西北太平洋与北印度洋热带气旋的观测与数值模拟研究及其生成的统计分析
在过去的三十年间，由于多种较好观测资料的整合使用，数值模式的发展，以及对影响热带气旋路径的物理过程和机制的了解等，热带气旋的路径预报取得了长足的进步。相比较而言，尽管运用了许多复杂的数值模式，对热带气旋结构和强度变化的预测水平仍然较低，其中一个重要原因就是与气旋结构和强度相关的物理过程还未被很女子理解。最近的研究表明热带气旋的结构和强度变化受相当多的物理机制影响，他们控制着气旋中心结构，与风暴同下垫面海洋以及周围环境场之间的相互作用相联系。因此本论文着眼于使用各种观测资料和数值模拟结果对台风伊布都(2003)和台风云娜(2004)的结构和强度变化进行探讨。
观测分析表明，台风伊布在菲律宾吕宋岛以及中国广东省的两次登陆过程中，其强度依次经历加强，减弱，再加强，第二次减弱，最后消亡等阶段，其眼壁在登陆吕宋岛前后经历了收缩、替代、破坏和重组织过程。登陆中国前强对流总是发生在台风路径的左侧，而其登陆吕宋岛前却集中在路径右侧，这种非对称的对流分布也导致了降水分布的不对称特征。我们使用RAMS(Regional Atmospheric Modeling System)数值模式成功地模拟了伊布都在中国的登陆路径和登陆时强度变化，台风内核动力和热力结构特征与前人对其它热带气旋的模拟结果一致，模拟的云状也类似于卫星观测，并成功再现出了和观测一致的对流不对称分布特征。进一步分析这种非对称特征发现，模拟的风暴尺度水平风垂直切变影响了降雨的分布，冷空气的作用以及PV混合使得台风在登陆过程中PV结构产生明显变化，并影响着台风中心的非对称分布。边界层过程相关的非对称性会使得整个台风的平均环流改变。同时，海陆交界处摩擦的不连续与潜热通量也利于台风产生明显的非对称性。另外，我们还使用MM5(Pennsylvania State University-National Center for Atmospheric Research fifth-generation Mesoscale Model)模式成功模拟了伊布都登陆吕宋岛前后眼壁的收缩、崩溃和重组过程，发现眼壁的收缩可能与登陆前海岸区域低层径向风的增大有关；而眼壁的崩溃则与山脉地形的耗散以及水汽供应的切断有关，同时还分析了涡旋Rossby波的变化特征。
对台风云娜的高分辨率数值模拟仍采用MM5模式。模式结果成功捕捉到云娜的登陆和期间的强度变化，无论时间平均的水平结构，瞬时水平结构，还是垂直结构，都表现出了同实际观测以及他人研究结果的一致。通过分析眼壁的浮力作用，探讨了眼壁中“热塔”效应，发现这种“热塔”尽管所占比例不高，但却担负着眼壁中大量动量和热量的向上输送，以维持眼壁的发展。通过对涡动动能收支的分析，讨论了诸如涡动动能通量散度、正压过程、斜压过程等对气旋涡动变化的贡献和作用。
另外，本论文还初步分析了夏季北印度洋和中国南海的热带气旋生成的特点以及相关的环境特征，发现热带气旋发生频数与海表面温度、山地分布等有着密切的关系。阿拉伯海地区热带气旋主要集中形成在多山的印度半岛西海岸，而由于夏季海表温度相对较低使得热带气旋在夏季基本不形成。南海的热带气旋主要生成于南海东北部，靠近吕宋岛而远离中南半岛东岸，这主要是由于此区域受夏季风影响的结果。孟加拉湾的热带气旋主要形成于孟加拉湾的北部和西北部，季风，南海扰动的像西传播以及局地大尺度涡旋等都与此区域热带气旋的生成相关。
台风;数值模拟;结构特征;强度变化;热带气旋;热塔效应
中国海洋大学
硕士
气象学
傅刚;谢尚平
2006
中文
P444;P732
119
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）