海洋環(huán)境對臺風(fēng)“梅花”的響應(yīng)【畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p>　　本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p>　　Abstract3</p><p><b>　　前言4</b></p><p><b>

2、　　1.臺風(fēng)概述5</b></p><p>　　1.1 通常說明5</p><p>　　1.2 臺風(fēng)的結(jié)構(gòu)5</p><p>　　1.3 影響我國海的臺風(fēng)路徑8</p><p>　　1.4 臺風(fēng)特點(diǎn)8</p><p>　　1.5 形成及演變9</p><p>　　1.5.

3、1 臺風(fēng)形成9</p><p>　　1.5.2 臺風(fēng)演變10</p><p>　　2 臺風(fēng)“梅花”11</p><p>　　2.1"梅花"路徑及其變化11</p><p>　　2.2“梅花”特點(diǎn)13</p><p>　　3臺風(fēng)“梅花”過境海洋環(huán)境響應(yīng)分析14</p><

4、;p>　　3.1數(shù)據(jù)來源14</p><p>　　3.2 過境風(fēng)場分析15</p><p>　　3.3 過境海表溫度（SST）的分析19</p><p>　　3.3.1 單天海表溫度分析19</p><p>　　3.3.2 連續(xù)多天過境海表溫度22</p><p>　　3.4 過境海表高度分析23&l

5、t;/p><p><b>　　4 結(jié)論25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p>　　海洋環(huán)境對臺風(fēng)“梅花”的響應(yīng)</p><p>　　[摘要] 強(qiáng)天氣過程下海洋的響應(yīng)是海洋環(huán)境預(yù)報(bào)的重要內(nèi)容, 它的研究對于防災(zāi)減災(zāi)、遠(yuǎn)洋運(yùn)輸、水產(chǎn)養(yǎng)殖等有積極的意義。在臺風(fēng)“梅花

6、”生成之前, 東中國海海表平均溫度較其他區(qū)域低, 并且在東海盛行東南風(fēng), 在臺風(fēng)生成區(qū)有一明顯的氣旋性渦旋存在。根據(jù)EKMAN輸運(yùn)原理，臺風(fēng)過境時(shí)會使周圍海水輻散，產(chǎn)生上升流，所以海表溫度會降低。通過后面的分析我們證明了海洋對臺風(fēng)過程有強(qiáng)烈的響應(yīng), 強(qiáng)臺風(fēng)引起SST 出現(xiàn)大幅降低,風(fēng)場也有改變，海表高度會降低。</p><p>　　[關(guān)鍵詞] 海洋環(huán)境響應(yīng)、“梅花”臺風(fēng)、風(fēng)場、SST海表溫度</p>

7、<p>　　The response of the marine environment of Typhoon "Meihua"</p><p>　　[Abstract] The ocean response to the process of severe weather is an important content of the marine environmental fo

8、recasting.The research has a positive significance for disaster prevention and mitigation, ocean shipping, aquaculture. Before the generation of the typhoon "Meihua", The East China sea sea surface temperature

9、is lower than other regions and the southeasterly winds are prevalent in the South China Sea. A cyclonic vortex is generating in the typhoon area. According to the principle</p><p>　　[Key words] Marine envir

10、onmental response; typhoon "Meihua"; wind field’s Sea surface temperature</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　渤、黃、東海三個(gè)海區(qū)由北向南緊靠著我國大陸, 黃海向南開口, 構(gòu)成一個(gè)淺的，并向東海敞開的海灣, 與東海陸架連成一片從而形成寬廣的陸緣淺海。

11、夏季是近海臺風(fēng)的多發(fā)季節(jié), 在臺風(fēng)影響下，海洋的溫度、海流和混合層等都會發(fā)生變化,還經(jīng)常在沿海地區(qū)引起強(qiáng)烈的風(fēng)暴潮。研究我國近海對于臺風(fēng)過程的響應(yīng), 可提供強(qiáng)天氣過程下的海洋環(huán)境預(yù)報(bào), 這對于遠(yuǎn)洋運(yùn)輸、海洋勘探、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及防災(zāi)減災(zāi)等有著非常積極的意義。海洋環(huán)境對于臺風(fēng)的響應(yīng)的研究屬于中尺度海-氣相互作用的范疇,國外早已開展, Adamec 等(1985)利用一個(gè)非線性模式指出風(fēng)應(yīng)力引起的混合對海洋上混合層的時(shí)間變化很大。我國這方面的研

12、究相對國外較少, 朱建榮等(1995c)發(fā)展了一個(gè)描述海洋對熱帶氣旋響應(yīng)的改進(jìn)模式, 并對于靜止和勻速移動兩種理想狀態(tài)下的臺風(fēng)進(jìn)行了模擬;郭冬建等(1997, 1998)對理想海域中臺風(fēng)引起的潮、流、波進(jìn)行了分析。但對于考慮海洋背景流場下的真實(shí)臺風(fēng)進(jìn)行研究的個(gè)例卻較少。本文作者進(jìn)行了對2011年強(qiáng)臺風(fēng)“梅花”過境時(shí)，海洋環(huán)境對其的響應(yīng)的研究。主要研究內(nèi)容為，海表溫度SST數(shù)據(jù)及其圖像，臺風(fēng)過境時(shí)的風(fēng)場數(shù)據(jù)及其圖像以及</p>

