与孟加拉湾热带气旋有关的中国低纬度高原远距离降雨事件外文翻译资料

 2023-03-15 11:03

与孟加拉湾热带气旋有关的中国低纬度高原远距离降雨事件

关键词：热带气旋，远距离暴雨，水汽输送

摘要

热带气旋远距离降雨事件（PRE）被定义为：发生在热带气旋（TC）前侧的有组织强降雨，且与来自TC附近的热带深厚气流直接相关。1981年至2012年，对我国低纬度高原（CLLH）与孟加拉湾TCs相关的PREs进行了研究。结果表明，约19%的孟加拉湾TCs产生PRE。当热带气旋活跃在孟加拉湾北部，路径为东北方向时，PREs频繁发生。PREs更可能出现在季风前期和季风后期，峰值分别出现在5月和10月。PREs的中位生存周期约为2天。PREs与TCs本体之间的距离为745～1849km，中位数为1118km。PREs的综合结果表明，深厚水汽从热带气旋附近平流到东亚高空副热带急流（EASJ）赤道入口下方的偏远CLLH区。低层西南气流与西太平洋副热带高压和孟加拉湾槽之间的强气压梯度有关，引导热带气旋将孟加拉湾丰富的水汽输送到CLLH地区。锋生以及EASJ的赤道入口区有利于上升气流的增强，导致CLLH中PREs的发生。TCs也可能通过增强上层EASJ从而促进PREs的发生。

1 介绍

低纬度高地被定义为平均海拔超过1500米的地区，其纬度低于30°N。在中国，低纬度高地主要位于西南部，包括云南、四川南部、贵州西部和广西。我国低纬度高原的地形地貌复杂、分散。该地区最高海拔在西北部，海拔6000米以上，而东南部最低海拔在100米以下（图1）。CLLH地区位于青藏高原东南部，靠近热带孟加拉湾和南海。CLLH受到热带和中纬度天气系统的共同影响，其中，来自BOB的热带气旋（TCs）在接近CLLH时往往对高原地区造成严重威胁。例如，2007年5月15日至17日的鲍勃热带气旋“阿卡什”造成CLLH上空连续三天强降水，最大累积降水量超过270毫米。2008年5月3日，极端严重的热带气旋“纳尔吉斯”在缅甸造成7万人死亡，该气旋还产生了强降雨，并导致CLLH进入雨季。此外，由于CLLH的地形复杂而零碎，该地区的强降雨经常导致山体滑坡等次生灾害泥石流，造成严重的经济损失和巨大的社会影响。

图 1中国低纬度高原的地理位置和地形。黑点表示雨量站。利用数字高程模型（DEM）对CLLH的地形进行着色显示

一般来说，BOB TCs通常与CLLH相隔很远。即使TC在BOB的东北海岸登陆，它和CLLH之间的最小距离也在600公里左右。当接近CLLH时，TCs通常受到山脉的阻挡作用而减弱，如CLLH中的喜马拉雅山、纳嘎山和横断山。与北太平洋西部和南海产生的TCs登陆中国并产生直接影响相比，BOB-TCs对CLLH的影响相对间接。很少有BOB TCs直接在CLLH地区登陆。然而，在热带气旋消失后，BOB热带气旋的残余低压可以保持活跃几天，从而在CLLH地区产生强降雨，特别是当热带气旋残涡遇到并与其他天气系统相互作用时，如副热带高压、南亚高压、印缅槽，副热带急流和准静止锋。偶尔，BOB TCs的影响也会向下游扩散到华南地区，甚至到江淮流域的中下游支流。

大量研究还表明，BOB-TCs可能在TC登陆前在CLLH产生远距离强降雨。卫星云图显示，宽广的纬向云带从BOB TC附近延伸到CLLH的强降雨区。BOB-TCs可能为CLLH地区提供丰富的暖湿空气，并在该地区造成远距离强降水。TC的这种远距效应与TC或TC残余物产生的直接降水不同。

