高原气象

高原气象 >

2025 , Vol. 44 >Issue 3: 672 - 693

DOI: https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00085

台风摩羯 (2018)影响山东的外围螺旋雨带成因研究

  • 盛春岩 , 1, 2 ,
  • 范苏丹 1, 2 ,
  • 曲巧娜 1, 2 ,
  • 刘诗军 1, 2 ,
  • 朱文刚 1, 2
展开
  • 1. 山东省气象防灾减灾重点实验室，山东 济南 250031
  • 2. 山东省气象科学研究所，山东 济南 250031

盛春岩（1972 -）， 女， 山东栖霞人， 正高级工程师， 主要从事数值预报和灾害天气研究. E-mail：

收稿日期: 2024-02-19

  修回日期: 2024-07-26

  网络出版日期: 2025-05-12

基金资助

山东省自然科学基金面上项目(ZR2020MD055)

山东省气象局人工智能气象应用技术创新团队(SDCXTD2023-3)

山东省气象局重点课题(2019sdqxz07)

收起

Causes of the Outer Spiral Rainbands in Typhoon Yagi （ 2018） in Shandong Province of China

  • Chunyan SHENG , 1, 2 ,
  • Sudan FAN 1, 2 ,
  • Qiaona QU 1, 2 ,
  • Shijun LIU 1, 2 ,
  • Wengang ZHU 1, 2
Expand
  • 1. Key Laboratory for Meteorological Disaster Prevention and Mitigation of Shandong，Jinan 250031，Shandong，China
  • 2. Shandong Institute of Meteorological Sciences，Jinan 250031，Shandong，China

Received date: 2024-02-19

  Revised date: 2024-07-26

  Online published: 2025-05-12

Copyright

© Editorial Department of Plateau Meteorology （CC BY-NC-ND）
Fold

摘要

2018年第14号台风“摩羯”8月14日北上影响山东期间， 在台风东南侧鲁中以东地区出现了台风外围螺旋雨带， 导致多地出现短时强降水。基于雷达、 逐小时降水量、 地面、 探空、 飞机报资料， 并利用美国WRF（Weather Research and Forecasting）模式进行数值试验， 对螺旋雨带的特征及成因进行了研究。研究结果表明： 外围螺旋雨带是由多条线状对流系统合并发展而成。台风外围螺旋雨带表现出较明显的前导层状（LS）降水线状中尺度对流系统（MCS）的特征， 即线状MCS由多个对流单体组成， 对流为后向发展， 且存在多次较强线状MCS由侧面并入线状MCS的过程。强降水主要出现在线状对流系统成熟阶段。强降水水汽主要来自850 hPa以下台风周边的近地层大气。对流发生前， 山东上空中低层受高温高湿热力不稳定大气控制， 风随高度顺时针旋转， 有利于对流系统发展。随着台风缓慢北上， 500 hPa高空有冷空气向下侵入， 在台风东南侧鲁中地区900 hPa以下出现西南风和偏南风、 以及偏南风和东南风气流的局地辐合， 辐合动力抬升触发不稳定大气能量释放， 激发出多条局地线状对流系统。对流系统沿引导气流向北发展， 西侧对流系统向北发展同时向东北方向移动， 并与前部线状对流系统多次合并加强， 逐渐形成细长的外围螺旋雨带。对流发生过程中上升气流明显强于下沉气流， 在成熟阶段对流系统的前方低层出现干冷下沉气流， 600 hPa以上高度的对流区随高空引导气流快速东移， 对流系统迅速减弱。同化AMDAR飞机报资料可以改进WRF模式台风路径和风场预报， 准确预报出对流系统的动力触发机制， 从而准确预报出台风外围螺旋中尺度雨带的发生。

关键词： 台风“摩羯”; 外围螺旋雨带; 短时强降水; WRF数值试验; 线状MCS

本文引用格式

盛春岩 , 范苏丹 , 曲巧娜 , 刘诗军 , 朱文刚 . 台风摩羯 (2018)影响山东的外围螺旋雨带成因研究[J]. 高原气象, 2025 , 44(3) : 672 -693 . DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00085

Abstract

On August 14， 2018， Typhoon Yagi （2018） moved northward and impacted Shandong Province of China， resulting in widespread rainstorm and heavy rainstorm.The total rainfall caused by the typhoon in Shandong presents a round-shaped distribution.Specifically， on August 14， an outer spiral rainband appeared on the typhoon periphery in southeastern Shandong， bringing short-term heavy rainfall and local heavy rainstorms.Due to the relatively small scale of this rainband， both numerical forecasting models and forecasters face challenges in predicting its rainfall accurately.To study the mechanisms of the outer spiral rainbands of Typhoon Yagi， the characteristics and causes of the spiral rainbands are investigated in this study by using radar data and the observations from ground-based stations， radiosonde stations and aircraft.Numerical experiments are also conducted based on the Advanced Research WRF （Weather Research and Forecasting） model and its Hybrid-3DVAR （three-dimensional variational） data assimilation system.The model adopts 12 km and 4 km one-way nested grids， with 44 vertical layers.The initial ensemble perturbation fields are generated by using a stochastic perturbation method， and the Ensemble Transform Kalman Filter （ETKF） method is used for the bias correction of ensemble forecast， providing flow dependent background errors for the Hybrid-3DVAR assimilation module.Comparative experiments with and without the Aircraft Meteorological Data Relay （AMDAR） data assimilation are conducted by adopting 100% flow-dependent error covariance and by using a 45-minute assimilation time window.The results indicate that the outer spiral rainbands are formed by the merging and development of several linear mesoscale convective systems （MCSs）.The outer spiral rainbands exhibit distinct characteristics of the linear MCSs with leading stratiform precipitation， i.e.， the linear MCSs consist of several convective cells with back-building convection.There are several stronger linear MCSs merging laterally into other linear MCSs.Broad stratiform echoes appear in the front （eastern part） of the linear MCS in its maturity stage， and the convection develops up to 10 km or more.There is a weak-echo transition zone between the strong convective line and the sub-strong stratiform echo region.Short-term heavy rainfall occurs along the linear MCS at the maturity stage.The water vapor of heavy rainfall mainly comes from the near-surface layer （below 850 hPa） around the typhoon， and the water vapor flux convergence is mainly concentrated near the wind field convergence line.Before convection initiation， the middle and lower levels over Shandong are thermally unstable with high temperature and high humidity， and the wind rotates clockwise with height， which favor the development of convective systems.As the typhoon slowly moves northward， downward intrusion of cold air appears at 500 hPa.Below 900 hPa， on the southeast of the typhoon over central Shandong there are local convergence between southwesterly wind and southerly wind， and between southerly wind and southeasterly wind.The convergence-induced dynamic uplift triggers the release of unstable energy， stimulating several local linear MCSs.The MCSs develop northward along the steering flow.The linear MCSs merge and strengthen for several times， and finally the elongated spiral rainbands occur.During the convection lifetime， the updrafts are noticeably stronger than the downdrafts.At the mature stage of the convective systems， dry and cold downdrafts appear in the lower levels in the front of the MCS.Convective systems at the heights above 600 hPa move rapidly eastward with the upper-air steering flow， leading to the gradual weakening and dissipation of the linear MCS.Assimilation of AMDAR can improve the typhoon track and wind field forecasts of the WRF model， as well as the dynamical triggering mechanism of convective systems.Thus， the occurrence of spiral rainbands in the typhoon periphery could be accurately forecasted.Furthermore， central Shandong is a mountainous region， so how does the topography influence the triggering and developing of convective systems？ What are the differences between typhoon outer spiral rainbands and the main body spiral rainbands？ What are the differences between outer spiral rainbands？ These issues deserve further studies.

