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台湾地形及海峡效应对热带气旋结构强度变化影响的研究

作　者: 胡姝
导　师: 李英
学　校: 中国气象科学研究院
专　业: 气象学
关键词: 热带气旋 结构/强度变化 台湾地形 狭管效应
分类号: P444
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


下垫面地形、海岸是影响登陆热带气旋(TC)结构、强度变化的一个重要因子。台湾位于我国东南沿海前沿,频受TC袭击,同时其复杂地形对TC移动、结构、强度以及降水均有显著影响,而目前对其影响机理认识还不足。本文首先利用1949～2008年60年历史资料对TC登陆台湾的活动进行统计研究;在此基础上,对南北向登陆台湾岛或穿越台湾海峡两个TC个例的结构和强度变化进行诊断分析;最后基于中尺度数值模式WRF,对台湾海峡两岸地形的影响开展敏感性试验,取得一些认识。统计结果表明,TC平均岛上维持6 h左右,过岛后近中心最低海平面气压平均升高约6 hPa。TC自台湾东岸登陆时对流结构略呈椭圆状,长轴为东北-西南向;过岛后尺度减小,中心对流减弱,最大风速半径增大,结构松散,强度减弱。自北向南穿越台湾岛的0116号台风Nari却在台湾岛维持约36 h。分析表明,台湾海峡两侧地形作为迎风坡有利于TC环流西部对流发展,而台湾岛东侧背风坡下沉效应则抑制其东部对流发展,这是Nari非对称结构产生的原因之一;台湾海峡的狭管效应有利于Nari环流内低空急流的形成与增强,不仅使水汽在TC西部的台湾海峡内集中,对流活动发展,而且使TC角动量增长,强度维持。1010号台风Meranti是自南向北进入台湾海峡并迅速加强的“微型”TC。研究表明,台湾地形对TC西侧的偏南气流有分流、加速的作用,有利于TC水汽输入和涡旋维持;受台湾海峡两岸地形影响,Meranti气柱在垂直方向拉长,水平尺度收缩,TC切向风加大,强度加强。分析还发现,前期TC南部对流云带发展和卷入对Meranti的加强有利;另外,副高南侧高空冷涡对其近海加强也起积极作用。对Nari的地形敏感性数值试验表明,台湾岛地形对Nari半圆形非对称结构特征有显著影响,当移除台湾地形,Nari结构对称,强度偏强;福建沿岸地形对Nari的强度结构有一定影响,移除福建沿海地形后,狭管效应减弱;当台湾海峡两岸地形翻倍时,狭管效应增强,台湾岛东侧的背风坡效应明显,有利于Nari非对称结构形成和强度维持。最后基于论文的主要研究结果,总结出台湾地形及台湾海峡影响不同来向TC结构强度变化的概念模型。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-18
  1.1 研究背景和意义  8
  1.2 国内外热带气旋结构强度变化的研究进展  8-14
    1.2.1 环境流场  9-10
    1.2.2 冷空气  10-11
    1.2.3 急流  11-12
    1.2.4 西风槽  12
    1.2.5 地形影响  12-13
    1.2.6 海面温度和喷沫作用  13-14
    1.2.7 中尺度环流系统  14
  1.3 登陆台湾热带气旋研究的现状与问题  14-16
  1.4 论文的结构和内容  16-18
第二章 登陆台湾岛热带气旋强度和结构变化的统计分析  18-30
  2.1 引言  18-19
  2.2 资料与方法  19
  2.3 登陆台湾TC 的统计特征  19-21
    2.3.1 年、月际分布特征  19
    2.3.2 路径和登陆点分布特征  19-21
  2.4 强度变化特征  21-25
    2.4.1 登陆时强度的时空分布  21-22
    2.4.2 岛上维持时间  22-23
    2.4.3 登陆前后的强度变化  23-25
  2.5 结构变化特征  25-28
    2.5.1 大风圈的变化  25-26
    2.5.2 强对流分布变化  26-28
  2.6 小结  28-30
第三章 0116 号台风NARI 登陆台湾过程中结构强度变化的诊断分析  30-44
  3.1 引言  30-31
  3.2 NARI 的活动及其结构变化特征  31-33
  3.3 NARI 活动的大尺度环流背景  33-35
  3.4 NARI 登陆台湾过程中的强度结构变化的主要影响因子  35-43
    3.4.1 环境风垂直切变  35-36
    3.4.2 水汽条件  36-37
    3.4.3 涡散场  37-39
    3.4.4 涡动动能收支  39-41
    3.4.5 台湾岛地形及台湾海峡作用  41-43
  3.5 小结  43-44
第四章 1010 号台风MERANTI 穿越台湾海峡过程中强度结构变化的诊断分析  44-56
  4.1 引言  44
  4.2 MERANTI 的活动及其结构变化特征  44-47
  4.3 MERANTI 活动的大尺度环流背景  47-49
  4.4 影响MERANTI强度结构变化的因子分析  49-55
    4.4.1 环境风垂直切变  49-50
    4.4.2 水汽条件  50-52
    4.4.3 涡度场  52
    4.4.4 涡度收支  52-54
    4.4.5 台湾海峡的影响  54-55
  4.5 小结  55-56
第五章 台湾地形及海峡效应对热带气旋影响的数值研究  56-74
  5.1 引言  56
  5.2 WRF 模式简介  56-58
    5.2.1 WRF 模式概况  56-57
    5.2.2 WRF 主要模块及其功能  57-58
  5.3 对照试验及敏感性试验设计  58-60
  5.4 模拟结果验证分析  60-64
    5.4.1 移动路径及强度  60-61
    5.4.2 对流分布  61-62
    5.4.3 低空急流  62-64
    5.4.4 垂直环流  64
  5.5 地形敏感性试验结果分析  64-73
    5.5.1 移除台湾地形  64-67
    5.5.2 移除福建地形  67-70
    5.5.3 福建及台湾地形增倍  70-73
  5.6 小结  73-74
第六章 结语与展望  74-78
  6.1 统计研究  74
  6.2 典型个例分析  74-75
    6.2.1 0116 号台风NARI  74-75
    6.2.2 1010 号台风MERANTI  75
  6.3 台湾海峡地形影响的数值研究  75-76
  6.4 概念模型  76
  6.5 论文创新点  76-77
  6.6 下一步工作  77-78
参考文献  78-84
致谢  84-85
个人简介  85

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 大气科学（气象学） > 天气学 > 热带气象
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