超强台风“鲇鱼”形成过程中的水汽演变特征
发布时间：2021-03-05 11:37
基于一次成功的数值模拟和相关的敏感性试验,对超强台风鲇鱼形成过程中的水汽演变以及海气非线性反馈机制-WISHE（wind-induced surface heat exchange instability）机制的作用进行了探讨.在"鲇鱼"台风形成过程中,对流活动具有显著的日变化特征.与之相对应,台风前期扰动中的总水汽含量呈现出振荡式增长的特征.在浅对流活跃阶段,台风胚胎中的总水汽含量逐渐增加,而在深对流爆发和随后的层云阶段,总水汽含量迅速减小.在浅对流活跃阶段,台风前期扰动中总水汽含量的增加是大气中水汽通量辐合和海洋蒸发的结果,其中,前者的贡献远大于后者.在深对流阶段,由于水汽通量辐合以及海洋蒸发所贡献的水汽之和略小于深对流引发的强降水引起的水汽消耗,因此,台风前期扰动中的总水汽含量下降,但这一减少量小于浅对流阶段总水汽含量的增量,正是通过几次这样的周期性变化,台风前期扰动中的总水汽含量呈振荡式增加,最终支持了临近台风形成时刻深对流的爆发,导致了"鲇鱼"台风的生成.上述结果表明浅对流活动对于台风前期扰动的增湿和深对流活动以及台风形成具有重要贡献.数值敏感性试验表明,尽管海洋蒸发贡献的水...
【文章来源】：南京大学学报(自然科学). 2020,56(05)北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
“鲇鱼”台风前期扰动中心区域中总水汽含量（CWV,粗实线,右坐标轴,单位：1012kg）和总水汽含量的变化率（WVT）以及水汽通量水平辐合项（HWVF）、海洋蒸发项（EV）、凝结项（NC,左坐标轴,单位：107kg?s-1）随时间的变化（垂直虚线代表形成时间）；（b）“鲇鱼”台风前期扰动中心区域中对流顶出现在各高度的频率（填色）、垂直质量通量（线条，实线代表正值，虚线代表负值，值分别从0.0 1 kg?m-2?s-1和-0.0 1 kg?m-2?s-1开始，单位：kg?m-2?s-1，线条间隔为0.0 1 kg m-2?s-1. 对流顶高采用文献[13]中对流顶高的定义）
相比于边界层和对流层上层，对流层低层中的水汽含量相对大很多（图3a）.由此可以推测，对流层低层的水汽含量的变化很大程度上决定了整层水汽含量的变化.图3a与图2a的对比证实了这一点，图3a中，对流层低层中水汽含量的变化与整个大气柱中总水汽含量的变化非常相似（图2a）.图3c显示，自9日18时开始的对流层低层增湿最初主要是浅对流引起的垂直水汽净输送所致（9日18时至10日00时），而后是垂直水汽净输送和水平水汽通量辐合共同贡献的结果（10日00时至10日12时）.10日12时之后随着深对流的爆发，自500 h Pa向上的水汽垂直通量开始超过自850 h Pa向上的水汽垂直通量，这使得对流层低层的垂直水汽净输送项的贡献逐渐减小（图4）.与此同时，深对流降水引起的水汽含量的损失显著增加，这使得对流层低层水汽含量停止增加并开始稍稍减少直至11日02时达到极小值.上述过程同样发生在下一次对流活动期间（11日04时至12日06时）.在12日06时之后，对流层低层中的水汽含量先是小幅度振荡，然后急剧下降.这与整层气柱的总水汽含量的变化相一致（图2a），其原因也是由于深对流产生的大量凝结（图2b和图3c）消耗的水汽超过了垂直水汽净输送和水平水汽通量辐合的水汽，使得对流层低层中的水汽含量减少.在“鲇鱼”台风形成临近时刻，对流层低层的水汽含量再次迅速增加，这归因于对流引发的850 h Pa向上的垂直水汽通量的急剧增加（图3c和图4).相对于边界层和对流层底层中水汽含量而言，对流层上层水汽含量非常少.总体而言，对流层上层在9日18时之后的几次极大值均与深对流活动有很好的对应关系（图3a和图2b）.与边界层和对流层低层不同，对流层上层中水汽通量的水平辐合项显著小于垂直输送项和凝结项.对流层上层水汽的主要源和汇分别是500 h Pa向上的垂直水汽通量输送和深对流引发的凝结.这与前人的结果是一致的[27].
