臺(tái)風(fēng)利奇馬(1909)與臺(tái)風(fēng)摩羯(1814)云特征對(duì)比

鄭 倩 毛程燕 丁麗華 廖君鈺 潘 欣 劉 佩 雷奕文 黃 億

1)(浙江省衢州市氣象局， 衢州 324000) 2)(陜西省楊凌氣象局， 楊凌 712100) 3)(浙江省常山縣氣象局， 衢州 324400)

引 言

我國(guó)是世界上受熱帶氣旋影響最多的國(guó)家之一，登陸臺(tái)風(fēng)大多集中在夏秋兩季的東南沿海[1]。臺(tái)風(fēng)引起的大風(fēng)、暴雨和誘發(fā)的巨浪、風(fēng)暴潮會(huì)給沿海居民的生產(chǎn)生活造成巨大損失[2]。臺(tái)風(fēng)登陸前后結(jié)構(gòu)特征演變及強(qiáng)降水分布是臺(tái)風(fēng)研究和業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)的關(guān)注點(diǎn)和難點(diǎn)。與臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)相比，臺(tái)風(fēng)發(fā)展強(qiáng)度的業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)進(jìn)展緩慢[3]。臺(tái)風(fēng)云系和降水的分布異常復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)對(duì)臺(tái)風(fēng)發(fā)展變化及臺(tái)風(fēng)降水形成至關(guān)重要[4]。此外，臺(tái)風(fēng)生成于溫暖洋面，但海上臺(tái)站稀缺導(dǎo)致海洋觀測(cè)資料有限，阻礙了對(duì)臺(tái)風(fēng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解和臺(tái)風(fēng)發(fā)展強(qiáng)度的分析[5]。

隨著衛(wèi)星探測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，具有高時(shí)空分辨率、覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)已被廣泛用于臺(tái)風(fēng)的云系特征、降水分布以及臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的研究[6-7]。2014年GPM(Global Precipitation Measurement)衛(wèi)星成功發(fā)射，肖柳斯等[8]評(píng)估了GPM衛(wèi)星對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降水事件的估測(cè)能力，并指出極端天氣下GPM衛(wèi)星反演降水能力已有所提升。劉曉陽(yáng)等[9]評(píng)估了GPM/DPR的應(yīng)用潛力，認(rèn)為GPM/DPR探測(cè)的反射率因子整體一致性較好。近年GPM衛(wèi)星數(shù)據(jù)已用于臺(tái)風(fēng)個(gè)例研究[10-11]。另外，2006年發(fā)射的CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了在垂直方向探測(cè)臺(tái)風(fēng)云系的宏觀和微觀特性。CloudSat衛(wèi)星產(chǎn)品在研究臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)中的云系具有重要價(jià)值[12-13]，高洋等[14]利用CloudSat衛(wèi)星產(chǎn)品分析了西太平洋臺(tái)風(fēng)云系的垂直結(jié)構(gòu)及其微物理特征。

相似預(yù)報(bào)法是臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中最常用的方法之一。然而登陸點(diǎn)相近、運(yùn)行路徑相似的兩個(gè)臺(tái)風(fēng)引起的降水強(qiáng)度和分布卻可能存在明顯差異。這是由于影響登陸臺(tái)風(fēng)暴雨的關(guān)鍵因子存在個(gè)體差異，導(dǎo)致對(duì)登陸臺(tái)風(fēng)降水的落區(qū)和強(qiáng)度預(yù)報(bào)非常困難。因此，對(duì)路徑相似臺(tái)風(fēng)云系的宏觀及微觀特征和降水分布開(kāi)展對(duì)比分析，有助于提高對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的預(yù)報(bào)能力[15]。2019年登陸我國(guó)東南沿海的超級(jí)臺(tái)風(fēng)利奇馬(1909)(簡(jiǎn)稱臺(tái)風(fēng)利奇馬)具有在陸上滯留時(shí)間長(zhǎng)、風(fēng)雨強(qiáng)度大、北上影響范圍廣、暴雨極端性顯著、災(zāi)害損失嚴(yán)重等特點(diǎn)，影響我國(guó)中東部大部分省份，造成人員財(cái)產(chǎn)嚴(yán)重?fù)p失[16-17]。2018年臺(tái)風(fēng)摩羯(1814)(簡(jiǎn)稱臺(tái)風(fēng)摩羯)在浙江溫嶺沿海登陸，造成受災(zāi)人口達(dá)8萬(wàn)人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)4.6億元人民幣。臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯登陸前路徑類(lèi)似，但持續(xù)時(shí)間和降水強(qiáng)度明顯不同，對(duì)二者進(jìn)行對(duì)比分析可為預(yù)報(bào)登陸臺(tái)風(fēng)的風(fēng)雨分布提供參考。本文利用FY-2H，Aqua,CALIPSO和GPM衛(wèi)星資料，對(duì)臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯發(fā)展過(guò)程中云系在水平和垂直方向上的結(jié)構(gòu)特征以及登陸前臺(tái)風(fēng)三維結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行對(duì)比分析，以期為登陸我國(guó)東南沿海臺(tái)風(fēng)的分析和預(yù)報(bào)提供參考。

