南海夏秋季热带气旋雨滴粒径分布特征的卫星观测研究及其降水预报意义

本研究针对南海夏秋季热带气旋(TC)降水微物理过程差异的科学问题，基于GPM卫星双频雷达(DPR)数据，系统分析了85个TC的雨滴粒径分布(RSD)特征。研究发现：质量加权平均直径(Dm)>1.8 mm的雨滴主要出现在5 km以下；降水率(R)增强时，归一化截距参数(Nw)与Dm同等重要；夏季TC在小雨滴浓度(Nw)上高于秋季，而秋季在大雨滴(R>40 mm/h)时Nw更高。该成果为改进微物理参数化方案提供了理论依据。

　　

热带气旋(TC)是影响南海周边国家的重要天气系统，其带来的强降水常造成重大经济损失。近年来，秋季TC活动呈现增强趋势——2014-2022年间南海秋季超强台风数量达14个，远超夏季的3个。这种季节性差异背后隐藏着复杂的微物理机制：雨滴粒径分布(RSD)特征直接影响潜热释放和降水效率，进而改变TC强度和路径。然而，现有研究多聚焦单一季节或个别TC案例，缺乏系统性比较。中山大学大气科学学院、广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室的Qian Guiling等研究人员在《Dynamics of Atmospheres and Oceans》发表论文，首次基于卫星观测对比了南海夏秋季TC的RSD差异。

研究采用GPM卫星V07_L2-2ADPR_FS双频降水雷达(DPR)数据，对77个形态完整的南海TC进行合成分析。通过质量加权平均直径(D_m)和归一化截距参数(N_w)等指标，量化比较了不同季节、不同区域的RSD特征差异。

特征分析基于强度分类
研究发现，夏季TC的30节风圈半径(R_30knots)与210K亮温半径(R_210K)高度吻合，而秋季TC则表现出更大离散性。这表明季节性的环流差异显著影响TC结构特征。

雨滴粒径垂直分布
D_m>1.8 mm的雨滴集中出现在5 km以下（概率<0.16%），且随高度增加均匀减小。夏季TC在2-5 mm/h降水率区间的小雨滴N_w更高，而秋季TC在R>40 mm/h时大雨滴N_w更突出。

南海与非南海TC对比
南海TC强降水主要由高浓度小雨滴(N_w)贡献，与中国东部TC相比具有"高N_w-小D_m"的特征组合。秋季TC在所有高度层均表现出更高的平均N_w值。

该研究首次揭示了南海TC RSD的季节性分异规律：夏季TC依赖小雨滴数量优势，秋季TC则通过大雨滴浓度增加驱动强降水。这一发现突破了传统认知，为改进微物理参数化方案提供了关键约束条件。特别是研究指出的"N_w与D_m对降水增强的等效贡献"机制，对完善雷达降雨反演算法具有直接应用价值。未来研究可结合云解析模式，进一步探究季节环流背景对RSD形成的影响机制。