热带气旋、副热带高压及远距离降水间的关系研究

发布时间：2017-05-13 03:08

  本文关键词：热带气旋、副热带高压及远距离降水间的关系研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文针对发生在2000-2009年6-8月的45例热带气旋(TC)远距离暴雨过程,根据TC,副热带高压及远距离暴雨的高低层散度场,散度风场及散度风的次级环流的不同特征,将其分为四种类型的相互作用关系,其中所占比例最大(59%)的第一种相互作用类型(整层相互作用型)的概念模型为：TC,副高及远距离暴雨通过副高脊线南北两侧(副高与TC之间,副高与远距离暴雨之间)的散度风次级环流产生相互作用,TC与副高之间的次级环流由高层(150hPa或200hPa)来自TC的向北的散度风向副高脊附近辐合下沉,并在低层(950hPa)由副高脊向南部的台风辐合所构成,而副高与远距离暴雨之间的次级环流则由高层(150hPa或200hPa)来自远距离暴雨的向南的散度风向副高脊附近辐合下沉,并在低层(950hPa)由副高脊向北部的远距离暴雨辐合所构成,副高脊多数位于高低层一致的下沉气流中,是TC与远距离暴雨之间相互作用的桥梁。通过数值模拟试验(与0704号热带气旋相联系的远距离暴雨)也进一步证实了三者之间的相互作用关系。其他三种类型与第一种类型的主要区别在于台风与远距离降水间的散度风次级环流的不同分布,第二种类型(中低层相互作用型,占总数的15.3%)与远距离降水相联系的次级环流主要发生在中低层,相互作用也发生在中低层,第三种类型(中高层相互作用型,占总数的8.3%)该次级环流主要发生在中高层,而第四种类型(台风对远距离降水作用型)在远距离降水以南无明显的次级环流,二者间仅存在台风北侧的次级环流。除此之外,通过统计分析发现,第Ⅰ、Ⅱ种相互作用类型中热带气旋与远距离暴雨的平均距离约为15经纬度,热带气旋与950hPa辐散中心的约为9.4经纬度,而远距离暴雨与辐散中心的约为5.6经纬度,热带气旋与辐散中心的距离要大于远距离降水与辐散中心的距离。通过对远距离降水进行理想试验(初始场的台风涡旋强度具有强弱变化)研究后发现：理想试验再现了远距离降水过程及三者间的相互作用关系；且初始场中的TC越强,其所激发的准静止Rossby波越强；波列中的正位相恰好位于低层中纬度气旋的东部,由于受到正位相的阻挡作用,中纬度气旋向东的移动速度减慢,强度减弱,但此正位相与副高叠加时则会使得副高加强,从而使得副高脊附近的散度风的辐散加强,进而对TC及远距离降水产生影响。但总体看来,初始场中台风涡旋的强度对远距离降水的影响较弱。另一方面,通过数值模拟试验也发现,TC作为洋面上的对流性热源可以激发向东北方向传播的准静止Rossby波,当副高脊线位于波列的负位相(负位势高度差)中时,不利于低层副高和辐散风的加强；当副高脊线向正位势高度差区运动时,波列的正位相加强了副热带高压脊,使得副高脊处的质量堆积加强,下沉气流加强,从而导致在副高脊附近向南北两侧的散度风辐散增强,进而有利于远距离降水加强。此外,该数值试验还表明,当副高脊以北的散度风次级环流加强时,降水加强,反之,降水减弱,如果散度风次级环流较弱,但来自TC的水汽通量较强时,也可以造成远距离降水加强,因此,中纬度地区的远距离降水受到散度风次级环流及来自TC的水汽通量的双重影响。通过对所得出的远距离降水中系统间的相互作用模型的预报意义进行研究后发现,远距离降水在低层90%以上伴随有S形的流场分布,说明S形流场对远距离降水的发生和维持有利,并且实况分析发现,若副热带高压的强度过强,会阻断热带气旋向中纬度西风槽输送水汽和能量,也就不会形成水汽通道和远距离降水。进一步的研究表明,在远距离暴雨发生前低层950 hPa的散度风场及散度场已出现Ⅰ、Ⅱ型中相应的分布形式,即低层TC、副高及未来远距离降水区域分别对应散度风的辐合、辐散、辐合,在散度场上则分别对应负、正、负的散度分布形式,该形式预示未来将有暴雨发生。
【关键词】：热带气旋远距离降水 散度风 相互作用 准静止Rossby波 预报意义
【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】：P458.121.1;P444
