环境垂直风切变影响下热带气旋外核区对流尺度上升运动特征

论文摘要

本文利用数值模式研究不同环境垂直风切变（简称风切变）影响下热带气旋外核区对流尺度上升运动（简称上升运动）的特征。结果表明,在不同强度的风切变中,上升运动多产生于顺切变象限,随风切变增强,短生命期的和在顺切变左侧生成的比例增大。上升运动的顶高主要位于4-6km,其次为12-14km,表明大部分上升运动发展至对流层中层后停止发展,一部分可发展至对流层高层比如热塔。热塔的最大上升速度所在高度随风切变增大而降低,非热塔的这一高度基本位于3-4km。顺切变左侧上升运动主要径向向里移动,且径向向里移速随风切变增强而增大。对流活动指数（SCP和EHI）与垂直质量输送无明显相关性,说明常用于中纬度对流的对流活动指数不宜用于热带气旋外核区上升运动强度的预测。高层风切变和低层风切变环境中上升运动的多数特征与深层风切变的结果相似,但也存在某些不同。低层风切变中,顶高可达12-14km的上升运动个数较多,高层风切变的较少。低层风切变的最大上升速度和垂直质量输送较大;高层风切变的较小。低层风切变中热塔的最大上升速度所在高度较高,高层风切变的较低。低层风切变的对流活动指数较大,高层风切变的较小。上述特征表明较强的深对流倾向于在低层风切变环境中产生。本文还分析了外核区上升运动强度变化的影响机制。通过分析周围环境特征,发现周围其他上升运动通过两个方面影响上升运动的发展:一是周围其他新生的上升运动发展可增大低层相当位温（?）,提供有利的对流不稳定条件。二是周围其他上升运动发展成熟,伴随的下沉运动可能使得低层?降低,对流不稳定减小。通过分析上升运动的动力过程,发现浮力气压扰动梯度力、热力浮力和水汽拖曳是上升运动强度变化的主要因素。水凝物相变过程的加热（冷却）作用使得热力浮力增大（减小）,导致（抑制）向上的加速度;同时水凝物的增多（减少）也意味拖曳作用增大（减小）;说明上升运动强度的变化主要是浮力气压扰动梯度力、热力浮力和水汽拖曳不平衡的结果。此外,上升运动的倾斜变化也会影响自身的发展。垂直动量方程的诊断结果表明,水汽拖曳重要影响上升运动的强度变化,这可能是对流活动指数不太适用于预测TC外核区上升运动强度的原因之一。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 外雨带中的对流尺度结构的研究进展
•     1.1.1 外雨带对流尺度降雨特征
•     1.1.2 外雨带对流尺度系统的动力特征
•     1.1.3 外雨带对流尺度系统的热力特征
•   1.2 环境垂直风切变对热带气旋强度和结构的影响
•     1.2.1 垂直风切变对热带气旋强度的影响
•     1.2.2 垂直风切变对热带气旋结构的影响
•     1.2.3 垂直风切变对热带气旋对流尺度结构的影响
•   1.3 研究目的及意义
•   1.4 本文的研究内容
•   1.5 本文的章节安排
• 第二章 数值模式和数值试验方案设计
•   2.1 数值模式和试验设计
•     2.1.1 不同强度的垂直风切变
•     2.1.2 不同高度的垂直风切变
•   2.2 对流尺度上升运动的识别
•     2.2.1 SPOUT简介
•     2.2.2 SPOUT识别结果
• 第三章 不同强度垂直风切变中外核区上升运动特征
•   3.1 空间分布
•   3.2 生命期和垂直延伸
•   3.3 移动特征
•   3.4 垂直质量输送
•   3.5 浮力
•   3.6 对流活动指数
•   3.7 小结
• 第四章 不同高度垂直风切变中外核区上升运动特征
•   4.1 空间分布
•   4.2 生命期和垂直延伸
•   4.3 移动特征
•   4.4 垂直质量输送
•   4.5 浮力
•   4.6 对流活动指数
•   4.7 小结
• 第五章 外核区上升运动强度变化的影响机制
•   5.1 垂直质量输送基本不变阶段（阶段Ⅰ）
•     5.1.1 局地垂直风切变的变化特征
•     5.1.2 局地相当位温与上升运动的相互影响机制
•     5.1.3 垂直动量方程诊断
•   5.2 垂直质量输送增加阶段（阶段Ⅱ和阶段Ⅳ）
•     5.2.1 阶段Ⅱ
•     5.2.2 阶段Ⅳ
•   5.3 垂直质量输送减小阶段（阶段Ⅲ和阶段Ⅴ）
•     5.3.1 阶段Ⅲ
•     5.3.2 阶段Ⅴ
•   5.4 小结
• 第六章 主要结论与展望
•   6.1 本文结论
•   6.2 特色与创新
•   6.3 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 方俏娴

导师: 李青青

关键词: 热带气旋,外核区,垂直风切变,上升运动

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 南京信息工程大学

基金: 国家(重点)基础研究与发展(973 )计划(批准号:2015 cb456803 ),国家自然科学基金(批准号:5048和35065083),中国科学院基础研究基金(批准号:2016 z003 ),江苏省高等教育机构拔尖学术项目( TAPP )

分类号: P444

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000067

总页数: 132

文件大小: 28203K

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