台风水汽收支及与强度变化的关系

发布时间：2020-10-14 08:31

　　 本文利用 TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)3B42 V7 和 TRMM 2A25 V7降水资料、TMI(TRMM Micro wave Imager)总的可降水量(total precipitable water,简写为 TPW)资料、IFREMER3(Institut Frangais de Recherche pour['Exploitation de la Mer,version 3)海气热通量资料、CloudSat云分类资料、FNL(Final analysis)再分析资料和JTWC(Joint Typhoon Warning Center)最佳路径数据集,运用基于风切变坐标系的合成分析方法,研究了 2001-2015年期间不同风切变方向和不同强度变化类别的西北太平洋热带气旋水汽收支各分量的空间分布特征,旨在探讨水汽收支对热带气旋强度变化的可能影响机制。研究结果表明:(1)风切变坐标系下,热带气旋降水的空间分布呈现出明显的不对称结构。不论风切变方向如何变化,降水均偏向于下风切左侧且偏东风切变的热带气旋平均降水量要比偏西风切变的大。热带气旋降水的强弱与其与副热带高压的相对位置和距离有关,低空急流的存在有利于水汽输送。不论风切变方向如何变化,整层积分的水汽通量辐合(moisture flux convergence,简写为MFC)大值中心均位于下风切方向。降水大值中心相对于整层积分的MFC大值中心的气旋性偏移是热带气旋中低层气旋性环流的平流作用导致的。(2)水汽收支分量中,海表蒸发和外围环境场中的TPW在热带气旋快速增强过程中起重要作用。海表蒸发主要受海平面温度的影响。海表蒸发和外围环境场中的TPW有利于热带气旋快速增强主要是因为它们有利于边界层的空气增温增湿,从而导致对流有效位能(convective available potential energy,简写为CAPE)增大。除了边界层的热动力作用外,中层的热动力过程也会导致快速增强的热带气旋CAPE较大。减弱的热带气旋平均初始强度最强,因此,其整层积分的MFC最大,降水量也最大。这与海表水汽及热通量和边界层的低熵下沉气流对热带气旋强度变化是起相反作用的观点是一致的。(3)不论热带气旋强度如何变化,水平和垂直方向上,降水均随着距离增加迅速减小。水平方向上,强降水主要集中在距离热带气旋中心1个最大风速半径的范围内,垂直方向上,主要集中在2km以内。从地面至2km高度处,减弱的热带气旋平均降水量最大,这主要是其平均初始强度最强造成的。2-10 km以内,快速增强的热带气旋平均降水量要大于减弱的热带气旋,这主要是因为快速增强的热带气旋对流比较深厚,垂直方向上降水能延伸到的高度较高。不论热带气旋强度如何变化,下风切左侧降水量均是最大的,且下风切方向的降水强度和覆盖范围均强于和宽于上风切方向。(4)热带气旋中心附近以深对流云为主,热带气旋内部剧烈的上升运动主要发生在深对流云内。快速增强的热带气旋中深对流云出现的概率明显大于没有快速增强的热带气旋。深对流云象限间的变化比较明显,不同强度变化类别的热带气旋出现概率最大的象限也会有所不同。高层云的分布也呈现出一定的不对称性。卷云、高积云、层积云和积云各象限间的分布比较均匀,变化较小。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P444
【部分图文】：

２．?３．?４热带气旋降水的有效影响半径??为了确定热带气旋降水的有效影响半径，我们计算了?２００１－２０１５年期间西北太平洋??热带气旋的径向平均降水分布，结果如图２．１所示。从图２．１我们可以看出，平均降水??量随着距离的增加呈现出先增加后指数下降的特征。当距离热带气旋中心５００?ｋｍ后，??平均降水量几乎不变。因此，本文选取５００?ｋｍ作为热带气旋降水的有效影响半径。??／Ａ??４．５－?＼??４＊?＼??３．５－?＼??ｒ?＼?－??１?２．５－?＼??■Ｓ?＼??１?２－?＼??１．５－?＼?■??１?．??０．５－?？??０?２５?７５?１７５?２７５?３７５?４７５?５７５?６７５?７７５?８７５?９７５??Ｄｉｓｔａｎｃｅ?ｆｒｏｍ?ｃｅｎｔｅｒ?（ｋｍ）??图２．１?２００１－２０１５年西北太平洋热带气旋径向平均降水分布（单位：ｍｍ／ｈ）。ｘ轴表示距离热带气旋??中心的距离??２．?３．?５?ＦＮＬ资料的准确性??为了验证ＦＮＬ资料的准确性，我们分别利用ＦＮＬ中的降水数据和ＴＲＭＭ?３Ｂ４２?Ｖ７??资料合成了风切变坐标系下２０１０－２０１３年（ＦＮＬ仅２０１０－２０１３年有降水数据）西北太平??洋热带气旋降水的空间分布，结果如图２．２ａ、ｂ所示。图２．２ｃ为ＦＮＬ资料合成的２００１－２０１５??年西北太平洋热带气旋中心附近ｌ〇ｍ风场。与ＴＲＭＭ３Ｂ４２Ｖ７资料（图２．２ｂ）对比之??后我们不难发现，利用ＦＮＬ资料（图２．２ａ）合成的降水大值中心同样位于下风切左侧。??前人的研究表明［８７＿８９］