13、<p><b>　　1.臺風(fēng)概述</b></p><p><b>　　1.1 通常說明 </b></p><p>　　臺風(fēng)是一種具有暖心結(jié)構(gòu)的氣旋性渦旋通常發(fā)生在熱帶海洋上，是達(dá)到一定強(qiáng)度的熱帶氣旋。臺風(fēng)過境的同時(shí)經(jīng)常伴隨著狂風(fēng)暴雨，是一種災(zāi)害性天氣系統(tǒng)。世界各地對臺風(fēng)的稱呼卻不盡相同，在東太平洋和大西洋稱為颶風(fēng)，在印度洋稱為熱帶風(fēng)

14、暴，在南半球則稱為熱帶氣旋。</p><p>　　根據(jù)國際慣例，我國對發(fā)生在北太平洋西部和南海的熱帶氣旋，依據(jù)其中心最大風(fēng)力分為：熱帶低壓（Tropical depression），最大風(fēng)速＜8級，（＜17.2m/s＝熱帶風(fēng)暴（Tropical storm）:最大風(fēng)速（8～9）級，（17.2m/s～24.4m/s）；強(qiáng)熱帶風(fēng)暴（Severe tropical storm）：最大風(fēng)速10～11級，（24.5～32.

15、6m/s）；臺風(fēng)（Typhoon）:最大風(fēng)速≥12級，（≥32.7m/s）。</p><p>　　臺風(fēng)的生命期通常為（3～8）天，臺風(fēng)直徑通常為（600～1000）km，最大的可達(dá)2000km，最小的只有100km。在北半球臺風(fēng)集中發(fā)生在7～10月，尤以8、9月最多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年5～11月臺風(fēng)可能影響或登陸我國。</p><p>　　全球每年平均大約有80個(gè)熱帶氣旋發(fā)生，其中半數(shù)以上可以發(fā)

16、展成臺風(fēng)，臺風(fēng)集中發(fā)生在西北太平洋、孟加拉灣、東北太平洋、西北大西洋、阿拉伯海、南印度洋、西南太平洋和澳大利亞西北海域等8個(gè)地區(qū)。西太平洋是全球熱帶氣旋發(fā)生最多的地區(qū)，約占全球總數(shù)的三分之一。熱帶氣旋的多發(fā)地帶集中在5°～10°緯度帶內(nèi)，而南北半球緯度5°以內(nèi)幾乎沒有熱帶氣旋發(fā)生。</p><p><b>　　1.2 臺風(fēng)的結(jié)構(gòu)</b></p>&

17、lt;p>　　臺風(fēng)是一種天氣尺度、暖中心的強(qiáng)氣旋性渦旋，在北半球呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，反之，在南半球呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。發(fā)展成熟的臺風(fēng)其要素值多呈圓形對稱分布，臺風(fēng)渦旋半徑通常為（500～1000）km，鉛直范圍通常到對流層頂。臺風(fēng)中心氣壓值（即風(fēng)暴強(qiáng)度）通常在960hPa 以下，在地面天氣圖上等壓線表現(xiàn)為一個(gè)圓形（或橢圓形）對稱的、氣壓梯度極大的閉合低氣壓系統(tǒng)，水平氣壓梯度能達(dá)（5～10）hPa/10km，臺風(fēng)過境時(shí)，測站氣壓自記曲線出現(xiàn)明顯

18、的漏斗狀氣壓深谷（圖1），發(fā)展成熟的臺風(fēng)往往有臺風(fēng)眼，即在深厚云區(qū)的中間有一個(gè)直徑為幾十千米近似圓形的晴空少云區(qū)，眼區(qū)為微風(fēng)或靜風(fēng)，氣壓最低，平均直徑為（30～40）km。臺風(fēng)眼區(qū)外圍的圓環(huán)狀云區(qū)稱為臺風(fēng)云墻或眼壁，云墻區(qū)主要是由一些高大對流云組成，其高度通常在15km以上，寬度為（20～30）km，在云墻區(qū)域有強(qiáng)烈的上升運(yùn)動，其值可達(dá)（5～13）m/s，云墻附近是風(fēng)雨最劇烈的地區(qū)，摧毀性的大風(fēng)暴雨常常發(fā)生在這里。臺風(fēng)云墻到臺風(fēng)外緣是臺

19、風(fēng)的螺旋云雨帶，它也是臺風(fēng)的重要特征之一，是由一條或幾條螺旋云帶旋向臺風(fēng)中心眼壁的，云帶區(qū)對流活動旺盛，有顯著的上升運(yùn)動。</p><p>　　圖1 1956年8月18日～8月2日07時(shí)浙江</p><p><b>　　石浦氣壓變化曲線 </b></p><p>　　Figure August 18, 1956—August 2 Zhejian

20、g the Shipu pressure curve </p><p>　　臺風(fēng)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的氣旋性環(huán)流，低層有強(qiáng)烈的流入，高層有強(qiáng)烈的流出，并有極強(qiáng)烈的上升運(yùn)動。地面是氣旋式輻合流場，氣流從四周以螺旋曲線的形式流向臺風(fēng)中心區(qū)。臺風(fēng)天氣表現(xiàn)為大風(fēng)、暴雨、狂浪和風(fēng)暴潮。</p><p>　　Fusita,T.T.等人根據(jù)衛(wèi)星、雷達(dá)、飛機(jī)和常規(guī)資料給出了成熟臺風(fēng)的三維結(jié)構(gòu)模式（圖2），圖2a 是

