臺風(fēng)(簡稱TC)路徑突變受多環(huán)流系統(tǒng)影響,是臺風(fēng)路徑預(yù)報中的一個難題。對流層高空冷渦是TC路徑變化的一個重要影響系統(tǒng),但它們對臺風(fēng)路徑突變的影響機制還不清楚,尤其是對來自太平洋中部對流層上層槽(TUTT)一類高空冷渦(TUTT cell)的影響認(rèn)識不多。本論文首先統(tǒng)計了2006-2015年西北太平洋TUTT cell的活動特征,并合成分析了TUTT cell生消過程中的大氣環(huán)流背景及其結(jié)構(gòu)演變特征;然后針對兩個典型個例,探討了TUTT cell對其東側(cè)臺風(fēng)路徑突變影響的動力學(xué)機制;最后采用集合預(yù)報分析方法,研究了TUTT cell影響臺風(fēng)Meranti(1010)北翹路徑的物理過程。統(tǒng)計結(jié)果表明:(1)10年間發(fā)生持續(xù)時間不小于24h的TUTT cell事件369次(出現(xiàn)6836頻次),高頻期為5-10月,與臺風(fēng)的活躍期相似;(2)大部分冷渦生成于150°E以東,生成后一般向偏西方向移動,可移至我國沿海地區(qū)。平均移動速度為6.6m s~(-1),平均生命時長為4.4天;(3)大多數(shù)TUTT cell半徑小于5經(jīng)緯距,冷中心平均位置為250hPa,正渦度中心平均位置為225hPa,正渦度柱垂直分布于550-125hPa之間,少部分可向下延伸至700hPa以下。對TUTT cell的初生、成熟及消亡期大氣環(huán)境及其結(jié)構(gòu)演變進行動態(tài)合成分析。結(jié)果表明,冷渦的生消過程一般是其從大洋中部TUTT槽底生成,切斷后沿副高東南側(cè)西移,最后消亡于中國近海副高南側(cè)的一個過程。在此過程中TUTT cell位勢高度增加,半徑減小至3-4經(jīng)緯距,冷中心溫度較初生階段增暖4oC,不利于其冷心結(jié)構(gòu)維持。生成期TUTT cell北部和西部以下沉運動為主,南部和東部主要為上升運動,而進入消亡期后垂直運動的緯向剖面分布與初生期相反。選取位于TUTT cell東側(cè)并發(fā)生路徑突變的兩個臺風(fēng)個例進行研究。結(jié)果表明,當(dāng)臺風(fēng)西側(cè)的TUTT cell強度較強,且與臺風(fēng)相距較近時,二者高低層環(huán)流可發(fā)生部分疊置或耦合,影響臺風(fēng)引導(dǎo)氣流。整層大氣受力分析發(fā)現(xiàn),TUTT cell減弱了臺風(fēng)西部向東的氣壓梯度力,而臺風(fēng)東側(cè)向西的氣壓梯度力不變,這有利于臺風(fēng)向西運動。對臺風(fēng)和TUTT cell進行合力散度診斷也表明,TUTT cell中心附近合力輻合可為其東側(cè)臺風(fēng)提供向西的合力,而臺風(fēng)外圍東北側(cè)較強的合力輻散阻礙臺風(fēng)北上,有利于在弱環(huán)境引導(dǎo)氣流中的臺風(fēng)發(fā)生打轉(zhuǎn)。選取臺風(fēng)路徑集合預(yù)報中成功與不成功預(yù)報路徑突變兩組成員各8例,對比分析TUTT cell對Meranti路徑北翹影響的物理過程。結(jié)果表明:(1)Meranti北翹路徑跟它與TUTT cell的南北向耦合有關(guān);(2)TUTT cell是通過改變臺風(fēng)上層的環(huán)境氣流影響臺風(fēng)引導(dǎo)氣流的;(3)水平環(huán)流寬且氣旋性渦旋向下垂直伸展更深的TUTT cell對臺風(fēng)路徑變化影響更明顯;(4)位渦傾向方程的診斷表明,在TC與UTCL南北向耦合過程中,臺風(fēng)西北部的正位渦水平平流項輸送顯著,有利于臺風(fēng)向北運動。
【學(xué)位單位】：中國氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P461
【部分圖文】：