图6 CTL(a),OFF(b),CAP5(c）试验中扰动中心区域平均涡度随时间的变化（单位：10-5s-1)图9 与图2a类似，但针对OFF(a）和CAP5(b)
本文编号：3065133
【文章来源】：南京大学学报(自然科学). 2020,56(05)北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
“鲇鱼”台风前期扰动中心区域中总水汽含量（CWV,粗实线,右坐标轴,单位：1012kg）和总水汽含量的变化率（WVT）以及水汽通量水平辐合项（HWVF）、海洋蒸发项（EV）、凝结项（NC,左坐标轴,单位：107kg?s-1）随时间的变化（垂直虚线代表形成时间）；（b）“鲇鱼”台风前期扰动中心区域中对流顶出现在各高度的频率（填色）、垂直质量通量（线条，实线代表正值，虚线代表负值，值分别从0.0 1 kg?m-2?s-1和-0.0 1 kg?m-2?s-1开始，单位：kg?m-2?s-1，线条间隔为0.0 1 kg m-2?s-1. 对流顶高采用文献[13]中对流顶高的定义）
相比于边界层和对流层上层，对流层低层中的水汽含量相对大很多（图3a）.由此可以推测，对流层低层的水汽含量的变化很大程度上决定了整层水汽含量的变化.图3a与图2a的对比证实了这一点，图3a中，对流层低层中水汽含量的变化与整个大气柱中总水汽含量的变化非常相似（图2a）.图3c显示，自9日18时开始的对流层低层增湿最初主要是浅对流引起的垂直水汽净输送所致（9日18时至10日00时），而后是垂直水汽净输送和水平水汽通量辐合共同贡献的结果（10日00时至10日12时）.10日12时之后随着深对流的爆发，自500 h Pa向上的水汽垂直通量开始超过自850 h Pa向上的水汽垂直通量，这使得对流层低层的垂直水汽净输送项的贡献逐渐减小（图4）.与此同时，深对流降水引起的水汽含量的损失显著增加，这使得对流层低层水汽含量停止增加并开始稍稍减少直至11日02时达到极小值.上述过程同样发生在下一次对流活动期间（11日04时至12日06时）.在12日06时之后，对流层低层中的水汽含量先是小幅度振荡，然后急剧下降.这与整层气柱的总水汽含量的变化相一致（图2a），其原因也是由于深对流产生的大量凝结（图2b和图3c）消耗的水汽超过了垂直水汽净输送和水平水汽通量辐合的水汽，使得对流层低层中的水汽含量减少.在“鲇鱼”台风形成临近时刻，对流层低层的水汽含量再次迅速增加，这归因于对流引发的850 h Pa向上的垂直水汽通量的急剧增加（图3c和图4).相对于边界层和对流层底层中水汽含量而言，对流层上层水汽含量非常少.总体而言，对流层上层在9日18时之后的几次极大值均与深对流活动有很好的对应关系（图3a和图2b）.与边界层和对流层低层不同，对流层上层中水汽通量的水平辐合项显著小于垂直输送项和凝结项.对流层上层水汽的主要源和汇分别是500 h Pa向上的垂直水汽通量输送和深对流引发的凝结.这与前人的结果是一致的[27].
图6 CTL(a),OFF(b),CAP5(c）试验中扰动中心区域平均涡度随时间的变化（单位：10-5s-1)图9 与图2a类似，但针对OFF(a）和CAP5(b)
本文编号：3065133
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