21、臺風(fēng)頂部流場特征，空氣從臺風(fēng)中心向四周流出，從眼壁至200km處呈氣旋性輻散流出，之外則呈反氣旋性流出。a圖的右半部表示沒有外雨帶時(shí)的流場情況，其左半部為有外部對流云帶的情況，b圖是與a圖對應(yīng)的臺風(fēng)鉛直剖面圖，為了清楚地表達(dá)鉛直方向上各物理量的分布，這里把鉛直尺度放大了。在臺風(fēng)低層由于邊界層的摩擦作用，外圍空氣氣旋式旋轉(zhuǎn)著流向中心區(qū)，到達(dá)眼壁附近，內(nèi)流急劇減小，相應(yīng)地輻合最強(qiáng)，形成高聳的云墻。臺風(fēng)頂部空氣輻散外流，在臺風(fēng)外部開始下沉，形

22、成臺風(fēng)的鉛直環(huán)流圈。有外雨帶時(shí)，內(nèi)外雨帶之間也存在著一支下沉氣流。臺風(fēng)中心也有速度不大的下沉氣流。</p><p><b>　　圖2(a)</b></p><p>　　Figure2(a)</p><p><b>　　圖2(b)</b></p><p>　　Figure2(b)</p>

23、<p><b>　　圖3 臺風(fēng)移動路徑</b></p><p>　　Figure 3 Typhoon moving path </p><p>　　1.3 影響我國海的臺風(fēng)路徑</p><p>　　臺風(fēng)形成后，向哪里移動是臺風(fēng)預(yù)報(bào)中最關(guān)鍵的問題。西太平洋臺風(fēng)和南海臺風(fēng)生成后，主要移動路徑有西行、西北行、轉(zhuǎn)向型等幾種情況（圖3）。但也

24、出現(xiàn)異常路徑，如打轉(zhuǎn)、突然轉(zhuǎn)向、蛇行路徑等。</p><p>　　臺風(fēng)移動除受自身旋轉(zhuǎn)的影響外，最重要的是受環(huán)境流場的影響。副熱帶高壓對臺風(fēng)移動的影響是最直接、最主要的大型天氣系統(tǒng)。這不僅是因?yàn)楦睙釒Ц邏弘x臺風(fēng)近，而且由于其時(shí)間持久、空間尺度大。當(dāng)副熱帶高壓呈東西向帶狀，且較強(qiáng)時(shí)，位于其南側(cè)的臺風(fēng)將穩(wěn)定西行。當(dāng)臺風(fēng)東側(cè)有副熱帶高壓脊南伸，臺風(fēng)移向具有明顯的北分量。當(dāng)臺風(fēng)位于副熱帶高壓西南側(cè)時(shí)，將轉(zhuǎn)向北上。當(dāng)臺風(fēng)進(jìn)

25、入西風(fēng)帶，處于副高北側(cè)時(shí)，將在副高和西風(fēng)帶系統(tǒng)共同作用下，向東東北方向移動。此外，臺風(fēng)的移動還受西風(fēng)帶天氣系統(tǒng)和熱帶天氣系統(tǒng)等的影響。 </p><p><b>　　1.4 臺風(fēng)特點(diǎn)</b></p><p>　　根據(jù)近幾年來臺風(fēng)發(fā)生的相關(guān)資料可以看出，臺風(fēng)發(fā)生的規(guī)律及其特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)特征：一是有季節(jié)性。臺風(fēng)（包括熱帶風(fēng)暴）通常發(fā)生在夏秋之間，最早發(fā)生在五月初期，最

26、遲發(fā)生在十一月中旬。二是臺風(fēng)中心登陸地點(diǎn)很難準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。臺風(fēng)的風(fēng)向時(shí)有變化，經(jīng)常出人預(yù)料，臺風(fēng)中心登陸地點(diǎn)往往與預(yù)報(bào)相差。三是臺風(fēng)具有旋轉(zhuǎn)性。臺風(fēng)登陸時(shí)的風(fēng)向通常先北后南。四是損毀性嚴(yán)重。對不堅(jiān)固的建筑物、架空的種種線路、樹木、海上的船只，海上網(wǎng)箱養(yǎng)魚、海邊農(nóng)作物等破壞性很大。五是強(qiáng)臺風(fēng)發(fā)生常伴隨著大暴雨、大海潮、大海嘯。六是強(qiáng)臺風(fēng)發(fā)生時(shí)，人力是不可抗拒的，易造成人員傷亡。我國把進(jìn)入東經(jīng)150度以西、北緯10度以北、近中心最大風(fēng)力大于8

27、級的熱帶低壓，按每年出現(xiàn)的先后順序編號，這就是我們從廣播、電視里聽到或看到的“今年第×號臺風(fēng)(熱帶風(fēng)暴、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴)”。 </p><p><b>　　1.5 形成及演變</b></p><p>　　1.5.1 臺風(fēng)形成</p><p>　　條件：熱帶海面受太陽直射而使海水溫度升高，海水蒸發(fā)提供了充足的水汽。而水汽在抬升中發(fā)生凝結(jié)，釋

