热带气旋内区风速分布特征对其发展的影响

摘要

为探究热带气旋自身结构与强度变化之间的关系，利用联合台风预警中心(JTWC)的最优路径(best track)资料，筛选出西北太平洋地区快速增强和非快速增强两类热带气旋样本。并利用美国国家海洋与大气管理局的多平台热带气旋表面风分析(MTCSWA)资料，对比分析了两类样本的切向风速分布特征、涡度分布特征等结构差异。结果显示:
　　(1)根据两类样本的最大风速半径和二倍最大风速半径处的切向风速分析二者结构的紧凑程度差异，结果显示快速增强样本的结构更加紧凑，且二者差异通过了显著性水平α=0.05的t检验。
　　(2)快速增强样本方位角平均的表面切向风速峰区更加突出，最大风速半径较小，最大风速稍大，内区的切向风速也稍大，最大风速半径以外风速下降比较快。t检验结果显示两类样本的差异主要分布在距台风中心65km以内的区域，表明台风的内区结构与其发展之间存在密切联系。
　　(3)快速增强样本的风速分布特点使得其相对涡度较大，同时在65km范围内快速增强样本的相对涡度下降速度明显较快，涡度梯度也较大，即快速增强样本具有较大的涡度和涡度梯度。
　　基于上述特点，以初始涡旋的内区结构差异为基础，设计两组理想数值试验，其中CTL试验中初始涡旋内区风速较大，从而具有较大的涡度和涡度梯度，对应快速增强样本，RANK试验对应非快速增强样本。对比分析试验结果发现，小尺度对流单体向台风中心移动时的相互合并发展过程对台风初期的发展有重要作用。CTL试验中较大的涡度梯度有利于台风周围的对流单体向台风中心汇聚;另外，在台风内区径向入流对小尺度对流单体有平流作用，CTL试验中的径向入流出现时间更早，强度更强，范围更接近台风中心，这也利于对流单体向台风中心的汇聚。在两种因素的共同作用下，CTL试验中对流单体的径向运动更加明显，向台风中心靠近的过程中彼此之间距离更近，更有可能相互合并发展成为尺度较大的涡旋，促进整个系统的组织化过程，有利于台风系统的发展。另一方面，Sawyer-Eliassen平衡方程诊断表明非绝热加热在台风的发展过程中起着重要作用。而CTL试验中相对涡度较大，对应惯性稳定度较大，罗斯贝变形半径较小，非绝热加热倾向于集中在较小的范围内，能够更高效地向台风动能转换。以上因素都有利于CTL试验中涡旋系统的发展。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 热带气旋强度变化研究的进展

1．2．1 大尺度环境要素对热带气旋强度变化的影响

1．2．2 热带气旋自身因素对其强度变化的影响

1．3 问题的提出和本研究主要内容

第二章 资料和方法

2．1 资料简介

2．2 WRF模式简介

2．3 本研究的技术路线

第三章 资料对比和样本选取

3．1 MTCSWA资料和JTWC最优路径资料对比

3．2 样本的选取

3．3 两类样本的强度变化

3．4 本章小结

第四章 快速增强台风的低层风场结构特征

4．1 两类样本的紧凑程度差异

4．2 两类样本切向风速分布

4．3 两类样本涡度结构差异

4．4 本章小结

第五章 初始涡旋内区结构对其发展影响的理想数值试验

5．1 模式设计

5．2 模式结果分析

5．2．1 强度演变特征

5．2．2 涡度梯度对对流单体活动的影响

5．2．3 径向入流对对流单体活动的影响

5．2．4 非绝热加热对台风发展的影响

5．3 本章小结

第六章 总结和展望

6．1 小结和讨论

6．2 本研究的创新与特色

6．3 工作展望

参考文献

致谢

作者简介