Ｄｉｓｔａｎｃｅ?ｆｒｏｍ?ｃｅｎｔｅｒ?（ＲＭＷ）?Ｄｉｓｔａｎｃｅ?ｆｒｏｍ?ｃｅｎｔｅｒ?（ＲＭＷ）??３．１?２００１－２０１５年风切变坐标系下西北太平洋不同风切变方向的热带气旋降水的合成分布（单／ｈ），其中（ａ）为东北方向切变，（ｂ）为东南方向切变，（ｃ）为西南方向切变，（ｄ）为西北变。图中风切变方向均指向正北（ｙ轴正方向），ｘ轴和ｙ轴表示距离热带气旋中心的距离，ＲＭＷ???３水汽输送分析??暴雨发生和持续的条件之一是要有源源不断的水汽输送和水汽辐合，仅靠当地己水汽，是不可能形成暴雨的，因此，分析水汽通量散度是非常必要的。将方程（４边第一项展开［９＜）］：??Ｃ?＝?－?＾?■?（ｊｐＰ；?ｑＶ?ｄｐ）?＝?－－ｇ?Ｊ；；（ｇ７?－＾ｄｐ－１－?■?Ｖｑ）ｄｐ?＝?Ｑ?＋?Ｃ２?（９于ＦＮＬ资料相对湿度场的数据上界为ｌＯＯｈＰａ，因此本文中ｐ＾ｌｌＯＯｈＰａ，ｑ为辐

Ｄｉｓｔａｎｃｅ?ｆｒｏｍ?ｃｅｎｔｅｒ?（°）?Ｄｉｓｔａｎｃｅ?ｆｒｏｍ?ｃｅｎｔｅｒ?（°）??图３．２同图３．１，但为水汽通量散度福合项的合成分布（单位：ｍｍ／ｈ），ｘ轴和ｙ轴间隔为１°??图３．２为风切变坐标系下不同风切变方向的热带气旋水汽通量散度辐合项的合成图。??由Ｐ?ＭＦＣ卞：要集中在距离热带气旋屮心３００?ｋｍ范围内且外围的差別很小，因此图屮仅??展示了距离热带气旋中心３°范围内的水汽通量散度辐合项的分布情况。从图３．２?ｉ」Ｊ以??看出，尽管风切变方向不同，辐合项的大值区均位于下风切方向，但强度稍有差别。东??北方向切变的热带气旋（图３．２ａ）平均辐合项最大，约为３．９?ｍｍ／ｈ，其次为东南方向切??变的热带气旋（图３．２ｂ）和西南方向切变的热带气旋（图３．２ｃ），西北方向切变的热带??气旋（图３．２ｄ）平均辐合项最小，约为３．１?ｍｍ／ｈ。在距离热带气旋中心３°范围内，除??西南方向切变的热带气旋辐合项出现了小范围负值区外，其余三个风切变方向的热带气??旋辐合项均为正值，表明在这一区域内水汽通量散度以辐合为主。辐合项的结果与降水??分布的结果相吻合
【参考文献】

相关期刊论文 前6条

1 尹浩;王咏青;钟玮;;西北太平洋热带气旋快速加强过程中的水汽特征分析[J];气候与环境研究;2015年04期

2 姚小娟;黎伟标;陈淑敏;;利用TMI反演的水汽凝结物对热带气旋潜热结构分布的探索研究[J];大气科学;2014年05期

3 岳彩军;曹钰;;“海棠”台风(2005)降水非对称分布特征成因之大气因子研究[J];热带气象学报;2014年02期

4 安成;袁金南;蒙伟光;张艳霞;蒋德海;;登陆的0915号热带气旋“巨爵”降水分布及其中尺度结构的分析[J];热带气象学报;2013年05期

5 袁金南;周文;黄辉军;廖菲;;华南登陆热带气旋“珍珠”和“派比安”的对流非对称分布观测分析[J];热带气象学报;2009年04期

6 吕梅;邹力;姚鸣明;王学忠;黄小刚;;台风“艾利”降水的非对称结构分析[J];热带气象学报;2009年01期

本文编号：2840426