28、放大量潛熱，促使對流運(yùn)動的進(jìn)一步發(fā)展，令海平面處氣壓下降，造成周圍的暖濕空氣流入補(bǔ)充，然后再抬升。如此循環(huán)，形成正反饋，即第二類條件不穩(wěn)定（CISK）機(jī)制。在條件合適的廣闊海面上，循環(huán)的影響范圍將不斷擴(kuò)大，可達(dá)數(shù)百至上千公里。　　由于地球由西向東高速自轉(zhuǎn)，致使氣流柱和地球表面產(chǎn)生摩擦，由于越接近赤道摩擦力越強(qiáng)，這就引導(dǎo)氣流柱逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（南半球系順時(shí)針旋轉(zhuǎn)），由于地球自轉(zhuǎn)的速度快而氣流柱跟不上地球自轉(zhuǎn)的速度而形成感覺上的西行，這就形成我們

29、現(xiàn)在說的臺風(fēng)和臺風(fēng)路徑?！　∫韵聻槿私贪娓咭坏乩頃谝粌缘拿枋觯骸　≡诤Ｑ竺鏈囟瘸^26℃以上的熱帶或副熱帶海洋上，由于近洋面氣溫高，大量空氣膨脹上升，使近洋面氣壓降低，外圍空氣源源不斷地補(bǔ)充流入上升去。受地轉(zhuǎn)偏向力的影響，流入的空氣旋轉(zhuǎn)起來。而上升空氣膨脹變冷，其中的水汽冷卻凝結(jié)形成水滴時(shí)，要放出熱量，又促使低層空氣不斷上升。這樣近洋面氣壓下降得更低，空氣旋轉(zhuǎn)得更加猛烈，最后形成了臺風(fēng)。 </p><p>　　

30、從臺風(fēng)結(jié)構(gòu)看到，如此巨大的龐然大物，其產(chǎn)生必須具備特有的條件：　　要有廣闊的高溫洋面。海水溫度要高于26.5℃，而且深度要有60米深。臺風(fēng)是一種十分猛烈的天氣系統(tǒng)，每天平均要消耗3100~4000卡/厘米&sup2;的能量，這個(gè)巨大的能量只有廣闊的熱帶海洋釋放出的潛熱才能供應(yīng)。另外，臺風(fēng)周圍旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)風(fēng)，會引起中心附近60米深的海水發(fā)生翻騰，為了確保海水翻騰中海面溫度始終高于26.5℃，暖水層的厚度必須達(dá)60米。　　要有合適的流場

31、。臺風(fēng)的形成需要強(qiáng)烈的上升運(yùn)動。合適的流場（如東風(fēng)波，赤道輻合帶）易產(chǎn)生熱帶弱氣旋，熱帶弱氣旋氣壓中間低外圍高，促使氣流不斷向氣旋中心輻合并作上升運(yùn)動；上升過程中水汽凝結(jié)釋放出巨大的潛熱，形成暖心補(bǔ)給臺風(fēng)能量，并使上升運(yùn)動越來越強(qiáng)?！　∫凶銐虼蟮牡剞D(zhuǎn)偏向力。如果輻合氣流直達(dá)氣旋中心發(fā)生空氣堆積阻塞，則臺風(fēng)不能形成。足夠大的地轉(zhuǎn)偏向力使輻合氣流很難直接流進(jìn)低氣壓中心，而是沿著中心旋轉(zhuǎn)，使氣旋性環(huán)流加強(qiáng)。赤道的地轉(zhuǎn)偏向力為零，向兩極逐漸增

32、大，故臺風(fēng)發(fā)生地點(diǎn)大約離開赤道5個(gè)緯距以上，在5~20度之間。　　氣流鉛直切變要小。即高低空風(fēng)向風(fēng)速相差不大。如果高低空風(fēng)速相差</p><p>　　1.5.2 臺風(fēng)演變</p><p>　　一、孕育階段：太陽經(jīng)過1天照射，海面上形成了很強(qiáng)盛的積雨云，這些積雨云里的熱空氣上升，周圍較冷空氣源源不絕的補(bǔ)充進(jìn)來，再次遇熱上升，如此循環(huán)，使得上方的空氣熱，下方空氣冷，上方的熱空氣里的水汽蒸發(fā)擴(kuò)大

33、了云帶范圍，云帶的擴(kuò)大使得這種運(yùn)動更加劇烈。經(jīng)過不斷擴(kuò)大的云團(tuán)受到地轉(zhuǎn)偏向力影響，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)起來（在南半球是順時(shí)針），形成熱帶氣旋，熱帶氣旋里旋轉(zhuǎn)的空氣產(chǎn)生的離心力把空氣都往外甩，中心的空氣越來越稀薄，空氣壓力不斷變小，形成了熱帶低壓—臺風(fēng)初始階段。　　</p><p>　　發(fā)展（增強(qiáng)）階段 ：因?yàn)闊釒У蛪褐行臍鈮罕韧饨绲?，所以周圍空氣涌向熱帶低壓，遇熱上升，共給了熱帶低壓較多的能量，超過輸出能量，此時(shí)，熱帶低壓

34、里空氣旋轉(zhuǎn)更厲害，中心最大風(fēng)力升高，中心氣壓進(jìn)一步降低。等到中心最大風(fēng)力達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就會提升到更高的一個(gè)級別，熱帶低壓提升到熱帶風(fēng)暴，再提升到強(qiáng)熱帶風(fēng)暴、臺風(fēng)，有時(shí)能提升到強(qiáng)臺風(fēng)甚至超強(qiáng)臺風(fēng)，這要看能量輸入與輸出比決定，輸入能量大于輸出能量，臺風(fēng)就會增強(qiáng)，反之就會減弱?！　?lt;/p><p>　　成熟階段：臺風(fēng)經(jīng)過漫長的發(fā)展之路，變得強(qiáng)大，具有了造成災(zāi)害的能力，如果這時(shí)登陸，就會造成重大損失。　　</p&