Key words： Typhoon Yagi; outer spiral rainbands; short-term heavy rainfall; WRF numerical experiments; linear mesoscale convective system

1 引言

暴雨是台风（泛指发生在西北太平洋的热带气旋）引发的灾害中发生最为频繁之灾（ Jonkman et al， 2009； 陈联寿， 1979， 2006， 2007； 刘还珠， 1998； 李江南等， 2003）， 中国历史上一些极端暴雨的发生往往都有台风的参与（ 陈联寿等， 2017； 冉令坤等， 2021； 史文茹等， 2021； 苏爱芳等， 2021； 孙跃等， 2021）， 带来严重的灾害和财产损失（ Meng et al， 2002； Zhang et al， 2013）。研究表明， 由于全球变暖等原因， 21世纪台风强度存在增强的趋势（ Knutson et al， 2010； Emanuel， 2013）， 台风影响的区域更加偏中高纬度（ Kossin et al， 2014； Studholme and Gulev， 2018； Guo and Tan， 2022； Studholme et al， 2022）。北太平洋副热带高压的西移和北抬有利于热带气旋路径的北移， 从而导致热带气旋在中国大陆东部地区诱发极端小时降水的频率较高（ Liu et al， 2022）。
山东地处中纬度， 受台风影响较频繁。按照《台风年鉴》或《热带气旋年鉴》中山东省观测站出现降水或大风的台风（热带气旋）个数统计， 平均而言， 每年有2个台风（热带气旋）影响山东（ 丛春华等， 2016）。台风给山东带来的灾害性天气主要为暴雨和大风。在影响山东的台风暴雨中， 以台风倒槽暴雨和台风远距离暴雨（中低纬相互作用）较多（ 陈秀杰等， 1998； 杨晓霞等， 2008； 孙兴池等， 2009； 丛春华等， 2011）。近年来， 每年至少有1次台风造成的山东大暴雨过程， 如2018年的“摩羯”“温比亚”台风、 2019年“利奇马”台风、 2020年“巴威”台风、 2021年“烟花”台风、 2022年的“梅花”台风。其中， 2018年台风“摩羯”造成山东平均降雨量69.3 mm， 最大降雨量为潍坊市乔官328.0 mm， 最大小时降雨强度120.6 mm， 多站日降雨量打破历史纪录。2019年8月台风“利奇马”影响山东， 全省平均降水量172.5 mm， 再次刷新全省过程降水量历史记录。
广大气象科技工作者围绕台风暴雨的落区和成因等开展了大量研究。 陈联寿等（2017）总结指出， 台风暴雨的强度和落区分布主要与三方面因素有关： 即台风内部结构影响、 环境大气控制和下垫面强迫， 并把台风环流内的暴雨概括为5个落区， 包括眼壁暴雨、 螺旋雨带暴雨、 小涡暴雨、 倒槽暴雨和切变暴雨， 台风环流之外的暴雨分为台前飑线暴雨、 远距离暴雨和变性下游效应暴雨。研究表明， 急流等大尺度环流特征、 适宜的大尺度背景下的中尺度锋生以及中尺度螺旋雨带对于台风暴雨均有重要影响（ Gao et al， 2009； Baek et al， 2014； Schumacher et al， 2012）， 地形对于台风暴雨有重要的增幅作用（ 陈联寿和孟智勇， 2001； Maussion et al， 2011； Flesch and Reuter， 2012）。台风维持和停滞、 充足的水汽和潜热能量供应、 中纬度槽与登陆台风或残涡相互作用、 山脉地形的增幅作用等， 均对极端暴雨的形成有重要作用（ 陈联寿和许映龙， 2017）。过去大量的台风暴雨研究集中在我国东南沿海和台湾省（ Chen et al， 2010； Lee et al， 2010； Li and Zhou， 2015； Henny et al， 2021； Wu et al， 2022）。近几年， 随着中高纬地区台风暴雨事件增多， 对于中高纬度台风暴雨的研究也逐渐增多。研究发现， 台风在中高纬造成的暴雨通常发生在中高纬环流与台风环流的相互作用下（ 刘奕辰等， 2018； 何立富等， 2020； 陈宏等， 2021； Liu et al， 2022）， 大尺度环流稳定、 引导气流弱， 导致台风原地打转、 维持时间长， 也是形成极端强降水的一个重要原因（ 高留喜等， 2020）。在有利的大尺度环流背景下， 局地性台风暴雨常常伴随着锋生和局地性对流系统的传播（ 梁军等， 2017； 李欣和张璐， 2022）。有利的大尺度环流场、 不同性质台风降水分阶段影响等， 会引发历史罕见极端大暴雨。例如， Gao et al（2023）研究认为台风“利奇马”影响山东的极端降水主要是由中纬度天气系统与台风环流相互作用下5条中尺度雨带造成的， 分为远距离暴雨、 台风锋区暴雨和螺旋雨带三个阶段。 何立富等（2020）认为“利奇马”台风的极端降水特征还包括倒槽锋生、 台风北侧3条螺旋雨带北移汇入及地形迎风坡处的列车效应， 导致山东中部远距离暴雨发生。 孙莎莎等（2023）对台风摩羯引发的山东持续性强降水天气过程进行了分析， 认为冷空气与台风相互作用阶段主要强降水落区位于台风前进方向及右侧的螺旋雨带上， 该螺旋雨带的发展与冷空气侵入锋生作用及地形分布有关。 柳龙生和许映龙（2024）分析了登陆台风“暹芭”残涡长时间维持并且产生大范围降水的成因， 结果表明， 双低空急流的耦合形成的垂直风切变和水汽辐合为暴雨的发生和维持提供了良好的动力条件。高空冷涡携带的冷空气侵入“暹芭”残涡使其斜压性增大， 边界层东风急流使得850 hPa以下层结不稳定度显著增大， 为暴雨的发生和维持提供了不稳定能量条件。
上述关于中高纬度台风暴雨的研究大多集中在天气尺度， 对于台风造成的中小尺度暴雨发生演变特征的研究较少， 也是业务数值预报的难点（ 陈梅等， 2025； 董泽新等， 2025）。2018年8月第14号台风“摩羯”北上影响山东， 造成山东大范围暴雨、 大暴雨天气， 山东省过程降水量分布呈现出“圆形”暴雨落区。其中， 14日白天到夜间在台风外围的鲁东南地区出现细长的螺旋雨带， 造成鲁东南地区多地出现短时强降水和局地性大暴雨， 该带状暴雨应属于台风外围螺旋次雨带（ Houze， 2010）。外围的螺旋雨带一般是由涡旋的动力过程和环境主导的（ Wang et al， 2009； Li and Wang， 2012）。台风“摩羯”影响山东期间的外围螺旋雨带首先在山东中部形成， 并在向东移动的过程中逐渐发展， 形成一条线状对流系统。由于该雨带尺度较小， 对于数值预报和预报员的预报难度均较大。那么， 该雨带是如何形成的？其发展演变过程如何？本文将通过观测分析和数值试验的方法， 对台风东南侧外围螺旋雨带的成因进行研究。

