台风是影响我国的最主要灾害性天气之一，平均每年有7~8个台风在我囯登陆，登陆地点集中在华南至华东南部沿海地区，一般情况下台风登陆后受摩擦等因素影响而趋于衰亡，但在特定天气环流系统配置条件下，部分登陆台风衰减后的残余低压获得复苏加强，造成比登陆时更为严重的暴雨洪涝灾害（陈联寿和许映龙，2017）。我国内陆地区历史极端降水事件往往与热带气旋活动相关，历史上7503号台风Niña登陆福建后深入内陆，在河南省林庄造成了1 062 mm的中国大陆地区日雨量极值（陶诗言，1980）; 9608号台风Herb（孙建华等，2006）、0613号台风“碧利斯”（钱传海等，2009）、0808号台风“凤凰”（姚晨等，2010; 周冠博等，2012）登陆后在内陆地区移动缓慢或者停滞，都导致了极端强降水并诱发严重洪涝灾害。2023年超强台风“杜苏芮”登陆福建后持续北上，残余环流深入至华北地区，造成京津冀地区大范围极端性暴雨过程，太行山前局地累计降水量超过1 000 mm，海河流域出现特大洪水灾害（陈涛等，2024）。热带气旋一直以来都是全球变化的研究热点，近年《Nature》刊文表明在全球变暖背景下，上升的海面温度导致热带气旋登陆后具有持续更长时间的趋势（Chavas and Chen，2020; Chan et al.，2022），深入内陆台风造成的灾害影响引起了科学界广泛重视。

台风暴雨形成机制复杂，台风涡旋环流内结构特征、台风周围环流和天气系统影响、下垫面地形强迫作用是与台风暴雨相关的最主要三类影响因子（陈联寿和孟智勇，2001）; 台风移动特征也影响到降水持续时间以及累计降水量时空分布，如在多尺度天气系统影响或弱环境引导气流下的2106号台风“烟花”（王海平，2023）、2212号台风“梅花”（王皘等，2023）的移向、移速具有明显预报不确定性，增加了台风降水预报的复杂性。当登陆台风与季风涌相互作用，台风涡旋获得大量水汽潜热和涡度输送，能使登陆台风维持不消或使残涡复苏从而增强台风暴雨，与台风相连的西南急流强度和垂直分布被认为是影响暴雨强度、落区的重要因子（程正泉等，2009）; 当弱冷空气侵入导致台风变性为强烈发展的温带气旋，或台风环流移入有利的高空辐散区情况下，也有利于登陆台风环流系统维持较长时间并形成强降雨（李英等，2004; 吴海英等，2015）。台风内核眼墙的非对称结构、内外中尺度螺旋雨带的精细特征也导致了台风降水时空分布的复杂性（Dong et al.，2010; 朱佩君等，2010; 丁治英等，2018; 王咏青等，2018; ），1909号台风“利奇马”极端暴雨与台风内核对流精细结构、以及中纬度锋生导致的持续性台风外围螺旋雨带相关（向纯怡等，2020; 陈涛等，2021; Dai et al.，2021; 刘希等，2023）; 1513号台风“苏迪罗”登陆次日的分散性强降水与低层风场非均匀辐合、中纬度冷空气影响过程相关（杨舒楠等，2019）; 基于遥感观测和高分辨率数值模拟，地形及重力波也被认为对台风涡旋的对流结构和组织产生了复杂影响（Tang et al.，2012; Yu and Cheng，2013）。目前大气科学界对登陆台风极端降水机理的认识仍然有限，数值模式对台风极端降水预报的准确性和提前量存在明显不足，台风以及台风残涡诱发的极端降雨机制仍然是大气科学领域极具挑战的难题（李泽椿等，2020）。

