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台风降水哪家强?小台风or大台风

作者: 来源:中国气象报社 时间:2022-07-19

专家:中国气象局上海台风研究所研究员 喻自凤

    采访人:赵晓妮

    近期,今年第3号台风“暹芭”登陆我国疯狂“洒水”。公众疑惑:为什么有的台风“带雨能力”强,有的台风“带风能力”强?为什么有的台风个头不大也能“掀起波澜”?

    其实,在天气预报领域,除了天气系统尺度“大小”问题之外,准确认识和预测登陆热带气旋(以下按照通俗用法称之为“台风”)降水,也是当今世界台风研究及预报中面临的重要难题。虽然台风的尺度是决定其影响力和破坏力的关键参数之一,但不同尺度的台风降水特征差异之谜,至今依然掩于幕后。

    近期,中国气象局上海台风研究所(以下简称“台风所”)研究员喻自凤、美国夏威夷大学教授王玉清、台风所研究员余晖以及中国气象科学研究院研究员端义宏发表于《地球物理研究通讯》(Geophysical Research Letters)上的论文发现,人们通常认为的“大台风比小台风带来更强降水”的常识并不准确,台风尺度与降水的真实关系可能是——内核尺度小的热带气旋比大的热带气旋具有更强的降水强度和更强的轴对称性。

    相较龙卷风这种直径在百米量级的小尺度天气系统,台风算是庞然大物了。但实际上,不同台风的尺度差异可达数倍。喻自凤解释说,台风尺度,通常用台风各级风圈半径来表示,例如台风最大风速半径、7级风圈等。如果用7级风圈半径来表达尺度,比较大的台风尺度可达近2000公里,较小的台风则只有三四百公里。台风内核尺度,可用台风最大风速半径来表示,大的台风内核尺度可达180公里,小的则只有10公里左右。

    台风最大风速半径通常位于台风眼墙附近,是强对流活动的频繁区,也是台风预报中深受关注的区域。喻自凤与合作者的新研究,重点探讨了台风内核尺度(即台风最大风速半径)对登陆台风降水的影响。

    通过对2001至2020年中国登陆台风的最大风速半径与降水量进行研究,喻自凤发现,在台风登陆前后,小台风比大台风具有更强的降水强度。这一方面是因为内核尺度小的台风,不易受到陆地的影响,有利于登陆前台风强度维持;另一方面,则是因为小台风本身通常具有更强的台风强度。而且,已有研究表明:在登陆前后阶段,一般台风强度越强,其降水强度也就越强。因此,内核尺度小的台风在登陆前后阶段,更常伴有强降水。

    台风是否“圆润”也与降水相关。研究发现,内核尺度小的台风具有更强的轴对称性。此前,气象专家已经认识到,台风强度越强,其轴对称性越强,也就有更清晰的台风眼及环状眼墙结构;反过来,台风强度越弱,其轴对称性也就越弱,台风呈现更强的非对称性。在接近登陆时,内核尺度大的台风更易受到陆地影响,不利于其强度、眼墙和降水分布的轴对称性维持;而小台风具有更强的台风强度。这会导致登陆前内核尺度大的台风比小的台风降水减弱提前约6个小时。

    值得一提是,研究还发现,对同一类强度的较强台风(如超强台风)来说,其内核尺度越大,降水强度反而更强;而对于同一类强度的较弱台风(如热带风暴)来说,内核尺度与降水强度之间的关系则存在不确定性。

    这在备受关注的台风路径和强度研究之外,打开了新的研究空间。

    以往,人们一般会关注台风的路径和强度——这些台风预报最关键的“点”信息,能告知人们台风的中心位置和最大风速(或最低海平面气压)。而台风尺度信息则突破了关键“点”,呈现出“面”信息——台风风场分布结构。这些信息对于台风预报及灾害风险预估来说具有重要价值。近年来,随着气象探测技术及人工智能等技术的进步,我国台风尺度分析技术也不断发展。台风所从2018年起公开发布西北太平洋台风尺度数据集。

    喻自凤表示,新的研究结果表明台风内核尺度与强度关系密切,是影响台风降水的重要因子。这些结果为理解登陆台风降水变化提供了新的视角,但台风预报仍存在很多未解之谜。

    未来,需借助更精细可靠的观测和数值模拟等方法,进一步深入探讨台风尺度影响降水的具体途径。