中国近海台风突然增强和衰亡的研究

发布时间：2017-03-26 19:14

  本文关键词：中国近海台风突然增强和衰亡的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近海台风强度变化,尤其是强度的突变(突然加强和衰亡)是台风预报的难题。然而,由于缺乏对强度变化机理的足够认识并在现有数值模式中未有足够高的分辨率来表达强度变化精细的物理过程,近年来台风强度业务预报进展缓慢。近海台风突然加强和衰亡是一个小概率事件、突然衰亡的概率更小。统计结果显示,1949-2013年中国近海突然增强台风约占近海台风总数的9.4%,近海突然衰亡台风约占2.2%。强度突变存在年代际变化,突然增强台风在50-70年代出现一个高峰,60年代达最高值,2000年后明显减少；突然衰亡台风在60-70年代出现一个高峰,70年代最多,80-90年代迅速减少,2000年后迅速增多。近海突然增强台风和突然衰亡台风均存在明显的季节变化,突然增强台风发生在4-10月间,以8、9月最多。突然衰亡台风发生在4月和7-12月,盛期在10、11月间。突然增强和突然衰亡台风多数都出现在南海,突然增强台风在东海和黄海也有发生,突然衰亡台风在东海也有发生但在黄海没有出现。对近海台风突然增强和台风突然衰亡的大尺度环流特征作了动态合成分析和动力诊断,合成分析包括高度场、温度场、水汽输送、海温、风垂直切变、内核对流、高空急流和台风的高层流出气流。结果表明,500hPa高度场突然增强台风有副高在台风北侧,台风处于高压脊西南部；突然衰亡台风处于西风槽前,受槽过境侵袭。温度场上突然增强台风被暖脊包围,处于“暖场”之中；突然衰亡台风处于温度槽前,有冷舌侵入。水汽输送上突然增强台风有持续的水汽输入台风环流；突然衰亡台风水汽输送中断。高空急流场上,突然增强台风高空流出气流比突然衰亡台风强；在台风内核,突然增强台风对流爆发比衰亡台风旺盛；海温场上突然增强台风处于高SST海域,突然衰亡台风处于低SST海域。同时,风速垂直切变与台风突然增强和衰亡有关,高(低)风速垂直切变有利于台风突然衰亡(增强)。合成分析归纳出近海台风突然增强和突然衰亡的影响因子各6个,台风突然增强的影响因子有：水汽输入通道、高海温、弱风速垂直切变、高空急流和强流出气流、双台风作用、低空暖平流流入；台风突然衰亡的影响因子有：强冷空气、冷海温、冷海水上翻、双台风抽吸、强风速垂直切变、水汽输入通道中断。分析表明,造成中国近海台风突然增强,出现次数最多的因子是水汽输入通道和高空急流；造成中国近海台风突然衰亡出现次数最多的因子是强冷空气。事实上台风突然增强和突然衰亡往往是由多个因子共同作用造成的,例如台风突然衰亡通常是由强冷空气、冷海温和强风速垂直切变等因子共同作用造成。以上6个因子中,可用SST代表海洋下垫面的强迫作用,VWS为环境大气动力影响,DCC (density of core convection)表征台风内核热力作用。定义SST26℃为低海温,26℃≤SST≤28℃为中海温,SST28℃为高海温。研究的结果表明,高值SST、低值VWS、高值DCC对台风突然增强有利；低值SST、高值VWS、低值DCC常会引起突然减弱或衰亡。影响因子中,海温是基本的,高值SST背景下,高的VWS和低的DCC也会使台风衰减；在中值SST背景下,高的DCC(从暖海面移来的热带气旋会在冷海面上加强)和低的VWS也会对台风的突然增强有利。台风莫兰蒂(Meranti 1010)数值试验,验证了本文统计的近海台风的突然增强往往发生在台风移经高海温区之后36h左右,此时台风已处于中海温区。同时也验证了本文统计的台风在高海温海域,内核对流旺盛,台风处于中等强度的风速垂直切变,强度增强；在低海温海域,即使风速垂直切变小,台风也将衰亡。试验表明,SST高低影响到海洋输入台风的潜热、感热和水汽通量。海温升高,海洋输入“莫兰蒂”台风的潜热、感热、水汽通量均增加,台风强度增强；海温降低,潜热、感热和水汽通量输入均减少,台风减弱；海温降幅越大,上述三通量输入减少越多,台风衰弱越明显。热带风暴天鹅(Goni 0907)8月在南海衰亡,这在盛夏南海近海台风衰亡中是罕见的。数值试验表明,引起“天鹅”衰亡的原因在于台风莫拉克(Morakot 0908)对“天鹅”的涡度和水汽的“抽吸”作用所致。莫拉克”的“抽吸”对“天鹅”涡量衰减发生重要作用,“天鹅”东边界的水汽持续流出,说明“莫拉克”对“天鹅”存在明显的水汽“抽吸”。观测事实和试验研究说明,近海双台风的“抽吸”作用是近海台风衰亡的机制之一。最后,在上述研究基础上提出中国近海台风突然增强和台风突然衰亡的概念模型,这对实际预报有一定的参考价值。
【关键词】：热带气旋 突然增强 突然衰亡
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P444
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 研究的目的和意义12-14
• 1.2 研究进展综述14-20
• 1.2.1 大尺度环境场15-18
• 1.2.2 海洋强迫作用18-20
• 1.2.3 台风结构变化20
• 1.3 本文结构20-22
• 第二章 资料、方法和模式22-28
• 2.1 资料来源22
• 2.2 研究方法22-24
• 2.2.1 动态合成分析方法22-23