2023年9月4—12日，2311号台风“海葵”在福建东部沿海登陆后横扫整个华南，形成大范围、持续性、极端强度的降水过程，其中9月7—8日，“海葵”残余环流在隶属粤港澳大湾区的香港、深圳、澳门、珠海、佛山等地造成大暴雨到特大暴雨，导致严重城镇内涝灾害及其他社会经济损失。欧洲中期数值预报中心（ECMWF，European Centre for Medium-Range Weather Forecasts）评估（Tim，2023）表明，多家高分辨率数值预报系统和集合预报系统对于“海葵”极端暴雨强度预报均显著偏弱。本文将利用多源观测资料分析此次极端降水精细特征，阐明极端降水过程中的对流触发和组织过程; 从热动力角度分析残涡复苏并造成极端暴雨的热动力条件，尤其是边界层急流对极端暴雨的影响，深化对此次台风残涡极端暴雨预报科学认识。

1 资料和方法

本文采用的数据时间段为2023年9月7日08时—8日20时（北京时，下同），降水观测资料采用国家气象信息中心整编的全国区域气象自动站观测小时级和分钟级降水量观测数据; 基于华南地区国家级地面气象观测站雨滴谱仪观测数据，按照标准程序计算了降雨粒子归一化数浓度（lgN_w）、粒子质量平均直径（D_m）等雨滴谱DSD（drop size dsitribution）参数。在对层云降水和对流性降水分类方法以及统计结果基础上（Bringi et al.，2003），新增了10、15、20、50 mm·h^-1降水强度阈值诊断DSD参数[D_m，lgN_w]。

基于ERA5再分析资料（时间分辨率1 h，水平分辨率0.25°×0.25°，垂直方向37层）进行台风残涡复苏机制分析，应用包含潜热作用的相对涡度倾向方程（Shen et al.，2020）进行诊断，垂直相对涡度倾向取决于方程右侧的平流项ADV、垂直输送项VERT、伸展项或散度项STR、倾侧项TILT以及潜热项LH：

$\frac{\partial \xi }{\partial t}=-\mathit{V}\cdot {\nabla }_h(f+\xi )-\omega \frac{\partial \xi }{\partial p}-(f+\xi ){\nabla }_{\mathrm{h}}\cdot \mathit{V}-\frac{\partial \omega }{\partial x}\frac{\partial v}{\partial p}+\frac{\partial \omega \partial u}{\partial y\partial p}+{\left(\frac{\partial \theta }{\partial p}\right)}^{-1}{\nabla }_3{Q}_{LH}$。

Berrisford（1988）将潜热加热Q_LH参数化表达为：

$Q_{\mathrm{L}\mathrm{H}}=-\frac{\kappa L\omega \theta \frac{\mathrm{d}{q}_s}{\mathrm{d}T}}{c_{p}P+LP\frac{\mathrm{d}{q}_s}{\mathrm{d}T}}\left(1-{\mathrm{e}}^{0.2\left(80-r\right)}\right),\frac{\mathrm{d}{q}_{\mathrm{s}}}{\mathrm{d}T}=\frac{R_{\mathrm{d}}L{e}_{\mathrm{s}}}{P{R}_{\mathrm{v}}^2{T}^2}。$

式中：ξ为垂直相对涡度；Q_LH为潜热加热；q_s为饱和比湿；e_s为饱和水气压；r为相对湿度；θ为位温；$\nabla$_h为水平梯度算子；c_p=1 004 J/kg；L=2.5×10⁶ J/kg; R_d=287 J/（kg·K）；R_v=461 J/（kg·K）。

为分析海“葵台”风残涡对流发展状况，本研究在30 min的时间窗口上，使用CR（composite reflectivity factor，组合反射率因子）增长至35 dBZ作为对流初生CI（convection initiation）判断阈值（Roberts et al.，2012），并基于CR时间变化定义CI事件监测指数I_CI为：

$I_{\mathrm{C}I}=R_{\mathrm{t}0}-R_{\mathrm{t}0\sim 30\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{o}}$