2 数据来源及数值试验设计

2.1　数据来源

文中所用观测资料包括来自天擎气象大数据云平台的2018年8月13 -16日山东省约1550个地面观测站逐小时降水量资料、 地面和高空观测资料、 “摩羯”台风路径资料； 山东省潍坊、 临沂雷达组合反射率资料， 雷达数据空间分辨率250 m， 时间分辨率为6 min； 山东及周边省份雷达组合反射率和回波顶高拼图资料， 该数据由山东省气象科学研究所研制， 数据水平分辨率0.01°， 时间分辨率6 min； 基于WRF模式及其Hybrid-3DVAR资料同化系统的数值预报结果， 同化的观测资料包括全国范围的国家级地面观测站、 探空、 AMDAR飞机报、 GPS/MET水汽资料。
文中使用的地图是基于中华人民共和国自然资源部地图技术审查中心标准地图服务系统下载的审图号为GS（2017）3320号的中国地图制作， 底图无修改。

2.2　模式系统设置

利用美国国家大气研究中心开发的WRF-ARW3.6.1及其Hybrid-3DVAR（three-dimensional variational）资料同化系统（ Wang et al， 2008a， 2008b； Li et al， 2012； 高山红等， 2014）， 对台风“摩羯”进行数值研究。模式采用12 km、 4 km单向嵌套网格， 垂直分44层。WRF模式中心点位于（36.5°N， 116.5°E）， 12 km外层网格点数为316×278（模式覆盖区域范围约3792 km×3336 km）， 4 km内层网格点数为331×250（模式覆盖区域范围约1324 km×1000 km）。WRF确定性预报采用的微物理过程为Lin方案， 积云对流参数化方案为K-F方案， 陆面参数化方案为YSU方案。
采用随机扰动方法产生集合预报扰动初始场， 集合预报为12 km共24个成员。利用ETKF方法进行集合订正， 为Hybrid-3DVAR同化提供流依赖的背景误差， 全部取流依赖的误差协方差。集合预报采用8组不同的参数化方案。采用美国GFS 0.5°×0.5°的全球实时分析和预报场作为模式背景场资料， 模式自2018年8月12日08:00（北京时， 下同）启动Hybrid-3DVAR/ETKF循环， 模式仅对外层12 km网格进行资料同化， 同化的观测资料包括全国范围的国家级地面观测站、 探空、 AMDAR飞机报、 GPS/MET水汽资料， 每6 h同化一次， 同化循环12 h后开始预报， 预报时效72 h。模式同化的AMDAR飞机报资料一共4075份。

2.3　对比试验设计

根据 盛春岩等（2021）对台风“摩羯”个例的数值试验结果， 全部取流依赖的误差协方差并采用45 min资料同化时间窗对台风路径和降水预报效果最好。为对比分析鲁中地区螺旋雨带的成因， 从而更好地认识台风局地强降水的发生机制， 同时为了试验AMDAR飞机报资料同化对本次台风个例数值预报的影响（ 王瑞文等， 2017）， 这里设计了两组对比试验， 具体如下：
试验1： Hybrid-3DVAR同化时全部取流依赖的误差协方差， 同化所有的观测资料， 资料同化时间窗为45 min。
试验2： 以试验1为基础， 但不同化AMDAR飞机报资料。
以下重点针对4 km网格的数值试验结果进行分析。

3 过程概况及螺旋雨带对流演变特征分析

3.1　降水概况

2018年第14号台风“摩羯”于8月8日14:00生成于西太平洋海面上， 即19.4°N， 133.5°E， 强度等级为热带风暴级， 中心附近最大风力8级（18 m∙s -1）， 中心最低气压为998 hPa。台风生成后整体向西北方向移动， 强度逐渐加强， 于8月13 -16日登陆北上影响山东， 台风登陆山东后转向北偏东方向移动， 台风中心到达鲁西北后又转为偏东方向移动， 进入渤海。台风“摩羯”造成山东大范围暴雨、 大暴雨天气。山东全省平均降水量69.3 mm， 最大降水量出现在潍坊市昌乐县乔官镇［ 图1（a）］， 为328.0 mm， 最大小时雨强为120.6 mm。从24 h降水实况看， 13日08:00至14日08:00大暴雨主要出现在济宁和潍坊的寿光一带［ 图1（b）］， 14日08:00至15日08:00大暴雨主要出现在鲁西北和鲁东南的日照、 临沂部分地区［图 1（c）、 1（d）］， 昌乐（173.7 mm）、 陵城（171.0 mm）日降水量突破本站历史极值， 宁津（225.6 mm）、 德州（177.2 mm）日降水量突破本站8月历史极值。
图1 2018年8月13日08:00至16日20:00山东省地面观测站降水量分布（a）， 13日08:00至14日08:00（b）、 14日08:00至15日08:00（c） 、 14日08:00至15日08:00（d）山东省地面观测站24 h降水量分布

