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《南京信息工程大学》 2015年
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热带气旋、副热带高压及远距离降水间的关系研究

邢蕊  
【摘要】:本文针对发生在2000-2009年6-8月的45例热带气旋(TC)远距离暴雨过程,根据TC,副热带高压及远距离暴雨的高低层散度场,散度风场及散度风的次级环流的不同特征,将其分为四种类型的相互作用关系,其中所占比例最大(59%)的第一种相互作用类型(整层相互作用型)的概念模型为:TC,副高及远距离暴雨通过副高脊线南北两侧(副高与TC之间,副高与远距离暴雨之间)的散度风次级环流产生相互作用,TC与副高之间的次级环流由高层(150hPa或200hPa)来自TC的向北的散度风向副高脊附近辐合下沉,并在低层(950hPa)由副高脊向南部的台风辐合所构成,而副高与远距离暴雨之间的次级环流则由高层(150hPa或200hPa)来自远距离暴雨的向南的散度风向副高脊附近辐合下沉,并在低层(950hPa)由副高脊向北部的远距离暴雨辐合所构成,副高脊多数位于高低层一致的下沉气流中,是TC与远距离暴雨之间相互作用的桥梁。通过数值模拟试验(与0704号热带气旋相联系的远距离暴雨)也进一步证实了三者之间的相互作用关系。其他三种类型与第一种类型的主要区别在于台风与远距离降水间的散度风次级环流的不同分布,第二种类型(中低层相互作用型,占总数的15.3%)与远距离降水相联系的次级环流主要发生在中低层,相互作用也发生在中低层,第三种类型(中高层相互作用型,占总数的8.3%)该次级环流主要发生在中高层,而第四种类型(台风对远距离降水作用型)在远距离降水以南无明显的次级环流,二者间仅存在台风北侧的次级环流。除此之外,通过统计分析发现,第Ⅰ、Ⅱ种相互作用类型中热带气旋与远距离暴雨的平均距离约为15经纬度,热带气旋与950hPa辐散中心的约为9.4经纬度,而远距离暴雨与辐散中心的约为5.6经纬度,热带气旋与辐散中心的距离要大于远距离降水与辐散中心的距离。通过对远距离降水进行理想试验(初始场的台风涡旋强度具有强弱变化)研究后发现:理想试验再现了远距离降水过程及三者间的相互作用关系;且初始场中的TC越强,其所激发的准静止Rossby波越强;波列中的正位相恰好位于低层中纬度气旋的东部,由于受到正位相的阻挡作用,中纬度气旋向东的移动速度减慢,强度减弱,但此正位相与副高叠加时则会使得副高加强,从而使得副高脊附近的散度风的辐散加强,进而对TC及远距离降水产生影响。但总体看来,初始场中台风涡旋的强度对远距离降水的影响较弱。另一方面,通过数值模拟试验也发现,TC作为洋面上的对流性热源可以激发向东北方向传播的准静止Rossby波,当副高脊线位于波列的负位相(负位势高度差)中时,不利于低层副高和辐散风的加强;当副高脊线向正位势高度差区运动时,波列的正位相加强了副热带高压脊,使得副高脊处的质量堆积加强,下沉气流加强,从而导致在副高脊附近向南北两侧的散度风辐散增强,进而有利于远距离降水加强。此外,该数值试验还表明,当副高脊以北的散度风次级环流加强时,降水加强,反之,降水减弱,如果散度风次级环流较弱,但来自TC的水汽通量较强时,也可以造成远距离降水加强,因此,中纬度地区的远距离降水受到散度风次级环流及来自TC的水汽通量的双重影响。通过对所得出的远距离降水中系统间的相互作用模型的预报意义进行研究后发现,远距离降水在低层90%以上伴随有S形的流场分布,说明S形流场对远距离降水的发生和维持有利,并且实况分析发现,若副热带高压的强度过强,会阻断热带气旋向中纬度西风槽输送水汽和能量,也就不会形成水汽通道和远距离降水。进一步的研究表明,在远距离暴雨发生前低层950 hPa的散度风场及散度场已出现Ⅰ、Ⅱ型中相应的分布形式,即低层TC、副高及未来远距离降水区域分别对应散度风的辐合、辐散、辐合,在散度场上则分别对应负、正、负的散度分布形式,该形式预示未来将有暴雨发生。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:P458.121.1;P444

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