其中一次CI事件需要同时满足的3个判别条件为：R_t0-R_t0~30min≥5 dBZ; R_t0~30min＜35 dBZ; R_t0≥35 dBZ。

2 “海葵”极端降水的精细特征

2.1 降水分布多尺度特征

2311号台风“海葵”（Haikui）于8月28日上午在西北太平洋洋面生成，9月3日15时30分前后在台湾地区台东市沿海登陆（登陆时中心附近最大风力15级，强台风级）; 穿越台湾岛后在台湾海峡内回旋滞留长达24 h，9月5日早晨“海葵”在福建省东山县沿海登陆（热带风暴级，8级风）。“海葵”登陆福建后强度迅速减弱，5日08时减弱为热带低压，6日17时台风涡旋中心西移至广东东部，强度减弱至热带低压强度以下，降水也有明显减弱。台风“海葵”具有显著的“风小雨大”特征，登陆福建时强度不大，但在福建省福州、宁德等地造成了极端性降水，9月5日宁德日降水量超过600 mm并突破历史纪录。

9 月7—8日，“海葵”残余环流在珠江口地区停滞回旋并复苏增强，珠江口周边广州、深圳、香港、珠海、澳门等地普遍出现大暴雨到特大暴雨。9月7日08时—8日20时珠江口地区累计降水量普遍超过100 mm（图1），其中珠江口东侧的香港、深圳、广州南部等部分地区降水250~400 mm，局地超过700 mm，香港24 h雨量最大达842 mm突破历史纪录，被公众称为“世纪暴雨”，深圳24、48、72 h累计降雨量均打破1952年有气象记录以来的历史极值。珠江口地区大部自动站都出现了20 mm·h^-1以上的短时强降水（图2a），深圳、香港局部站点超过100 mm·h^-1，香港天文台录得最大1 h雨量158.1 mm（9月7日23—24时），为1884年有记录以来香港最高纪录。深圳罗湖区小梧桐站（图2b）从9月7日傍晚开始降水迅速增强，最大小时降水为108.6 mm（7日21—22时），20 mm·h^-1以上短时强降水持续了10 h，累计降水量568.3 mm; 香港黄竹坑站（图2c）自7日21时—8日07时11个连续时次的降水强度都达到20 mm·h^-1以上，8日00时出现最大短时强降水129 mm·h^-1; 累计降水量达636 mm。因此，此次过程不但具有极端性的短时降水强度，持续性的高强度降水时长也是导致累计降水量极端性的重要原因。

2.2 极端降水雨滴谱特征

基于珠江口降水核心区域（112.5°~114.5°E，22.0~24.5°N）16个国家站雨滴谱观测计算表明，在20~50 mm·h^-1降水强度阈值区间上，DSD参数[D_m，lgN_w]平均为[1.59 mm，3.79 mm^-1·m^-3]; 在50 mm·h^-1以上降水强度区间上的DSD平均参数为[1.84 mm，3.81 mm^-1·m^-3]，雨滴直径增大15.7%，但雨滴数浓度变化不大。

深圳国家站DSD参数分布（图3a）表明，在超过50 mm·h^-1雨强区间上D_m为1.73 mm，lgN_w为4.03 mm^-1·m^-3，接近Chen et al.（2013）对梅雨暴雨过程的DSD参数估计[1.71 mm，3.8 mm^-1·m^-3]。深圳国家站分钟级降水观测（图3b）表明降水具有显著阵性、对流性特征，在5次中小尺度降水脉动过程中，8日00时前后出现最大分钟级降水量1.9 mm·min^-1。对比同时段雨滴谱分钟级观测（图3c），在每次降水增强阶段，都伴有降水数浓度和直径谱宽的同步增长，大于3 mm直径的大雨滴在降水强度峰值阶段出现频率最高，其中最大雨滴直径可达4 mm左右; 速度谱表明降水增强阶段伴有降水粒子末速度的迅速增长（图3d），在超过1 mm·min^-1降水强度区间上，速度谱宽中心阈值出现在1~5 m·s^-1之间，最大粒子末速度可超过10 m·s^-1。上述观测表明在高降水强度区间上，小直径降水粒子数密度将趋于饱和，但大直径高速降水粒子明显增多，在单位时间内能够碰并结合更多的小水滴，对于提升富含水汽的暖云降水效率极为重要（林文等，2016）。根据经典降雨粒子重力碰并增长理论（Bowen，1950），雨滴直径增长速度与自身直径、粒子末速度正相关，在云内2 m·s^-1的垂直上升运动和4 km暖云厚度条件下，1 h就足以使初始胚胎云滴通过重力碰并形成3 mm直径的大雨滴，在定性估计上与本研究观测较为一致。

