【摘要】：熱帶氣旋(TC)北上過程中,常與中緯度天氣系統(tǒng)相互作用而發(fā)生變性(ET),其結(jié)構(gòu)和風(fēng)雨分布也將產(chǎn)生明顯變化,故變性熱帶氣旋(ETTC)風(fēng)雨落區(qū)預(yù)報具有較大難度。本文首先利用中國氣象局上海臺風(fēng)研究所(CMA/STI)整編的熱帶氣旋最佳路徑資料對1987-2016年西北太平洋ETTC的時空分布和活動規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計;然后利用美國颶風(fēng)聯(lián)合警報中心(JTWC)最佳路徑資料、美國國家海洋與大氣管理局(NOAA)的全球多平臺熱帶氣旋風(fēng)場資料(MTCSWA)和CMORPH降水資料、日本衛(wèi)星云頂黑體輻射溫度(T_(BB))資料等對ETTC變性期間的風(fēng)雨分布變化特征進(jìn)行分析,并探討環(huán)境風(fēng)垂直切變(VWS)對ETTC風(fēng)雨落區(qū)的影響;進(jìn)而基于Cloudsat衛(wèi)星資料,對比分析ETTC在成熟期和變性期,云系結(jié)構(gòu)以及溫濕結(jié)構(gòu)的不同,探討其對降水變化的影響;最后,利用WRF中尺度模式對1710號臺風(fēng)海棠的變性過程進(jìn)行模擬,分析海棠變性過程中風(fēng)雨分布變化特征及其可能原因。統(tǒng)計結(jié)果表明:(1)30年間西北太平洋ETTC共228例,約占TC總數(shù)的26.2%。絕大多數(shù)出現(xiàn)在夏秋季節(jié),峰值在9月。ETTC通常在中緯度區(qū)域完成變性;在30°N以南完成變性的通常出現(xiàn)在春夏或秋冬交替時,僅占ETTC總數(shù)的10%左右。(2)ETTC路徑大多為西北行轉(zhuǎn)向東北或偏北行,且通常在轉(zhuǎn)向后完成變性。(3)變性期間,半數(shù)以上ETTC移速加快,大多數(shù)強度減弱或維持。合成分析ETTC變性期間的風(fēng)雨分布和演變特征,并探究VWS對ETTC強風(fēng)雨分布的作用。結(jié)果表明:(1)ET期間,TC最大風(fēng)速半徑增大,近中心最大風(fēng)速減小,內(nèi)核結(jié)構(gòu)變松散;TC北側(cè)象限的34節(jié)風(fēng)圈半徑明顯大于南側(cè),且差異隨時間推移增大,風(fēng)場結(jié)構(gòu)非對稱性增強。(2)TC內(nèi)核區(qū)域的對流活動和降水量在ET期間均明顯減弱,而東北象限外圍區(qū)域的降水量在變性完成前后有一定增幅。(3)ET期間,強風(fēng)、強降水分布均表現(xiàn)出明顯的非對稱特征:強風(fēng)區(qū)主要在ETTC中心東側(cè),即其路徑的右側(cè)及后側(cè);強降水主要出現(xiàn)在TC北側(cè)兩象限,且強降水高頻區(qū)隨時間推移向東北象限外圍擴張。(4)較強的VWS對ETTC的風(fēng)雨分布有重要影響。ETTC大多處于強大的西南風(fēng)VWS中,強降水容易在順風(fēng)切及順風(fēng)切左側(cè)區(qū)域出現(xiàn);移除TC運動時,強風(fēng)更易出現(xiàn)在風(fēng)切左側(cè)區(qū)域。對ETTC成熟期和變性期的云層垂直結(jié)構(gòu)、反射率分布和溫濕結(jié)構(gòu)等特征進(jìn)行合成對比分析,結(jié)果表明:(1)ETTC成熟期,近內(nèi)核區(qū)域以云底較低,發(fā)展深厚的單層云為主;雨帶區(qū)域多層云占比更高。而在變性期,近內(nèi)核區(qū)域多層云占比有所升高,云系的發(fā)展厚度明顯減小;雨帶及外圍區(qū)域單層云占比升高,且垂直厚度在10 km以上的單層云比例明顯增大。(2)變性期ETTC(東北象限),內(nèi)核區(qū)域中高層反射率、冰粒子有效半徑和數(shù)濃度較成熟期均明顯減小;而外圍區(qū)域5至7 km高度上上述物理量則明顯增大。(3)變性期ETTC暖心和濕心的范圍和強度均減弱。內(nèi)核區(qū)域溫度和比濕都出現(xiàn)更為明顯的負(fù)距平,表明內(nèi)核區(qū)域存在干冷空氣的侵入。(4)成熟期ETTC各區(qū)域內(nèi)均表現(xiàn)為5km以下氣層對流性不穩(wěn)定,5 km以上對流性穩(wěn)定;變性期ETTC各象限內(nèi)核區(qū)域氣層穩(wěn)定性均有所增強,北側(cè)象限低層大氣層結(jié)總體較南側(cè)穩(wěn)定。1710號ETTC海棠模擬結(jié)果表明:(1)海棠變性發(fā)生在副高西南側(cè),其變性過程并非發(fā)生在臺風(fēng)與西風(fēng)槽相互作用下的典型形勢下。(2)海棠變性過程中,低層風(fēng)速有所減小,強中心外移。其10 m高風(fēng)速大值區(qū)由東南象限轉(zhuǎn)至東北象限。這與海棠和副高的相互作用有關(guān):此期間兩者之間的氣壓梯度大值區(qū)從海棠東南側(cè)轉(zhuǎn)移至東北側(cè),導(dǎo)致大風(fēng)區(qū)的改變。(3)海棠變性過程中,東南側(cè)雨帶維持;北側(cè)在變性后出現(xiàn)明顯雨帶。TC南側(cè)雨帶的維持與其處于指向東南的VWS有一定關(guān)系,而北側(cè)雨帶主要與中低層的弱鋒生相關(guān)。(4)海棠北側(cè)強降水主要發(fā)生在變性后6 h。雨帶位于低層大氣對流性不穩(wěn)定層結(jié)中,水汽通量輻合較強的區(qū)域,且鋒生強迫明顯。其中垂直運動項相比水平運動項對鋒生有更大的正貢獻(xiàn)。
【圖文】：

