2009年一次三台风(0907天鹅,0908莫拉克,0909艾涛)过程的模拟分析

摘要

热带气旋是热带海洋大气中形成的中心高温低压的强烈涡旋的统称,它可带来全球最具破坏性的天气事件和自然灾害。目前,对于单个台风路径的研究和预报已经取得了较多的进展,但对多个台风(两个及以上)的研究则较缺乏。本文将NCEP／NCAR1°×1°的分析资料应用到非静力中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)中,对2009年一次三热带气旋过程进行模拟,并运用Dayis分段位涡反演技术和模拟试验结果对此次过程中艾涛的生成的触发机制、莫拉克强降水的因为、三台风相互作用及其运动规律进行了分析,得到以下结论：高层大值环境位涡与低层大值位涡相配合,在艾涛生成中起到关键的作用。位涡反演试验可知,当单有高层大值位涡或低层大值位涡时,均不能促使艾涛胞胎强烈发展,在两者相互配合下,艾涛胞胎处的800hPa反演高度场与气候平均高度场之差比单有高层或低层大值位涡时的线性叠加之差强约36％(其他场也有相同的现象)。通过非地转Q矢量诊断发现,高层大值位涡其移动方向前部有上升运动,后部有下沉运动,低层大值位涡亦同,只是高层大值位涡激发的主要作用在高层,低层大值位涡主要作用在中、低层。当两者靠近时,高、低层上升运动区打通,两者之间中、低层辐合加强,造成上升运动加强,触发低层扰动强烈发展。由于多台风之间的相互作用,研究艾涛生成便具有更大的意义,数值试验结果显示当没有艾涛出现时,台风在移速加快,可见艾涛的突然生成与莫拉克在台湾附近北上缓慢有关。
　　 本次过程中,莫拉克台风在登陆台湾前后路径的变化与莫拉克与天鹅、莫拉克与艾涛的相互作用有关。敏感试验得出,由角动量守恒原理,季风低压的半径的变化会引起靠近季风低压一侧的台风风速加大,从而引起台风路径的改变。在双台风的情况下,当季风低压半径缩短时,在季风低压的西部的台风,由于北风的加强,不利于其北上；在东部的台风,由于南风的加大,有利于其北上,同时台风强度也在加强。由计算控制试验与敏感试验深层次引导气流结果也证实了这一点。因此在多台风出现时,要注意季风低压的变化。造成莫拉克强降水主要因为是莫拉克南部持续充足的水汽输送,这些水汽一部分由天鹅及其所在的季风低压输送；另一主要的部分来自莫拉克眼墙。莫拉克在台湾附近移动较慢使强降水落区较为集中,加之台湾南部地形强迫作用使眼墙附近上升加强,带来罕见强降水。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 研究意义

1.2 研究进展

1.2.1 台风的生成

1.2.2 多台风相互作用

1.2.3 台风暴雨

1.2.4 位涡反演研究进展

1.3 研究的主要问题及创新点

第二章 模式及方法简介

2.1 WRF模式中尺度模式简介

2.1.1 WRF中尺度模式的特点

2.1.2 WRF模式系统组成和基本程序结构

2.1 3 WRF模式的基本方程组

2.1.4 通量形式的欧拉方程

2.1.5 湿欧拉方程

2.1.6 人工涡旋(BOGUS)方案

2.2 Davis分段位涡反演简介

2.3 改进的Barnes滤波

2.4 资料

第三章 过程介绍及控制试验分析

3.1 过程概况

3.1.1 过程起始

3.1.2 损失状况

3.2 云图分析

3.3 环流形势

3.4 控制试验设计与实况对比

3.4.1 控制试验设计

3.4.2 控制试验与实况对比

第四章 艾涛生成机制分析

4.1 分段位涡反演

4.1.1 反演结果对比

4.1.2 分段反演

4.1 3结果分析

4.2 数值试验

4.2.1 试验设计

4.2.2 敏感性试验结果分析

4.3 小结

第五章 三台风运动关系分析

5.1 试验方案设计

5.2 莫拉克台风北上的原因探讨

5.3 小结

第六章 莫拉克强降水的原因分析

6.1 莫拉克降水实况及其与模拟结果的对比

6.2 水汽条件的诊断

6.2.1 水汽混合比

6.2.2 水汽通量和水汽通量散度

6.3 上升运动条件的诊断

6.3.1 Q矢量简介

6.3.2 Q#矢量诊断上升运动

6.3.3 关于Q#诊断上升运动和降水落区与WRF模式中W算法的比较

6.4 小结

第七章 总结与讨论

参考文献

致谢

论文附图