Fig.1 Total rainfall amount （shading， unit： mm） caused by Typhoon Yagi from 08:00 on 13 to 20:00 on 16 August in 2018 （colored areas） （a）， the 24-hour accumulated rainfall from 08:00 on 13 to 08:00 on 14（b）， from 08:00 on 14 to 08:00 on 15（c）， and the distribution of the 24-hour accumulated rainfall amount at ground-based meteorological stations in Shandong from 08:00 on 14 to 08： 00 on 15 August （d）.Unit： mm.The triangular symbol in the figures is the location of Jinan

3.2　雷达回波演变特征分析

为分析台风“摩羯”影响山东的外围螺旋雨带的发生特征， 对14 -15日的雷达回波演变特征进行了分析。由于螺旋雨带发生在鲁中地区， 并向北偏东方向移动发展， 山东潍坊雷达对螺旋雨带的发生演变过程有较好的观测， 位于鲁东南的临沂雷达对螺旋雨带后期的演变有较好的观测。根据雷达组合反射率演变， 可以将产生螺旋雨带的对流系统分为以下四个阶段。

3.2.1　对流初生阶段

由潍坊雷达组合反射率演变特征可以发现， 14日12:00前后［ 图2（a）］， 鲁中地区开始有局地对流系统生成， 局地对流系统首先沿南北方向组织发展， 形成多条弱的南北向线状回波， 并缓慢向北移动发展。各线状回波南部不断有新生的对流单体， 并向北合并到线状回波中。其中， 位于泰安至济宁方向的线状回波强度相对较强， 最强回波强度在45 dBZ以上， 线状回波向北偏东方向移动发展， 其东部的线状回波向北发展， 东西向位置少动。
图2 2018年8月14日下午山东潍坊雷达（a~g）、 临沂雷达（h）组合反射率演变（单位： dBZ）， 沿带状回波超过35 dBZ的回波顶高、 回波面积时间演变（i）（a）14日12:31， （b）14日13:59， （c）14日15:27， （d）14日16:30， （e） 14日17:30， （f）14日18:30， （g）14日20:28， （h）15日00:57

Fig.2 Evolution of the composite radar reflectivity （unit： dBZ） of Weifang radar（a~g） and Linyi radar （h） in Shandong at 12:31 （a）， 13:59（b）， 15:27（c）， 16:30（d）， 17:30（e）， 18:30 （f）， 20:28（g） on 14 and 00:57 on 15（h） August， 2018， time evolution of the radar echo tops and areas exceeding 35 dBZ along the linear/spiral rainbands （i）

3.2.2　组织发展阶段

14:00前后［ 图2（b）］， 泰安一带的线状回波向北偏东移动发展， 其北段追上前部的线状回波， 二者合并， 随后， 其中部和南部逐步与东部线状回波合并， 15:27前后［ 图2（c）］， 两条线状回波完全合并， 合并后东部线状回波强度显著加强， 最强回波强度达50 dBZ以上， 空间尺度超过200 km， 形成一条较强的线状中尺度对流系统（ 王晓芳和崔春光， 2012， 以下简称线状MCS）， 螺旋雨带初步形成。同时， 在山东东部沂源至蒙阴一带有新的对流单体沿南北向形成， 并逐渐组织发展成一条新的线状MCS， 南侧有多条由对流单体组成的对流线。线状MCS仍然以向北移动发展为主， 南部不断有新生对流单体合并到线状MCS中。西部较强的线状MCS向北发展的同时向东移动， 16:00 -16:30前后， 线状MCS南段与周围多条局地对流线合并［ 图2（d）］， 随后西部线状MCS的北段东移与其前部的线状MCS合并［ 图2（e）］， 线状MCS强度再次加强， 形成明显的螺旋云带。

3.2.3　成熟阶段

随着线状MCS的发展加强， 线状强回波前部（东部）开始出现层状回波， 18:30最强回波中心达60 dBZ［ 图2（f）］， 降水随之增大。线状MCS仍以向北发展为主， 其东侧的层状回波向东发展， 范围不断扩大。可以看出， 螺旋雨带线状MCS为后向发展型（ Bluestein and Jain， 1985； Chappell， 1986）， 对流单体主要在线状对流系统后部（南部）发展， 且存在多次线状MCS由侧面（西部）合并发展的过程， 在发展成熟阶段线状MCS前侧出现层状回波， 表现出与前导层状（LS）降水MCS系统相似的特征（ Houze et al， 1990； Schiesser et al， 1995； Parker and Johnson， 2000； Rigo and Llasat， 2004， 2007； 王晓芳和崔春光， 2011）。
20:00 -21:00前后， 随着线状MCS东侧层状回波的发展扩大， 在层状回波与线状对流回波之间出现相对弱的回波过渡带（ Petter and Johnson， 2003； Parker and Johnson， 2000）， 此后线状MCS北段的强回波中心逐渐减弱， 演变为层状回波， 其南部临沂至枣庄一带不断有新生单体发展合并到线状MCS， 强回波带向南偏东方向发展， 鲁东南地区多地出现短时强降水［ 图2（g）］。

3.2.4　减弱消亡阶段

15日00:00后［ 图2（h）］， 线状MCS北段回波逐渐减弱， 仅剩下南段回波， 局地强降水仍然继续， 15日04:00后， 回波逐渐减弱并缓慢移出山东。
分析螺旋雨带发生发展过程中雷达回波顶高演变特征发现［ 图2（i）］， 14日12:00对流初生阶段， 鲁中地区的带状回波顶高均在10 km以下。13:00 -14:00， 随着局地对流系统的发展， 线状对流系统回波顶高升高到约12 km高度， 35 dBZ以上回波面积超过5000 km 2。16:00前后， 鲁中强回波带合并后进一步增强， 较强回波顶高达到15 km， 35 dBZ以上回波面积超过8000 km 2。17:00前后回波进一步增强， 局地强回波顶高达17 km， 35 dBZ以上回波面积超过10000 km 2。此时， 整个线状MCS的回波顶高大部分在10 km以上。19:00后， 随着对流系统的发展， 线状MCS前部出现层状回波， 回波宽度逐渐变大， 回波顶高均在10 km以上， 此时MCS发展旺盛， 35 dBZ以上回波面积超过10000 km 2， 达到最大， 系统已发展成熟。可以看出， 随着MCS的发展和加强， 回波顶高的高度也越来越高， 显示出MCS自低层向高层发展的过程。
15日01:00起， 回波顶减小到15 km左右。15日03:00后， 回波超过35 dBZ的区域减小到7000 km 2以下， 对流系统逐渐减弱。

