登陸后不同路徑再入海臺風的觀測分析與數(shù)值研究.pdf

1、本文對1997年13號臺風Winnie、2001年8號臺風Toraji和2004年7號臺風Mindulle三個登陸再入海的變性臺風的熱力特征、動力結構和再發(fā)展機制進行了多方面的剖析。通過觀測資料和數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn),這三個個例在背景場、熱力和動力學結構上既存在著很多共同點,同時也具有很多差異。本文試圖總結出不同路徑條件下變性臺風彼此之間的異同,對變性臺風有更深刻的認識,給出此類臺風變性加強的物理概念模型,為登陸臺風的預報提供相應的依據(jù),起

2、到消災、減災的作用。1997年臺風Winnie是一個典型的變性加強個例,在變性初期,由于地面摩擦等作用,強度上開始減弱。隨著Winnie北上并與中緯度西風槽相互作用,臺風外圍與中緯度鋒面相互融合,西側冷空氣卷入臺風內(nèi)部,與臺風中心東側暖氣團形成強烈的對比,導致了熱力結構上呈現(xiàn)不對稱分布,低層為“半冷半暖”熱力特征(西冷東暖)。隨著冷空氣的持續(xù)注入,在臺風低層環(huán)流內(nèi)出現(xiàn)包圍臺風中心的環(huán)狀鋒生,形成了與冷暖鋒相對應的傾斜分布特征,西側具有冷

3、鋒特征,北側具有暖鋒特征,臺風演變?yōu)殇h面氣旋。在冷空氣包圍臺風中心的過程中,使得斜壓位能向動能轉換,同時,中心東側的暖氣團被迫抬升，臺風內(nèi)垂直渦度增強,臺風低層環(huán)流發(fā)展。變性氣旋與槽前高空急流耦合,高空正的強濕位渦(MPV)下傳,與臺風低層環(huán)流銜接,下傳的正位渦使得冷空氣增強,相當位溫線更加密集,斜壓性增強,由濕位渦守恒原理可知,必然會導致氣塊在垂直方向的拉伸,促使斜壓性降低,相對渦度進而得到發(fā)展、增強,在低層鋒區(qū)誘生出氣旋性環(huán)流。

4、r>　　臺風的變性,使得熱力和動力結構演變?yōu)閮A斜的非對稱分布,其暖心結構首先從臺風中心西側低層遭到破壞,負的溫度距平隨高度向西傾斜。中高層的暖心加強過程中演變?yōu)殡S東側傾斜的暖區(qū),且位置由原來200hPa下降到400hPa附近,整個大氣層呈現(xiàn)較強的斜壓性。臺風達到最強后,其低層會逐步被冷空氣填塞,對流層中上層為暖中心,斜壓系統(tǒng)錮囚。動力特征上,最大風速半徑外擴到3個經(jīng)緯度左右,而相對渦度偏離于臺風的中心,最大渦度發(fā)生在氣旋中心的西側,且隨

5、高度向西傾斜,在對流層高層與西風槽形成的正渦度中心銜接。從能量角度來看,區(qū)域平均動能和渦動動能的最強增幅位于對流層低層850-600hPa之間,與冷空氣最強位置相對應。可見,Winnie的變性加強過程為中緯度鋒面侵入到臺風內(nèi)部,冷空氣逐漸包圍臺風中心,再加上高空能量的下傳,與臺風殘渦相互作用,一個溫帶氣旋在鋒面上激發(fā)發(fā)展起來的過程。2001年臺風Toraji在登陸之后經(jīng)歷了衰減、變性加強和快速衰減。在變性加強階段,除了受到高空槽前西南氣

6、流的影響,臺風東側存在一低空急流,在低空急流前方山東半島的上空一閉合的低空低壓系統(tǒng),此處為一個強烈的輻合區(qū),當臺風殘渦北移并于該低壓系統(tǒng)結合時,兩個屬性相同的系統(tǒng)疊加,臺風獲得發(fā)展,隨著臺風再次入海并向低空急流輻合區(qū)靠近,再加上海面摩擦的降低,Toraji在移動到山東時再次發(fā)展到最強。此后,高空槽向南加深,從西風槽脫離出來而形成切斷低壓,牽制了臺風的持續(xù)北上,同時變性氣旋難以獲得更多的高空能量,冷空氣逐步填塞氣旋低層,最后錮囚而消亡。由

7、于高空槽前西南氣流和副高的作用,中心東側的環(huán)流大于西側環(huán)流,并且最大風速中心位置偏高,位于對流層中層。敏感性試驗顯示,凝結潛熱釋放在臺風變性加強過程中起到重要的作用,無潛熱釋放時,臺風因為缺乏熱量的交換,登陸氣旋迅速衰減,很快消亡。2004年臺風Mindulle經(jīng)歷了三次登陸過程,在浙江登陸并再入海過程,發(fā)生變性加強。其變性加強過程主要受到高空槽及槽前西南氣流的影響,臺風中心東西兩側環(huán)流得到增強,隨著臺風的發(fā)展,南風環(huán)流最大值中心由對流

8、層中層下移至對流層低層。區(qū)域平均動能和渦動動能顯示,兩者大值區(qū)主要集中在400hPa以下,其加強過程主要位于對流層700hPa,900hPa以下近地面層的增幅在三個臺風個例中是最大的,這主要是海面摩擦系數(shù)較小的原因。
　　三個個例的對比表明,臺風的變性加強與中緯度西風槽相關聯(lián),高空槽攜帶的正渦度平流及高空輻散作用都對臺風的發(fā)展起到積極作用。而高空正濕位渦的下傳,在低層鋒區(qū)誘生出氣旋性環(huán)流,同時加強了冷空氣侵入,促使斜壓位能釋放轉化