登陆我国热带气旋变性加强和减弱的对比分析及数值模拟研究

摘要

本文利用1979-2008年热带气旋年鉴等资料,统计了登陆我国变性热带气旋的时空分布特征,并对变性加强和变性减弱两类热带气旋的环境场进行了合成对比分析且计算了其动能收支项,针对合成对比分析所揭示的环境场特征,采用数值模拟的方法研究了环境场对热带气旋变性的影响及其机理。得到了以下主要结论:
　　 (1)统计表明,30年间登陆我国的变性热带气旋共有30个,占登陆我国热带气旋总数的15.23％。从变性的时间上来看,30个变性热带气旋变性的时间均集中于5、6、7、8、9这5个月,其中8月变性热带气旋多达12个,其次是7月有6个,6月和9月各有5个,5月仅2个；从变性的地点上来看,登陆我国变性热带气旋的变性地点主要分布在中国东北、华北、江淮、东海和黄海等地区。登陆我国变性热带气旋的这种时空分布特征与东亚大槽的平均位置密切相关。
　　 (2)选取了在山东、江淮及其近海地区变性加强(IET)和变性减弱(WET)的热带气旋各6个,对它们的环境场进行了合成对比分析并且计算了其动能收支项。分析表明:IET(WET)在强(弱)的高空槽以及高空急流的影响下高层辐散增强,低层辐合增强(减弱),上升运动明显加强(微弱加强),相应地IET(WET)变性加强(减弱)；低层散度风动能制造的增长(减少)是IET(WET)变性后低层气旋加强(减弱)的主要因为之一,低层散度风动能制造则与热带气旋低层斜压锋区的发展密切相关；IET(WET)受强(弱)的高空槽影响,高层旋转风动能制造相应增长(耗散),有(不)利于它的维持。
　　 (3)通过对登陆我国变性热带气旋的合成对比分析,发现热带气旋变性后的强度变化与相应的西风带高空槽的强弱有很好的对应关系。选取了2004年登陆我国的变性热带气旋“Haima”为研究对象,通过中尺度模式WRF模拟再现了其登陆后变性演变过程,采用片段位涡反演的方法改变了模式初始高空槽的强度,研究了高空槽强度的变化对Haima变性过程的影响。研究表明:高空槽加强(减弱)后,Haima移速明显加快(减慢),此外深(浅)槽对应的Haima变性加强过程中心气压降幅较大(小)；深槽对应的高空急流范围较大、强度更强,相应地高空强辐散有利于Haima明显的再发展；另外深槽对应着较强的高层正位涡带,正位涡向下伸展诱发低层Haima正位涡明显增长,从而导致低层锋区的强烈发展和低层气旋的明显加强。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 研究目的及意义

1.2 交性TC研究进展

1.2.1 变性TC的分类与判定

1.2.2 变性TC的相关统计研究

1.2.3 变性机理

1.2.4 变性与暴雨

1.3 本文拟研究的内容

第二章 资料和方法

2.1 本文所用的资料

2.2 TC变性的判定方法

2.3 TC的动态合成方法

第三章 登陆我国热带气旋变性加强与减弱的对比分析

3.1 登陆我国变性TC的时空分布特征

3.2 两类变性TC的环境场对比分析

3.2.1 200 hPa和500 hPa形势场

3.2.2 散度场差异

3.2.3 垂直运动

3.2.4 水汽输送的垂直分布

3.2.5 相对涡度垂直切变

3.3 动能收支分析

3.3.1 实测风动能收支分析

3.3.2 散度风和旋转风的动能收支分析

3.3.3 散度风和旋转风动能变化原因分析

3.4 本章小结

第四章 热带气旋“Haima”变性加强过程的数值模拟研究

4.1 模式与控制试验结果

4.1.1 WRF模式简介

4.1.2 控制试验设计方案

4.1.3 TC路径和强度的模拟

4.1.4 500 hPa形势场分析

4.1.5 200 hPa形势场分析

4.1.6 300～600 hPa厚度场分析

4.1.7 600~900 hPa厚度场分析

4.1.8 暖心结构分析

4.2 高空槽强度变化对Haima变性的影响

4.2.1 片段位涡反演改变高空槽的强度

4.2.2 敏感性试验结果分析

4.3 本章小结

第五章 结论与讨论

5.1 主要结论

5.1.1 统计分析

5.1.2 数值模拟

5.2 存在的问题及未来工作展望

致谢

参考文献

作者简介

论文附图