【摘要】：熱帶氣旋(Tropical Cyclone,TC)內(nèi)核區(qū)的對(duì)流活動(dòng)不僅能夠提供潛熱釋放,還可以輸送質(zhì)量和動(dòng)量,是TC維持和增強(qiáng)的重要因素之一。本文首先利用美國(guó)國(guó)防氣象衛(wèi)星(DMSP)的專用微波輻射計(jì)(SSM/I)和熱帶降雨測(cè)量計(jì)劃任務(wù)衛(wèi)星(TRMM)的微波輻射計(jì)(TMI)資料分析了西北太平洋熱帶氣旋不同強(qiáng)度變化階段和迅速增強(qiáng)(Rapid Intensification,RI)前后內(nèi)核區(qū)85 GHz和37 GHz的微波亮溫特征及其在RI預(yù)報(bào)中的應(yīng)用,然后類似統(tǒng)計(jì)動(dòng)力預(yù)報(bào)模型(STIPS)方案,建立了一個(gè)西北太平洋TC強(qiáng)度估計(jì)模型,分析了內(nèi)核區(qū)85 GHz和37 GHz微波信號(hào)在TC強(qiáng)度預(yù)報(bào)中的應(yīng)用。主要結(jié)論如下:(1)弱風(fēng)切變環(huán)境下,RI階段TC與其他強(qiáng)度變化階段TC相比,內(nèi)核區(qū)反映對(duì)流和降水的微波亮溫主要集中于風(fēng)切變的左側(cè)區(qū)域,且平均面積比右側(cè)大。在RI發(fā)生前12小時(shí),190-225 K、225-250 K的85 GHz極化修正溫度(PCT)和260-270 K的37 GHz極化修正溫度面積分別不超過(guò)內(nèi)核區(qū)總面積的30%、50%和60%。隨著RI的發(fā)生,亮溫會(huì)由切變左側(cè)逐漸向中心附近移動(dòng)形成環(huán)形。此外,RI階段內(nèi)核區(qū)PCT85最小值小于190 K的頻率高于其他強(qiáng)度變化階段,PCT37最小值小于250 K的頻率也高于除迅速衰減外的其他階段,且這二者在RI發(fā)生前均有增加趨勢(shì)。(2)強(qiáng)風(fēng)切變環(huán)境下,RI階段TC內(nèi)核區(qū)反映對(duì)流和降水的微波亮溫主要集中在逆風(fēng)切變區(qū),其中強(qiáng)散射信號(hào)在順逆風(fēng)切變兩側(cè)平均面積差均比其他強(qiáng)度變化階段TC大。在RI發(fā)生前12小時(shí),225-250 K的PCT85面積不超過(guò)總面積的40%。隨著RI的發(fā)生,僅225-250 K的PCT85和260-270 K的PCT37出現(xiàn)了近似環(huán)形的特征。此外,RI階段TC內(nèi)核區(qū)PCT85和PCT37最小值分別小于190K和250 K的頻率明顯高于其他強(qiáng)度變化階段TC,但前者在RI發(fā)生前后變化較小,而后者在RI發(fā)生前先減小而RI發(fā)生后增大。(3)利用亮溫特征對(duì)RI預(yù)報(bào)的結(jié)果表明,弱風(fēng)切變下當(dāng)內(nèi)核區(qū)切變左側(cè)小于190 K、190-225 K的PCT85和260-270 K的PCT37面積比分別同時(shí)比右側(cè)大0.5%、2%和5%時(shí),RI出現(xiàn)的頻率比氣候平均值提高了一倍左右,強(qiáng)風(fēng)切變下當(dāng)內(nèi)核區(qū)逆切變區(qū)小于190 K、190-225 K的PCT85和小于260 K的PCT37面積比同時(shí)比順切變區(qū)大0.6%時(shí),RI出現(xiàn)的頻率比氣候平均值提高了兩倍左右。在使用單一亮溫特征對(duì)RI進(jìn)行識(shí)別時(shí),小于190 K的PCT85面積特征在強(qiáng)弱切變下預(yù)報(bào)效果均較好。(4)TC強(qiáng)度估計(jì)模型的評(píng)估結(jié)果表明,在弱、強(qiáng)風(fēng)切變環(huán)境下,加入內(nèi)核區(qū)微波亮溫因子的預(yù)報(bào)結(jié)果均好于未加入微波因子,但強(qiáng)風(fēng)切變時(shí)的結(jié)果改善程度小于弱風(fēng)切變的結(jié)果。在獨(dú)立樣本擬合試驗(yàn)中,加入微波因子后弱風(fēng)切變下各時(shí)刻預(yù)報(bào)結(jié)果均提升了4%以上,其中12小時(shí)和72小時(shí)的結(jié)果改善較為明顯,強(qiáng)風(fēng)切變下各時(shí)刻的預(yù)報(bào)結(jié)果提升幅度均低于4%,其中36小時(shí)至60小時(shí)結(jié)果改善較大。個(gè)例強(qiáng)度模擬結(jié)果顯示,加入微波因子后,弱、強(qiáng)風(fēng)切變環(huán)境下的預(yù)報(bào)結(jié)果均有所改進(jìn),其中未發(fā)生RI的個(gè)例強(qiáng)度預(yù)報(bào)改善較大,而發(fā)生RI的個(gè)例則改善較小。
【圖文】：