西北太平洋熱帶氣旋變性過程中的風(fēng)雨分布變化特征100 km（圖 3.2d）、300 km（圖 3.2e）以及 500 km（圖 3.2f）范圍內(nèi)，ETTC 東側(cè)的大風(fēng)出現(xiàn)比率均顯著高于西側(cè)。變性過程中，TC 中心各距離內(nèi)各象限的大風(fēng)出現(xiàn)比率均有減小趨勢，且 100 km 范圍內(nèi)的減小最為顯著�？梢� TC 各象限的格點平均 V10及大風(fēng)出現(xiàn)比率在 ET 期間均是趨于減小的，且在內(nèi)核區(qū)域的減小最為明顯。相對強風(fēng)區(qū)在徑向上自 TC 內(nèi)核有所外移。

19圖 3.3 ET 期間距 ETTC 中心 500 km 范圍內(nèi) Top 20%強風(fēng)出現(xiàn)頻數(shù)分布（a）變性前 24 h，（b）變性前6 h，（c）變性時，（d）變性后 6 h ，，填色為該格點出現(xiàn) Top 20% 強風(fēng)的頻數(shù)，橫縱軸代表距離 TC 中心經(jīng)緯度可見變性前 24 h 至變性后 6 h,強風(fēng)高頻區(qū)出現(xiàn)順時針的旋轉(zhuǎn)，從東北象限逐漸轉(zhuǎn)至東南象限。即 ETTC 的較強風(fēng)更常出現(xiàn)在路徑右側(cè)，這與前人研究結(jié)論相符（Rogers andUhlhorn, 2008; Uhlhorn 等.，2014）。這種特征與 TC 與副熱帶高壓的相對位置有關(guān)，西北太平洋 ETTC 一般位于副高西側(cè)。在 ETTC 向西北行進(jìn)的過程中，氣壓梯度大值區(qū)逐漸從 TC 東北側(cè)或東側(cè)，轉(zhuǎn)向東南側(cè)，風(fēng)速大值區(qū)即表現(xiàn)出相應(yīng)的變化。3.3 降水變化3.3.1 對流活動變化
【學(xué)位授予單位】：中國氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P732.3

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本文編號：2602238