地形作用对登陆台风螺旋雨带的影响

摘要

利用业务观测资料,分析了登陆台风Bilis(0604)环流中的中尺度活动情况,用同化分析的高分辨日本气象厅谱模式(RSM)资料,采取尺度分离方法,分析了Bilis登陆前后天气尺度及中尺度涡度场的演变,并针对其演变特征作了诊断分析.最后利用高分辨中尺度数值模式WRF和一组试验对Bilis登陆过程中尺度活动演变机制进行了讨论,结果表明:(1)观测资料分析表明,台风登陆造成的强降水过程中,中尺度系统活动频繁.其生成及加强发展的位置与地形有密切联系.(2)尺度分离得到的天气尺度和中尺度涡度场分布特征表明,天气尺度涡度场在远离大陆的海洋上分布十分均匀,靠近大陆以及登陆后明显改变.海岸线附近维持一条强的涡度带,陆地上高涡度带断裂、破碎,呈非对称分布,强涡度区分布与地形分布有关.而位于远离大陆的中尺度涡度场表现出典型的螺旋结构,靠近大陆后螺旋结构强度明显增强,位于陆地的螺旋带断裂、破碎.强的涡度扰动分布与中尺度地形分布有关.(3)天气尺度涡度场动力分析表明,环境风场垂直于海岸线或大尺度山脉的分量产生辐合,而平行分量由于摩擦作用产生水平风速梯度,从而产生次级涡度环流,当辐合叠加正涡度环流时,产生的次级环流对局地涡度增长和暴雨有利,而当辐散与负涡度叠加时,局地辐合效应减弱、涡度减小.大尺度山脉效应除了与山脉走向与环境风场配置、陆地摩擦率有关外,还与山脉高度有关.对中尺度涡度场分析表明,中尺度地形(山峰、山谷等)能使得中尺度风场扰动产生水平风速梯度而造成扰动环流.这使得中尺度山峰面向气流来向的偏左侧容易产生正涡度环流.实际个例中,当几种效应出现同位相叠加时,效果最为显著.地形越高、实际风场越强,地形效应越显著.地形分布越复杂,强降水落区分布及变化也越复杂.(4)数值试验结果表明,当地形高度较低时,台风的螺旋结构容易得到维持,中尺度涡度带分布更为均匀.而高的地形容易破坏台风圆对称结构,使台风中尺度涡度带变得更加破碎,暴雨分布也更不均匀.(5)数值试验证实了地形除了辐合效应外,还能激发出涡度环流,正涡度环流与辐合气流叠加可使得辐合效应大大增强,而如果负涡度环流与辐合叠加会显著削弱其效应.辐合气流与正涡度环流叠加以及辐散气流与负涡度环流的叠加,使得陆上中尺度涡度带呈波列分布,几种地形效应的不同位相叠加,使得暴雨分布极不均匀.