35、gt;<p>　　消亡階段：臺風(fēng)消亡路徑有兩個(gè)，第一個(gè)是：臺風(fēng)登陸陸地后，受到地面摩擦和能量供應(yīng)不足的共同影響，臺風(fēng)會迅速減弱消亡，消亡之后的殘留云系可以給某地帶來長時(shí)間強(qiáng)降雨。第二個(gè)是：臺風(fēng)在東海北部轉(zhuǎn)向，登陸韓國或穿過朝鮮海峽之后，在日本海變性為溫帶氣旋，變性為溫帶氣旋后，消亡較慢。</p><p><b>　　2 臺風(fēng)“梅花”</b></p><p&g

36、t;　　2.1"梅花"路徑及其變化</p><p><b>　　路徑圖</b></p><p><b>　　2.2“梅花”特點(diǎn)</b></p><p>　　臺風(fēng)風(fēng)力強(qiáng)，兩度加強(qiáng)為超強(qiáng)臺風(fēng)，中心風(fēng)力一度達(dá)到了55m/s。</p><p>　　影響范圍廣。影響沿著海岸線由南向北，華南

37、、華東、華北、東北、朝鮮均受影響。</p><p>　　移動速度慢?！懊坊ā鄙珊笃骄俣葹槊啃r(shí)10~15公里，降雨歷時(shí)長，雨量大。</p><p><b>　　路徑多變。</b></p><p>　　時(shí)間影響長?！懊坊ā鄙芷谠?5天左右。</p><p>　　風(fēng)雨潮遭遇、“梅花”登陸或者影響期間形成“強(qiáng)風(fēng)、暴雨、

38、巨浪、高潮”相碰頭的極為不利局面，防御難度大。</p><p>　　3臺風(fēng)“梅花”過境海洋環(huán)境響應(yīng)分析</p><p><b>　　3.1數(shù)據(jù)來源</b></p><p>　　本文所用的海溫日資料來源于全球高分辨率海表溫度(global high-resolution sea surface temperature,GHRRST) L4 產(chǎn)品(

39、http://data.nodc.noaa.gov/ghrsst/),其分辨率為25km, 覆蓋區(qū)域?yàn)?9°52′30″S—ar 89°52′30″N, 年限為1981 年9 月至今。在綜合分析了現(xiàn)有所有可用的海溫資料的基礎(chǔ)上, GHRSST 可提供對海溫的最佳估計(jì)。海表溫度衛(wèi)星數(shù)據(jù)初級產(chǎn)品由各國聯(lián)合組成的區(qū)域數(shù)據(jù)集合處理中心(Regional Data Assembly Centres, RDAC)先發(fā)布, 然后該

40、產(chǎn)品實(shí)時(shí)傳輸給由各國聯(lián)合組成的全球數(shù)據(jù)分析中心(Global Data Analysis Centre, GDAC)。RDAC合并各種衛(wèi)星數(shù)據(jù)并結(jié)合實(shí)測資料進(jìn)行質(zhì)量控制,通過融合技術(shù)得到統(tǒng)一為netCDF 格式的區(qū)域海表溫度數(shù)據(jù)產(chǎn)品, 該產(chǎn)品被稱為L2P 數(shù)據(jù)產(chǎn)品; GDAC則在L2P 產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行再分析得到無間隙的全球海表溫度數(shù)據(jù)netCDF 格式產(chǎn)品, 該產(chǎn)品被稱為L4 數(shù)據(jù)產(chǎn)品。</p><p>　　本

41、文采用數(shù)據(jù)為QuikSCAT L3 逐日海面(10m) 風(fēng)矢量數(shù)據(jù)(http://aspera.jpl.nasa.gov/download/pub/ocean_wind/quikscat/L3/),分為升軌和降軌數(shù)據(jù), 空間分辨率為25km,風(fēng)向精度為20°,風(fēng)速精度在不同的風(fēng)速區(qū)間分別為2m·s-1(3 —20m·s-1)和10%(20—30m·s-1)。為了與海表溫度(seasurface t

42、emperature, SST)與感熱潛熱資料一致, 取每日兩次數(shù)據(jù)的平均值作為該日的平均風(fēng)場資料。</p><p>　　研究中所用的臺風(fēng)路徑資料來自我國中央氣象臺臺風(fēng)預(yù)警中心, 該資料包括間隔6h 的臺風(fēng)中心位置和最大風(fēng)速。風(fēng)場資料采用QuikSCAT 衛(wèi)星L3 資料, QuikSCAT 衛(wèi)星由美國于1999 年發(fā)射, 它上面所攜帶的SeaWinds微波散射計(jì)工作頻率為13.4GHz, 可測量海面后向散射系數(shù)。

43、Ku 波段的海面后向散射系數(shù)對于海面風(fēng)矢量的變化較為敏感, 它們之間的聯(lián)系通?？捎玫厍蛭锢砟Ｐ?geophysical model function, GMF)描述。通過對海面后向散射系數(shù)的測量, 可以反演得出海面風(fēng)矢量。</p><p>　　3.2 過境風(fēng)場分析</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　Figure

