热带气旋Bavi(0818)变性爆发性发展的诊断分析与数值模拟

摘要

西北太平洋热带气旋Bavi(0818)变性为海洋温带气旋后爆发性发展，最终强度达到948 hPa，是一个非常特殊的热带气旋变性后再发展个例。本文利用NCEP再分析资料和JMA西北太平洋热带气旋最佳路径分析资料，采用天气学分析、扩展Zwack-Okossi方程、ω方程、位涡分析和动能收支方程和WRF数值模拟试验，对热带气旋Bavi变性后爆发性发展过程进行诊断分析。结果表明:热带气旋Bavi在转向东北方向移动后，有中纬度锋区侵入，并有西风槽移到Bavi上空。Bavi环流由于叠加在中纬度锋区上，启动了500-1000 hPa间的厚度平流，暖平流在Bavi的东北侧发生，冷平流在Bavi的西南侧发生。低层有一条从低纬伸向Bavi东北侧的西南-东北向水汽输送通道。暖平流、正涡度平流和大尺度加热在Bavi东北侧强迫出正地转涡度倾向，Bavi东北侧气压下降;冷平流和负涡度平流在Bavi西南侧强迫出负地转涡度倾向，Bavi西南侧气压上升，Bavi中心沿变压梯度最大的东北方向移动。在滤除Bavi的数值模拟试验中，中纬度锋区在高层槽的作用下也有温带气旋的发展，但最终该温带气旋的强度比实况弱33 hPa，说明Bavi移入的环境场本身就有利于温带气旋的发展，而Bavi的移入并和此温带气旋合并，大大加强了此温带气旋发展所能达到的强度。在Bavi爆发性发展之前，控制气旋发展的主要强迫项是大尺度加热;在爆发性发展时，控制气旋发展的主要强迫项是大尺度加热和暖平流。绝热冷却、负涡度平流和冷平流对气旋的发展起阻碍作用。暖平流和正涡度平流通过使高层气流辐散而对地面气旋发展有直接作用，还可以通过强迫出垂直速度影响大尺度加热，对地面气旋发展有间接作用，而大尺度加热又可以通过反馈作用影响涡度平流和温度平流。动能制造是Bavi动能增加唯一的源项，低层制造的动能约有一半向高层输送，加强高空急流，高空急流的加强反过来又促进气旋的发展。500 hPa南北两支西风带低压槽合并以及北槽对应的温带气旋并入Bavi后，Bavi西侧冷平流及下沉运动急剧加强，导致高层高位涡下传，使Bavi爆发性发展。500 hPa南北两支西风带低压槽合并是Bavi爆发性发展的启动因子。在关闭潜热反馈的数值模拟试验中，Bavi没有出现迅速加深，先是逐渐减弱，在西风带低压槽合并后略有加强，最终比实况弱50 hPa，西风带低压槽通过合并使涡度平流、温度平流突增是Bavi爆发性发展的关键，而充沛的水汽输送使非绝热加热过程对Bavi的快速增长有一个非线性增幅的作用。气旋的发展与水汽通道的强弱、大尺度的加热、冷暖锋的加强、高层槽的发展、高空急流的发展以及高层高位涡空气的下传在气旋达到最大强度之前是一个正反馈过程，改变其中的任意一环都会对整个过程产生重大影响。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究意义

1．2 海洋温带气旋爆发性发展的原因

1．3 变性热带气旋再发展的研究进展

1．4 本文拟研究的内容

1．5 创新点

第二章 资料和方法

2．1 资料

2．2 扩展Zwack-Okossi发展方程的推导与计算

2．3 ω方程及其数值解法

2．4 WRF模式简介

第三章 Bavi变性及再发展过程的诊断分析

3．1 天气及扩展Z-O方程诊断分析

3．2 ω方程诊断分析

3．3 Bavi东北侧发展区域的诊断分析

3．4 位涡收支诊断分析

3．5 动能收支分析

3．6 本章小结

第四章 潜热释放对Bavi变性后再发展过程的影响

4．1 CON试验、NLH试验模拟结果与实况对比

4．2 CON试验、NLH试验环境场对比分析

4．3 本章小结

第五章 初始场中的TC对Bavi变性后再发展过程的影响

5．1 CON试验、NTC试验模拟结果与实况对比

5．2 CON试验、NTC试验降雨量对比分析

5．3 CON试验、NTC试验环境场对比分析

5．4 本章小结

第六章 结论和问题讨论

6．1 主要结果和结论

6．2 存在问题及未来工作展望

参考文献