1 產(chǎn)品選取

本文所用產(chǎn)品包括2018年8月8—14日和2019年8月4—13日FY-2H衛(wèi)星的亮溫產(chǎn)品、Aqua衛(wèi)星的MYD06產(chǎn)品、CALIPSO衛(wèi)星的05kmClay和VFM(333 m)產(chǎn)品、GPM衛(wèi)星的3IMERGHH 06和1CGPMGMI 05及2BCMB 06產(chǎn)品(表1)。

表1 本文所用衛(wèi)星產(chǎn)品Table 1 Satellite products

2 臺(tái)風(fēng)過(guò)程概況

圖1是2019年臺(tái)風(fēng)利奇馬和2018年臺(tái)風(fēng)摩羯間隔6 h的臺(tái)風(fēng)等級(jí)和路徑。由圖1可見(jiàn)，臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯的路徑相似，均在西太平洋生成，向西移動(dòng)，在浙江溫嶺沿海登陸，但登陸后臺(tái)風(fēng)利奇馬先向西北而后向北方移動(dòng)，而臺(tái)風(fēng)摩羯則向西北方向移動(dòng)。2019年8月4日06:00(世界時(shí)，下同)第9號(hào)臺(tái)風(fēng)利奇馬生成，8月9日17:00登陸，13日06:00停止編號(hào)；2018年8月8日06:00第14號(hào)臺(tái)風(fēng)摩羯生成，8月12日15:35登陸，13日24:00停止編號(hào)。強(qiáng)度上，臺(tái)風(fēng)利奇馬登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力為16級(jí)(52 m·s-1，為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng))，臺(tái)風(fēng)摩羯登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力為10級(jí)(28 m·s-1，為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴)。以上可知，雖然臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯的移動(dòng)路徑相似，但臺(tái)風(fēng)利奇馬持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，無(wú)論是臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度，還是降水強(qiáng)度及影響程度，臺(tái)風(fēng)利奇馬均遠(yuǎn)超過(guò)臺(tái)風(fēng)摩羯。

圖1 臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯路徑Fig.1 Paths of Typhoon Lekima and Typhoon Yagi

圖2和圖3分別是臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯發(fā)展過(guò)程中的亮溫圖像。由圖2可見(jiàn)，臺(tái)風(fēng)利奇馬登陸前云系呈螺旋狀，并發(fā)展壯大，登陸前近乎圓形，2019年8月8日05：00小且圓的臺(tái)風(fēng)眼區(qū)清晰可見(jiàn)，這是臺(tái)風(fēng)強(qiáng)烈發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。由圖3可見(jiàn)，臺(tái)風(fēng)摩羯登陸前云系也呈螺旋狀，但臺(tái)風(fēng)眼區(qū)位置不明顯。隨著進(jìn)一步發(fā)展，兩個(gè)臺(tái)風(fēng)云系的螺旋分布更為明顯，這與臺(tái)風(fēng)中心氣壓降低導(dǎo)致風(fēng)速增大、輻合增強(qiáng)有密切關(guān)系。余茁夫等[18]指出，按照第二類(lèi)條件不穩(wěn)定機(jī)制，潛熱釋放，低層輻合，對(duì)流增強(qiáng)的正反饋發(fā)展方式使低層輻合加劇，風(fēng)暴渦旋結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，云系表現(xiàn)為螺旋狀分布。

