陆地和海洋上的热带气旋降水有何不同？关于风暴降水的科学探索
为什么热带气旋在登陆后，虽然风速减弱了，但带来的暴雨却依然可能引发严重的洪水？最近，国防科技大学气象与海洋学院的研究人员通过研究发现了热带气旋在陆地和海洋上的降水有着明显的差异，以及这些差异背后的原因。
全球热带气旋降水分布
热带气旋不仅带来强风，还伴随着大量降雨，尤其是登陆后引发的洪水灾害，但热带气旋的降雨分布如何随其强度、地理位置和移动速度变化呢？早期的一项研究，通过全球范围内的热带气旋观测数据，揭示降雨的分布特征。
研究使用了1998年1月1日至2000年12月31日期间的热带降雨测量微波成像仪数据，分析了全球260个热带气旋的2121次瞬时降雨观测，将数据集按热带气旋强度（热带风暴、1~2级中等飓风和3~5级强飓风）和海洋盆地进行分层，计算了热带气旋降雨的径向分布和不对称性，揭示了不同强度和气旋地理位置的降雨特征。
这项研究的核心亮点在于首次从全球视角量化了热带气旋降雨的分布特征，揭示了降雨随强度、地理位置和移动速度的变化规律。研究结果为改进全球热带气旋降雨预测提供了关键数据支持。
研究发现，越强的气旋，降雨量越大，且最大降雨的位置越靠近气旋中心。热带风暴最大降雨率约为3mm/h，-2级中等飓风最大降雨率约为7mm/h，3-5级强飓风的最大降雨率约为12 mm/h。但最大降雨的半径随强度增加而减小，热带风暴的最大降雨半径约为50公里，而3-5级飓风减小到35公里。
此外，降雨分布并不是完全对称的，热带风暴的降雨主要集中在前左象限，随着强度的增加，最大降雨的位置从热带风暴的前左象限移动到3-5级飓风的前右象限。且热带风暴的不对称性比1-2级和3-5级飓风更大。
不同海洋盆地的降雨量也有所不同，印度洋的热带气旋降雨率最高，东太平洋的降雨率最低，大西洋和西北太平洋的降雨分布则较为相似。从半球上看，南半球的热带气旋降雨不对称性最大，北半球的气旋降雨则主要集中在前右象限。
图：1998年1月1日至2000年12月31日期间观测到的热带气旋
陆地和海洋上的热带气旋降水有什么不同
最近的研究中，研究人员通过分析2001年到2020年间北半球的热带气旋数据，发现了一个有趣的现象，登陆后的热带气旋，在500公里半径范围内，平均降水率比在海洋上时低了27.8%，也就是说，当热带气旋从海洋移动到陆地上时，它的“降雨能力”下降了将近三分之一，如果只看风暴中心300公里范围内的降水，差异甚至更大，达到了35.1%。
这并不意味着登陆后的热带气旋就没有威胁了，研究发现，热带气旋登陆的降水分布相对不对称，虽然整体降水率下降了，但登陆后的热带气旋在右侧的降水反而更加强烈，也就是说，风暴的右侧区域更容易出现暴雨。这种左右差异现象在移动速度较快的气旋中更加明显，跟前文分析的类似，随着强度的增加，最大降雨的位置向前右象限移动。
为什么会出现这种差异？通过数值模拟发现，登陆后地表摩擦的增加和低层水汽供应是导致登陆热带气旋右侧降水增加的主要原因。登陆后，失去了海洋的水汽供应，热带气旋内部的水汽供应急剧减少，导致其内核降水减弱；而右侧的降水则由于地表摩擦的增加而增强，地表摩擦力会改变风暴底层的气流结构，尤其是在风暴的右侧，导致更多的水汽在那一侧汇聚，从而引发更强的降水。
研究表明，热带气旋在陆地和海洋上的降水有着显著的差异。登陆后的热带气旋，平均降水率比在海洋上时低了27.8%，但在风暴的右侧，降水反而更加强烈。这种差异主要由地表摩擦和水汽供应变化引起。这项研究不仅帮助我们更好地理解热带气旋的降水机制，还为改进降水预报和灾害应对提供了重要的科学依据。
图：登陆和海洋热带气旋的空间降雨和对流模式的差异
（ a）、（d）陆地 TC 和（b）、（e ）海洋TC 的（ a – c ）综合降雨率（mm h -1）和（d – f ）红外亮度温度（K）的平面图，以及（c）、（f）陆地 TC 减去海洋 TC 的差值。点划线表示登陆 TC 和海洋 TC 之间降雨差异在 95% 置信区间以上具有统计学显著性的区域。黑色箭头表示 TC 平移的方向。绿色和蓝色箭头分别表示登陆 TC 和海洋 TC 的垂直风切变的平均方向。灰色圆圈表示半径为 300 公里和 500 公里。
通过这项研究，我们不仅更好地理解了热带气旋在陆地和海洋上的降水差异，下次当你听到台风即将登陆的消息时，不妨多关注一下风暴的右侧区域，那里可能是暴雨最集中的地方！
参考文献：Lihao Chen, Zhanhong Ma & Jianfang Fei ，How different is tropical cyclone precipitation over land and ocean? npj Climate and Atmospheric Science volume 8, Article number: 70 (2025)，doi：10.1038/s41612-025-00970-9