3 极端降水对流发展精细特征

3.1 极端降水的对流发展过程

根据华南地区多普勒雷达网监测，此次大湾区极端暴雨过程的对流发展过程可分为3个阶段，其中9月7日白天为对流系统组织加强阶段，9月7日夜间至8日早晨为降水对流系统的稳定维持阶段，9月8日午后降水逐步减弱。

7 日08时珠江口残涡环流附近的对流活动分散（图4a），14时起珠江口陆上地区CR增强（图4b），涡旋中心东侧为层积混合降水区，涡旋中心西侧区域内的分散性对流活跃，珠江口西部海岸附近的多个对流单体逐步组织为准东西向的线状中尺度对流系统（MCS，mesoscale convective system）S1，其缓慢的移动速度明显区别于快速移动的飑线对流系统。7日20时（图4c）S1缓慢推进至广东近海，S1东侧出现了新生的东南-西北走向离散回波带S2，S2由多个向西北方向移动的对流单体构成，相继与S1回波带在港深地区发生合并，合并后降水回波范围增大、强度增强。

7 日夜间至8日早上涡旋中心在珠江口北侧原地回旋，强降水稳定维持在涡旋中心的东南侧地区。7日23时至8日05时（图4d—f）涡旋系统中的S1和S2回波带构成稳定维持的“人”字形结构，S2与S1的交汇点维持在香港深圳上空，来自西南、东南两个方向的对流单体在港岛南侧近海地区合并增强至45 dBZ以上，由南向北陆续经过香港-深圳地区从而形成“列车效应”（Doswell et al.，1996），形成超过100 mm·h^-1极端短时强降雨以及极端累计降水量。此次涡旋环流背景下出现的准静止“人”型组织化的对流结构较为罕见，既不同于一般台风的内核或外围螺旋雨带，也与造成中纬度地区极端降水的TL/AS型（trainning line/adjoining stratiform）、准静止Back Building型等MCS结构（Schumacher and John，2005; Schumacher and Rasmussen，2020）存在明显差异。

8 日08—11时（图4g—h）台风残涡中心略有西移，S1和S2对流带合并为长达400 km的东南-西北走向的线状对流系统Sn，空间位置维持稳定，残涡中心附近还出现了复杂的多线状对流结构，在其南侧的季风暖湿气流中多新生对流单体，香港深圳地区的降水持续但强度开始减弱，8日14时后（图4i）随着涡旋中心西移，降水回波跟随涡旋系统向西推进，珠江口东侧香港和深圳地区的降水过程基本结束。

3.2 对流合并增强观测特征

7 日20时前后香港附近出现的对流合并是线状MCS得以稳定和增强的重要特征。根据深圳多普勒双偏振雷达7日19时30分0.5°仰角上的基本反射率因子表明（图5a），港岛南侧洋面上的3个初生对流系统C0、C1、C2逐步向港岛南岸靠近，在其后部陆续出现新生对流单体。20时30分C0范围增大（图5b），并与C2基本结合，其后C1又与C2发生对流合并（图5c）。21时00分（图5d）合并后的中尺度对流系统P0位于港岛上方，基本反射率因子超过50 dBZ，从P0西南侧、东南侧都不断有对流单体并入，P0整体稳定维持在港深地区上空; 21时后从西南方向、东南方向分布有新生的C4、C5对流单体向港岛靠近，并最终与港岛上空的强降水回波区融合（图5e—f），导致了港深地区的持续性强降水。