圖2 臺(tái)風(fēng)利奇馬亮溫圖像Fig.2 TBB images of Typhoon Lekima

圖3 臺(tái)風(fēng)摩羯的亮溫圖像Fig.3 TBB images of Typhoon Yagi

續(xù)圖3

利用GPM 3IMERGHH 06 30 min降水產(chǎn)品分析臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯。圖4是臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯發(fā)展過(guò)程中逐24 h累積降水量的對(duì)比。由圖4可見(jiàn)，兩個(gè)臺(tái)風(fēng)中心附近降水量均為最大，且臺(tái)風(fēng)降水空間分布均呈不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。但隨著進(jìn)一步發(fā)展，臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯在2019年8月9日和2018年8月12日的24 h最大降水量分別為2227 mm和891 mm。臺(tái)風(fēng)利奇馬最強(qiáng)降水中心先增強(qiáng)再減弱，形狀則表現(xiàn)為圓型—心型—“扁豆”型—圓型—帶型。臺(tái)風(fēng)摩羯的最強(qiáng)降水中心經(jīng)歷了減弱—增強(qiáng)—再減弱的過(guò)程，形狀也表現(xiàn)為圓型—點(diǎn)型—帶型—多個(gè)帶型中心。臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯的影響范圍均逐漸增大，在臺(tái)風(fēng)發(fā)展的中后期，可以看到二者均存在多條強(qiáng)降水區(qū)的螺旋雨帶，但其降水量明顯小于臺(tái)風(fēng)中心附近的最強(qiáng)降水區(qū)，這與臺(tái)風(fēng)莫蘭蒂(1614)[4]一致。由此可見(jiàn)，相似路徑的強(qiáng)、弱兩個(gè)臺(tái)風(fēng)，其最強(qiáng)降水中心發(fā)展為近乎圓形時(shí)，臺(tái)風(fēng)發(fā)展較強(qiáng)；而最強(qiáng)降水中心發(fā)展為帶型時(shí)，臺(tái)風(fēng)發(fā)展較弱。

圖4 臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯發(fā)展過(guò)程降水量Fig.4 Precipitation of Typhoon Lekima and Typhoon Yagi

續(xù)圖4

3 臺(tái)風(fēng)水平結(jié)構(gòu)

云的結(jié)構(gòu)特征和特性對(duì)降水系統(tǒng)形成和發(fā)展至關(guān)重要[19]。云頂高度是臺(tái)風(fēng)云系最重要的宏觀特征之一。圖5是Aqua衛(wèi)星觀測(cè)的臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯云頂高度。2019年8月9日04:40—04:55臺(tái)風(fēng)利奇馬的云頂高度達(dá)到最大，為16.95 km，位于臺(tái)風(fēng)眼附近，高值區(qū)呈明顯螺旋狀分布，螺旋結(jié)構(gòu)范圍為15個(gè)經(jīng)度和15個(gè)緯度范圍。同時(shí)，臺(tái)風(fēng)利奇馬北側(cè)的螺旋雨帶區(qū)云頂高度低于南側(cè)。2018年8月11日05:00—05:15臺(tái)風(fēng)摩羯的云頂高度達(dá)到最大，為14.25 km，螺旋結(jié)構(gòu)范圍為10個(gè)經(jīng)度和13個(gè)緯度范圍。臺(tái)風(fēng)摩羯南側(cè)的螺旋雨帶區(qū)云頂高度低于北側(cè)。結(jié)合圖2可以看到，臺(tái)風(fēng)云墻區(qū)的云頂高度和亮溫均高于外圍螺旋雨帶區(qū)，這是由于云墻區(qū)的對(duì)流活動(dòng)比外圍螺旋雨帶區(qū)更旺盛。自云墻向外，臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯的亮溫均降低。對(duì)于云頂高度，臺(tái)風(fēng)利奇馬為先降低后升高，臺(tái)風(fēng)摩羯的這一特征則體現(xiàn)在南側(cè)，北側(cè)不明顯，可能由臺(tái)風(fēng)南北兩側(cè)對(duì)流強(qiáng)度不同所致。由此可見(jiàn)，路徑相似但強(qiáng)度不同的兩個(gè)臺(tái)風(fēng)，當(dāng)螺旋雨帶北側(cè)的云頂高度低于南側(cè)時(shí)，臺(tái)風(fēng)發(fā)展較強(qiáng)；當(dāng)螺旋雨帶南側(cè)的云頂高度低于北側(cè)時(shí)，臺(tái)風(fēng)發(fā)展相對(duì)較弱。

