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热带气旋经过台湾岛强度变化的统计分析和数值模拟研究

作　者: 董林
导　师: 端义宏；王式功
学　校: 兰州大学
专　业: 气象学
关键词: 热带气旋台湾地形强度变化统计分析数值模拟
分类号: P444
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 47次
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内容摘要

热带气旋(tropical cyclone,TC)的路径和强度是热带气旋研究领域的两个重要方面。但是相对于TC路径方面的研究而言,强度及其变化方面的研究工作进展还比较缓慢。本文运用统计分析和数值模拟两种方法,对经过台湾岛的热带气旋进行研究,旨在寻找TC受台湾地形影响后其强度变化的规律。在统计分析部分,本文用中国气象局整编的1949—2006年共58年的《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料,将资料线性插值到1小时,挑选出经过台湾岛的热带气旋,用统计分析的方法,揭示TC经过台湾岛时的强度变化特征。结果表明:TC从东侧登陆台湾岛其强度的减弱程度为西侧登陆的2倍以上;TC登陆时的路径方向与台湾中央山脉长轴的交角越接近垂直,其过岛后强度减弱程度就越小,在岛逗留的时间也越短;TC登陆台湾岛东侧时其强度的减弱程度与TC登陆前其自身的强度呈正相关。而对登陆台湾岛西侧的TC则没有明显的统计规律;TC从台湾西侧登陆时不但出现强度不变或者增强的几率更大,而且增加的强度也更多。经过台湾岛的TC频数并没有显著的年际变化,但其经过台湾岛时强度减弱的程度却有下降的趋势。另外,为了考察统计资料的信度,本文对西北太平洋3个主要预报中心(CMA,RSMC Tokyo和JTWC)的资料进行检验,对比1977—2006年经过台湾岛的TC,分别对其频数、强度分布、强度变化以及通过台湾岛所用时间进行对比分析,结果表明:西北太平洋3家预报中心经过台湾岛的TC资料无显著差异,资料有很好的相关性。在数值模拟部分,本文选取“0709”号超强台风“圣帕”为研究对象,利用MM5和WRF两个模式相结合的方法,对其经过台湾岛的过程进行模拟。结果表明:加入适当强度的人造涡旋可以有效地改善初始场的质量,模拟TC在路径、极值强度和强度变化上更加接近实况。在地形敏感性试验中,我们将台湾岛地形高度分成不同情况来研究地形高度对TC经过台湾岛强度变化的影响。模拟结果显示当把台湾地形高度削平为1m、设置为原始地形高度的1/2、原始地形高度、比原始地形高度升高1倍四种情况时,若以原始地形的影响为100%计算,则气旋登陆该岛时其强度的减弱程度分别达48%、61%、100%和161%。不难看出,有无台湾岛地形显得至关重要,且其影响程度随台湾岛地形高度的增加呈现出近于线性变化的关系。气旋强度的减弱也是在接近台湾岛时开始的,先于登陆时间2～6个小时左右;而且台湾地形的高度越高,所经气旋出现减弱的时间也越早,TC非对称性的程度也越高。

全文目录

中文摘要  7-9
Abstract  9-11
第一章绪论  11-25
  1.1 研究目的和意义  11
  1.2 西北太平洋热带气旋的国内外研究现状  11-14
  1.3 台湾地形对TC影响的研究进展  14-21
  1.4 台湾地形对经过TC强度影响的研究进展  21-24
  1.5 论文的结构和主要内容  24-25
第二章热带气旋经过台湾岛强度变化的统计特征  25-34
  2.1 资料与方法  25
  2.2 TC经过台湾岛强度变化特征  25-30
    2.2.1 TC以不同路径经过台湾岛的强度变化特征  25-26
    2.2.2 TC以不同角度登陆台湾岛的强度变化特征  26-28
    2.2.3 TC登陆台湾岛前强度分布与过岛后强度变化的统计特征  28-29
    2.2.4 登陆增强的情况  29
    2.2.5 TC经过台湾岛的频数与强度变化的气候统计特征  29-30
  2.3 不同资料统计结果的差异性比较  30-32
    2.3.1 经过台湾岛的TC频数比较  31
    2.3.2 TC强度变化和登陆所用时间的统计特征比较  31-32
  2.4 小结和讨论  32-34
第三章:热带气旋经过台湾岛结构和强度变化的数值模拟  34-58
  3.1 数值模拟个例简介  34-37
    3.1.1 选择超强台风"圣帕"(SEPAT)的原因  34
    3.1.2 超强台风"圣帕"(SEPAT)概况  34-37
  3.2 数值模式简介  37-44
    3.2.1 MM5模式  38-42
      3.2.1.1 MM5模式概况  38
      3.2.1.2 MM5模式垂直坐标  38
      3.2.1.3 MM5模式水平坐标  38-39
      3.2.1.4 MM5模式主要模块  39-42
      3.2.1.5 MM5模式中的Bogus TC  42
    3.2.2 WRF模式  42-44
      3.2.2.1 WRF模式概况  42-43
      3.2.2.2 WRF主要模块及其功能  43-44
  3.3 研究方法  44-45
    3.3.1 MM5模式与WRF模式对比  44-45
    3.3.2 实现MM5和WRF模式结合方法简介  45
  3.4 试验设计  45-49
    3.4.1 资料  46
    3.4.2 试验参数设置  46-47
    3.4.3 控制试验方案设计  47-48
    3.4.4 地形敏感试验方案设计  48-49
  3.5 模拟结果分析  49-56
    3.5.1 控制试验结果分析  49-52
    3.5.2 地形敏感试验结果分析  52-56
  3.6 小结与讨论  56-58
第四章结论与讨论  58-60
  4.1 全文总结  58-59
  4.2 本文特色和创新点  59
  4.3 存在的问题和展望  59-60
参考文献  60-74
在学期间的主要研究成果  74-76
致谢  76-77
附件  77

热带气旋经过台湾岛强度变化的统计分析和数值模拟研究

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