC),这也是实际预报的难点。LTC为什么会产生降水增幅?这就是本文研究的重点。
LTC已经失去了海洋提供的能量,其残涡复苏,必需要获得新的能量。研究结果表明,LTC的残涡通常获得两种能量使其复苏,而产生降水增幅。即斜压有效位能(baroclinic potential energy)释放和潜热(latent heat energy)释放。当环境大气具备提供这两种能量的条件时,就会出现LTC降水增幅的可能性。
环境大气在什么条件下才会提供这两种能量呢?研究结果表明,LTC残涡和中纬度西风槽相互作用时,往往能获得斜压位能。LTC会出现半冷半暖结构,增强的不稳定层结和垂直运动是降雨增幅的主要原因。当东南沿海LTC与南海季风相连,LTC残涡将与季风涌(monsoon surge)相互作用。潮湿的低空西南气流被卷入到LTC涡旋之中,这种相互作用使残涡获得潜热并在陆面上维持较长时间而复苏,这是降水增幅的另一种主要原因。
研究结果还表明,高空辐散、高低空急流、冷空气、地形等对残涡的降水增幅也起重要作用。除了这些条件外,有的研究表明,下垫面热岛效应(heat islandeffect)对增幅也存在不可忽视的作用。
LTC残涡降水增幅并不多见,它是一种小概率事件,因此很难预报。统计结果表明,登陆热带气旋中只有9.7%的LTC残涡出现降水增幅现象。出现增幅的LTC路径集中为两路,一路向偏北运动,一路向偏西运动。前者往往与中纬度槽相互作用而获得斜压位能释放而导致增幅,在其东南象限伴有水汽通道,有较强的水汽通量输入。这一路径增幅的比例较高,且降水增幅中心多出现在东北象限。这主要与高空西南急流的强辐散和低空急流的锁相多出现在TC东北象限有关。后者往往与东亚(或南海季风)的云涌相互作用而获得潜热释放而增幅,同样伴有水汽通道有较强的水汽持续输入LTC。这一路增幅的比例少低于前者,降水增幅中心多出现在西南象限。这主要与低层西南季风涌加大了LTC西南侧切变辐合和高层强辐散的上下配置有关。
另外,得出一些有意思的结果:具有增幅现象的热带气旋通常登陆在浙闽沿海,增幅往往发生在LTC减弱后的热带低压中,并在其缓慢移动和停滞少动的阶段。增幅的高发期在热带气旋登陆第三天。
本文研究采用诊断分析和数值模拟。对登陆热带气旋降水增幅现象做了详细的统计分析。对登陆后偏北路径的增幅、非增幅类LTC和登陆后偏西路径的增幅、非增幅类LTC分别做了合成对比分析。并对迄今最强的增幅个例Talim(0513)做了观测分析和数值试验。最后提出登陆热带气旋降水增幅机制的概念模型。本研究结果对实际业务预报有一定参考和应用价值。