圖5 臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯的云頂高度Fig.5 Cloud top height of Typhoon Lekima and Typhoon Yagi

4 臺(tái)風(fēng)垂直結(jié)構(gòu)

4.1 云層數(shù)

臺(tái)風(fēng)云系的垂直結(jié)構(gòu)同臺(tái)風(fēng)降水的物理過(guò)程、降水機(jī)制與效率密切相關(guān)。CALIPSO衛(wèi)星提供臺(tái)風(fēng)云系內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息，對(duì)研究臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度變化有非常重要的意義[20]。CALIPSO衛(wèi)星軌道號(hào)70657和65354分別在2019年8月9日04:24—05:17和2018年8月11日04:39—05:31經(jīng)過(guò)臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯上空，所經(jīng)區(qū)域均為臺(tái)風(fēng)的螺旋雨帶區(qū)。圖6是臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯的云層數(shù)，黑色方框?yàn)镃ALIPSO衛(wèi)星掃描經(jīng)過(guò)的區(qū)域。由圖6可見(jiàn)，臺(tái)風(fēng)利奇馬的螺旋雨帶主要由單層云、雙層云及三層云組成；臺(tái)風(fēng)摩羯的螺旋雨帶由單層云、雙層云及大量多層云組成，且多層云的云層數(shù)多超過(guò)4層。結(jié)合圖5可知，距離臺(tái)風(fēng)中心較近一端的云層數(shù)較多。此外，臺(tái)風(fēng)云系中單層云均占比最高、其次為雙層云和三層云，二者區(qū)別是三層以上多層云的占比。這說(shuō)明不論臺(tái)風(fēng)強(qiáng)弱，臺(tái)風(fēng)云系中單層云仍是主導(dǎo)。但不同強(qiáng)度臺(tái)風(fēng)在云層數(shù)上表現(xiàn)出差異，即臺(tái)風(fēng)越強(qiáng)，單層云占比越高，多層云占比越少。這是由于隨著臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的增強(qiáng)，對(duì)流發(fā)展越旺盛，深對(duì)流越占據(jù)主導(dǎo)位置[14]。

圖6 臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯云層數(shù)Fig.6 Cloud layer number of Typhoon Lekima and Typhoon Yagi

4.2 光學(xué)厚度

圖7分別是登陸前臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯螺旋雨帶區(qū)的光學(xué)厚度，黑色方框?yàn)镃ALIPSO衛(wèi)星掃描經(jīng)過(guò)的區(qū)域。由圖7可見(jiàn)，臺(tái)風(fēng)利奇馬螺旋雨帶的光學(xué)厚度平均值為2.09，最大值為11.81，臺(tái)風(fēng)摩羯螺旋雨帶的光學(xué)厚度平均值為1.60，最大值為5.66，即臺(tái)風(fēng)利奇馬螺旋雨帶的光學(xué)厚度遠(yuǎn)超臺(tái)風(fēng)摩羯。結(jié)合圖1可知，該時(shí)刻臺(tái)風(fēng)利奇馬為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)狀態(tài)，臺(tái)風(fēng)摩羯為熱帶風(fēng)暴狀態(tài)。這進(jìn)一步說(shuō)明臺(tái)風(fēng)螺旋雨帶云系中的光學(xué)厚度越大，降水強(qiáng)度越大，臺(tái)風(fēng)等級(jí)越強(qiáng)。光學(xué)厚度與降水強(qiáng)度的關(guān)系與京津冀夏季強(qiáng)降水中冰云宏微觀特征[21]的分析結(jié)論一致。其原因是影響云光學(xué)厚度的主要因子為云量，云量大，整層云的消光作用強(qiáng)[22]，而降水強(qiáng)度大的地區(qū)，蒸發(fā)加大，冰云云量增多，光學(xué)厚度大。這兩個(gè)臺(tái)風(fēng)中距離臺(tái)風(fēng)中心較近一端光學(xué)厚度較大的部分集中在底部。高洋等[14]對(duì)臺(tái)風(fēng)浣熊(1408)的研究表明在深對(duì)流云內(nèi)，較小的冰粒子被強(qiáng)對(duì)流抬升到高處，而大的冰粒子集中在低處。這與臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯的表現(xiàn)較為一致。陳紋鋒等[23]指出有效粒子半徑隨高度增高而明顯減小，且隨光學(xué)厚度增大，冰粒有效粒子半徑也呈一定程度增大。因此不同強(qiáng)度臺(tái)風(fēng)在光學(xué)厚度上也表現(xiàn)出差異，即臺(tái)風(fēng)越強(qiáng)，光學(xué)厚度越大。