10圖 2.2 2006 -2015 年 6h 一次的 TUTT-cell（a）路徑圖（紅點：生成位置，藍點：消亡位置，線：路徑）；（b）1°經(jīng)緯距網(wǎng)格上出現(xiàn)頻率分布（填色，單位：次）。紫色點、紅色點、黑色點別表示 20 個近海、洋中、遠海的 TUTT cell，黑線表示 13 個從遠海運動到近海的 TUTT cell，色星形代表文中提到的具有最長生命史的冷渦2.3 大小、強度、運動情況及生命周期圖 2.3a-b 給出 TUTT cell 的半徑、中心位勢高度、速度和生命時長的盒須圖。2.3a 可見，TUTTcell 的平均、最大、最小半徑分別為 4o、10°和 1°經(jīng)緯距，大約有的 TUTT cell 半徑在 5o 以下。盡管我們得出的平均半徑要小于 Chen et al (2001)的（約 7o），但它仍然比典型臺風(fēng)的半徑大。事實上，TUTTcell 的半徑在自東向西運過程中逐漸減小，且無明顯月變化（圖略）。圖 2.3c 表明，200hPa 上 TUTTcell 的平最小、最大中心位勢高度值分別為 1234.6、1178.6 和 1249.5dagpm，約 75%的 TUTT

122.4 冷中心及渦度中心圖2.4a-b給出2006-2015年TUTTcell冷中心溫度異常值及其出現(xiàn)位置高度盒須圖�？梢娎渲行钠骄鶞囟犬惓Ｖ导s-4.5oC，最小約-12.5oC，最大約-1.4oC，75%樣本小于-3.5oC。冷中心出現(xiàn)高度平均位于 250hPa 附近，最低 500hPa，最高 100hPa，75%的樣本出現(xiàn)在 350hPa 高度以上。KellyandMock（1982）通過洋面上的高空觀測儀器發(fā)現(xiàn)，TUTTcell 事件的冷中心出現(xiàn)在 350hPa

均高度為 550hPa，有 75%的樣本在 650hPa 以上。此外，我們發(fā)現(xiàn)正渦柱的頂部平度為 125hPa，約 97%的樣本正渦度柱頂部出現(xiàn)在 150-100hPa 之間（圖略）。可見 Tcell 正渦度柱的范圍一般為 550-125hPa，這與前人的研究結(jié)果相似。需要注意的是些個例的正渦柱底部甚至延伸到了 1000hPa，這可能與地面低壓系統(tǒng)的發(fā)展有關(guān)。2.5 垂直廓線圖 2.5a 給出 2006-2015 年 TUTTcell 冷中心溫度異常（紅線，頂部 x 軸）及比濕線，底部 x 軸）的垂直廓線。可見 TUTTcell 在 650-200hPa 之間出現(xiàn)溫度負(fù)異常，約為-2.4oC，位于 350hPa（約 9km），而在 200hPa（約 12km）以上則為溫度正異常濕在 750-150hPa 為負(fù)值區(qū)，即為干區(qū)，干中心位于 600hPa，值約為-0.4 g kg-1，這在對流層中上層 TUTT cell 存在干空氣柱。圖 2.5b 給出了高度異常（黑線，底部 x 及相對渦度（紅線，頂部 x 軸）的垂直廓線，可見 TUTTcell 高度異常在 450hPa 以上下）為負(fù)（正），最小高度異常值為-5.6dagpm，約位于 200hPa。相對渦度的垂直廓明，較明顯的氣旋性渦度（大于 10-5s-1）出現(xiàn)在 550hPa 以上，最大值為 9.0 10-5s-出現(xiàn)在 200 hPa，這與最大高度異常出現(xiàn)的位置相同。這進一步說明，TUTT cell 是高空系統(tǒng)，550-125hPa 可代表 TUTT 正渦柱的延展范圍。

【參考文獻】

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本文編號：2831910