3.3　逐小时降水演变特征分析

自14日12:00起， 随着鲁中地区MCS的发展， 沿MCS逐渐出现降水。由14日下午山东省地面观测站1 h降水量演变（ 图3）可以发现， 鲁中降水首先在线状MCS附近出现。线状MCS初生和发展阶段， 1 h降水量总体较弱， 降水范围稍大［ 图3（a）］。在MCS发展增强过程中， 降水主要集中在线状MCS影响区域， 呈南北向带状分布， 雨强逐渐增强。18:00 -19:00［ 图3（b）］， 随着两条线状回波合并发展和螺旋云带的形成， 对流发展成熟， 在线状MCS东侧开始出现层状云回波， 降水也增强， 沿线状MCS多地出现短时强降水。20:00［ 图3（c）］， 线状MCS处于发展旺盛时期， 随着南段回波的合并加强， 鲁东南地区降水也增强， 多站出现小时降水量50 mm以上的短时强降水。21:00后［ 图3（d）~（e）］， 线状MCS北段变弱， 而南段强回波不断发展， 造成鲁东南出现较强局地短时强降水。15日04:00［ 图3（f）］后， 随着MCS减弱并缓慢移出山东， 降水普遍减弱。
图3 8月14—15日山东省地面观测站逐小时降水分布特征（单位： mm）（a）14日14:00， （b）14日19:00， （c）14日20:00， （d）14日23:00， （e）15日03:00， （f）15日04:00

Fig.3 Distribution of hourly precipitation （unit： mm） from the ground-based meteorological stations in Shandong at14:00 on August 14 （a）， 19:00 on August 14 （b）， 20:00 on August 14 （c）， 23:00 on August 14 （d）， 03:00 on August 15 （e） and 04:00 on August 15 （f）

4 数值预报结果分析

4.1　台风强度和路径预报检验

为了验证不同数值试验的台风强度和路径预报， 将不同数值试验的台风中心附近气压和台风路径预报与观测资料进行了检验分析。由 图4（a）可见， 试验1和试验2对于台风路径的预报有着类似的轨迹， 但试验1预报总体更偏北， 特别在后期影响山东期间预报与实况更为接近。对两个试验预报的台风路径和中心气压检验结果表明， 从13日20:00到15日02:00， 试验1和试验2的台风强度预报较实况偏强约12 hPa［ 图4（b）］， 试验2的强度预报误差小于试验1。从台风路径预报误差看［ 图4（a）和（c）］， 13日20:00至14日05:00， 试验1和试验2的路径预报结果均较好， 14日08:00至15日02:00， 两次试验的路径预报误差均增大， 试验2的路径预报误差大于试验1。
图4 试验1（Exp 1）和试验2（Exp 2）预报的台风路径和强度检验（a）台风路径预报和实况， （b）台风中心气压预报误差时间演变曲线， （c）台风路径预报误差时间演变曲线

Fig.4 Track and intensity forecast of Exp 1 and Exp 2.（a） the track forecasts and observation data from CMA， （b） errors of pressure forecast near the center of typhoon by Exp 1 and Exp 2， （c） errors of track forecast of typhoon by Exp 1 and Exp 2

4.2　降水预报分析

对于14日08:00 -20:00降水量［ 图5（a）］的预报， 试验1预报的强降水主要位于鲁西北地区［ 图5（c）］， 降水落区和强度与实况均较吻合。试验2预报的强降水落区略偏南［ 图5（e）］， 位于鲁西的聊城附近。不同试验预报的14日20:00至15日08:00降水量差异更大， 试验1预报的降水量［ 图5（d）］与实况［ 图5（b）］最为吻合， 预报出鲁中东部的南北向螺旋雨带暴雨， 但预报的降水北段较实况偏强。而试验2预报的强降水主要位于鲁西地区［ 图5（f）］， 未能预报出台风外围的螺旋中尺度雨带， 与实况差异较大。
图5 不同试验逐12 h降水量预报与实况对比（单位： mm）（a）14日08:00 -20:00降水量实况， （b）14日20:00至15日08:00降水量实况， （c）试验1 14日08:00 -20:00降水量预报， （d）试验1 14日20:00至15日08:00降水量预报， （e）试验2 14日08:00 -20:00降水量预报， （f）试验2 14日20:00至15日08:00降水量预报

Fig.5 Comparisons of the 12-hour accumulated rainfall （unit： mm） between the forecasts and the observations， the observations （a）， forecasts of Exp 1（c） and Exp 2（e） from 08:00 to 20:00 on August 14， and the observations （b）， forecasts of Exp 1（d） and Exp 2（f） from 20:00 on August 14 to 08:00 on August 15

为准确对比试验1和试验2的降水预报差异， 利用山东省1550个地面观测站， 对试验1和试验2的24 h分段降水量预报进行了晴雨预报评分和分级TS评分。
表1给出了不同试验24 h分段降水量晴雨和不同等级预报TS评分。从 表1中可以发现， 试验1和试验2的晴雨预报差异不大。对于中雨以上的强降水预报， 试验1的TS评分明显高于试验2。
表1 不同试验 24 h分段降水量预报 TS评分

Table 1 Threat scores for the 24-hour accumulated rainfall forecasts in different experiments

预报时效 试验名称 晴雨 中雨 大雨 暴雨 大暴雨
12~36 h 试验1 91.70 31.74 22.60 16.37 9.91
试验2 92.09 27.98 12.07 11.38 8.68
36~60 h 试验1 86.31 17.73 12.72 17.6 31.54
试验2 81.36 12.44 6.16 4.71 11.28
综上分析可见， 试验1对14日白天的台风路径和降水给出了较好的预报， 但降水量预报较实况偏强。下面将基于试验1（以下简称模式）的预报结果， 对台风外围螺旋雨带的成因做进一步分析。