系統(tǒng)里中等大小雨滴的散射信號(hào)。圖 3.2 為不同強(qiáng)度變化階段 TC 內(nèi)核區(qū) PCT85 頻率的合成空間分布，這里圖的中心為 TC 中心，分辨率為 8 km，風(fēng)切變方向向上。從圖中可見(jiàn)，小于 190 K的 PCT85 在 RI 階段主要集中在內(nèi)核區(qū) 0.5°以內(nèi)逆順風(fēng)切變的左側(cè)，呈狹長(zhǎng)狀，在 RW 階段則對(duì)稱分布于 TC 中心周圍 0.5°內(nèi)，其它強(qiáng)度變化階段中信號(hào)較弱，特征不明顯。190-225 K 的 PCT85 在 RI 階段主要集中在順風(fēng)切變左側(cè) 0.5°附近，而 RW 階段的集中區(qū)域在逆風(fēng)切變左側(cè)明顯擴(kuò)大，SW、N 和 SI 階段主要集中在0.5-1.0°順風(fēng)切變右側(cè)以外的內(nèi)核區(qū)里，分布比較均勻。225-250 K 的 PCT85 在RI 和 RW 階段幾乎覆蓋整個(gè)內(nèi)核區(qū)，范圍明顯大于其他三個(gè)階段，其中 RI 階段僅 0.5-1.0°風(fēng)切變左側(cè)分布集中，沒(méi)有明顯形態(tài)特征，RW 階段則出現(xiàn)了近似環(huán)形。PCT85 的分布表明，RI 發(fā)生時(shí)內(nèi)核區(qū)的對(duì)流活動(dòng)主要集中在風(fēng)切變的左側(cè)，其中強(qiáng)對(duì)流集中在 0.5°內(nèi)，中等強(qiáng)度對(duì)流分布在 0.5°附近，中等強(qiáng)度降水則主要分布在 0.5-1.0°之間。Tao 和 Jiang（2014）利用 PR 降水雷達(dá)資料分析了 RI 發(fā)生時(shí) TC 內(nèi)核區(qū)不同強(qiáng)度對(duì)流和降水，其結(jié)果中內(nèi)核區(qū)對(duì)流和降水的集中位置與本文基本一致。

蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 西北太平洋熱帶氣旋內(nèi)核區(qū)微波亮溫特征及其在氣旋強(qiáng)度預(yù)報(bào)中的應(yīng)用信號(hào)頻率均低于 7 %。內(nèi)核區(qū)中 225-250K 的 PCT85 發(fā)生頻率差距最大，其中 RW階段最高，RI 階段比 SW 和 SI 階段高出約 10 %，比 N 階段高出約 20 %。這里的結(jié)果表明，RI 發(fā)生時(shí) TC 內(nèi)核區(qū)不同強(qiáng)度對(duì)流的出現(xiàn)頻率比 SW、N 和 SI 階段要高，但比 RW 階段要低。圖 3.3 給出了 PCT37 各區(qū)間亮溫在不同強(qiáng)度變化階段的空間頻率分布。由圖可見(jiàn)，小于260 K的 PCT37在內(nèi)核區(qū)的集中區(qū)域在SW、N、SI和RI階段與PCT85小于 190 K 亮溫十分相似，頻率也很接近，而 RW 階段在 0.5-1.0°風(fēng)切變左側(cè)分布明顯增加，，集中區(qū)域的頻率也略有增大�？紤]到小于 260 K 的 PCT37 主要來(lái)自大冰粒子（Cecil，2011），這就說(shuō)明 RW 階段 TC 內(nèi)核區(qū)大冰粒子可能比其他強(qiáng)度變化階段多，且主要集中在 0.5°內(nèi)和 0.5-1.0°風(fēng)切變的左側(cè)。260-270 K 的PCT37 在內(nèi)核區(qū)分布與 225-250 K 的 PCT85 非常接近，但集中區(qū)域的頻率明顯偏低。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P732

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2592667