臺風Sinlaku（0813）外眼墻和moat區(qū)形成機理的數(shù)值模擬研究
發(fā)布時間：2021-11-21 17:21
雙眼墻替換過程（ERC）是強熱帶氣旋（TC）發(fā)展演變過程中一種常見的現(xiàn)象,對TC強度和結構變化有著重要影響,也給TC強度和風雨預報帶來很大困難,是近年來TC研究領域的熱點問題。本文利用高分辨率WRF數(shù)值模式,成功模擬了臺風Sinlaku（0813）外眼墻形成（SEF）以及眼墻替換過程,并采用六種不同的積云對流參數(shù)化方案開展對比試驗。分析發(fā)現(xiàn),不同試驗模擬得到的內(nèi)眼墻半徑大小基本一致,而外眼墻半徑存在較大差異,且moat區(qū)越寬,外眼墻半徑越大,眼墻替換持續(xù)時間越長,與此相對應的是TC外雨帶也存在明顯不同。進一步研究發(fā)現(xiàn),外雨帶的降水蒸發(fā)冷卻過程將在其周圍引發(fā)下沉運動,導致對流層中層的低相當位溫空氣進入低層,降低了邊界層中的溫度,增大了海氣溫差,使海洋向大氣輸送更多熱通量。這會促進TC外圍上升運動的發(fā)展,導致更多的渦旋熱塔（VHTs）產(chǎn)生。這些VHTs在眼墻替換過程開始時是獨立發(fā)展的,此時,高度不對稱的對流尺度的渦度偶極子出現(xiàn),其氣旋渦度較大,而反氣旋渦度較小。隨后VHTs開始互旋合并,較大的氣旋渦度向內(nèi)移動,而較小的反氣旋渦度向外移動,氣旋渦度外側(cè)存在強烈的旋轉(zhuǎn)差異,會將渦度拉伸為絲狀結...
【文章來源】：國防科技大學湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：91 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
衛(wèi)星觀測的CHOI-WAN（0914）臺風雙眼墻現(xiàn)象（引自：http：//www.nrlmry.navy.mil/）
稱之為臺風環(huán)流的軸對稱化。渦旋中的軸中得到充分討論[31][32][33][34][35][36][37]。Ko模式研究了雙眼墻的正壓穩(wěn)定性問題，該渦旋被一個相對較弱的渦量環(huán)包圍。當中渦量環(huán)寬度較寬，渦度水平梯度較小時中成三極渦旋，三極渦旋可以看成是單眼墻量環(huán)距離中心渦旋較近且渦量環(huán)較窄時，破裂，并最終通過軸對稱化過程將渦量輸9][40]在正壓動力框架下以此概念為基礎討壓模式中放入一個主渦旋，并在外圍植入一模擬結果顯示，當主渦度塊的量值較外圍面積大于主渦度塊且外圍渦度塊的植入面主渦度塊的切向環(huán)流能夠有效地使外圍較類似于外眼墻結構的渦度環(huán)（圖 1.2）。因可能機制。
圖 1.3 β -skirt 軸對稱化外眼墻形成假說概念圖[44]非平衡動力機制觀測和數(shù)值研究發(fā)現(xiàn)[28][44][46][47][48][49][50]，在臺風雙眼切向風增強的過程。Huang et al.[51]、Wu et al.[52]、Ro、Qiu and Tan[54]和 Abarca and Montgomery[55]等將單眼層非平衡動力機制[56][57][58]用來解釋外圍切向風增強在的作用。該理論認為，外圍切向風的增強與邊界層內(nèi)流向內(nèi)輸送有關。在邊界層頂之上，由于不用考慮邊界守恒且滿足梯度風平衡關系。若在此區(qū)域內(nèi)徑向上存 向臺風中心方向平流，由于 M 的輻合而使切向風增強到下墊面摩擦的影響，M 不守恒且梯度風平衡關系流足夠強以致能夠彌補因摩擦造成的損耗時，M 輻合會強，此機制作用下的切向風稱為超梯度風。超梯度風會中產(chǎn)生向外的作用，空氣質(zhì)點在經(jīng)過具有超梯度風之區(qū)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]渦旋軸對稱化的分形維數(shù)表征[J]. 羅哲賢,余暉,平凡,馬革蘭. 物理學報. 2012(24)
[2]Impact of Horizontal Resolution and Cumulus Parameterization Scheme on the Simulation of Heavy Rainfall Events over the Korean Peninsula[J]. Seung-Woo LEE,Dong-Kyou LEE,Dong-Eon CHANG. Advances in Atmospheric Sciences. 2011(01)
[3]臺風螺旋結構的分析[J]. 韓瑛,伍榮生. 南京大學學報(自然科學版). 2007(06)
[4]初始渦的結構與尺度對渦旋自組織影響的研究[J]. 周嘉陵,馬鏡嫻,陳聯(lián)壽,羅哲賢. 氣象學報. 2006(05)
[5]多渦自組織的初步研究[J]. 周嘉陵,馬鏡嫻,陳聯(lián)壽,羅哲賢. 氣象學報. 2006(04)
[6]特大眼臺風Winnie（1997）的高分辨率數(shù)值模擬[J]. 張慶紅. 氣象學報. 2006(02)
[7]一次引發(fā)南亞大暴雨的季風低壓結構、渦度與水汽收支分析[J]. 孔期,Ghulam Rasul,趙思雄. 氣候與環(huán)境研究. 2005(03)
