论文部分内容阅读
相互作用可导致台风打转、互旋、相互吸引、排斥或者热带气旋的强度突变等现象,从而使路径变得很复杂,这往往给预报工作带来很大困难。因此,双热带气旋的相互作用一直是国内外大气科学界研究的一个重要课题,也是国内外台风研究领域十分关注的理论难点。本文以双台风互旋过程异常路径与结构变化的相关机理作为选题研究的切入点,重点探讨双台风互旋过程中两者“吸引”、“牵制”、“合并”等路径异常与其结构的相互关联,并将双台风两者之间能量、水汽输送通道作为探讨上述路径与结构变化的关键“纽带”。采用再分析资料结合数值模式,并借助于拉格朗日轨迹追踪模式(FLEXPART)以及飓风模式HWRF,采用诊断、模拟相结合的途径对三对双台风或热带气旋的相互作用过程中结构、强度以及路径变化及其对产生的异常灾害影响进行研究,并获取如下主要研究成果：(1)超强台风桑美被认为是1949年以来登陆中国最强的台风,其强度强、雨量大以及移动速度快,对我国造成了创历史记录的异常灾害。超强台风“桑美”和台风“宝霞”双台风的路径变化存在“互旋”特征,且两者在“互旋”过程中距离缩小,相互靠近,在环境场主体强水汽流背景下,两者构成显著的水汽输送“连体”通道特征。双台风互旋过程台风“宝霞”对超强台风“桑美”的水汽、能量输送,在“桑美”的发展过程有着重要的作用,尤其是在当超强台风“桑美”登陆中国沿海地区的过程中为其提供水汽、能量,从而有导致其强度增强进而造成更为严重的灾害性大风、异常暴雨灾害。因此在台风的强度、路径预报中应当考虑双台风相互作用及其对灾害发生的影响。(2)“莫拉克”台风给我国台湾带来一场历史罕见的灾害,是台湾气象史上引起最大灾害的台风。通过对“莫拉克”与“天鹅”双台风综合分析表明双台风涡旋存在“互旋”,并相互“吸引”。在西南气流的强水汽输送环境中,“天鹅”台风趋于消亡过程其与“莫拉克”台风涡旋间存在显著的“连体”通道。双台风涡旋三维结构变化的视角揭示出双台风生消过程两者涡旋垂直结构强度呈反向演变特征。采用FLEXPART-WRF模式轨迹模型模拟了“天鹅”台风涡旋减弱过程其涡旋“粒子群”输入“莫拉克”台风涡旋过程的三维立体动态特征,并发现该阶段初始粒子群由“天鹅”台风中低层气旋式卷入“莫拉克”台风涡旋,且随着时间延伸,粒子群从“莫拉克”台风涡旋高层顺时针式卷出的轨迹特征。剔除天鹅台风涡旋的敏感性模拟试验结果进一步印证了双台风互旋特殊路径持续相互影响及其生消过程“天鹅”台风涡旋对“莫拉克”台风动能、水汽输送的重要贡献,揭示了双台风生消亡过程中涡旋间能量、水汽输送及其相互影响机制。(3)“狮子山”与“南川”双热带气旋亦存在显著的逆时针“互旋”现象,并在“互旋”过程中相互“吸引”；两者距离缩小,相互作用加强,在西南气流的强水汽输送环境中,先是形成“狮子山”向“南川”的“连体”通道,接着两者北侧亦出现“南川”向“狮子山”输送水汽、能量的“连体”特征,水汽输送呈统一环状结构,导致双热带气旋互旋、吸引与合并过程异常路径特征,最后热带气旋“狮子山”与“南川”趋于合并。基于以上三对双台风分析与模拟试验研究结论,揭示出以下特征：(1)双台风或双热带气旋均存在“互旋”特殊运动路径背景下,双台风相互作用过程存在水汽、能量输送的“连体”通道特征,并通过此“连体”通道的水汽、能量输送,导致不同阶段双台风涡旋结构、强度演变或者突变,环境主体水汽流亦可引导双台风或热带风暴的“吸引”与“合并”异常运动状况,并可能引发登陆台风的异常灾害。(2)“三对台风或热带风暴”“互旋”过程中,发现两者存在相互“吸引”、“牵制”、“合并”相互影响特殊运动路径,影响因子除以往研究结论中双台风距离因素外,本研究表明两者涡旋强度对于台风或热带风暴“吸引”、“牵制”、“互旋”异常运动路径有很大影响。(3)双台风互旋运动对两者相互影响亦产生重要作用,尤其双台风互旋过程两者与主体水汽流相对位置发生了改变,也可引起双台风主体水汽输送方向发生改变,从而导致双台风两者相互影响关系发生改变。(4)研究结果揭示出双台风或热带气旋异常路径与结构变化的互反馈及其对台风灾害发生的影响,本文研究成果可为双台风路径及其灾害提供具有应用价值的预报。