強垂直風切變環(huán)境下對流單體對颶風強度的影響
發(fā)布時間：2022-02-24 11:09
利用高分辨率模式輸出資料,診斷分析強垂直風切變環(huán)境下颶風Bonnie（1998）中風暴相對螺旋度的分布特征,再現(xiàn)了Molinari等（2008）利用下投式探空儀獲得的該颶風內部風暴相對螺旋度的離散觀測結果。通過對比不同垂直風切變環(huán)境下,不同區(qū)域風暴的相對螺旋度、對流有效位能及風速的水平分布,揭示出與高值風暴相對螺旋度相聯(lián)系的強對流單體的分布與環(huán)境垂直風切變的密切聯(lián)系�；陲L暴相對螺旋度和對流有效位能的配置分析,研究強環(huán)境垂直風切變時段,眼壁附近的深厚渦旋對流以及螺旋雨帶中的小型對流單體的三維結構和演變特征。分析表明,環(huán)境垂直風切變較強時,在眼壁附近的順切變區(qū)存在典型的深厚渦旋對流系統(tǒng),這類深厚渦旋系統(tǒng)能夠激發(fā)二級垂直環(huán)流,有利于旋轉上升運動的維持,并在近眼心區(qū)域引發(fā)補償性的干暖下沉氣流,有助于颶風暖心的維持和加強;同時,螺旋雨帶中也存在以渦度為特征的小型對流單體,這些對流單體隨著平流不斷移入颶風中心,使得颶風中心垂直渦度增加,最終導致颶風強度的增強。
【文章來源】：熱帶氣象學報. 2015,31(02)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：11 頁
【部分圖文】：
颶風Bonnie在8月23—25日觀測信息[28]
/s2的大值中心主要集中在兩個區(qū)域，一個在DL和UL的RMW附近，對應于眼心東北部的眼壁區(qū)；另一個在DL和UL半徑100~200km范圍內，對應于該區(qū)域由多個深厚對流單體組成的螺旋雨帶，說明SREH的大值區(qū)與雷達反射率的高值區(qū)有很好的對應關系。由于暖心結構的影響，眼心區(qū)出現(xiàn)CAPE的大值中心，而強對流發(fā)展區(qū)域由于強烈的上升運動導致對流有效位能釋放，對應于CAPE的小值區(qū)，但在氣旋式基本流場的作用下，會把颶風中心南部以及外圍螺旋雨帶積聚的高值CAPE向強對流區(qū)域輸送，因此，有利于UL和DL區(qū)域強對流的持續(xù)發(fā)展。圖3模式時段內平均環(huán)境垂直風切變值(黑實線，200~850hPa，單位：m/s)、950hPa層上最大風速(灰虛線，單位：m/s)和中心最低氣壓(灰實線，單位：hPa)隨時間變化10m/s用灰短虛線標出。右邊縱坐標軸內側表示最大風速值，外側表示環(huán)境垂直風切變值。時刻2，環(huán)境垂直風切變方向未變，大小增至22.0m/s。隨著RMW收縮渦度圈也收縮，渦度增加，最大值出現(xiàn)在颶風中心東北側的DL區(qū)內，水平風速值總體增加，輻合加劇，颶風強度急劇增加，強對流和渦度水平結構的非對稱性進一步加強(圖4c)。王勇等[38]對臺風“海棠”(2005)螺旋雨帶的非對稱性結構進行數(shù)值模擬和分析也指出，螺旋雨帶的非對稱結構和發(fā)展與高低層垂直切變風的高層輻散流場有關。值得注意的是，螺旋雨帶中出現(xiàn)明顯的正負渦度對，這是與一個個小型對流單體對應的，將在第6部分詳細討論。SREH和CAPE的配置(圖4d)與時刻1類似，但兩者的量值大多比前時刻有明顯增大，SREH和CAPE最大值分別超過2500m2/s2和2000J/kg，說明颶風系統(tǒng)內對流發(fā)展旺盛，強對流區(qū)(超過50dBz)的區(qū)域明顯擴大。時刻3，環(huán)境垂直風切變最弱，此時不需要分四個象限來討論。整個颶風系統(tǒng)?
