本文關(guān)鍵詞：東亞季風(fēng)環(huán)流背景下熱帶氣旋生成發(fā)展研究

  更多相關(guān)文章： 熱帶氣旋 生成發(fā)展 東亞季風(fēng)環(huán)流 內(nèi)核形成 高空冷渦

【摘要】：熱帶氣旋(TC)的生成和發(fā)展問題是熱帶氣旋研究領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的問題之一,也是業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)的難點(diǎn)。我國(guó)近海生成TC往往出現(xiàn)在典型東亞季風(fēng)區(qū)內(nèi),其形成和發(fā)展與大尺度東亞季風(fēng)環(huán)流、中小尺度初始擾動(dòng)以及強(qiáng)對(duì)流等多尺度相互作用有關(guān)。本文采用統(tǒng)計(jì)研究、診斷分析和數(shù)值模擬等方法對(duì)東亞季風(fēng)環(huán)流背景下TC生成和發(fā)展問題進(jìn)行初步研究,取得的結(jié)果有助于對(duì)此類TC生成機(jī)理的認(rèn)識(shí),并可為業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)提供一定參考。首先利用中國(guó)氣象局(CMA)、美國(guó)聯(lián)合臺(tái)風(fēng)預(yù)警中心(JTWC)和日本氣象廳(JMA)三家不同熱帶氣旋資料,對(duì)西北太平洋地區(qū)TC的生成和發(fā)展進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析對(duì)比,發(fā)現(xiàn):1)各家關(guān)于TC的生成和發(fā)展情況記錄差異明顯,主要是對(duì)不發(fā)展熱帶低壓(NTC,最大強(qiáng)度為TD)的不同記錄造成的;2)對(duì)發(fā)展熱帶低壓(DTC,最大強(qiáng)度在TD以上等級(jí))的地理分布、季節(jié)分布、年際變化等,各家記錄相差不大,但對(duì)NTC存在較大差異。這給熱帶氣旋生成發(fā)展研究帶來了某些不確定性。利用CMA熱帶氣旋資料對(duì)1983-2013年間對(duì)TC的生成活動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)1)西北太平洋上34%TC形成于東亞季風(fēng)區(qū)(130oE以西),其中25%為NTC,75%為DTC。DTC中只有7%可加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)或者超強(qiáng)臺(tái)風(fēng);2)5-9月南海北部是DTC發(fā)展的高頻區(qū)域,5月和10月NTC在東亞季風(fēng)區(qū)生成比例較高,登陸是NTC消亡的主要原因之一。影響夏季東亞季風(fēng)區(qū)TC生成發(fā)展的低層環(huán)流有明顯差異�？蓺w納為東風(fēng)波型(EW)、季風(fēng)切變線型(MS)、季風(fēng)輻合區(qū)型(MC)和反向季風(fēng)槽型(MI)。其中東風(fēng)波類型只占14%。而與季風(fēng)相關(guān)的TC生成占86%,以MS型最多。各類型中高空影響系統(tǒng)也有所不同,其中EW型和MC型TC生成時(shí)高空存在大洋中部槽(TUTT),而MI型生成時(shí)明顯受中緯度高空槽的影響。在不同的高低空配置下,以MC型熱帶低壓發(fā)展概率最高,MI型最低。不同環(huán)流類型NTC和DTC生成時(shí)環(huán)境因子和對(duì)流發(fā)展特征存在差異。1)海溫和陸地是影響EW型TC發(fā)展的顯著因子,低層初始擾動(dòng)強(qiáng)弱顯著影響MC型TC發(fā)展。而海溫和風(fēng)速垂直切變對(duì)MI型TC發(fā)展產(chǎn)生顯著影響;2)DTC在生成過程中垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)渦度平流作用隨時(shí)間持續(xù)增長(zhǎng),且明顯強(qiáng)于NTC;3)MS和MI環(huán)流下DTC深對(duì)流發(fā)展相比NTC更為集中,且多位于低壓中心的西南側(cè)。