44、3-1</p><p>　　圖3-1為從8月3號的風(fēng)場圖中可以明顯發(fā)現(xiàn)臺風(fēng)中心的無風(fēng)區(qū)域即臺風(fēng)眼，它大概位于北緯24度、東經(jīng)129度。反而臺風(fēng)的云壁區(qū)的風(fēng)力明顯增大，風(fēng)力大概在琉球群島上達(dá)到最大值。臺風(fēng)風(fēng)場在整體上呈現(xiàn)一種螺旋旋轉(zhuǎn)的形式。中心位于那霸以東洋面上，隨著中心做旋轉(zhuǎn)的風(fēng)場卻可以西達(dá)浙江沿岸、東南到臺灣、西北至韓國濟(jì)州島，北即日本九州。</p><p>　　此時(shí)由于臺風(fēng)風(fēng)眼距離大陸

45、架較遠(yuǎn)，風(fēng)矢量受大陸架地理環(huán)境微弱，所以風(fēng)矢量在四個(gè)方向的大小相對均勻。臺風(fēng)形成初期渦度呈增大趨勢。風(fēng)場可能還受到岸形、水深和地形的影響。在臺風(fēng)影響的區(qū)域基本上全部是強(qiáng)烈的上升運(yùn)動, 在臺風(fēng)中心處速度很小。根據(jù)EKMAN輸運(yùn)原理，體積運(yùn)輸只在x方向上存在，也就是說，在北半球海水的體積運(yùn)輸方向與風(fēng)矢量垂直，且指向右方。在南半球則相反。淺海風(fēng)海流的體積運(yùn)輸，在x與y方向上都存在，其運(yùn)輸方向偏離風(fēng)矢量的角度小于90°，且水深越淺，偏

46、角越小。</p><p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　Figure 3-2</p><p>　　圖3-2是8月4日的風(fēng)場圖，從中可以發(fā)現(xiàn)，臺風(fēng)中心明顯向西北方向移動，“梅花”的中心位置大致是在東經(jīng)127度、北緯26度，大致位于日本琉球群島位置。整個(gè)臺風(fēng)已經(jīng)使得中國東南、日本西南、韓國濟(jì)州大大受到影響。長三角附近的風(fēng)力明顯比

47、8月3日來得大。但是日本九州、四國附近海域的風(fēng)力有所減小。</p><p>　　與上一天相比，風(fēng)場強(qiáng)度明顯有所降低，正恰恰和臺風(fēng)在于8月3日晚上再次減弱為強(qiáng)臺風(fēng)相符。</p><p><b>　　圖3-3</b></p><p>　　Figure 3-3</p><p>　　圖3-3為8月5日的風(fēng)場圖。風(fēng)場相較8月4日其

48、總體強(qiáng)度有所減小，總體仍向西北運(yùn)動，中心大致位于即北緯28度、東經(jīng)124度，地理上位于舟山附近東南海面上。長江口、杭州灣的風(fēng)力明顯增大。朝鮮半島東南部開始明顯受到臺風(fēng)“梅花”的影響。臺灣附近洋面的風(fēng)力有所減少。日本四國附近海域顯著減小，但九州以西洋面風(fēng)力有所增加。臺灣北部的風(fēng)向由前一天的西北風(fēng)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)。從整個(gè)風(fēng)場圖上可以發(fā)現(xiàn)臺風(fēng)眼以北的風(fēng)力似乎要大于臺風(fēng)眼以南的風(fēng)力。</p><p><b>　　圖3

49、-4</b></p><p>　　Figure 3-4</p><p>　　圖3-4為8月6日風(fēng)場圖。臺風(fēng)中心大致位于北緯34度，東經(jīng)124度。臺風(fēng)眼顯著地向北移動了，中心位于江蘇沿岸和朝鮮半島西岸之間。整個(gè)風(fēng)場的作用區(qū)域主要位于黃海、朝鮮海峽。渤海、黃海的風(fēng)力顯著增大，長三角沿岸的風(fēng)向由前一天的北風(fēng)轉(zhuǎn)為西風(fēng)。朝鮮海峽的風(fēng)力也明顯加大了。</p><p>

50、;　　3.3 過境海表溫度（SST）的分析</p><p>　　海洋中的風(fēng)場并非是均勻性，不穩(wěn)定性導(dǎo)致了海水的體積輸運(yùn)，使得海洋中的海水會在特定的海域輻散或輻聚，又因?yàn)楹Ｋ倪B續(xù)性，引起了海水的某些海域的上升流或下降流，繼而改變了海洋的密度場和壓力場的結(jié)構(gòu)，從而派生出其它的流動。</p><p>　　海表面溫度SST對于臺風(fēng)的產(chǎn)生、演化和強(qiáng)度具有重要的作用。臺風(fēng)由于中心低氣壓和巨大的風(fēng)應(yīng)力

51、在海洋上層引起強(qiáng)烈的混合和流輻散。臺風(fēng)通過大風(fēng)夾卷使得混合層深度加深，臺風(fēng)誘導(dǎo)的上升流強(qiáng)迫表層海水重新分布，使得海表溫度下降。臺風(fēng)路徑附近的海表溫度下降導(dǎo)致海洋向大氣輸送的熱通量減少從而減弱臺風(fēng)強(qiáng)度，逐步形成一個(gè)負(fù)反饋的過程?？傊?，臺風(fēng)是一個(gè)伴隨著強(qiáng)烈的海氣混合相互作用的復(fù)雜過程。</p><p>　　臺風(fēng)引起的海洋上層強(qiáng)烈混合導(dǎo)致 SST降低, 同時(shí)也將大量營養(yǎng)物質(zhì)帶到海洋表層 , 促進(jìn)浮游植物生長形成大面積藻

