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《南京大学》 2011年
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ENSO背景下西北太平洋热带气旋强度模拟研究

周洋  
【摘要】:本文首先使用观测资料分析了西北太平洋地区热带气旋在El Nino年和La Nina年的平均生成位置和活动范围,使用数值试验和理论分析考察了水平风垂直切变对热带气旋强度及扰动增长率的影响。接着计算了西北太平洋地区热带气旋在El Nino年和La Nina年的潜在最大强度(MPI),讨论了两者之间的差异。随后通过SVD方法分析了西北太平洋地区热带气旋的活动强度与赤道中东太平洋地区海温之间的关系,同时考察了ENSO影响下的西北太平洋地区热带气旋活动强度与该地区大气环流之间的关系。 为了进一步理解造成El Nino年和La Nina年西北太平洋地区热带气旋强度差异的原因,本文使用MM5进行了El Nino年和La Nina年大气环流和海温背景的理想试验,同时进行了交换El Nino年和La Nina年海温的试验,分析了使用不同环流背景,参数化方案对模拟结果的影响。使用模式的初始场计算了模拟热带气旋各个时次对应的海温(SST)、水平风垂直切变(VWS)、低层相对涡度(VOR)、中层相对湿度(RHU),本文通过相关分析考察了模拟热带气旋最大强度与这几个变量之间的关系。根据数值模拟的结果,本文回归出了模拟热带气旋的强度变率和各个变量之间的关系,并借此分析了影响El Nino年和La Nina年热带气旋强度变率的因子的空间分布。 本文发现在El Nino年热带气旋年平均生成位置偏东南,La Nina条件下热带气旋的年平均生成位置偏西北;El Nino年热带气旋对菲律宾海地区影响大,LaNinna年热带气旋对中国南海地区的影响大。理想试验的结果表明随着水平风垂直切变的增加热带气旋强度减弱的幅度增加,在相同强度的水平风垂直切变中初始强度强的热带气旋发展到的强度大。在同等强度的水平风切变下,热带气旋扰动增长率随着纬度的增加而减小。在El Nino年西北太平洋东南部扰动增长率大西南部小,La Nina年正好相反。El Nino年西北太平洋地区东南部的热带气旋潜在最大强度要大于La Nina年,而西南部却小于La Nina年。本文使用SVD分析热带气旋最大强度与赤道中东太平洋海温之间的关系,发现其第一模态表现为El Nino (La Nina)年西北太平洋东南部的热带气旋活动强(弱)。SVD分解的左场时间系数与西北太平洋东南部850hPa纬向风场呈现正相关;与200hPa的20°N-30°N风场呈现正相关,而与西北太平洋东南角的风场呈现负相关;与10°N-20°N的涡度呈现正相关;与相对湿度呈现反相关。 数值试验结果表明在西北太平洋东南侧生成的热带气旋的强度强于其余位置生成的热带气旋,热带气旋的强度在El Nino年和La Nina年的差异主要是由大气环流造成的而不是海温。在对比不同环流背景和参数化方案的模拟结果后,本文发现:1)背景环流场的差异会造成热带气旋强度差异分布的不同;2)Bogus方案、边界层参数化方案和积云参数化方案的差异主要影响到热带气旋达到最大强度的时间和位置。进一步分析表明,热带气旋的强度与SST、VOR和RHU成正比,与VWS成反比。使用SST、VWS、VOR回归热带气旋的强度变率可以解释40%模拟的热带气旋的强度变率。热带气旋强度的变率是大气环流和海温综合作用的结果,但El Nino年与La Nina年西北太平洋热带气旋的强度的差异主要是由低层相对涡度的差异造成的;其次为水平风垂直切变的差异,并且水平风垂直切变的作用在西北太平洋东南部与西南部相反;海温差异造成的影响相对于前两者是一个小量。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P444

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