208熱帶氣象學報31卷方向上，出現(xiàn)貫穿整個對流層的強烈上升運動，其垂直速度最大值出現(xiàn)在對流層頂(300~200hPa)，達到10m/s以上，說明時刻1存在對流的爆發(fā)性增長。這種強烈的上升運動，伴隨著氣流渦旋性向上延伸，形成發(fā)展中的渦旋對流單體，同時在上升氣流兩側產(chǎn)生弱下沉運動，并在中低層形成二級垂直環(huán)流。其中上升氣流外側的下沉氣流使得低層RMW外側氣流出現(xiàn)明顯內流，并在低層正渦度中心外側形成輻合條件，有利于渦度柱和強上升運動的維持；而內側引發(fā)的補償下沉氣流會產(chǎn)生干暖空氣，對TC暖心的維持和加強有很大的貢獻。最近有研究表明[29,39-40]，在靜力平衡約束下，TC的暖心越強地面的氣壓下降得越低，從而增強颶風強度。同時，這類強對流系統(tǒng)附近對應有大量的SREH和CAPE(圖4b)，與Molinari等[28-29]研究結果吻合。圖43個典型時刻23日17:00(a、b)、24日05:00(c、d)和25日18:00(e、f)的850hPa的雷達回波(陰影，單位：dBz)和渦度(實線，單位：10-3s-1)(a、c、e)及0~3km的SREH(實線，單位：m2/s2)和CAPE(陰影，單位：J/kg)以及RMW(1km高度，白色環(huán)線)(b、d、f)坐標軸單位：km。虛線箭頭為此時環(huán)境平均垂直風切變矢量方向，并按此方向分別標出DR、DL、UR和UL四個象限。12h后到時刻2，隨著環(huán)境風切變量值增大，颶風水平結構的非對稱性愈明顯，眼壁和降水區(qū)都集中在DL象限。為了更直觀看出該區(qū)域的渦旋對流單體的結構，我們將渦度與DL象限的渦
【參考文獻】：
期刊論文
[1]臺風“海棠”（2005）登陸前后非對稱螺旋雨帶特征分析[J]. 王勇,丁治英,李勛,王群. 熱帶氣象學報. 2010(05)
[2]強熱帶風暴“風神”（0806）螺旋雨帶中尺度結構雙多普勒雷達的研究[J]. 周海光. 熱帶氣象學報. 2010(03)
[3]The Role of β-effect and a Uniform Current on Tropical Cyclone Intensity[J]. 端義宏,伍榮生,余暉,梁旭東,陳仲良. Advances in Atmospheric Sciences. 2004(01)
[4]我國熱帶氣旋研究十年進展[J]. 陳聯(lián)壽,孟智勇. 大氣科學. 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]. 端義宏,秦曾灝,顧建峰,李永平. Acta Meteorologica Sinica. 1998(02)
本文編號：3642601
【文章來源】：熱帶氣象學報. 2015,31(02)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：11 頁
【部分圖文】：
颶風Bonnie在8月23—25日觀測信息[28]
/s2的大值中心主要集中在兩個區(qū)域，一個在DL和UL的RMW附近，對應于眼心東北部的眼壁區(qū)；另一個在DL和UL半徑100~200km范圍內，對應于該區(qū)域由多個深厚對流單體組成的螺旋雨帶，說明SREH的大值區(qū)與雷達反射率的高值區(qū)有很好的對應關系。由于暖心結構的影響，眼心區(qū)出現(xiàn)CAPE的大值中心，而強對流發(fā)展區(qū)域由于強烈的上升運動導致對流有效位能釋放，對應于CAPE的小值區(qū)，但在氣旋式基本流場的作用下，會把颶風中心南部以及外圍螺旋雨帶積聚的高值CAPE向強對流區(qū)域輸送，因此，有利于UL和DL區(qū)域強對流的持續(xù)發(fā)展。圖3模式時段內平均環(huán)境垂直風切變值(黑實線，200~850hPa，單位：m/s)、950hPa層上最大風速(灰虛線，單位：m/s)和中心最低氣壓(灰實線，單位：hPa)隨時間變化10m/s用灰短虛線標出。