环境垂直风切变影响下热带气旋外核区对流尺度下沉运动特征研究

发布时间：2021-12-25 05:33

　　本文基于高分辨率数值模式模拟结果分析不同环境垂直风切变环境中热带气旋外核区对流尺度下沉运动和近地面冷池的特征。不同切变环境中的对流尺度下沉运动表现出部分相同特征。与以往观测研究不同,在外核区识别出的四种不同对流尺度下沉运动中,对流层顶下沉运动占比最大。随下沉运动顶高增加,上升运动外侧和上游的下沉运动比例增多。诊断表明低层下沉运动主要由降水拖曳和蒸发冷却导致,中高层下沉运动除了雨滴和霰雪粒子的拖曳作用,还受到上升运动低层环流在垂直速度水平梯度较大一侧产生的浮力扰动气压垂直梯度力（BPGA）的影响。虽然降水拖曳作用有限,但上升运动顶部周围由于冰相粒子升华冷却导致的负浮力（TB）以及向下BPGA场利于对流层顶下沉气流的发生。对流尺度下沉运动的产生机制在不同强度和不同高度切变试验中也存在明显差异。低层切变试验中冷池和低层风切变的相互作用导致上升气流发展更直立更强,不利于低层下沉运动产生,并且导致下沉气流与相应上升运动的距离更近。但是低层切变和弱切变试验中的活跃对流在高层产生更多冰相粒子升华冷却导致明显负TB存在,而涡旋尺度扰动气压的贡献掩盖了部分浮力上升运动产生的BPGA,因此弱切变和低层切变... 

【文章来源】：南京信息工程大学江苏省

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

【图文】：

成熟热带气旋雷达反射率概念示意图，引自Houze[15]

南京信息工程大学硕士学位论文2Houze[11,14]等人利用2006年“飓风雨带和强度变化实验”（RAINEX）期间收集的高分辨率的机载双多普勒雷达数据，对Katrina，Ophelia和Rita等飓风的外雨带及其中的对流尺度系统进行了一系列的研究。如图1.1所示，Houze[15]将外雨带细分为主雨带和远距离雨带，主雨带相对于台风中心准静止，呈现出明显的一波特征[16-17]，而远距离雨带则由更多的对流结构组成。观测发现外雨带具有宽广的层云降水区域，不同尺度的对流结构嵌入其中[18-20]。进一步研究表明，离散的对流单体结构通常在外雨带的上游生成；向雨带中游移动并发展为成熟的对流单体；然后在雨带的下游逐渐消亡[6,12,21]。故外雨带的下游以层云降水为主，上游多单体结构，呈线状排列于外雨带的内边缘，外侧为层云降水[12,16,22]（图1.2）。另外，外螺旋雨带中层还经常观测到次级水平风速大值[12,16,23-24]。图1.2成熟热带气旋螺旋雨带概念示意图。“SHWM”表示次级水平风大值位置，对流单体大小表示其发展成熟度，白色椭圆表示处于消亡阶段的对流体。灰色流线表示轴平均的低层流常引自LiandWang[6]1.1.1.1外雨带对流尺度系统在以往的研究中，观测资料和高分辨率的模式资料均显示外雨带中存在许多对流尺度结构的对流单体[26-27]。

成熟雨带的对流单体中对流尺度运动概念示意图


本文编号：3551878