3.3 极端雨强双偏振雷达观测特征

7 日23—24时港深地区多站出现超过100 mm·h^-1的极端短时强降水。7日23时30分香港上空维持准稳定的β中尺度带状MCS，0.5°仰角上基本反射率因子R超过50 dBZ（图6a），对应差分相移率KDP超过3.1℃/km（图6b），差分反射率ZDR超过2.5 dBZ（图6c），表征有强降水信号。从0.5°仰角径向速度产品看（图6d），港岛东侧1 km高度附近出现大范围超过20 m·s^-1的东南低空急流，港岛南侧线状MCS附近出现小范围逆风区，形成中尺度气旋性切变和中尺度辐合。1.5°仰角上港岛南侧的逆风区略有缩小，但在3.3°（图6e）、4.3°（图6f）仰角上出现了多处疑似γ尺度中气旋的正负速度对，最强正负速度强度达±27 m·s^-1，涡旋水平尺度在1~5 km之间。β到γ尺度的中尺度涡旋在多次极端降水过程中都有出现，其强烈的旋转和辐合有助于形成强的中小尺度上升运动，形成极端降水强度（Zhang et al.，2022）。

经过图6a中AB垂直剖面上的回波结构具有层积混合降水性质（图7a），0℃高度位于5.5 km，30 dBZ高度可达7 km，R最大45 dBZ，对应KDP为0.75℃/km，在0℃层附近ZDR可达1~2 dBZ，而在2 km以下一般低于1 dBZ，表明降水粒子在下落过程中出现破碎，但较高的数密度导致R在近地层仍然接近45 dBZ。在经过图6a中CD直线的垂直剖面（图7b）上，30 dBZ回波高度达8.7 km，MCS具有清晰的低质心结构（Vitale and Ryan，2013），50 dBZ以上的对流核在0~4.5 km之间保持直立，对应KDP可达1.7~2.4℃/km，而0℃层附近的ZDR可达1~2 dBZ，在0~1 km之间ZDR还略有增强，表明降水粒子在下落过程中，碰并增长过程导致了高数密度、大直径的雨滴特征，这一特征与前文地面雨滴谱观测分析一致，在降水增强阶段往往伴随有降水粒子数浓度和雨滴直径的同步增长。

4 大湾区极端暴雨对流发展成因

4.1 “海葵”残涡环流的维持与增强

台风残涡环流维持是造成长时间持续性降水，进而导致局地极端累计降水量的重要原因之一。7日08时500 hPa高度场和850 hPa风场（图8a）表明，红色方框内的“海葵”台风残涡环流处于大陆高压、西太平洋副热带高压、赤道辐合带与中纬度冷涡形成的鞍形场控制下; 而在200 hPa上“海葵”台风残涡环流处于赤道东风带与中纬度西风环流之间的弱风区内（图8b），中高层整体处于弱环境动力场中，台风残涡引导气流弱，导致台风残涡环流西移速度整体缓慢。

台风残涡环流（113.0°~115°E，21.5°~23.5°N）区域平均相对涡度的时间-高度变化（图9a）表明，从7日08时开始，925~500 hPa之间的相对涡度明显增强，表征了台风残涡的复苏增强特征。7日20时后600 hPa相对涡度增强，正涡度分布表现为高低双中心特征，与典型台风深厚正涡度柱结构有明显差异。

