0509号台风“麦莎”外围飑线的数值模拟和初步研究

摘要

本文首先利用NCEP/NCAR全球客观分析资料分析0509号台风“麦莎”在浙江沿海登陆前后，即2005年8月5日00时～6日00时的环流背景场，发现主要影响系统是副热带高压，副高和台风之间的相互作用为台前飑线提供了有利的环境，台前飑线的生成源地位于台风东北象限和副高之间的螺旋雨带前沿。由于副高的位置固定，强度强盛，使得台风在登陆前后一直向西北方向移动，台前飑线也处于台风东北象限和副高西南侧之间的东南气流中，移动方向与台风基本一致。 舟山站的多普勒雷达回波资料显示，台风登陆前有5条台前飑线在“麦莎”台风东北部外围螺旋雨带的前沿部位生成并分离出去，由于此处有多条台前飑线产生，可以类似的看成是台前飑线的“巢”。生成的台前飑线回波宽度很窄，平均5公里宽度，回波梯度特大，平均回波强度50dBZ，平均移动时速47公里，是同时刻台风时速的2.6倍左右，移动方向与台风移动方向基本保持一致，形成中先出现双链或多链小弧弓形回波，在登陆中演绎成大弧，当台前飑线远离外围螺旋带母体后，因能量得不到补给而快速减弱消失。 为了进一步分析台前飑线的三维结构特征，利用中尺度模式WRF对“麦莎”台风2005年8月5日～6日期间分离出的台前飑线进行模拟，取得较好的模拟效果。利用模式得到的高分辨率数据集，对“麦莎”台前飑线的水平结构和垂直结构进行诊断分析。结果表明，台前飑线平均回波强度50dBZ，平均时速53km，略快于实况；台前飑线具有类似中纬度飑线的近地层结构。台前飑线过境时，各气象要素的变化顺序是：气压上升、温度降低、风速增强、降水开始；台风登陆前飑线区为强的风速和风向切变区，物理量场上有明显的飑线特征；涡散场的水平和垂直配置均表现出明显的重力惯性波的特征。 通过模拟与实况分析发现对称不稳定区及风速切变对台前飑线形成非常重要。台前飑线出现前850hPa台风的东北象限存在大范围对称不稳定区，副热带高压向台风右前侧运动，使该区气压梯度加大。在气压梯度加大时期，对称不稳定区域中，先产生风速切变，接着风向切变产生，台前飑线出现，并伴有强的环境风垂直切变和相当位温θe等值线陡立，对称不稳定区随台前飑线的西北移而减弱消失；当新的大范围对称不稳定区出现时，又产生新的飑线。 由于风速的不均匀性可导致台前飑线在成熟阶段有弓弧产生；位涡分析表明，随着台前飑线的分离、发展到登陆，正位涡高值区逐渐向台前飑线中部集中加强，使得能量逐渐传递到台前飑线中间，这也可能是台前飑线形成弓弧的另一个原因。台前飑线大风产生的原因可能与飑线南部入流区的中层辐合有关，中层辐合下沉可导致势能向动能的转换使低层风速加大形成飑锋。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2台前飑线的研究进展

1.2.1台前飑线的基本定义

1.2.2台前飑线的国内外研究进展

1.3主要研究内容和技术方法

第二章“麦莎”台风过程和台前飑线的活动

2.1 0509号台风“麦莎”的活动

2.2“麦莎”台风环流形势分析

2.3“麦莎”台前飑线的活动

第三章数值模拟及验证分析

3.1中尺度模式WRF简介

3.1.1 WRF模式的发展历程

3.1.2 WRF模式的特点

3.1.3 WRF模式的程序结构

3.2模式试验设计

3.3模拟结果验证

3.3.1台风路径的模拟

3.3.2台风强度的模拟

3.3.3台前飑线的模拟

3.3.4小结

第四章台前飑线的三维结构分析—水平结构

4.1台前飑线的地面要素场的分析

4.2风场分析

4.3 500hPa平均气压梯度分析

4.4水汽通量和水汽通量散度的分析

4.5涡度场和散度场分析

4.6位涡分析

4.7对称不稳定分析

4.8小结

第五章台前飑线三维结构分析—垂直结构

5.1沿台前飑线方向的垂直结构分析

5.2垂直台前飑线方向的垂直结构分析

5.2.1流场、散度场和垂直运动分析

5.2.2水汽通量、水汽通量散度和混合比分析

5.2.3相当位温θe分析

5.2.4环境风垂直切变分析

5.3小结

第六章主要结论和工作展望

6.1分析得出的主要结论

6.2工作展望

致谢

参考文献

论文附图一

论文附图二