不同纬度下干空气对热带气旋发展影响的理想试验研究

发布时间：2022-01-16 23:16

　　相对湿度是影响热带气旋发展的重要环境因子之一,热带气旋与环境干空气发生相互作用时,常会发生强度突变,引起预报的误差。在不同的台风源区,由于环境相对湿度和热带气旋主要发展区域的分布不同,热带气旋受干空气影响的平均纬度有明显差异,这种差异的影响尚未被充分理解。因此,本研究通过设计理想数值试验探究了干空气与热带气旋的相互作用过程对纬度的依赖性。模拟结果表明,干空气对热带气旋发展的抑制作用随纬度的减小而增大。在低纬度下,较小的背景场行星涡度导致热带气旋的边界层梯度风不平衡作用偏强,使边界层入流快速发展。在无干空气的情况下,较强的边界层入流加强了平均径向涡度通量并促进了向气旋内区的水汽输送,导致切向风和次级环流增强,进而使热带气旋快速发展。当热带气旋附近的对流层低层存在干空气时,强的入流将使干空气向热带气旋内区的输送加强。进入热带气旋内区的干空气一方面使内区的对流不稳定能量减小,抑制对流发展,另一方面导致眼墙对流结构的不对称度增强,从而使热带气旋强度显著减小。在较高纬度下,由于边界层不平衡作用较小,低层入流的强度相比低纬度的情况偏弱,导致干空气停留在热带气旋外围,难以侵入内区,从而抑制了外螺旋雨... 

【文章来源】：南京信息工程大学江苏省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

技术路线

为次梯度风，有利于边界层入流的增强。图 4.4 比较了三个纬度的控制试验中边界层内的非平衡力的大小，同时给出了切向风速的分布。非平衡力在边界层内的分布情况是：非平衡力的值随高度的增大而增大，在最大切向风速的内侧，由于科氏力和惯性离心力项偏大，非平衡力为明显的正值；在最大风速半径外侧，随着半径增加，切向风速逐渐减小，进而导致科氏力和惯性离心减小，非平衡力由正值转为负，与前人的结果一致（Smith and Vogl, 2008）。非平衡力对背景场行星涡度的变化十分敏感，随着纬度的增加，眼墙外侧负的非平衡力的量级明显减小，CF10 中最大的负非平衡力约为 CF30 中的 20 倍。低纬度下这种强的非平衡力使低层空气加速向气旋中心入流，是导致边界层入流快速发展的根本原因。同时，可以明显看出，CF10 中负的非平衡力的伸展高度较 CF20 和 CF30 更高，表明了边界层的厚度随着纬度的增加而减小，这与前人的结论一致（Li et al. 2012）。更大的边界层厚度导致低层入流的厚度增加，从而进一步加强了低层入流对热带气旋发展的贡献。

前文分析可知，背景场行星涡度对热带气旋发展的影响主要是通过改变平衡的程度而实现的。低纬度下热带气旋的边界层梯度风不平衡较强，的快速建立，强的低层入流促进了环境向气旋内区的角动量和水汽输送速发展。本章将着重分析不同纬度下的边界层不平衡作用的差异对干空进一步从热带气旋的内区的热力条件和对流结构两方面来解释干空气展的物理机制，最终对不同纬度下各组试验的强度差异做出解释。由第，对流层低层干空气对热带气旋强度的影响明显大于中层干空气，因此热力因子及结构特征的比较将主要在控制试验、L100和L200这三组试验空气对热带气旋发展影响较小的原因将在本章最后单独探讨。带气旋内区热力条件汽与不稳定条件

【参考文献】：
期刊论文
[1]Dependence of Tropical Cyclone Intensification on the Latitude under Vertical Shear[J]. Mingyu BI,Xuyang GE,Tim LI.  Journal of Meteorological Research. 2018(01)
[2]影响大西洋热带风暴Debby（2006）的干空气源地分析[J]. 高娜,吴立广,SHIE Chung-lin.  热带气象学报. 2013(05)
[3]热带气旋强度变化研究进展[J]. 端义宏,余晖,伍荣生.  气象学报. 2005(05)
[4]热带气旋强度与结构研究新进展[J]. 陈光华,裘国庆.  气象科技. 2005(01)
[5]关于热带气旋尺度变化机制的初步分析[J]. 陈联寿,刘式适.  热带气象学报. 1997(02)



本文编号：3593602