登陆台风云系中列车效应回波带形成机制研究

Landing typhoon in China is a very important factor that cause great loss of life and property in coastal area. Typhoon rainstorm is closely related to spiral rainbands. And in typhoon's rainbands, heavy rainstorm is commonly related to convective cells that move in line. In other words, strong narrow linear radar echoes usually exist in typhoon spiral rainbands. Sometimes radar echoes' motion is tangential to typhoon's spiral flow. When convective cells move continuously, the radar echoes appear to be a band, thus becoming “echo training” and causing great damage. Therefore, this project will use conventional and unconventional data, assimilation scheme, and high resolution mesoscale simulation result to analyze linear radar echoes in spiral rainbands of landing typhoon in Zhejiang and Fujian, as well as its formation mechanism and evolution process. Based on this, we are going to make further research about the relationship between mesoscale heavy rainstorm and mesoscale circulation of linear radar echoes in typhoon spiral rainbands. We will also study rainstorm's schematic model of mesoscale system in which typhoon's linear echoes exist.

我国登陆台风是严重影响沿海地区经济、生命和财产损失等的重要因素。观测发现台风暴雨与螺旋云带密切相关，而强暴雨灾害又常与台风螺旋云带的对流单体带状偏离台风中心运动有关，即台风螺旋云带常存在呈强、狭、长带状雷达回波，该强回波带有时与台风螺旋环绕气流呈短时切向运动，并随对流单体连续运动而成呈现带状走向，由此造成暴雨对流单体的“列车效应”而产生重大灾害。因此，本项目研究将利用台风强暴雨的常规和非常规资料及同化方案，利用较好的中尺度数值模拟高分辨结果，分析研究我国东部登陆台风螺旋云系中的线状回波带，以及线状回波带发生发展形成机理与演变过程。在此基础上进一步分析探讨登陆台风螺旋雨带中的线状回波带的中尺度强暴雨与中尺度环流之间的关系和预报信息。研究台风线状回波这一类型所发生的强暴雨带中尺度系统发展的概念模型。

课题针对台风螺旋云带中形成的列车效应并产生的重大暴雨灾害为研究目标。通过对比试验、调整、改进了经过实况对比和方差检验有效的边界层参数化QNSE湍流长度尺度系数方案，由此改进了沿海降水和大风模拟试验；以及利用全程同化和网格精度在1km、333m的高分辨云模拟，利用获得较好的模拟结果，开展实况和模拟诊断分析和模拟结果研究，揭示了台风沿海列车效应发生发展条件和维持机制，指出在有利的大尺度背景条件下，与沿海生成并稳定的中尺度扰动辐合线和扰动涡旋有关；也揭示登陆台风形成沿海非均匀阵风是造成沿海中尺度辐合场的重要原因之一；并研究了登陆台风暴雨列车效应过程中的云微物理机理，发现列车效应阶段云微物理效应使得不稳定性从高层向低层递增而垂直速度呈现随高度递增过程，这使得云内凝结作用增强，从而有利降水的增加，从云内微物理机制角度支持了台风列车效应的强暴雨机理；研究还分析了云辐射与微物理过程对区域平均降水、雨强和降水覆盖率关系的影响以及辐射降水效应的物理机理。研究较好地完成了项目的研究目标，为进一步深入研究和预报台风沿海强暴雨过程提供科学依据和技术方法参考。.按照课题计划要求，已发表论文9篇（其中SCI 论文5篇），另有2篇论文在投过程；培养博士生 2 人和硕士生1 人，并资助了1博士生去美国学习1年。