• 2.2.2 台风内核对流数计算方法23
• 2.2.3 环境风垂直切变计算方法23
• 2.2.4 突然增强和衰亡的标准23-24
• 2.2.5 中国近海的定义24
• 2.3 WRF模式简介24-28
• 第三章 气候特征分析28-34
• 3.1 突然增强台风28-30
• 3.1.1 突然增强台风的频数28
• 3.1.2 年代际分布28-29
• 3.1.3 年际分布29
• 3.1.4 月际分布29-30
• 3.1.5 海域分布30
• 3.2 突然衰亡台风30-33
• 3.2.1 频数30
• 3.2.2 年代际分布30-31
• 3.2.3 年际分布31
• 3.2.4 月际分布31-32
• 3.2.5 海域分布32-33
• 3.3 小结33-34
• 第四章 影响因子合成分析-突然增强台风34-52
• 4.1 合成样本遴选34-35
• 4.2 基本特征分析35-45
• 4.2.1 500hPa高度场35-36
• 4.2.2 850hPa水汽输送36-38
• 4.2.3 925hPa温度平流38-39
• 4.2.4 200hPa急流39-41
• 4.2.5 200hPa-850hPa风垂直切变41-42
• 4.2.6 850hPa涡度42-43
• 4.2.7 海表温度(SST)43-45
• 4.2.8 内核对流密度45
• 4.3 SST、VWS及DCC对台风突然增强的提前量45-50
• 4.3.1 SST对台风突然增强的时间提前量45-46
• 4.3.2 VWS对台风突然增强的时间提前量46-47
• 4.3.3 DCC对台风突然增强的时间提前量47-50
• 4.4 小结50-52
• 第五章 影响因子合成分析-突然衰亡台风52-66
• 5.1 合成样本遴选52-53
• 5.2 基本特征分析53-61
• 5.2.1 500hPa高度场53-54
• 5.2.2 850hPa水汽输送54-55
• 5.2.3 925hPa温度平流55-56
• 5.2.4 200hPa急流56-58
• 5.2.5 200hPa-850hPa风垂直切变58-59
• 5.2.6 850hPa涡度59-60
• 5.2.7 海表温度(SST)60-61
• 5.2.8 内核对流密度61
• 5.3 SST、VWS及DCC对台风突然衰亡的提前量61-64
• 5.3.1 SST对台风突然衰亡的时间提前量61
• 5.3.2 VWS对台风突然衰亡的时间提前量61-62
• 5.3.3 DCC对台风突然衰亡的时间提前量62-64
• 5.4 小结64-66
• 第六章 各因子相反作用下台风强度的变化66-84
• 6.1 台风突然增强66-69
• 6.1.1 各影响因子出现的频次67-68
• 6.1.2 多影响因子出现的频次68-69
• 6.2 台风突然衰亡69-71
• 6.2.1 各影响因子出现的频次69-70
• 6.2.2 多影响因子出现的频次70-71
• 6.3 多因子相互作用对突然增强台风的影响71-76
• 6.3.1 SST与VWS的相互作用71-75
• 6.3.2 SST与DCC的相互作用75
• 6.3.3 VWS与DCC的相互作用75-76
• 6.4 多因子相互作用对突然衰亡台风的影响76-81
• 6.4.1 SST与VWS的相互作用76-79
• 6.4.2 SST与DCC的相互作用79-80
• 6.4.3 VWS与DCC的相互作用80-81
• 6.5 突然增强、突然衰亡台风的配置对比81-82
• 6.6 小结82-84
• 第七章 近海突然增强台风的个例数值模拟84-98
• 7.1 台风莫兰蒂简介84
• 7.2 控制试验84-87
• 7.3 敏感试验87-96
• 7.3.1 强度变化88-89
• 7.3.2 涡度变化89-90
• 7.3.3 潜热通量变化90-92
• 7.3.4 感热通量变化92-93
• 7.3.5 水汽通量变化93-95
• 7.3.6 风垂直切变和垂直运动95-96
• 7.4 小结96-98
• 第八章 近海突然衰亡台风的个例数值模拟98-112
• 8.1 “莫拉克”对“天鹅”“抽吸”的诊断分析98-100
• 8.1.1 “莫拉克”和“天鹅”的简况98-99
• 8.1.2 “莫拉克”与“天鹅”相互作用的物理量诊断99-100
• 8.2 “莫拉克”对“天鹅”“抽吸”的控制试验100-103
• 8.3 减弱“莫拉克”的敏感试验103-110
• 8.3.1 减弱“莫拉克”对“天鹅”强度和路径变化的影响103-104
• 8.3.2 “天鹅”850hPa箱框涡度平均值分析104-108
• 8.3.3 “天鹅”850hPa箱框东边界水汽输出分析108-110
• 8.4 小结110-112
• 第九章 结论与讨论112-116
• 9.1 主要研究结论112-113
• 9.2 近海突然增强、突然衰亡台风概念模型113-114
• 9.3 本文的创新点114
• 9.4 讨论114-116
• 参考文献116-124
• 个人简介124
• 攻读博士学位期间参加的学术会议124-125
• 攻读博士学位期间完成和发表的论文、专著题录125-127
• 致谢127

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