52、華 , 增加海洋初級生產(chǎn)力 , 對海洋生態(tài)系統(tǒng)有極為重要作用。臺風(fēng)引起的 SST降低程度主要取決于臺風(fēng)自身的強(qiáng)度、大風(fēng)半徑、移動速度以及先于臺風(fēng)存在的局地海洋環(huán)境條件。</p><p>　　3.3.1 單天海表溫度分析</p><p><b>　　圖3-5</b></p><p>　　Figure 3-5</p><p>

53、;　　圖3-5是8月5號海表溫度SST圖。由8月5號的SST圖中可以看出海表溫度SST為降低的海域主要位于北緯26度以南，東經(jīng)127度以東區(qū)域，而這些區(qū)域正是臺風(fēng)中心已經(jīng)經(jīng)過的海域。由8月5日的風(fēng)場圖可以知道，臺風(fēng)眼大致位于即北緯28度、東經(jīng)124度。而海表溫度SST明顯降低中心的位置北緯26度、東經(jīng)128度。這表明海表溫度SST降低具有滯后性。另外注意到盤踞在東海大部的海域的海表溫度SST均是較高的。</p><p

54、><b>　　圖3-6</b></p><p>　　Figure 3-6</p><p>　　圖3-6是8月7號的海表溫度SST圖。第9號臺風(fēng)“梅花”的中心7日14時(shí)位于山東省成山頭南偏東方向大約460公里的海面上，即北緯33.4度，東經(jīng)124.1度，中心附近最大風(fēng)力12級（35米/秒），中心最低氣壓970百帕。</p><p>　　可以

55、從從8月7日的海表溫度SST圖中發(fā)現(xiàn)黃海北明顯分成了紅藍(lán)兩部分，以西部分呈藍(lán)色，海表溫度降低，以東部分仍然升高。但是注意到紅黃兩種顏色所占據(jù)的海域已經(jīng)大大減少了。而從8月7日的海表溫度SST圖中，可以發(fā)現(xiàn)臺風(fēng)中心以南，已經(jīng)拖出了一個(gè)長長的冷尾跡。先是沿著江蘇以東洋面向南延伸，到舟山附近洋面后在向東拓展，至琉球附近后，再次折向東南。</p><p><b>　　圖3-7</b></p&g

56、t;<p>　　Figure 3-7</p><p>　　圖3-7是8月9日的海表溫度SST圖。臺風(fēng)于8月8日18時(shí)30分前后登陸朝鮮。上圖顯示的是8月9日的海表溫度SST圖。圖中顯示遼寧以東、朝鮮以西洋面出現(xiàn)明顯的海表溫度降低。在整個(gè)東中國海海面上已經(jīng)看不到黃紅兩種色調(diào)的分布了，相當(dāng)部分的海域出現(xiàn)了高達(dá)5攝氏度的降溫，這表明臺風(fēng)“梅花”使得其影響范圍內(nèi)的海域海表溫度大大降低了。同樣的我們可以從8月

57、9日的圖像中看到一條長長的冷尾跡。具體來說從朝鮮半島一直向南延伸到舟山附近海域。注意圖像的右下方，這一部分的顏色明顯有8月7號的深藍(lán)色變淡為淺藍(lán)色，這說明由于臺風(fēng)“梅花”引起的海表溫度SST的降低作用正在消失中。</p><p>　　3.3.2 連續(xù)多天過境海表溫度</p><p>　　8月5日 8月6日 8月7日

58、 </p><p><b>　　圖3-8</b></p><p>　　Figure 3-8</p><p>　　8月8日 8月9日 8月10日 </p><p><b>　　圖3-9</b></p>

59、<p>　　Figure 3-9</p><p>　　從上圖中可以看出, 在臺風(fēng)在8月5日到8月10日內(nèi), 已經(jīng)已發(fā)了很大片區(qū)域海域SST 下降。并且我們看到, 臺風(fēng)導(dǎo)致海表溫度的變化也有明顯的右偏性,在臺風(fēng)路徑右邊降溫的區(qū)域和降溫的幅度都比左邊的大。在舟山群島東南部部海面、長江口外海、黑潮主流偏西北洋面都有較大降溫, SST 下降最大約5℃。在臺風(fēng)移動方向的右側(cè)區(qū)域降溫較大, 這是由于臺風(fēng)的最大風(fēng)

60、速位于臺風(fēng)路徑方向右側(cè), 而風(fēng)矢量大而引起的垂直混合導(dǎo)致了SST 下降, 因此SST 下降的右偏性同臺風(fēng)風(fēng)力大的區(qū)域的分布是相對應(yīng)的。討論動力作用引起的海溫變化, 一般多認(rèn)為垂直速度是主要原因, 但本文結(jié)果表明, 臺風(fēng)引起的海流的變化以及地理環(huán)境而導(dǎo)致的平流作用對于海水溫度的水平分布也是不可忽視的。</p><p>　　3.4 過境海表高度分析</p><p><b>　　8月5