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 研究目的与意义9-10
• 1.2 热带气旋远距离降水的定义10-11
• 1.3 热带气旋远距离降水的研究11-18
• 1.3.1 热带气旋远距离暴雨的特征11-12
• 1.3.2 热带气旋远距离暴雨与中低纬系统的相互作用12-15
• 1.3.3 热带气旋与中纬度系统在远距离降水中的主要作用15-17
• 1.3.4 热带气旋远距离暴雨的预报17-18
• 1.4 热带气旋能量频散与远距离暴雨的关系18-20
• 1.5 拟解决的关键科学问题20
• 1.6 本文研究内容介绍20-22
• 第二章 资料、模式以及方法介绍22-31
• 2.1 资料介绍22-23
• 2.2 模式介绍23-29
• 2.2.1 WRF模式的系统组成和程序结构24-25
• 2.2.2 WRF模式的主要物理参数化方案25-26
• 2.2.3 WRF中的TC BOGUS方案26-29
• 2.3 方法介绍29-31
• 2.3.1 散度风分析29-30
• 2.3.2 Spectral Nudging方法介绍30-31
• 第三章 热带气旋远距离降水中系统间的相互作用类型31-55
• 3.1 引言31-32
• 3.2 热带气旋远距离降水中高低层散度风场的观测事实32-45
• 3.2.1 热带气旋与远距离降水中散度风场的三维分布特征32-36
• 3.2.2 远距离降水与副热带高压以及热带气旋间的整层相互作用模型36-39
• 3.2.3 远距离降水与副热带高压以及热带气旋间的其他三种相互作用类型39-42
• 3.2.4 热带气旋与远距离降水的相关统计分析42-45
• 3.3 热带气旋与周围系统相互作用的定量分析45-52
• 3.3.1 定量分析的表示方法45-46
• 3.3.2 周围系统对台风的作用46-50
• 3.3.3 台风对周围系统的作用50-52
• 3.4 950hPa环境场区域平均散度风与beta-漂移速度的比较探讨52-53
• 3.5 本章小结53-55
• 第四章 热带气旋远距离降水的数值模拟诊断分析55-84
• 4.1 引言55-56
• 4.2 0704号热带气旋远距离降水介绍56-61
• 4.2.1 0704号热带气旋远距离降水概况56-57
• 4.2.2 大尺度环流背景场分析57-61
• 4.3 0704号热带气旋远距离降水的数值模拟诊断分析61-82
• 4.3.1 模拟方案设计及模拟结果分析62-67
• 4.3.2 去掉台风的敏感性试验研究67-74
• 4.3.3 台风激发的Rossby波对远距离降水的影响分析74-77
• 4.3.4 减弱副热带高压的敏感性试验研究77-82
• 4.4 本章小结82-84
• 第五章 热带气旋远距离降水的理想试验研究84-100
• 5.1 引言84-85
• 5.2 热带气旋远距离降水的理想数值试验85-98
• 5.2.1 轴对称台风涡旋在静止环境大气中的作用85-88
• 5.2.2 理想试验方案设计88-89
• 5.2.3 理想试验结果分析89-94
• 5.2.4 理想试验中的波动分析94-98
• 5.3 本章小结98-100
• 第六章 热带气旋远距离降水相互作用模型预报意义的研究100-112
• 6.1 引言100-101
• 6.2 S形热带气旋远距离降水持续时间的相关统计101-102
• 6.3 未形成远距离降水的热带气旋、副高与西风槽的分布特征(个例分析)102-104
• 6.4 热带气旋远距离降水的相互作用类型与远距离降水强度的关系104-105
• 6.5 热带气旋远距离降水相互作用模型在预报中的应用105-106
• 6.6 热带气旋远距离降水预测思路在台风个例中的应用分析106-110
• 6.7 本章小结110-112
• 第七章 全文总结与讨论112-116
• 7.1 全文总结112-114
• 7.2 研究特色与创新点114-115
• 7.3 尚未解决的问题115-116
• 参考文献116-126
• 致谢126-127
• 附录127-128

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