论文部分内容阅读
台风本身环流外的波动、中尺度涡旋等中尺度扰动以及大尺度或者天气尺度环境场对台风的结构、强度和移动路径具有重要影响。本文在理想条件下，采用浅水模式讨论了以上三个问题。
文中首先利用f-平面浅水模型讨论了二维情况下外部系统触发的快速惯性重力波与平衡涡旋之间的相互作用，分别讨论了南北均匀、二维非均匀惯性重力波与平衡涡旋的相互作用以及不同初始强度、波长的惯性重力波与不同初始强度、水平尺度的涡旋对波—涡相互作用的影响。结果表明当快速惯性重力波传入涡旋区域后，波—涡之间确实发生了相互作用，涡旋区域的风场等结构可出现不对称的分布，位涡场被平流而发生了挤压形变。由于涡旋流场的不对称分布导致波—涡发生相互作用后，惯性重力波出现非对称结构，当惯性重力波全部传出涡旋区并远离之后，涡旋恢复到初始状态。在波—涡发生相互作用的区域，其相互作用的程度不完全相同，其物理量变化的最大区域分布基本与波动传播方向一致，在波动进入或者移出涡旋时，相对应存在两个最大物理量变化区域。另外，这种相互作用导致的物理量的最大变化与波动结构、强度、传播方向以及涡旋特性有关系。
观测表明在热带气旋的内部经常伴随有中尺度涡旋的存在，且中尺度涡旋的位置、个数具有多样性的特征，其对热带气旋的结构和强度变化具有重要作用。文中通过f-平面浅水模式，讨论了当热带气旋外围的中尺度涡旋与热带气旋的强度、位置配置以及个数发生变化时，中尺度涡旋与热带气旋的相互作用问题。结果显示单个中尺度涡旋与热带气旋的强度比小于1.5时，中尺度涡旋基本被热带气旋的外围流场吸收，热带气旋中心强度基本不变，当强度比大于1.5时，中尺度涡旋可以进入热带气旋环流中心，从而使得热带气旋强度增强。
存在多个中尺度涡旋时，中尺度涡旋的强度、距离以及与热带气旋的位置配置不同时，它们与热带气旋之间的相互作用过程存在明显的差异：初始有重叠部分的两个中尺度涡旋先合并，随后演变为狭长的涡度带被基流吸收；而初始分离的两个中尺度涡旋，则分别与基流发生相互作用，靠近基流中心的扰动涡旋先进入中心，使得基流增强，远离中心的涡旋随后被基流吸收。强度较强、距离相同的两个中尺度涡旋，当其靠近基流中心，一个先进入中心，增强环流，另一个则被增强后的基流吸收；当其远离中心时，中尺度涡旋彼此互旋吸引合并，随后拉伸热带气旋，热带气旋环绕在合并后的涡旋周围。初始位相差π/2的两个中尺度涡旋，当强度较弱时，分别被基流吸收；而强度较强时，中尺度涡互旋追赶而合并，随后热带气旋被拉伸。强度、距离相同的两个中尺度涡，位于热带气旋的不同象限时，其相互作用截然不同，当其位于第1、3象限时，由于基流平流作用，两个扰动涡旋首先合并，再与热带气旋基流发生相互作用；当在第2、4象限时，两个扰动涡旋彼此分离，其中一个先与基流发生相互作用，另一个则在较长时间后被基流吸收。 双台风在大尺度背景场条件下的相互作用是了解台风不对称动力学及其移动路径的一个重要课题。通过讨论f—平面及β-平面有无背景环流，包括副热带高压的南北移动以及低压槽的影响下双台风的相互作用发现，当没有背景环流时，由于“滕原效应”的作用，双台风发生了气旋性互旋并合并为一个更大尺度的台风。当副热带高压南移，不论是在f—平面还是β-平面，双台风都不能合并，在f—平面，背景涡度梯度使得东、西台风以不同的速度向西南方向移动，在β-平面，绝对涡度梯度和Rossby频散作用使得双台风向西北方向行进的过程中分离为两个完全独立的系统。
当副高脊线北抬后，向南的背景涡度梯度加大，同时向北的绝对涡度梯度减小，导致东台风向北的位移减小，从而有利于双台风的合并。在低压槽和互旋作用的共同影响下，初始西台风向东南偏东的方向移动，东台风向东北偏北方向移行，随后二者合并为一个大的台风，在此过程中东台风呈现出明显的逆时针异常打转路径。