以往的研究已经指出，TCs可以在远离TC中心的远距离地区产生强降雨，特别是当TCs与其他中纬度系统相互作用时。TCs的这种远程效应可称为远距离、间接或远距离降水。除TC涡周围的著名雨区外，远距离降水也是TC相关降水的重要组成部分，Cote (2007)研究了与大西洋TCs有关的远距离降水案例，并建议“前一次降雨事件”（PRE）一词来描述在TC之前发生的有组织的且与之密切相关的强降雨。

通过基于TC-PRE分离前和与TCs直接相关的深层水汽平流来识别PREs，从案例研究和天气气候学角度对美国上空与大西洋TCs相关的PREs进行了广泛研究。PRE发生前的一个重要方面是热带深层水汽从热带气旋附近向极地平流到发生前的区域。PRE通常发生在低层斜压区，在高层急流赤道入口下方，当来自热带气旋附近的深暖湿空气向极地输送并被迫抬升时。Moore et al.(2013)总结了PREs不同于普通暴雨的原因是TC可能的动力学和热力学贡献，例如与低层斜压带和高层急流有关的水汽输送和相互作用。

Wang等人（2009）研究了北太平洋西部热带气旋Songda对日本远距离强降雨的贡献。Byun和Lee（2012）指出，北太平洋西部产生的TCs可以产生朝鲜半岛总降水量的大约一半。最近，Cong et al.（2014）研究表明，我国27个省份受到了与北太平洋西部TCs相关联的远距离强降水的影响，包括CLLH的一些地区，这些地区也受到了来自BOB的TCs的影响。与以往对北太平洋西部和大西洋TCs降水的大量研究相比，对BOB-TCs对CLLH降水的远距影响的研究相对较少。此外，以往的相关研究大多采用个例分析的方法，定性地揭示了有利于BOB-TCs在CLLH产生暴雨的环流背景。从气候学的角度对BOB-TCs的远距效应进行定量研究尚不多见。

本研究主要研究了BOB-TCs对CLLH的远距离强降雨效应。采用前人的降雨事件（PREs）定量地表示BOB-TCs对CLLH的远距离影响。

本研究的目的是：（1）确定与BOB TCs相关的CLLH中PREs的气候变化；（2）研究CLLH上PREs的典型环流背景和发展机制。

本文的其余部分如下：数据集和方法见第2节；在第三节中，介绍了在CLLH上空BOB TCs和PREs之间关系的气候学和统计分析；第4节和第5节分别对典型天气环境和PREs发展的可能因素进行了综合分析；最后，第6节提供了一个总结和讨论。

2.数据与方法

2.1数据集

本研究使用了1981-2012年期间的以下数据集。

  1. CLLH上170个观测站的日降水量数据。数据集由中国气象局提供。CLLH上的计量站位置如图1所示。
  2. 来自联合台风预警中心（JTWC）的TCs最佳路径数据集。该数据集包含每隔6小时一次的BOB上的TC位置和强度。
  3. 来自国家环境预报中心国家大气研究中心（NCEP NCAR）再分析项目的每日再分析数据集（包括位势高度、比湿度、纬向风、经向风、垂直风和海平面气压），水平分辨率为2.5°times;2.5°，垂直分辨率为共17层。
  4. 由欧洲中期天气预报中心制作的6小时ERA中期再分析资料。数据集的空间分辨率为T255（~80 km），但被插值为常规的0.75°水平网格，垂直分辨率为32层.

此外，1981年至1997年亚洲降水日网格高分辨率观测数据（APHRO）的水平分辨率为0.5°times;0.5°和热带降雨测量任务（TRMM）3B42第6版的卫星降水分析的水平分辨率为0.25°times;0.25°，从1998年到2012年也被使用。

