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西北太平洋热带气旋变性过程研究

王皘  
【摘要】:西北太平洋热带气旋变性过程伴随的灾害性天气经常会造成中纬度沿海地区或海事运输等行业重大的经济损失,变性过程中复杂物理过程伴随的强风和暴雨对气象科研和预报提出了巨大的挑战,认识变性过程中气旋的结构演变特征、确定变性开始和结束的时间具有重要的学术意义和应用价值。 本文研究了2004年西北太平洋经历变性过程的台风Mindulle的结构演变特征,在Mindulle移入中纬度的过程中,气旋中高层与其西北方向的高空槽相耦合,气旋西北侧的干冷空气呈气旋式卷入气旋东南部,并逐渐填塞了气旋高层暖心,气旋呈现半冷半暖的热力特征,并呈现暖心锢囚类型的锋生特征。气旋高层的辐散以及槽前正涡度平流的大尺度背景利于垂直运动的发展和维持。已发展成为温带气旋的系统受到西侧高层位涡的输入,气旋强度得以进一步发展。 使用Open Wave方法、锋生函数法、相空间法和等熵位涡法,基于多种数据(JRA-25、FNL、RSM-20km和WRF模拟数据),对比分析西北太平洋上两个典型变性气旋个例Mindulle(2004)和Yagi(2006)的变性时间。Open Wave方法和锋生函数法未能基于所有数据成功判断出变性结束的时间。相空间法可以成功判定出变性开始时间和结束时间,但在Yagi个例中对数据来源极为敏感。等熵位涡法可成功判断变性开始时间,但与相空间法的结果差异很大,为业务预报带来困扰,且等熵位涡法无法基于所有数据判定出变性结束时间。针对仅略有增强的个例Mindulle来讲,四种方法对数据不同来源的敏感性差;而针对显著增强的个例Yagi来说,四种方法对数据不同来源的敏感性很大。 使用日本气象厅的RSM-20km数据,依据925hPa的最大风速演变将气旋划分为四种类型:增强型、一般减弱型、显著减弱型和无明显变化型,总结了2001~2007年间数据覆盖范围内各类型变性气旋的路径、强度、时空分布、等熵位涡(IPV)演变特征,检验等熵位涡法的应用。发现增强型、一般减弱型、显著减弱型中高层IPV的敏感位置分别在330K、335K、340K附近,各类型气旋500km半径范围内平均的330-K IPV无法达到判定变性结束时间的阈值(1.6PVU),且315-K IPV在变性开始时刻后均表现为增长,无法预测气旋强度的发展。随着空间范围的减小,发现500km或400km半径范围平均的330K IPV可用于判定变性开始时间,300km半径范围平均的315K IPV的演变更适合用于指示气旋强度的发展。


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