4.3　模式预报的雷达组合反射率演变分析

为进一步分析模式对于线状MCS发展演变特征的预报情况， 对模式预报结果诊断的雷达组合反射率预报产品［ 图6（b）， （d）， （f）， （h）， （j）， （l）］与山东省雷达组合反射率拼图实况［ 图6（a）， （c）， （e）， （g）， （i）， （k）］进行分析发现， 在14日中午前后， 模式预报的鲁中地区出现多条线状回波［ 图6（b）］， 与雷达组合反射率拼图实况［ 图6（a）］基本一致。模式预报的线状回波缓慢东移发展， 15:00前后两条线状回波北段在鲁中合并［ 图6（d）］， 并继续东移发展。17:00 -18:00［ 图6（f）］， 模式预报的多条线状回波北段在鲁中东部合并发展， 19:00前后形成一条较强的线状MCS影响鲁中东部地区［ 图6（h）］， 螺旋雨带初步形成。
图6 2018年8月14日雷达组合反射率拼图实况及试验1预报结果诊断的雷达组合反射率（单位： dBZ）演变（a）13:00实况， （b）13:00预报， （c）15:00实况， （d）15:00预报， （e）17:00实况， （f）17:00预报， （g）19:00实况， （h）19:00预报， （i）21:00实况， （j）21:00预报， （k）23:00实况， （l）23:00预报

Fig.6 The composite radar reflectivity mosaics （unit： mm）of the （a， c， e， g， i， k） observations and （b， d， f， h， j， l） forecasts from Exp 1 at （a， b） 13:00， （c， d） 15:00， （e， f） 17:00， （g， h） 19:00， （i， j） 21:00 and （k， l） 23:00 on August 14

19:00后， 模式预报的线状MCS北段强烈发展， 在线状MCS东部出现层状回波， 南段回波强度进一步加强［ 图6（i）~（l）］。此时线状MCS处于发展成熟阶段， 沿线状MCS出现短时强降水。15日04:00后， 线状MCS逐渐减弱消散。可以发现， 模式较好地预报出鲁中地区线状MCS发生、 合并发展、 成熟和消亡的过程， 预报与实况较一致。
通过雷达组合反射率实况与预报的对比可以发现， 试验1捕捉到了螺旋雨带的主要特征和发展过程， 但台风预报强度强于实际台风强度， 这与降水量预报检验结果一致。

5 螺旋雨带成因分析

5.1　螺旋雨带发生的天气尺度系统分析

分析模式预报的环流形势场（ 图7）可以发现， 8月14日上午台风“摩羯”环流中心主要位于鲁西地区并缓慢北移， 各层等温线与等位势高度线基本重合， 台风基本为正压结构。鲁中地区850~500 hPa为一致的偏南风， 950 hPa为东南风。随着台风的移动， 14日下午， 鲁中地区500 hPa以上转为西南风， 700~850 hPa鲁中地区为偏南风、 鲁西南地区为西南风与偏南风气流， 950 hPa为台风东南侧的西南风、 偏南风或东南风气流， 台风中心南侧与其东侧风场存在辐合。风场随高度顺时针旋转， 整个大气环境有利于对流系统发生发展， 对流主要发生在950 hPa以下低空西南风和偏南风、 以及偏南风和东南风气流辐合中。14日14:00后500 hPa高空冷空气中心略微南掉， 等温线与等位势高度线出现一定夹角［ 图7（d）］， 表明14日下午到夜间， 500 hPa高空有冷空气向鲁中地区输送， 大气为上干冷下暖湿的不稳定层结， 有利于对流和强降水的发生发展（乔春贵和王国安， 2023）。
图7 试验1预报的14日山东上空大气位势高度场（黑色实线， 单位： dagpm）、 温度场（红色实线， 单位： ℃）和风场（箭头， 单位： m∙s -1）分布（a） 11:00 300 hPa， （b） 17:00 300 hPa， （c） 11:00 500 hPa， （d） 17:00 500 hPa， （e） 11:00 700 hPa， （f） 17:00 700 hPa， （g） 11:00 850 hPa， （h） 17:00 850 hPa， （i） 11:00 950 hPa， （j） 17:00 950 hPa

Fig.7 Atmospheric geopotential height fields （black solid lines， unit： dagpm）， temperature fields （red solid lines， unit： ℃） and wind fields （arrows， unit： m·s -1） over Shandong forecasted in Exp 1 at （a， b） 300 hPa， （c， d） 500 hPa， （e， f） 700 hPa and （g， h） 850 hPa at 11:00 （a， c， e， g） and 17:00 （b， d， f， h） on August 14

5.2　大气垂直动力场和湿度场分析

为分析螺旋雨带发生过程中的大气垂直运动和湿度场特征， 沿对流系统发生的位置36°N - 36.5°N作东西向垂直剖面， 对模式预报的风场、 垂直运动场和90%以上湿度区（ 图8中阴影区）的演变特征进行了分析。由 图8可以发现， 14日13:00 - 15:00鲁中地区对流初生发展阶段［ 图8（a）］， 沿36°N剖面可见两个弱的垂直上升运动区， 位于118°E - 118.5°E上空600~700 hPa高度， 高空为西南风， 近地层大气以偏南风为主， 900 hPa以下有东南风和偏南风的辐合， 分别对应 图6（b）和（d）中两条带状雷达回波的上升区。对流系统东移过程中不断发展加强， 19:00对流系统发展增强， 在118.7°E附近有明显上升运动［ 图8（b）］， 最大垂直速度达6 m∙s -1， 近地层900 hPa以下为东南风和偏南风的辐合。
图8 试验1预报的沿36°N -36.5°N的大气风场（黑色风向杆， 单位： m∙s -1）、 温度场（黑色实线， 单位： ℃）和垂直速度场（红色实线和虚线， 单位： m∙s -1）剖面（绿色阴影区为相对湿度超过90%的区域）（a）14日15:00沿36°N剖面， （b）14日19:00沿36°N剖面， （c）14日21:00沿36.5°N剖面， （d）14日23:00沿36°N剖面， （e）15日00:00沿36.5°N剖面， （f）15日02:00沿36.5°N剖面

Fig.8 Cross-sections of the atmospheric wind fields （black wind vectors， unit： m∙s -1）， temperature fields （black solid lines， unit： ℃） and vertical velocity fields （red solid and dashed lines， unit： m·s -1） forecasted of Exp 1 along 36°N -36.5°N （the green shaded areas represent the areas with the relative humidity exceeding 90%）.（a） 15:00 on 14 along 36°N， （b） 19:00 on 14 along 36°N， （c） 21:00 on 14 along 36.5°N， （d） 23:00 on 14 along 36°N， （e） 00:00 on 15 along 36.5°N， （f） 02:00 on 15 along 36.5°N