图9b—f为相对涡度倾向方程右侧各项随时间变化，对于中层600~400 hPa涡度增长而言，ADV和TILT均为负贡献，VERT和STR正贡献相对明显，LH项正贡献相对较小。在925~850 hPa，ADV和VERT项表现为负贡献，涡度增长的主要贡献来自STR、TILT和LH项，其中LH项对边界层涡度增长具有决定性作用。根据LH项数学结构，相对涡度增长最快的区域位于Q_LH高梯度区，因此潜热加热中心下方将出现最快的相对涡度增长。图9f中Q_LH中心位于大气中层400~500 hPa，7日夜间至8日早上500 hPa的Q_LH超过2 K·h^-1，LH项高值区位于Q_LH中心下方700 hPa至近地面之间的饱和水汽环境中。根据7日20时涡度方程各项的垂直廓线（图9g），涡度倾向正峰值出现在925和750 hPa左右，合成涡度倾向廓线特征与LH廓线基本一致，因此LH项对边界层顶部的相对涡度增长起到决定性作用。ERA5再分析数据直接计算的涡度倾向峰值位于900 hPa以及600~400 hPa之间，其中在925~700 hPa再分析数据与诊断计算基本一致，偏差不足30%，但再分析数据直接计算的中高层涡度倾向远远超出涡度方程分项诊断合成结果，产生上述偏差的可能原因在于潜热诊断计算较为简化，高估了低层显式凝结潜热并低估了中高层对流加热，有待于进一步研究。

4.2 台风残涡精细结构及对对流发展影响

大湾区极端降水与台风“海葵”残涡环流中出现的“人”字形对流结构直接相关，其中7日14—20时之间的CI和组织化过程对极端暴雨形成有关键影响。7日14时925 hPa“海葵”残涡环流中心位于珠江口东侧（图10a），涡旋环流具有复杂的中尺度热动力结构，其中涡旋中心北侧有倒槽切变线，涡旋东侧由偏东风与南海西南风之间构成风场切变线，涡旋西侧的偏北风与南海西南气流之间构成风场切变线。结合相当位温（θ_e）以及地面自动站降水、10 m风场和2 m温度观测的Cressman客观分析（图10b）表明，涡旋内的风场切变线可视为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个不同性质气团的分界线，其中:

1）Ⅰ区位于涡旋中心东侧θ_e高值舌顶端，来自南海的西南暖湿气流与粤东偏东气流之间形成θ_e梯度区。I_CI分布表明倒槽辐合区东侧区域内多CI事件; 降水集中出现在I区东南气流与西南气流交汇区附近，降水强度一般在5~20 mm·h^-1;

2）Ⅱ区由涡旋西侧的干暖偏北气流控制，θ_e低于346 K，在午后热力不稳定影响下出现了较多CI事件，I_CI指数高，以分散对流性降水为主，降水量普遍不大；

3）Ⅲ区内盛行南海季风暖湿气流，θ_e普遍大于350 K，在Ⅱ区与Ⅲ区之间形成强θ_e锋区，广东西南部地面观测上存在2 m气温锋区，具有类似冷锋的斜压结构，锋区附近出现了集中CI事件，初始分散的对流逐步构成涡旋西侧的中尺度线状对流S1。

7 日20时（图10c）至23时（图10e）925 hPa涡旋中心位置没有明显移动，自广东东部沿海至珠江口地区建立10~14 m·s^-1偏东风急流，在涡旋卷入的南海季风气流作用下，涡旋中心东侧的θ_e高值舌区梯度有明显加强，I区东南气流内的CI事件增多。同时刻地面10 m风场上（图10d、f），珠江口东侧沿海出现偏东风转东南风的高风速区，珠江口东侧海岸至边界层的强辐合有利于强降水发生发展。进入夜间后涡旋西侧Ⅱ区内CI事件减少，涡旋西侧的风场切变线推进至华南近海海面，θ_e锋区上密集分布的CI事件有利于S1对流降水带的稳定和增强；在Ⅰ区与Ⅲ区之间偏东风与西南风之间的风场切变线上也出现了集中的CI事件，构成S2线状对流。涡旋中心东南侧的港深地区处于西南暖湿气流与东南风急流的交汇点，形成类似于风场三合点的准静止结构（Wakimoto et al.，2006），由于南海西南季风和粤东偏东风急流之间的边界维持稳定，风场三合点附近产生强烈而持续的低层辐合抬升，在近饱和水汽环境下有利于对流的触发和维持，形成极端性的累计降水量。

