西北太平洋與北印度洋熱帶氣旋的觀測與數(shù)值模擬研究及其生成的統(tǒng)計分析.pdf

1、在過去的三十年間，由于多種較好觀測資料的整合使用，數(shù)值模式的發(fā)展，以及對影響熱帶氣旋路徑的物理過程和機制的了解等，熱帶氣旋的路徑預報取得了長足的進步。相比較而言，盡管運用了許多復雜的數(shù)值模式，對熱帶氣旋結(jié)構(gòu)和強度變化的預測水平仍然較低，其中一個重要原因就是與氣旋結(jié)構(gòu)和強度相關的物理過程還未被很女子理解。最近的研究表明熱帶氣旋的結(jié)構(gòu)和強度變化受相當多的物理機制影響，他們控制著氣旋中心結(jié)構(gòu)，與風暴同下墊面海洋以及周圍環(huán)境場之間的相互作用相聯(lián)

2、系。因此本論文著眼于使用各種觀測資料和數(shù)值模擬結(jié)果對臺風伊布都(2003)和臺風云娜(2004)的結(jié)構(gòu)和強度變化進行探討。 觀測分析表明，臺風伊布在菲律賓呂宋島以及中國廣東省的兩次登陸過程中，其強度依次經(jīng)歷加強，減弱，再加強，第二次減弱，最后消亡等階段，其眼壁在登陸呂宋島前后經(jīng)歷了收縮、替代、破壞和重組織過程。登陸中國前強對流總是發(fā)生在臺風路徑的左側(cè)，而其登陸呂宋島前卻集中在路徑右側(cè)，這種非對稱的對流分布也導致了降水分布的不對稱

3、特征。我們使用RAMS(Regional Atmospheric Modeling System)數(shù)值模式成功地模擬了伊布都在中國的登陸路徑和登陸時強度變化，臺風內(nèi)核動力和熱力結(jié)構(gòu)特征與前人對其它熱帶氣旋的模擬結(jié)果一致，模擬的云狀也類似于衛(wèi)星觀測，并成功再現(xiàn)出了和觀測一致的對流不對稱分布特征。進一步分析這種非對稱特征發(fā)現(xiàn)，模擬的風暴尺度水平風垂直切變影響了降雨的分布，冷空氣的作用以及PV混合使得臺風在登陸過程中PV結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯變化，并影

4、響著臺風中心的非對稱分布。邊界層過程相關的非對稱性會使得整個臺風的平均環(huán)流改變。同時，海陸交界處摩擦的不連續(xù)與潛熱通量也利于臺風產(chǎn)生明顯的非對稱性。另外，我們還使用MM5(Pennsylvania State University-National Center for Atmospheric Research fifth-generation Mesoscale Model)模式成功模擬了伊布都登陸呂宋島前后眼壁的收縮、崩潰和重組過程

5、，發(fā)現(xiàn)眼壁的收縮可能與登陸前海岸區(qū)域低層徑向風的增大有關；而眼壁的崩潰則與山脈地形的耗散以及水汽供應的切斷有關，同時還分析了渦旋Rossby波的變化特征。 對臺風云娜的高分辨率數(shù)值模擬仍采用MM5模式。模式結(jié)果成功捕捉到云娜的登陸和期間的強度變化，無論時間平均的水平結(jié)構(gòu)，瞬時水平結(jié)構(gòu)，還是垂直結(jié)構(gòu)，都表現(xiàn)出了同實際觀測以及他人研究結(jié)果的一致。通過分析眼壁的浮力作用，探討了眼壁中“熱塔”效應，發(fā)現(xiàn)這種“熱塔”盡管所占比例不高，但

6、卻擔負著眼壁中大量動量和熱量的向上輸送，以維持眼壁的發(fā)展。通過對渦動動能收支的分析，討論了諸如渦動動能通量散度、正壓過程、斜壓過程等對氣旋渦動變化的貢獻和作用。 另外，本論文還初步分析了夏季北印度洋和中國南海的熱帶氣旋生成的特點以及相關的環(huán)境特征，發(fā)現(xiàn)熱帶氣旋發(fā)生頻數(shù)與海表面溫度、山地分布等有著密切的關系。阿拉伯海地區(qū)熱帶氣旋主要集中形成在多山的印度半島西海岸，而由于夏季海表溫度相對較低使得熱帶氣旋在夏季基本不形成。南海的熱帶氣