[8]臺風軸對稱環(huán)流和非軸對稱擾動非線性相互作用的研究[J]. 羅哲賢. 中國科學（D輯:地球科學）. 2003(07)
[9]全型渦度方程和經(jīng)典渦度方程比較[J]. 吳國雄. 氣象學報. 2001(04)
[10]一種適用于中國夏季暴雨系統(tǒng)診斷的非地轉(zhuǎn)Q矢量k方程[J]. 彭春華,洪國平,胡伯威. 氣象學報. 1999(04)
碩士論文
[1]熱帶氣旋Bavi（0818）變性爆發(fā)性發(fā)展的診斷分析與數(shù)值模擬[D]. 危國飛.浙江大學 2013
[2]雙眼墻臺風Wilma的數(shù)值模擬及分析[D]. 王國榮.南京信息工程大學 2007
本文編號：3509919
【文章來源】：國防科技大學湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：91 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
衛(wèi)星觀測的CHOI-WAN（0914）臺風雙眼墻現(xiàn)象（引自：http：//www.nrlmry.navy.mil/）
稱之為臺風環(huán)流的軸對稱化。渦旋中的軸中得到充分討論[31][32][33][34][35][36][37]。Ko模式研究了雙眼墻的正壓穩(wěn)定性問題，該渦旋被一個相對較弱的渦量環(huán)包圍。當中渦量環(huán)寬度較寬，渦度水平梯度較小時中成三極渦旋，三極渦旋可以看成是單眼墻量環(huán)距離中心渦旋較近且渦量環(huán)較窄時，破裂，并最終通過軸對稱化過程將渦量輸9][40]在正壓動力框架下以此概念為基礎討壓模式中放入一個主渦旋，并在外圍植入一模擬結果顯示，當主渦度塊的量值較外圍面積大于主渦度塊且外圍渦度塊的植入面主渦度塊的切向環(huán)流能夠有效地使外圍較類似于外眼墻結構的渦度環(huán)（圖 1.2）。因可能機制。
圖 1.3 β -skirt 軸對稱化外眼墻形成假說概念圖[44]非平衡動力機制觀測和數(shù)值研究發(fā)現(xiàn)[28][44][46][47][48][49][50]，在臺風雙眼切向風增強的過程。Huang et al.[51]、Wu et al.[52]、Ro、Qiu and Tan[54]和 Abarca and Montgomery[55]等將單眼層非平衡動力機制[56][57][58]用來解釋外圍切向風增強在的作用。該理論認為，外圍切向風的增強與邊界層內(nèi)流向內(nèi)輸送有關。在邊界層頂之上，由于不用考慮邊界守恒且滿足梯度風平衡關系。若在此區(qū)域內(nèi)徑向上存 向臺風中心方向平流，由于 M 的輻合而使切向風增強到下墊面摩擦的影響，M 不守恒且梯度風平衡關系流足夠強以致能夠彌補因摩擦造成的損耗時，M 輻合會強，此機制作用下的切向風稱為超梯度風。超梯度風會中產(chǎn)生向外的作用，空氣質(zhì)點在經(jīng)過具有超梯度風之區(qū)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]渦旋軸對稱化的分形維數(shù)表征[J]. 羅哲賢,余暉,平凡,馬革蘭. 物理學報. 2012(24)
[2]Impact of Horizontal Resolution and Cumulus Parameterization Scheme on the Simulation of Heavy Rainfall Events over the Korean Peninsula[J]. Seung-Woo LEE,Dong-Kyou LEE,Dong-Eon CHANG. Advances in Atmospheric Sciences. 2011(01)
[3]臺風螺旋結構的分析[J]. 韓瑛,伍榮生. 南京大學學報(自然科學版). 2007(06)
[4]初始渦的結構與尺度對渦旋自組織影響的研究[J]. 周嘉陵,馬鏡嫻,陳聯(lián)壽,羅哲賢. 氣象學報. 2006(05)
[5]多渦自組織的初步研究[J]. 周嘉陵,馬鏡嫻,陳聯(lián)壽,羅哲賢. 氣象學報. 2006(04)
[6]特大眼臺風Winnie（1997）的高分辨率數(shù)值模擬[J]. 張慶紅. 氣象學報. 2006(02)
[7]一次引發(fā)南亞大暴雨的季風低壓結構、渦度與水汽收支分析[J]. 孔期,Ghulam Rasul,趙思雄. 氣候與環(huán)境研究. 2005(03)
[8]臺風軸對稱環(huán)流和非軸對稱擾動非線性相互作用的研究[J]. 羅哲賢. 中國科學（D輯:地球科學）. 2003(07)
[9]全型渦度方程和經(jīng)典渦度方程比較[J]. 吳國雄. 氣象學報. 2001(04)
[10]一種適用于中國夏季暴雨系統(tǒng)診斷的非地轉(zhuǎn)Q矢量k方程[J]. 彭春華,洪國平,胡伯威. 氣象學報. 1999(04)
碩士論文
[1]熱帶氣旋Bavi（0818）變性爆發(fā)性發(fā)展的診斷分析與數(shù)值模擬[D]. 危國飛.浙江大學 2013
[2]雙眼墻臺風Wilma的數(shù)值模擬及分析[D]. 王國榮.南京信息工程大學 2007
本文編號：3509919
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