4.3 边界层东风急流性质和作用

7 日夜间东风急流的建立和快速增强是导致台风残涡出现极端降水的重要原因之一。根据图10c—e，相对于南海季风而言，广东东部至大湾区的偏东急流是具有相对干冷性质的高动量气流，925 hPa比湿表明珠江口地区高湿舌主要源自南海季风高湿区（图11a）; 在台风残涡旋以珠江口东侧风场切变系统影响下，南海西南季风气流在涡旋中心东侧转向，并与粤东东风急流汇合为东南急流，形成具有高动量、高湿度、高θ_e性质的边界层急流。边界层东南急流在出口区的强烈辐合是造成涡度快速增长的重要动力机制。在涡旋内部不同热力性质的气团影响下，锋生函数呈现为“人”字形分布，对于对流系统的空间分布结构具有指示性意义。在经过涡旋中心的垂直剖面上（图11b），低θ_e偏东急流与高θ_e南海季风气流在114°E香港附近汇合，近地面至850 hPa出现最强的锋生强迫，出现强上升运动; 由于涡旋东侧的垂直环流更为强大，导致台风残涡相对涡度发展向西倾斜。

深圳龙岗边界层风廓线雷达观测表明（图12），7日20时后边界层风速迅速增大，7日22时—8日01时边界层东南风急流脉动风速达18~20 m·s^-1，其中中尺度急流核高度位于600 m与900 m之间，持续时间大于2 h，与雷达径向速度（图6d）观测基本一致。对比图11，ERA5再分析数据925 hPa风速最大仅为14 m·s^-1，对边界层东南风急流强度低估30%以上，并由此严重低估了高θe东南风急流在涡旋东侧的辐合、水汽输送以及对不稳定能量的重建，是造成ECMWF数值降水预报严重偏弱的重要原因之一。

5 结论和讨论

“海葵”台风残涡环流诱发了历史罕见的粤港澳大湾区特大暴雨过程，大湾区多地24 h降水量超过600 mm，局地雨强达100~158 m·h^-1。图13概括总结了大湾区强降水期间的“海葵”残涡环流热动力结构及对流组织特征。9月7日至8日涡旋中心在珠江口北侧停滞回旋，7日午后涡旋西侧形成组织化线状对流，南海西南季风与粤东沿海边界层东风急流之间也形成对流带，两条对流带在珠江口地区附近连接为准静止“人”字形回波带，两路对流单体在港岛南侧合并增强，并自南向北陆续经过港深地区造成极端降水。追踪港深地区垂直剖面上的质点轨迹表明，富含水汽的南海西南季风转向后，汇同粤东沿海东风急流成为涡旋东部的东南急流，急流出口区中尺度辐合和锋生作用明显，有利于在气流交汇点附近产生CI或者对流增强。

1）雨滴谱观测分析表明降水具有海洋性对流降水性质，在降水高峰时段雨滴直径有显著增加，有效提升了富含水汽的暖云降水效率。雷达观测表明深厚暖云中对流结构具有低质心特征，云顶高度超过8 km，冰相过程参与可能进一步增强降水强度; 降水粒子在下落过程中的碰并增长特征明显，产生了高数密度、大直径雨滴的降水特征。

2）“海葵”残涡环流整体处于弱环境动力场中，导致台风残涡环流西移速度整体缓慢。涡度诊断表明7日白天开始残涡开始明显增强，其中潜热加热梯度对于边界层顶部的涡度增长起决定性作用，但诊断明显低估了中高层的对流加热。

3）深圳风廓线雷达观测表明7日夜间出现边界层东南风急流脉动，风速达20 m·s^-1; 再分析数据对涡旋东侧边界层东南风急流风速低估30%以上，并由此严重低估了高θ_e东南风急流在涡旋东侧的造成边界层辐合、水汽输送以及对不稳定能量的重建，是造成降水预报严重偏弱的重要原因之一。

在未来的工作中将从残涡暴雨发展机理方面入手，进一步分析边界层急流的发生发展机制，通过数值模拟等方法分析中尺度急流脉动对台风残涡暴雨强度和落区影响，深入极端降水的数值可预报性研究。

参考文献