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一次爆发性气旋发展机制的数值模拟及诊断研究

郭大梅  
【摘要】: 本文以1981年12月19日—21日发生在西太平洋上的一次爆发性气旋为例,用PSU/NCAR MM5模式对该天气过程进行了数值模拟试验,比较好地模拟出了此次天气过程的演变情况。 从气旋发展过程中的位涡着手,对模式积分结果的各个时次的湿位涡的空间分布和随时间的演变进形了诊断分析,得出:气旋的爆发与位涡的平流关系密切。气旋的发展初期,位涡中心位于气旋的后部,200hPa以下有明显的倒圆锥形下沉区,该下沉区位于气旋的后部。这种形势有利于气旋上空的位涡增长。气旋强烈发展期,一般300hPa以下,位涡的下沉区在气旋的上空,300hPa以上气旋中心仍位于大值位涡后部。气旋发展后期气旋中心上空300hPa以上位于位涡平流零线附近。850hPa以下的斜压位涡的正负值的变化与气旋的发展有很好的对应关系。 由正压位涡分析得出,气旋爆发性发展的启动因子之一为低层存在强对流性不稳定。在气旋强烈发展期对流不稳定大大减弱。气旋锢囚期对流不稳定最弱。 对气旋强烈爆发的过程进行干湿对比数值模拟试验,得出:潜热释放使对流层项和等温面抬高,气流在高层的上升冷却形成扰动槽,其适应过程使高层出现惯性不稳定。惯性不稳定总是伴随强惯性稳定区存在,这两者产生的加速度场可形成高层的辐合、辐散引起气旋加强以及降水加大,降水加强又可使潜热进一步加大和扰动槽加强,从而导致惯性不稳定加剧。这种正反馈的过程有利于气旋的加深。 总之,对流不稳定、强斜压性和正压位涡平流、潜热释放是本次气旋发展的启动因子。惯性不稳定,正压位涡平流以及正压位涡大值下沉至气旋上空和地转适应过程是气旋强烈发展的动力因子。


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