2.2 PRE判定

继Cote和Galarneau等人之后，通过确定热带深层水汽是否从热带气旋附近平流到CLLH强降雨区，确定PREs。根据以下标准选择：

 CLLH上空持续至少24小时的连贯降雨区。

 在PRE的整个生命周期内，CLLH至少三个测站的平均降雨率ge;25 mm/24小时。

 CLLH的相干降雨区与直接与TC涡旋相关的降雨区明显分开。

 最初与热带气旋有关的深厚热带水汽必须从热带气旋附近平流到CLLH相干降雨区。

Cote（2007）和Galarneau（2010）等人根据雷达图像定义了PREs。然而，在2006年之前，没有完整的雷达数据可用于CLLH。在这项研究中，PRE是根据CMA的每日观测降水数据选择的。

选择标准为：

（1）CLLH的高影响PREs，至少有三个站点的降雨量ge;25 mm/24 h；

（2）候选PRE区域周围有20多个站点的日降雨量为5 mm或以上，不包括孤立的降雨事件。每24小时25毫米是基于CMA的大雨标准。

通过人工确定热带气旋（TC）发生期间，热带深层水汽输入是否直接来自热带气旋（TCs）到热带气旋（CLLH）降水相关区，搜索与热带气旋（TC）相关的PREs。在研究期间，与同一热带气旋相关的连续性强降雨被视为一次热带气旋远距离降水事件。Galarneau等人（2010）在1995年至2008年期间对美国落基山脉以东的28个热带气旋进行了研究，发现大多数热带气旋在发生前普遍减弱，约25%的热带气旋本体处于热带低压强度。因此，本文研究了热带低压强度及以上的热带气旋，包括热带低压、气旋风暴、强气旋风暴、极强气旋风暴、超级气旋风暴。当热带气旋强度至少达到热带低压强度时，开始进行检查。

PREs的一个重要方面是，最初与TC相关的热带深厚水汽必须向前区域的偏温线倾斜，通常表现为总柱可降水量（TPW）值大于40–50mm。在Galarneau（2010）等人和Moore（2013）等人之后，对每个潜在个例手动检查了TPW地图和NCEP-NCAR再分析数据集生成的天气尺度形势场，以评估热带深部水汽是否直接来自TC附近。注意到CLLH的高程相对较高，CLLH上方的平均气候TPW小于25mm，本研究中TPW值选择大于35mm，这大约高于CLLH的气候值1标准偏差。

利用1981年至1997年的APRO数据集和1998年至2012年的TRMM数据，研究与PREs相关的偏远地区是否确实与直接与TC相关的降雨区域明显分开。如果直接与TC相连的降雨区域（TC附近被称为5 mm降雨等值线包围的区域）与候选预降雨区域分离，则选择该情况为前置情况。

混合单粒子拉格朗日综合轨迹（HYSPLIT）模型（版本4.9）也用于每个预期PRE，以验证空气和相关水汽是否来自TC附近（该模型可在线获取：http://ready.arl.noaa.政府/HYSPLIT.php文件）。利用HYSPLIT模型和NCEPNCAR再分析数据集计算了后向空气包的运动轨迹。在HYSPLIT模型中，它假设粒子被动地跟随风，其轨迹是其位置矢量在空间和时间上的积分。每小时提供气象变量的小时值，包括压力、高度、温度和相对湿度等弹道。在CLLH的降雨区域，空气块分别从2.5°times;2.5°网格区域的位置释放。在候选预发生期内，质点轨迹追踪的时间分辨率是6小时，也就是每间隔6小时进行一次追踪。从地面以上1500米的高度开始后向追踪。TC附近是指TPW值大于40mm的TC周围的区域。后向追踪物源位于TC附近的轨迹被确定为起源于TC。如果存在源于TC附近的质点，则确定为PRE。

2.3 合成分析

合成分析方法已被证明为研究TC相关强降雨的有利大气环流的有效方法。本研究利用地理合成方法，对热带气旋相关的大气环流进行了研究。第四节探讨了热带气旋特定位置暴雨和无暴雨天气在天气尺度形势场的异同，合成分析分别使用NCEP-NCAR再分析数据集和ERA中期数据集对PREs和无暴雨事件（NHREs）进行。这两个数据集的计算结果是非常一致的，我们只是在第四节展示了使用NCEP-NCAR再分析数据集计算的结果。

在第5节中，为了说明TC相关环

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