61、日</b></p><p><b>　　圖3-10</b></p><p>　　Figure3-10</p><p>　　從上圖我們可以看出臺風(fēng)“梅花”中心大致位于即北緯28度、東經(jīng)124度。由于臺風(fēng)的低壓結(jié)構(gòu)將使得海面升高, 它基本符合“靜壓效應(yīng)”, 這樣產(chǎn)生的正壓流場非常小, 且它是一個(gè)快過程(郭冬建等, 1998);臺風(fēng)的風(fēng)應(yīng)

62、力將產(chǎn)生海面下降, 而且幅度較大, 從上圖可以看到,臺風(fēng)誘導(dǎo)的氣旋式流場產(chǎn)生了一個(gè)明顯的海面下陷區(qū), 文獻(xiàn)(郭冬建等, 1997, 1998)認(rèn)為, 在開闊海面臺風(fēng)風(fēng)應(yīng)力場下海洋的響應(yīng)基本滿足地轉(zhuǎn)關(guān)系。從本文的結(jié)果看來, 由于背景場的復(fù)雜情況(特別是潮汐作用), 海面的下陷中心與氣旋式流場中心并不是嚴(yán)格對應(yīng), 而是有一段距離。</p><p>　　臺風(fēng)在沿海即將登陸時(shí)會造成沿海較大的增減水現(xiàn)象, 謂之風(fēng)暴潮。本文

63、作者模擬的實(shí)際水位是實(shí)時(shí)天文潮與風(fēng)暴潮的疊加并通過非線性相互作用的結(jié)果。上圖給出了8 月5 日臺風(fēng)即將登陸時(shí)臺風(fēng)與海洋相互作用產(chǎn)生的風(fēng)暴潮的分布。可以清楚看到,臺風(fēng)誘導(dǎo)了一個(gè)明顯的海面下陷區(qū)。從前面已經(jīng)知道, 臺風(fēng)渦旋眼區(qū)同海洋氣旋式流場中心并不一致, 同樣也與最大下凹處不一致, 一般水位的變化都較氣旋移動有滯后, 因此, 在舟山東部沿海附近出現(xiàn)了兩個(gè)明顯的低值中心。同樣,只有將潮汐因素、背景水位及岸形地形考慮進(jìn)來,才能確定實(shí)際的海面下

64、凹處的位置。并且從結(jié)果看到在臺風(fēng)登陸以后, 這一水位的深陷區(qū)并不是馬上消失,而是在浙江沿海較長時(shí)間地存在一個(gè)渦。當(dāng)然實(shí)際的最大的風(fēng)暴增水的時(shí)間受臺風(fēng)路徑、移動速度、背景場影響較大。</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　在臺風(fēng)“梅花”路過的地區(qū), 海洋環(huán)境對其響應(yīng)比較明顯。通過NCEP差值分析我們足以看出SST 大幅下降是海洋對臺風(fēng)過程響應(yīng)

65、的一個(gè)顯著特征，還有伴隨的海表高度降低。</p><p>　　臺風(fēng)“梅花”的最佳路徑如路徑圖所示。7月28日在在菲律賓以東洋面形成，中心位于北緯11.7度、東經(jīng)135.0度, 最大風(fēng)力8級(18米/秒，相當(dāng)于65公里/小時(shí)) ，最低氣壓998百帕。到7月30日08時(shí)許加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，其中心位于沖繩島那霸東南方大約1310公里的西北太平洋洋面上，即北緯15.8度，東經(jīng)133.7度，中心附近最大風(fēng)力11級（30米/

66、秒），中心最低氣壓980百帕。 隨后“梅花”在7月31日02時(shí)升級為超強(qiáng)臺風(fēng)，中心位于沖繩島那霸東南方大約1180公里的西北太平洋洋面上，就是北緯16.6度，東經(jīng)132.6度，中心附近最大風(fēng)力16級（55米/秒），中心最低氣壓925百帕。在7月31日20：00時(shí)，“梅花”減弱為強(qiáng)臺風(fēng)，8月1日17：00，強(qiáng)臺風(fēng)“梅花”位于沖繩島那霸東南方大約940公里的西北太平洋洋面上，中心附近最大風(fēng)力14級（45米/秒）。之后在8月3日凌晨，“梅花”

67、再次升級為超強(qiáng)臺風(fēng)，3日05時(shí)其中心位于沖繩島那霸東偏南方大約590公里的西北太平洋洋面上，就是北緯24.1度，東經(jīng)133.1度，中心附近最大風(fēng)力16級（52米/秒），中心最低氣壓930百帕。然后于8月3日</p><p>　　由于臺風(fēng)中心的移動,該表層流場中心也是移動的, 研究結(jié)果顯示, 兩個(gè)中心位置上并不一致。仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn), 這種現(xiàn)象的出現(xiàn)可能有兩方面原因:其一是海洋是個(gè)慢體, 對臺風(fēng)的響應(yīng)有一個(gè)滯后的過程

68、;其二, 臺風(fēng)誘導(dǎo)的氣旋式流場受到海洋背景流的影響,主要是黑潮和潮流。當(dāng)然, 其具體方位可能還受到岸形、水深和地形的影響。在臺風(fēng)影響的區(qū)域基本上全部是強(qiáng)烈的上升運(yùn)動, 在臺風(fēng)中心處速度很小, 這證明了臺風(fēng)過程中冷水抽吸對于SST 的降溫是很顯著的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]馮士筰.海洋科學(xué)導(dǎo)論.中國：高等教育出版社，19

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