14日21:00［ 图8（c）］， 线状MCS发展旺盛， 最大上升运动达12 m∙s -1， 垂直上升运动区达200 hPa以上， 近地层仍然有风的辐合。此时为线状MCS发展旺盛阶段， 在线状MCS两侧和中部600 hPa以下出现了弱的冷干下沉气流， 从 图8（c）中的等温线（黑色实线）来看， 在对流系统前部600~750 hPa高度、 对流系统后部700 hPa附近出现弱的冷空气下沉， 对应 图7中500 hPa存在冷平流向鲁中地区输送， 同时， 对流系统的下沉气流区均对应冷下沉气流， 因此， 此时的下沉冷空气应是500 hPa高空冷空气向下侵入和对流系统下沉气流共同造成的。
15日00:00［ 图8（e）］线状MCS再次加强， 最大上升运动达14 m∙s -1， 高度达100 hPa， 近地层东南风和偏南风的辐合更加明显。同时， 线状MCS前侧约500 hPa到地面均为下沉气流， 强度也增强。整个对流系统发展过程中表现出明显的局地性， 900 hPa以下一直伴有东南风和偏南风的辐合。15日01:00 -02:00， 600 hPa以上高度的对流区随高空引导气流快速东移， 在上升运动区下部500 hPa到地面主要为下沉气流， 对流系统迅速减弱。
由90%以上高湿区（ 图8中阴影区）的演变可以发现， 在对流系统发生发展过程中， 850 hPa以下的近地层整个大气的相对湿度基本都在90%以上， 维持较高的湿度， 高空的相对湿度大值区主要在对流辐合上升区， 表明对流发生时近地层850 hPa以下为台风周围的高温高湿大气， 有利于强降水发生。
为进一步分析台风外围螺旋雨带成因， 同时对试验2预报的山东上空大气动力场进行了对比分析。沿试验2预报的降水区南部36°N作垂直剖面可以发现（ 图9）， 试验2预报的对流系统偏西， 主要位于117°E以西的地区， 伴随着低空风的切变和辐合， 属于台风本体对流和降水。同时， 500 hPa高度冷平流也偏西（图略）。试验2预报的鲁中及东部地区近地层为一致的东南风， 无明显的风的切变和辐合。14日20:00前后预报出118°E附近上空出现弱上升运动［ 图9（d）］， 在600 hPa附近存在一定的风场辐合， 但近地层风场无明显的辐合抬升运动， 因此未触发局地强对流， 未能形成台风外围螺旋雨带和强降水。
图9 试验2预报的14日沿36°N的大气风场（黑色风向杆， 单位： m∙s -1）、 温度场（黑色实线， 单位： ℃）和垂直速度场（红色虚线， 单位： m∙s -1）剖面（绿色阴影区为相对湿度超过90%的区域）（a）14日15:00， （b）14日17:00， （c）14日19:00， （d）14日20:00， （e）14日21:00， （f）14日23:00

Fig.9 Cross-sections of the atmospheric wind fields （black wind vectors， unit： m∙s -1）， temperature fields （black solid lines， unit： ℃） and vertical velocity fields （red dashed lines， unit： m s -1） forecasted by Exp 1 along 36°N at 15:00 （a）， 17:00 （b）， 19:00 （c）， 20:00（d）， 21:00 （e） and 23:00 （f） on August 14 （the green shaded areas represent the areas with the relative humidity exceeding 90%）

5.3　对流发生和演变过程分析

分析对流系统的垂直运动场发现， 风场辐合主要发生在近地层， 垂直运动主要在850 hPa以上。为分析对流系统的发生演变过程以及水汽输送情况， 重点对不同高度风场、 垂直运动场以及水汽通量散度演变进行了分析， 结果发现， 台风“摩羯”周围的水汽通量强辐合区主要出现在台风中心附近， 与外围螺旋雨带相关的水汽通量辐合区主要集中在风场辐合线附近， 未发现有来自周围环境的大范围水汽输送带， 表明本次强降水的水汽来源主要为台风环流自身的高湿大气。
由 图10可以发现， 14日中午， 随着台风向北移动， 在鲁中地区950 hPa出现了台风中心东南侧的西南风和东侧东南风的辐合和切变， 沿辐合线激发出多条线状对流系统， 850 hPa以上有多个沿切变线的细长的垂直上升运动区， 水汽通量辐合区主要集中在沿切边线的垂直上升运动区［ 图10（a）， （b）］。随着台风的北上和对流系统的东移发展， 850 hPa的上升运动区也逐渐东移， 在风场辐合线附近形成一条细长的带状上升运动区［ 图10（c）~（f）］， 与雷达回波演变特征相一致。整个对流发展演变过程中， 水汽通量辐合区一直集中在沿风场切边线的垂直上升运动区（ 图10中绿色阴影区）。
图10 试验1预报的14日850 hPa的垂直运动（红色等值线， 单位： m∙s -1）、 水汽通量辐合［绿色阴影区， 单位： g·（s·cm 2·hPa） -1］和950 hPa风场（黑色风向杆， 单位： m∙s -1）演变（a）11:00， （b）13:00， （c）15:00， （d）17:00， （e）19:00， （f）21:00

Fig.10 The vertical motion at 850 hPa （red contour lines， unit： m s -1）， water vapor flux convergence［green shaded， unit： g·（s·cm 2·hPa） -1］and the evolution of the 950 hPa wind field （black wind vectors， unit： m∙s -1） forecasted in Exp.1 at 11:00（a）， 13:00（b）， 15:00 （c）， 17:00 （d）， 19:00 （e） and 21:00 （f） on August 14

5.4　对流触发形成过程分析

为进一步分析对流系统触发过程， 对对流初生和发展过程中的局地风场作了进一步分析。由 图11可以发现， 在鲁中对流发生前， 鲁中南部950 hPa到地面为一致的偏南风［ 图11（a）］， 鲁东南和半岛地区为东南风气流， 无局地辐合发生。随着台风的移动和风场的变化， 14日11:00前后在鲁中南部950 hPa率先出现台风中心东南侧的西南风和偏南风气流辐合， 以及局地的偏南风和东南风气流辐合［ 图11（b）］， 风场辐合动力抬升引起局地上升运动［ 图11（b）中红色等值线］， 此为对流初生。此后， 随着台风的移动和风场的变化， 台风中心东南侧的西南风与其东侧的偏南风气流、 偏南风与东南风气流之间不断形成多个局地风的辐合， 触发出多个局地对流单体［ 图11（c）~（f）］， 对流单体逐渐合并发展， 形成沿风场辐合线的线状MCS［ 图11（g）~（h）］。
图11 试验1预报的14日对流系统初生和发展过程850 hPa的垂直运动（等值线， 单位： m∙s -1）和950 hPa风场（黑色风向杆， 单位： m∙s -1）演变特征（a）10:00， （b）11:00， （c）12:00， （d）13:00， （e）15:00， （f）17:00， （g）21:00， （h）22:00