圖7 臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯螺旋雨帶區(qū)的光學(xué)厚度Fig.7 Optical thickness of Typhoon Lekima and Typhoon Yagi

4.3 云分類(lèi)及云相

圖8是臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯的云分類(lèi)及云相信息，黑色方框?yàn)镃ALIPSO衛(wèi)星掃描經(jīng)過(guò)的區(qū)域。由圖8a可見(jiàn)，臺(tái)風(fēng)利奇馬螺旋雨帶8～15 km高度主要由深對(duì)流云和卷云組成，云頂處有少量層積云，在約5 km高度存在少量高積云，0～2 km高度存在少量高層云、積云和層積云。由圖8b可見(jiàn)，臺(tái)風(fēng)摩羯螺旋雨帶在7～17 km高度主要由深對(duì)流云和卷云組成，云頂處有少量層積云和積云，底部有少量層積云，在5～7 km高度有少量高層云和高積云，2 km處有少量積云。即該時(shí)刻臺(tái)風(fēng)摩羯云底高度及整層云體厚度比臺(tái)風(fēng)利奇馬偏高1～2 km。結(jié)合圖1和圖4可知，該時(shí)刻臺(tái)風(fēng)利奇馬為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，臺(tái)風(fēng)摩羯為熱帶風(fēng)暴。高洋等[14]指出超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)時(shí)深對(duì)流云的發(fā)展較強(qiáng)臺(tái)風(fēng)時(shí)略有減弱，即臺(tái)風(fēng)達(dá)到最大強(qiáng)度時(shí)，未來(lái)會(huì)逐漸走向衰減，所以深對(duì)流云的發(fā)展略有減弱。圖8c和圖8d顯示兩個(gè)臺(tái)風(fēng)的云系均主要由非定向冰和少量水組成，未見(jiàn)定向冰。Noel等[24]表明云中冰粒的方向主要由溫度決定，其次為天氣效應(yīng)影響，水平向冰在低于-30℃的冰云中基本不存在，常見(jiàn)于較暖的冰云中。這說(shuō)明臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯螺旋雨帶均以冷云為主?？傊?，臺(tái)風(fēng)螺旋雨帶云系均以冷云為主，主要成分為非定向冰，深對(duì)流云和卷云占主導(dǎo)，臺(tái)風(fēng)增強(qiáng)，螺旋雨帶云系的云底高度及厚度有所減小。

圖8 臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯的云分類(lèi)及云相信息(a)臺(tái)風(fēng)利奇馬的云分類(lèi)，(b)臺(tái)風(fēng)摩羯的云分類(lèi)，(c)臺(tái)風(fēng)利奇馬的云相，(d)臺(tái)風(fēng)摩羯的云相Fig.8 Cloud classification and cloud phase of Typhoon Lekima and Typhoon Yagi(a)cloud classification of Typhoon Lekima,(b)cloud classification of Typhoon Yagi,(c)cloud phase of Typhoon Lekima,(d)cloud phase of Typhoon Yagi

5 登陸前臺(tái)風(fēng)三維結(jié)構(gòu)

GPM衛(wèi)星分別于2019年8月9日13:50—15:20和2018年8月12日13:54—15:26掃描到處于強(qiáng)臺(tái)風(fēng)等級(jí)的利奇馬和熱帶風(fēng)暴等級(jí)的摩羯，且二者均處于臺(tái)風(fēng)登陸前。受GPM衛(wèi)星工作方式以及軌道覆蓋范圍的限制，雖然掃描寬度未能完全覆蓋臺(tái)風(fēng)的全部范圍，但獲取的信息仍值得分析。