右邊縱坐標軸內側表示最大風速值，外側表示環(huán)境垂直風切變值。時刻2，環(huán)境垂直風切變方向未變，大小增至22.0m/s。隨著RMW收縮渦度圈也收縮，渦度增加，最大值出現(xiàn)在颶風中心東北側的DL區(qū)內，水平風速值總體增加，輻合加劇，颶風強度急劇增加，強對流和渦度水平結構的非對稱性進一步加強(圖4c)。王勇等[38]對臺風“海棠”(2005)螺旋雨帶的非對稱性結構進行數(shù)值模擬和分析也指出，螺旋雨帶的非對稱結構和發(fā)展與高低層垂直切變風的高層輻散流場有關。值得注意的是，螺旋雨帶中出現(xiàn)明顯的正負渦度對，這是與一個個小型對流單體對應的，將在第6部分詳細討論。SREH和CAPE的配置(圖4d)與時刻1類似，但兩者的量值大多比前時刻有明顯增大，SREH和CAPE最大值分別超過2500m2/s2和2000J/kg，說明颶風系統(tǒng)內對流發(fā)展旺盛，強對流區(qū)(超過50dBz)的區(qū)域明顯擴大。時刻3，環(huán)境垂直風切變最弱，此時不需要分四個象限來討論。整個颶風系統(tǒng)?
208熱帶氣象學報31卷方向上，出現(xiàn)貫穿整個對流層的強烈上升運動，其垂直速度最大值出現(xiàn)在對流層頂(300~200hPa)，達到10m/s以上，說明時刻1存在對流的爆發(fā)性增長。這種強烈的上升運動，伴隨著氣流渦旋性向上延伸，形成發(fā)展中的渦旋對流單體，同時在上升氣流兩側產(chǎn)生弱下沉運動，并在中低層形成二級垂直環(huán)流。其中上升氣流外側的下沉氣流使得低層RMW外側氣流出現(xiàn)明顯內流，并在低層正渦度中心外側形成輻合條件，有利于渦度柱和強上升運動的維持；而內側引發(fā)的補償下沉氣流會產(chǎn)生干暖空氣，對TC暖心的維持和加強有很大的貢獻。最近有研究表明[29,39-40]，在靜力平衡約束下，TC的暖心越強地面的氣壓下降得越低，從而增強颶風強度。同時，這類強對流系統(tǒng)附近對應有大量的SREH和CAPE(圖4b)，與Molinari等[28-29]研究結果吻合。圖43個典型時刻23日17:00(a、b)、24日05:00(c、d)和25日18:00(e、f)的850hPa的雷達回波(陰影，單位：dBz)和渦度(實線，單位：10-3s-1)(a、c、e)及0~3km的SREH(實線，單位：m2/s2)和CAPE(陰影，單位：J/kg)以及RMW(1km高度，白色環(huán)線)(b、d、f)坐標軸單位：km。虛線箭頭為此時環(huán)境平均垂直風切變矢量方向，并按此方向分別標出DR、DL、UR和UL四個象限。12h后到時刻2，隨著環(huán)境風切變量值增大，颶風水平結構的非對稱性愈明顯，眼壁和降水區(qū)都集中在DL象限。為了更直觀看出該區(qū)域的渦旋對流單體的結構，我們將渦度與DL象限的渦
【參考文獻】：
期刊論文
[1]臺風“海棠”（2005）登陸前后非對稱螺旋雨帶特征分析[J]. 王勇,丁治英,李勛,王群. 熱帶氣象學報. 2010(05)
[2]強熱帶風暴“風神”（0806）螺旋雨帶中尺度結構雙多普勒雷達的研究[J]. 周海光. 熱帶氣象學報. 2010(03)
[3]The Role of β-effect and a Uniform Current on Tropical Cyclone Intensity[J]. 端義宏,伍榮生,余暉,梁旭東,陳仲良. Advances in Atmospheric Sciences. 2004(01)
[4]我國熱帶氣旋研究十年進展[J]. 陳聯(lián)壽,孟智勇. 大氣科學. 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]. 端義宏,秦曾灝,顧建峰,李永平. Acta Meteorologica Sinica. 1998(02)
本文編號：3642601
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