环境垂直风切变对热带气旋强度影响的数值模拟分析

来源 :中国气象科学研究院 | 被引量 : 3次 | 上传用户:christopherq
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本文利用MM5进行数值模拟,研究f平面上环境垂直切变流对热带气旋(TC)路径,强度和结构的影响。并通过对涡度收支和温度倾向的诊断分析探讨了环境风垂直切变影响热带气旋强度的可能物理机制。结果表明,热带气旋处于东风垂直切变场中时,会向西偏北方向移动,然后转向西偏南方向。垂直切变的存在使得热带气旋涡旋在垂直方向发生倾斜,其过程与热带气旋强度与结构变化关系紧密。热带气旋高、低层中心先后偏离地面中心,并围绕地面中心作顺时针旋转。一段时间之后,中低层中心相对位移开始减小,高层中心也向低层中心靠拢。这一结果与涡旋Rossby波阻尼机制的假想相符合。在各种强度垂直切变场作用下,热带气旋强度均减弱。切变值达到一¨ms~,模拟6小时后热带气旋强度明显减弱。垂直切变破坏了涡旋在逆切变象限的垂直环流,当切变足以破坏涡旋高层环流时,东北象限垂直环流完全被破坏。这样使得对流活动的轴对称分量减弱且强对流运动降至700hPa。同时,内区高层温度降低而中层温度上升。而且在强切变场中,中层增温的垂直范围更加低。 对涡度方程各项的诊断分析发现,当热带气旋进入有垂直切变的环境场后,高层涡度最先在水平平流项作用下发生变化,而中低层的垂直输送和涡度倾斜作用影响明显。水平辐合作用变化在初期较明显,且有与垂直输送项相互抵消趋势。在一段时间以后,各项出现1波分布,热带气旋原有的轴对称性被破坏,逆切变一侧负涡度倾向明显,顺切变一侧为正涡度倾向区,从而导致垂直涡度在逆切变一侧无法增强,对流活动受到抑制,热带气旋强度减弱。而对温度倾向的诊断分析表明,环境垂直风切变影响热带气旋暖心结构的过程中,水平平流作用在高层变温过程中起到主导作用,而中层则以绝热过程为主。这可能由于高层环境流场作用较强,而中层则由于高低层中心偏离导致各层之间出现补偿垂直运动而出现正温度。当切变足够强时,中层的水平平流作用仍然能够抵大部分消增温作用,这样强切变条件下的热带气旋下沉到中层的暖心比中等强度下的热带气旋弱。
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