選取GPM 1CGPMGMI 05產(chǎn)品18.7 GHz和181.31±3 GHz兩種垂直極化通道考察臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯云系亮溫分布。根據(jù)微波遙感原理[25-26]，18.7 GHz和181.31±3 GHz通道亮溫分別取決于云中液態(tài)水粒子和冰相粒子的輻射信號(hào)強(qiáng)弱。水粒子越多，18.7 GHz通道亮溫越高，冰相粒子越多，181.31±3 GHz通道亮溫越低，即18.7 GHz通道下高亮溫區(qū)對(duì)應(yīng)實(shí)際降水區(qū)域，亮溫越高降水越強(qiáng)，而181.31±3 GHz 通道下低亮溫區(qū)對(duì)應(yīng)實(shí)際降水區(qū)域，亮溫越低降水越強(qiáng)。由圖9可以看到，臺(tái)風(fēng)利奇馬移動(dòng)方向右側(cè)出現(xiàn)的冰粒子較多，臺(tái)風(fēng)摩羯移動(dòng)方向中心軸線上出現(xiàn)的冰粒子較多。臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯均表現(xiàn)出冰粒子和水粒子的非均勻及非對(duì)稱分布，且冰粒子和水粒子的總量大體相當(dāng)，即18.7 GHz通道大于等于240 K的高亮溫區(qū)面積與181.31±3 GHz 通道小于240 K的低亮溫區(qū)面積大體相當(dāng)。兩個(gè)臺(tái)風(fēng)的等級(jí)差異體現(xiàn)在同一通道二者的高亮溫區(qū)和低亮溫區(qū)面積，即18.7 GHz通道臺(tái)風(fēng)利奇馬的高亮溫區(qū)明顯大于臺(tái)風(fēng)摩羯，181.31±3 GHz 通道臺(tái)風(fēng)利奇馬低亮溫區(qū)明顯大于臺(tái)風(fēng)摩羯。

圖9 2019年8月9日13:50—15:20臺(tái)風(fēng)利奇馬和2018年8月12日13：54—15:26臺(tái)風(fēng)摩羯亮溫圖像Fig.9 TBB images of Typhoon Lekima from 1350 UTC to 1520 UTC on 9 Aug 2019 and Typhoon Yagi from 1354 UTC to 1526 UTC on 12 Aug 2018

GPM 2BCMB 06產(chǎn)品提供降水類(lèi)型信息，利用垂直廓線方法將降水劃分為層云降水、對(duì)流降水和其他類(lèi)型降水。垂直廓線方法是測(cè)雨雷達(dá)探測(cè)到的回波中出現(xiàn)亮帶，則為層云降水；若回波中無(wú)亮帶，但雷達(dá)反射率因子超過(guò)40 dBZ或風(fēng)暴頂高度超過(guò)15 km, 則為對(duì)流降水；若回波中無(wú)亮帶，但雷達(dá)反射率因子不超過(guò)40 dBZ且風(fēng)暴頂高度不超過(guò)15 km，則為其他類(lèi)型降水[27]。由于Ku波段雷達(dá)掃描寬度比Ka波段寬度大，更適合研究臺(tái)風(fēng)降水云系，因此本文采用Ku波段分析，該模式下掃描寬度為245 km。由圖10可見(jiàn)，臺(tái)風(fēng)利奇馬以層云降水為主，臺(tái)風(fēng)摩羯以對(duì)流降水為主。臺(tái)風(fēng)利奇馬的臺(tái)風(fēng)眼區(qū)無(wú)降水，云墻區(qū)由層云降水和對(duì)流降水同時(shí)環(huán)繞眼區(qū)，外圍的螺旋雨帶以層云降水為主，其次為對(duì)流降水，同時(shí)還有少量其他降水。由于掃描寬度的限制，圖10雖未能明顯展示臺(tái)風(fēng)摩羯眼區(qū)，但可見(jiàn)部分臺(tái)風(fēng)云墻及外圍螺旋雨帶，該部分云墻區(qū)降水為對(duì)流降水、層云降水及少量其他類(lèi)型降水，螺旋雨帶區(qū)則以對(duì)流降水為主。

