强垂直风切变环境下对流单体对飓风强度的影响
发布时间：2022-02-24 11:09
利用高分辨率模式输出资料,诊断分析强垂直风切变环境下飓风Bonnie（1998）中风暴相对螺旋度的分布特征,再现了Molinari等（2008）利用下投式探空仪获得的该飓风内部风暴相对螺旋度的离散观测结果。通过对比不同垂直风切变环境下,不同区域风暴的相对螺旋度、对流有效位能及风速的水平分布,揭示出与高值风暴相对螺旋度相联系的强对流单体的分布与环境垂直风切变的密切联系。基于风暴相对螺旋度和对流有效位能的配置分析,研究强环境垂直风切变时段,眼壁附近的深厚涡旋对流以及螺旋雨带中的小型对流单体的三维结构和演变特征。分析表明,环境垂直风切变较强时,在眼壁附近的顺切变区存在典型的深厚涡旋对流系统,这类深厚涡旋系统能够激发二级垂直环流,有利于旋转上升运动的维持,并在近眼心区域引发补偿性的干暖下沉气流,有助于飓风暖心的维持和加强;同时,螺旋雨带中也存在以涡度为特征的小型对流单体,这些对流单体随着平流不断移入飓风中心,使得飓风中心垂直涡度增加,最终导致飓风强度的增强。
【文章来源】：热带气象学报. 2015,31(02)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
飓风Bonnie在8月23—25日观测信息[28]
/s2的大值中心主要集中在两个区域，一个在DL和UL的RMW附近，对应于眼心东北部的眼壁区；另一个在DL和UL半径100~200km范围内，对应于该区域由多个深厚对流单体组成的螺旋雨带，说明SREH的大值区与雷达反射率的高值区有很好的对应关系。由于暖心结构的影响，眼心区出现CAPE的大值中心，而强对流发展区域由于强烈的上升运动导致对流有效位能释放，对应于CAPE的小值区，但在气旋式基本流场的作用下，会把飓风中心南部以及外围螺旋雨带积聚的高值CAPE向强对流区域输送，因此，有利于UL和DL区域强对流的持续发展。图3模式时段内平均环境垂直风切变值(黑实线，200~850hPa，单位：m/s)、950hPa层上最大风速(灰虚线，单位：m/s)和中心最低气压(灰实线，单位：hPa)随时间变化10m/s用灰短虚线标出。右边纵坐标轴内侧表示最大风速值，外侧表示环境垂直风切变值。时刻2，环境垂直风切变方向未变，大小增至22.0m/s。随着RMW收缩涡度圈也收缩，涡度增加，最大值出现在飓风中心东北侧的DL区内，水平风速值总体增加，辐合加剧，飓风强度急剧增加，强对流和涡度水平结构的非对称性进一步加强(图4c)。王勇等[38]对台风“海棠”(2005)螺旋雨带的非对称性结构进行数值模拟和分析也指出，螺旋雨带的非对称结构和发展与高低层垂直切变风的高层辐散流场有关。值得注意的是，螺旋雨带中出现明显的正负涡度对，这是与一个个小型对流单体对应的，将在第6部分详细讨论。SREH和CAPE的配置(图4d)与时刻1类似，但两者的量值大多比前时刻有明显增大，SREH和CAPE最大值分别超过2500m2/s2和2000J/kg，说明飓风系统内对流发展旺盛，强对流区(超过50dBz)的区域明显扩大。时刻3，环境垂直风切变最弱，此时不需要分四个象限来讨论。整个飓风系统?
208热带气象学报31卷方向上，出现贯穿整个对流层的强烈上升运动，其垂直速度最大值出现在对流层顶(300~200hPa)，达到10m/s以上，说明时刻1存在对流的爆发性增长。这种强烈的上升运动，伴随着气流涡旋性向上延伸，形成发展中的涡旋对流单体，同时在上升气流两侧产生弱下沉运动，并在中低层形成二级垂直环流。其中上升气流外侧的下沉气流使得低层RMW外侧气流出现明显内流，并在低层正涡度中心外侧形成辐合条件，有利于涡度柱和强上升运动的维持；而内侧引发的补偿下沉气流会产生干暖空气，对TC暖心的维持和加强有很大的贡献。最近有研究表明[29,39-40]，在静力平衡约束下，TC的暖心越强地面的气压下降得越低，从而增强飓风强度。同时，这类强对流系统附近对应有大量的SREH和CAPE(图4b)，与Molinari等[28-29]研究结果吻合。图43个典型时刻23日17:00(a、b)、24日05:00(c、d)和25日18:00(e、f)的850hPa的雷达回波(阴影，单位：dBz)和涡度(实线，单位：10-3s-1)(a、c、e)及0~3km的SREH(实线，单位：m2/s2)和CAPE(阴影，单位：J/kg)以及RMW(1km高度，白色环线)(b、d、f)坐标轴单位：km。虚线箭头为此时环境平均垂直风切变矢量方向，并按此方向分别标出DR、DL、UR和UL四个象限。12h后到时刻2，随着环境风切变量值增大，飓风水平结构的非对称性愈明显，眼壁和降水区都集中在DL象限。为了更直观看出该区域的涡旋对流单体的结构，我们将涡度与DL象限的涡
【参考文献】：
期刊论文
[1]台风“海棠”（2005）登陆前后非对称螺旋雨带特征分析[J]. 王勇,丁治英,李勋,王群. 热带气象学报. 2010(05)
[2]强热带风暴“风神”（0806）螺旋雨带中尺度结构双多普勒雷达的研究[J]. 周海光. 热带气象学报. 2010(03)
[3]The Role of β-effect and a Uniform Current on Tropical Cyclone Intensity[J]. 端义宏,伍荣生,余晖,梁旭东,陈仲良. Advances in Atmospheric Sciences. 2004(01)
[4]我国热带气旋研究十年进展[J]. 陈联寿,孟智勇. 大气科学. 2001(03)