季風(fēng)背景下TC生成過程中也具有很多共性:1)季風(fēng)氣流持續(xù)為TC發(fā)展提供充足的水汽輸送,中層濕度相對(duì)氣候態(tài)明顯增加;2)低層渦度出現(xiàn)聚集,增強(qiáng)約一倍左右TD生成,主要依靠低層輻合作用。3)深對(duì)流面積均有顯著的增加,且在生成前12~18h內(nèi)存在深對(duì)流爆發(fā)。反向季風(fēng)槽環(huán)流形勢(shì)(MI)是較為特殊的季風(fēng)環(huán)流背景,且熱帶低壓的發(fā)展率最低。針對(duì)這一類型典型臺(tái)風(fēng)個(gè)例“莫蘭蒂”(Meranti,1010號(hào))的生成和發(fā)展進(jìn)行診斷分析和數(shù)值模擬試驗(yàn)。結(jié)果表明,其低層季風(fēng)氣流在另一個(gè)成熟TC“瑪瑙”的引導(dǎo)下呈西南-東北走向,并在臺(tái)灣島附近存在季風(fēng)氣流彎曲和較大風(fēng)速水平切變,為莫蘭蒂的生成提供初始擾動(dòng)。敏感性試驗(yàn)結(jié)果表明:若無此擾動(dòng),季風(fēng)氣流內(nèi)對(duì)流減弱,且無法有效地組織起來形成TC。而“瑪瑙”可以顯著促進(jìn)TC后期發(fā)展,一方面增強(qiáng)了季風(fēng)環(huán)流對(duì)生成地的水汽輸送,加大中層濕度;另一方面其氣旋性環(huán)流加大了渦旋北側(cè)低層向南氣流,影響低層輻合和上升運(yùn)動(dòng),促進(jìn)了深對(duì)流的爆發(fā)和TC增強(qiáng)。另外,臺(tái)灣島地形也對(duì)渦旋的后期發(fā)展起著促進(jìn)作用�！澳m蒂”生成期間還受自東向西移動(dòng)的高空冷渦系統(tǒng)影響。數(shù)值試驗(yàn)表明此系統(tǒng)雖不是影響TC生成的關(guān)鍵性因子,但促進(jìn)了TC的發(fā)展。一方面有利于TC高層形成多向流出通道,另一方面與熱帶低壓的位渦柱之間形成位渦波列,并從高層不斷分裂、平流傳輸至中層與TC的位渦柱合并,對(duì)TC渦度發(fā)展產(chǎn)生正作用。在較強(qiáng)風(fēng)速垂直切變的環(huán)境條件下,“莫蘭蒂”內(nèi)核結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)顯著不對(duì)稱特點(diǎn):順切變方向呈顯著低層流入、高層流出次級(jí)環(huán)流結(jié)構(gòu),且集中了深對(duì)流的爆發(fā)和發(fā)展。深對(duì)流觸發(fā)前,一方面在活躍的季風(fēng)云團(tuán)北部邊緣存在補(bǔ)償性下沉氣流,蒸發(fā)冷卻形成干冷空氣進(jìn)入邊界層內(nèi),隨低層西南季風(fēng)氣流向北卷入近地面環(huán)流中,與北側(cè)高熵空氣相遇觸發(fā)深對(duì)流;另一方面中層存在顯著的氣旋性環(huán)流,并存在明顯加濕現(xiàn)象,為深對(duì)流的爆發(fā)和持續(xù)性增長(zhǎng)提供良好的濕度環(huán)境。深對(duì)流觸發(fā)后,中低層渦旋同時(shí)加強(qiáng)且中心逐漸靠近,最大風(fēng)速半徑向內(nèi)收縮,中心氣壓顯著下降,最終導(dǎo)致莫蘭蒂生成�；谝陨涎芯拷Y(jié)果,利用logistic模型篩選環(huán)境因子,發(fā)現(xiàn)低壓生成時(shí)的200h Pa散度、低層相對(duì)濕度、海溫、500h Pa渦度、850h Pa渦度和陸地覆蓋率六個(gè)因子的差異與TD是否發(fā)展關(guān)系密切。進(jìn)一步通過邏輯回歸分析建立TD是否發(fā)展的預(yù)報(bào)方程,試預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率約80%左右,但空?qǐng)?bào)率偏高。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P444
，

本文編號(hào)：1270064