續(xù)圖9

利用GPM 2BCMB 06產(chǎn)品的降水率信息可知，最大降水強(qiáng)度均出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)云墻處(圖略)。 結(jié)合圖10可以看到，臺(tái)風(fēng)利奇馬對(duì)流降水的降水率顯然大于層云降水，且自云墻向外，對(duì)流降水的降水率逐漸降低。臺(tái)風(fēng)摩羯自云墻向外，最內(nèi)一層對(duì)流降水的降水率仍大于層云降水。

圖10 臺(tái)風(fēng)利奇馬和摩羯降水類(lèi)型Fig.10 Precipitation types of Typhoon Lekima and Typhoon Yagi

6 結(jié)論與討論

臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯均在西太平洋洋面生成，在浙江溫嶺一帶登陸，且登陸前路徑較為相似，發(fā)生時(shí)間均在8月上中旬，但登陸后二者路徑存在差異，且在持續(xù)時(shí)間、臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度、降水強(qiáng)度及影響程度方面，臺(tái)風(fēng)利奇馬均超過(guò)臺(tái)風(fēng)摩羯。本文對(duì)比分析二者登陸前后臺(tái)風(fēng)云系特征和降水分布特征的異同，得到以下結(jié)論：

1) 亮溫圖像中，小且圓的臺(tái)風(fēng)眼區(qū)是否可見(jiàn)和臺(tái)風(fēng)云系的螺旋明顯程度是臺(tái)風(fēng)發(fā)展強(qiáng)度的重要標(biāo)志。若臺(tái)風(fēng)眼區(qū)清晰可見(jiàn)，則臺(tái)風(fēng)發(fā)展較強(qiáng)；若未見(jiàn)臺(tái)風(fēng)眼區(qū)，則臺(tái)風(fēng)發(fā)展較弱；最強(qiáng)降水中心發(fā)展為近乎圓形時(shí)，臺(tái)風(fēng)發(fā)展較強(qiáng)，而最強(qiáng)降水中心發(fā)展為帶型時(shí)，臺(tái)風(fēng)發(fā)展較弱。臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度升級(jí)，云系螺旋程度愈加明顯。

2) 臺(tái)風(fēng)發(fā)展成熟階段，云頂高度最大值位于臺(tái)風(fēng)眼附近。當(dāng)螺旋雨帶北側(cè)云頂高度低于南側(cè)時(shí)，臺(tái)風(fēng)發(fā)展較強(qiáng)；當(dāng)螺旋雨帶南側(cè)云頂高度低于北側(cè)時(shí)，臺(tái)風(fēng)發(fā)展相對(duì)較弱。

3) 登陸前，臺(tái)風(fēng)云系中單層云占主導(dǎo)，臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度在云層數(shù)上表現(xiàn)出差異，臺(tái)風(fēng)越強(qiáng)，單層云占比越高，多層云占比越少。臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度在光學(xué)厚度上表現(xiàn)出差異，臺(tái)風(fēng)越強(qiáng)，光學(xué)厚度越大。臺(tái)風(fēng)云系均以冷云為主，主要成分為非定向冰，深對(duì)流云和卷云占主導(dǎo)。較強(qiáng)臺(tái)風(fēng)螺旋雨帶區(qū)的云系厚度，與較弱臺(tái)風(fēng)相比偏小約1～2 km。

4) 登陸前，強(qiáng)弱臺(tái)風(fēng)的冰水粒子總量大體相當(dāng)，臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度差異體現(xiàn)在同一通道高亮溫和低亮溫的區(qū)域面積不同，強(qiáng)臺(tái)風(fēng)18.7 GHz通道高亮溫區(qū)大，181.31±3 GHz通道低亮溫區(qū)小。強(qiáng)臺(tái)風(fēng)螺旋雨帶以層云降水為主，弱臺(tái)風(fēng)以對(duì)流降水為主。

本文從云頂高度、云層數(shù)、光學(xué)厚度、云相、云類(lèi)別等云特征和降水特征方面討論臺(tái)風(fēng)利奇馬和臺(tái)風(fēng)摩羯的異同點(diǎn)，以期為臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和降水預(yù)報(bào)提供參考。本文僅選取兩個(gè)臺(tái)風(fēng)個(gè)例，其他臺(tái)風(fēng)是否具有類(lèi)似特征，需開(kāi)展更多工作。