华南近海登陆台风边界层结构和海气通量的观测研究

发布时间：2020-08-21 10:49

【摘要】：华南近海是我国受登陆台风影响最为频繁、最为严重的地区,由于观测资料匮乏,对于该区域的台风边界层结构以及海气通量的精确描述仍然是难点。本研究基于热带气旋年鉴数据和中国气象局广州热带海洋气象研究所茂名博贺海洋气象科学试验基地获取的台风GPS探空观测数据和涡动相关系统观测数据对台风边界层动力和热力结构以及海气通量交换特征进行研究。本文通过分析登陆华南近海的热带气旋的基本特征发现华南近海地区是我国受热带气旋影响最为频繁的区域,年平均5.4个,占我国登陆热带气旋总数的59.2%,其中影响最频繁的海域位于三沙市中沙群岛西北。强台风集中于5～20°N,120～150°E附近海域,超强台风生成地域较其偏东南部。影响华南近海的台风的时间跨度为4-11月,主要集中在6～9月,夏季的台风最多,秋季次之。1949～2015年间,影响华南近海的台风最多的年份有8个,最少的年份有2个。近10年来,影响华南近海台风的频数变化呈现下降趋势。本文通过分析华南近海登陆台风“尤特”和“彩虹”的边界层结构特征,发现台风登陆前和登陆后的动力和热力边界层结构存在差异,分析最大风速高度(humax)、最大切向风高度(hut)、入流层厚度(hinfl)和混合层厚度(Zi)发现利用热力学定义的边界层高度Zi比动力学定义的边界层高度humax、hut、和hinfl小很多,Zi低于500 m,humax和hut的变化范围为500～2200 m,hinfl的变化范围为400～1500m,humax和hut在入流层hinfl之上。受离岸气流和向岸气流的影响,台风登陆前和登陆后humax、hut存在较大的差异,而且huma、hut和Zi均随着距台风中心距离的减小而减小。本文分析了台风登陆过程中海气通量、摩擦速度(u*)和拖曳系数(Cd)的变化特征,并对台风登陆过程中u*和Cd与风速的关系进行了研究。结果显示台风登陆过程中,动量通量随着风速的增大而增大;感热通量和潜热通量在台风登陆过程中比登陆前和登陆后大得多,且变化比较剧烈,说明台风在登陆前后需要更多的热通量来支撑;潜热通量比感热通量大,说明潜热通量是台风发展的主要能量来源。台风登陆过程中,Cd对风速具有非线性依赖性,在低风速下,随着风速的增大而减小,在中风速下,随着风速的增大而增大,而当U10达到17m/s时,Cd达到极值0.003,之后随着风速的增大而减小。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P444;P732
【图文】：

图２．１茂名博贺海洋气象科学试验基地地理位置及分布图（ａ表示北山观测站，ｂ表逡逑示１００邋ｍ铁塔，ｃ表示海上观测平台）逡逑

其中ｆ邋＝邋ｆｓ（ｌ邋－邋０．５１幻，外是干空气密度，Ｃｐ为空气定压比热，ｗ＇、＾／和７Ｖ分逡逑别为垂直速度、水汽浓度和超声虚温的脉动值。逡逑超声虚温订正前后的感热通量对比如图２．２所示（上）。由图可以看出，台逡逑风条件下超声虚温订正对感热通量的影响很大。逡逑（６）空气密度脉动订正（ＷＰＬ）逡逑为解决空气密度扰动对通量计算的影响，对潜热通量和Ｃ０２通量进行ＷＰＬ逡逑订正。Ｗｅｂｂ邋ｅｔ邋ａｌ．邋（１９８０）邋［９７］根据干空气质量守恒方程，提出了空气密度脉动修逡逑正方法，即ＷＰＬ法。此方法在通量订正中得到了广泛的应用，也是最常用的通逡逑量订正方法。本文研宄不涉及二氧化碳通量，因此只对潜热通量进行订正，其逡逑具体订正公式如下：逡逑Ｘ￡邋＝邋（ｌ＋邋／／0？）邋ｗ＇ｐｖ邋＋邋ｐｖ＾Ｓ－逦（１９）逡逑Ｖ逦１邋Ｊ逡逑其中，只＝＆，为干空气和水汽的摩尔质量之比，（Ｔ邋＝邋＃，邋NB为平均水汽密度，逡逑ｍｖ逦ｐａ逡逑千空气密度，上撇表示脉动值，上划线表示时间平均。逡逑ＷＰＬ订正前后潜热通量对比如图２．２所示（下）。由图可以看出

南京信息工程大学硕士学位论文逡逑年内，西北太平洋一共生成２２１１个热带气旋，年平均３３个；其中影响我国沿逡逑海的有６１０个，年平均９．１个；登陆华南近海地区的有３６１个，年平均５．４个，逡逑占我国登陆热带气旋总数的５９．２％。进一步对１９４９？２０１５年，在南海北部逡逑（１０５？１２１°Ｅ，１５？２３°Ｎ）范围内发生的热带气旋频数分布情况进行了统计，统计逡逑网格分辨率为0．５°ｘ0．５°，结果如图所示。可以看出，热带气旋发生频数最多的逡逑海域位于三沙市中沙群岛西北，为２０？５１个；其次是１９？２０°Ｎ，邋１１３？１１８°Ｅ附近逡逑海域，为２０？４８个；海南岛东南一带海域也比较多，热带气旋频数为３０？４８个。逡逑统计结果显示，台风等级以上（包括台风、强台风和超强台风，下文简称台风）逡逑的热带气旋达到了邋２４６个，占登陆我国热带气旋总数的６８．１％。台风是热带气逡逑旋中强度大、破坏力最强的，因此对华南近海台风活动的特点进行分析，了解逡逑其活动规律，对台风的准确预报、减少台风灾害损失具有指导意义。逡逑

【参考文献】

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本文编号：2799284