Fig.11 The vertical motion at 850 hPa （contour lines， unit： m s -1） and the evolution characteristics of the 950 hPa wind field （black wind vectors， unit： m∙s -1） during the initiation and development of the convective system forecasted in Exp1 at 10:00 （a）， 11:00 （b）， 12:00 （c）， 13:00 （d）， 15:00 （e）， 17:00 （f）， 21:00 （g） and 22:00 （h） on August 14

线状MCS形成后， 随环境风场向北移动， 后部不断有新对流单体形成并合并到线状MCS中。西侧处于西南风气流中的线状MCS形成后， 边向北发展边东移， 不断合并到东侧的线状MCS中， 线状MCS通过多次合并发展， 最后形成较强的螺旋雨带， 沿线状MCS多地产生局地强降水。

5.5　大气热力场分析

为分析对流系统发生过程中的大气热力场特征， 对山东上空大气的假相当位温演变特征进行了分析（ 图12）。从 图12中可以发现， 台风“摩羯”影响山东期间， 700 hPa以下中低层大气假相当位温随高度降低、 相对湿度较高， 大气存在明显的对流不稳定。自14日13:00起， 随着边界层局地风场辐合触发的大气垂直运动， 118°E上空约700 hPa附近出现假相当位温高值中心， 中心最大值达360 K， 假相当位温高值区同时为高湿区， 高层大气出现明显的对流不稳定。15:00［ 图12（a）］， 沿36°N的纬向剖面在118°E -118.5°E上空有两个假相当位温高值区和高湿区， 分别对应 图8（a）中的两个上升运动区， 700 hPa以上的大气出现对流不稳定。19:00［ 图12（b）］， 随着对流系统的发展， 沿36°N剖面的118.5°E -119°E上空假相当位温显著增强， 假相当位温高值区大气相对湿度均增加到90%以上， 假相当位温高值区上部大气的假相当位温梯度进一步增强， 表明在对流发展的上升运动区大气出现明显的对流不稳定。至15日凌晨［ 图12（c）~（d）］， 在对流系统东移发展过程中， 上升运动区始终对应着假相当位温高值中心， 其上部大气存在假相当位温随高度递减的梯度区， 并伴有近地层风的切变和辐合， 大气的对流不稳定区与上升运动区相一致， 表明近地层风场辐合触发了不稳定大气， 在大气上升过程中， 大气对流不稳定进一步增强， 为线状MCS的进一步发展提供了有利条件。15日00:00之后［ 图12（e）~（f）］， 高空的假相当位温梯度消失， 对流不稳定主要位于700 hPa以下的近地层， 对流逐渐减弱。
图12 试验1预报的沿36°N -36.5°N的大气假相当位温剖面（单位： K， 阴影区为相对湿度超过90%的区域）（a）14日15:00沿36°N剖面， （b）14日19:00沿36°N剖面， （c）14日21:00沿36.5°N剖面， （d）14日23:00沿36°N剖面， （e）15日00:00沿36.5°N剖面， （f）15日02:00沿36.5°N剖面

Fig.12 Cross-sections of the atmospheric pseudo-equivalent potential temperature （K）.The shaded areas represent the areas with the relative humidity exceeding 90%.（a） 15:00 on 14 along 36°N， （b） 19:00 on 14 along 36°N， （c） 21:00 on 14 along 36.5°N， （d） 23:00 on 14 along 36°N， （e） 00:00 on 15 along 36.5°N， （f） 02:00 on 15 along 36.5°N

6 结论

2018年第14号台风“摩羯”影响山东期间， 在台风东南侧鲁中以东地区出现了台风外围螺旋雨带， 造成鲁东南地区多地出现短时强降水。本文利用山东省雷达组合反射率资料、 逐小时降水量、 地面、 探空、 飞机报等资料， 通过资料分析与数值试验相结合， 对台风“摩羯”北上影响山东期间台风外围螺旋雨带的特征及成因进行了研究， 可以得出以下结论：
（1） 台风“摩羯”影响山东的外围螺旋雨带是由多条线状对流系统合并发展而成， 表现出较明显的前导层状（LS）降水线状MCS的特征， 即线状MCS由多个对流单体组成， 对流为后向发展， 南部不断有新生单体合并到线状对流中。另外， 存在多次较强线状MCS由侧面（西侧）并入线状MCS的过程， 导致线状MCS不断发展加强。发展成熟期线状强回波前部出现宽厚的层状降水回波， 对流发展高度在10 km以上， 在强对流线和次强层状回波区之间有一条弱的回波过渡带。强降水主要出现在线状对流系统成熟阶段。
（2） 对流发生过程中， 上升气流明显强于下沉气流。在成熟阶段， 线状MCS的前部低层出现干冷下沉气流， 导致线状MCS逐步减弱消亡。强降水水汽主要来自850 hPa以下的近地层大气， 水汽通量辐合主要集中在风场辐合线附近。
（3） 台风“摩羯”外围螺旋雨带发生在中低层高湿和对流不稳定大气中， 风随高度顺时针旋转， 为对流系统组织和发展提供了有利的大尺度环境条件。随着台风缓慢北上， 500 hPa高空有冷空气向下侵入， 对流系统的动力触发机制为900 hPa以下的风场辐合， 主要由台风中心南侧的西南风和偏南风气流、 以及偏南风和东南风气流形成的局地辐合触发局地对流。同化AMDAR飞机报资料可以改进WRF模式台风路径和风场预报， 准确预报出对流系统的动力触发机制， 从而准确预报出台风外围螺旋中尺度雨带的发生位置及强度。
本文详细分析了台风“摩羯”在山东造成的外围螺旋雨带的发生发展过程。研究发现， 台风周围存在高能高湿大气， 近地面风的辐合是引发局地对流的关键。山东中部为山区， 地形对对流系统的触发和发展是否有影响？此外， 台风外围螺旋雨带和本体螺旋雨带之间、 以及外螺旋雨带之间有什么区别？这些问题都值得进一步研究。

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