[5]NUMERICAL STUDY ON THE EFFECTS OF SEA SURFACE TEMPERATURE ON TROPICAL CYCLONE INTENSITY-PART I:NUMERICAL EXPERIMENT OF THE TROPICAL CYCLONE INTENSITY RELATED TO SST[J]. 端义宏,秦曾灏,顾建峰,李永平. Acta Meteorologica Sinica. 1998(02)
本文编号：3642601
【文章来源】：热带气象学报. 2015,31(02)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
飓风Bonnie在8月23—25日观测信息[28]
/s2的大值中心主要集中在两个区域，一个在DL和UL的RMW附近，对应于眼心东北部的眼壁区；另一个在DL和UL半径100~200km范围内，对应于该区域由多个深厚对流单体组成的螺旋雨带，说明SREH的大值区与雷达反射率的高值区有很好的对应关系。由于暖心结构的影响，眼心区出现CAPE的大值中心，而强对流发展区域由于强烈的上升运动导致对流有效位能释放，对应于CAPE的小值区，但在气旋式基本流场的作用下，会把飓风中心南部以及外围螺旋雨带积聚的高值CAPE向强对流区域输送，因此，有利于UL和DL区域强对流的持续发展。图3模式时段内平均环境垂直风切变值(黑实线，200~850hPa，单位：m/s)、950hPa层上最大风速(灰虚线，单位：m/s)和中心最低气压(灰实线，单位：hPa)随时间变化10m/s用灰短虚线标出。右边纵坐标轴内侧表示最大风速值，外侧表示环境垂直风切变值。时刻2，环境垂直风切变方向未变，大小增至22.0m/s。随着RMW收缩涡度圈也收缩，涡度增加，最大值出现在飓风中心东北侧的DL区内，水平风速值总体增加，辐合加剧，飓风强度急剧增加，强对流和涡度水平结构的非对称性进一步加强(图4c)。王勇等[38]对台风“海棠”(2005)螺旋雨带的非对称性结构进行数值模拟和分析也指出，螺旋雨带的非对称结构和发展与高低层垂直切变风的高层辐散流场有关。值得注意的是，螺旋雨带中出现明显的正负涡度对，这是与一个个小型对流单体对应的，将在第6部分详细讨论。SREH和CAPE的配置(图4d)与时刻1类似，但两者的量值大多比前时刻有明显增大，SREH和CAPE最大值分别超过2500m2/s2和2000J/kg，说明飓风系统内对流发展旺盛，强对流区(超过50dBz)的区域明显扩大。时刻3，环境垂直风切变最弱，此时不需要分四个象限来讨论。整个飓风系统?
208热带气象学报31卷方向上，出现贯穿整个对流层的强烈上升运动，其垂直速度最大值出现在对流层顶(300~200hPa)，达到10m/s以上，说明时刻1存在对流的爆发性增长。这种强烈的上升运动，伴随着气流涡旋性向上延伸，形成发展中的涡旋对流单体，同时在上升气流两侧产生弱下沉运动，并在中低层形成二级垂直环流。其中上升气流外侧的下沉气流使得低层RMW外侧气流出现明显内流，并在低层正涡度中心外侧形成辐合条件，有利于涡度柱和强上升运动的维持；而内侧引发的补偿下沉气流会产生干暖空气，对TC暖心的维持和加强有很大的贡献。最近有研究表明[29,39-40]，在静力平衡约束下，TC的暖心越强地面的气压下降得越低，从而增强飓风强度。同时，这类强对流系统附近对应有大量的SREH和CAPE(图4b)，与Molinari等[28-29]研究结果吻合。图43个典型时刻23日17:00(a、b)、24日05:00(c、d)和25日18:00(e、f)的850hPa的雷达回波(阴影，单位：dBz)和涡度(实线，单位：10-3s-1)(a、c、e)及0~3km的SREH(实线，单位：m2/s2)和CAPE(阴影，单位：J/kg)以及RMW(1km高度，白色环线)(b、d、f)坐标轴单位：km。虚线箭头为此时环境平均垂直风切变矢量方向，并按此方向分别标出DR、DL、UR和UL四个象限。12h后到时刻2，随着环境风切变量值增大，飓风水平结构的非对称性愈明显，眼壁和降水区都集中在DL象限。为了更直观看出该区域的涡旋对流单体的结构，我们将涡度与DL象限的涡
【参考文献】：
期刊论文
[1]台风“海棠”（2005）登陆前后非对称螺旋雨带特征分析[J]. 王勇,丁治英,李勋,王群. 热带气象学报. 2010(05)
[2]强热带风暴“风神”（0806）螺旋雨带中尺度结构双多普勒雷达的研究[J]. 周海光. 热带气象学报. 2010(03)
[3]The Role of β-effect and a Uniform Current on Tropical Cyclone Intensity[J]. 端义宏,伍荣生,余晖,梁旭东,陈仲良. Advances in Atmospheric Sciences. 2004(01)
[4]我国热带气旋研究十年进展[J]. 陈联寿,孟智勇. 大气科学. 2001(03)
[5]NUMERICAL STUDY ON THE EFFECTS OF SEA SURFACE TEMPERATURE ON TROPICAL CYCLONE INTENSITY-PART I:NUMERICAL EXPERIMENT OF THE TROPICAL CYCLONE INTENSITY RELATED TO SST[J]. 端义宏,秦曾灏,顾建峰,李永平. Acta Meteorologica Sinica. 1998(02)
本文编号：3642601
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