爆发性气旋形成机制的个例研究

发布时间：2020-07-23 12:39

【摘要】：本文利用美国国家环境预报中心NCEP(National Centers for Environmental Prediction)提供的FNL(Final Analyses)1o×1o分辨率、时间间隔为6h的再分析格点资料,结合可用的观测资料和WRF(Weather Research and Forecasting Model)模式的高分辨率数值模拟结果,对2016年5月2-4日发生在东亚近海岸的强爆发性气旋(中心气压加深率大于2.0贝吉隆)的形成和发展过程进行了详尽地描述,同时对其形成机制进行了详细研究。并且在此基础上总结分析了北半球2015年10月至2016年9月期间爆发性气旋的时空分布特征。对2016年5月发生在东亚近海岸的强爆发性气旋形成机制的研究结果表明,气旋在发展过程中,200hPa上高空急流与冷锋前暖平流及系统前部正涡度平流的作用均能引起高空大气产生强辐散,从而促使低空减压产生强辐合,加强了气旋附近的上升运动,为气旋爆发性发展提供有利的动力条件。冷锋前后的冷暖平流增强,加大了冷锋前后的温度梯度,促使锋区斜压性增大。对流层顶附近大气减压、等压面升高,产生强辐散,促进高低空大气之间抽吸作用的增强,低层大气辐合加剧,水平风涡度加大,气旋爆发性发展。气旋前部偏南急流与水汽通量轴及水汽通量辐合区叠加,为暴雨天气提供了充足的水汽。暖湿气流沿冷锋向上爬升,使中空大气斜压性增强,低压系统发展,地面气旋受干冷空气入侵强度减弱。高低空低压系统强度发展不一致,导致系统在中空产生断裂,高低空低压系统脱离,地面气旋被冷空气占据,填塞消亡。能量锋区南北两侧次级环流的存在与强降水的产生密切相关。偏南气流沿能量锋区爬升,使气旋中心附近上升运动增强,促进高空闭合环流的发展。次级环流强迫产生的南向的气流与气旋北侧低空的下沉气流产生辐合抬升,使气旋偏北一侧上升运动增强,生成狭窄的能量锋区,从而引起强降水。WRF3.3.1模式合理地再现了此爆发性气旋的发生发展过程。对300hPa和700hPa高低空急流的演变,气旋爆发前后急流核的传播方向,以及700hPa上相对湿度场特征及演变过程,模式都有很好的模拟,只在强度和位置上略有偏差。对北半球的爆发性气旋的统计分析结果表明,3月是爆发性气旋发生发展的高峰月,冬季爆发性气旋的强度要强于其他季节,随着强度增加,爆发性气旋发生的次数越来越少;两大洋的西海岸为爆发性气旋发生的主要区域,太平洋发生爆发性气旋的频率要高于大西洋,并且在纬向性分布上太平洋爆发性气旋的发生区域相较大西洋约偏南10个纬度;阿留申地区没有爆发性气旋发生,格陵兰-冰岛有弱的爆发性气旋出现。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P458.3
【图文】：

路径图,爆发性气旋,气旋,高度场

究生学位论文爆发性气旋形成机向移动，迫使低压带前部西南气流带来的暖湿空气沿冷锋作用下产生气旋性旋转，气旋前部开始出现降水。5 月 2山东半岛附近，中心气压值为 1002.5hPa，气旋径向轴线转横比逐渐减小，从气旋中心能够分析出明显的冷暖锋，冷锋降水区。随后气旋中心移至海上，气旋开始迅速发展。

变化曲线,中心气压,时气,变化曲线

图 2 2016 年 5 月 1 日 14 时至 5 月 4 日 20 时气旋中心气压值变化曲线3.1.2 环流形势分析2016 年 4 月下旬，500hPa 平均高度场上东亚中高纬地区呈单脊单槽型分贝加尔湖地区受明显的低压控制，低压中心位于（110oE，60oN）附近，配合压有-32℃的冷中心，沿低压底部不断有冷空气向我国东北地区输送。20o～N 的中低纬地区等高线相对较为平直，从河套地区至海南岛南端（110oE 附近存在一浅槽，其前部西南偏西气流强盛，暖湿空气沿槽前西南气流向我国东部渤海地区输送。前期的这种大尺度环流形势为黄河气旋在黄渤海地区的爆发性展提供了有利的天气尺度条件。2016 年 5 月 2 日 14 时气旋爆发前（图 3a），亚欧大陆中高纬地区 500上等高线呈两槽两脊型分布，两槽分别位于乌拉尔山北部和中西伯利亚高原近。欧亚大陆东部中纬地区存在南北两支槽，一支为从中西伯利亚高原极涡底向东南方向延伸至我国黑龙江省北部（128oE 附近）的北支槽；另一支为从我河套地区向南延伸至两湖地区（110oE 附近）的南支槽。南北两支槽上均有冷

500hPa高度场,风场,温度场,急流

蓝实线为高度场，间隔为 4，单位为 gpm；红虚线为温度场，间隔为 4，单位为 K；风羽为水平风场，风速单位为 m·s-1；棕色实线为槽线图 3 2016 年 5 月 2 日 14 时（a）和 5 月 3 日 08 时（b）500hPa 高度场、温度场及风场3.1.3 高低空急流配置及演变低空急流不仅给某一地区的降水提供水汽，更是降水区不稳定层结的建立者和维持者，而合理的高低空急流配置也是促进气旋发展的动力条件。分析高低空急流的演变过程发现，气旋爆发前（5 月 2 日 14 时），高空 200hPa 急流带上存在三支急流轴（图略）。北支急流从京津地区向东北方向反气旋性弯曲至黑龙江省东北部，急流核风速为 50m·s-1；中部急流从日本九州岛南部起经朝鲜半岛向西北方向延伸至渤海湾，最大风速为 50m·s-1；南支急流自四川中东部起向东延伸至两湖地区，急流核最大风速为 55m·s-1。气旋中心位于北支高空急流入口区右侧与南支急流出口区左侧的叠加区下方，地转水平强迫作用促使高空急流叠加区产生质量强辐散，上升运动加强，进而地面减压辐合加强，气旋发展加深。同时对流层中层 500hPa 上 40°～50oN 之间沿低槽前部存在一支西风急流，其急流

【参考文献】