论文部分内容阅读
本文针对台风彩虹(2015)，围绕台风内部的涡旋Rossby波展开研究，重点分析涡旋Rossby波的发展和传播特征，涡旋Rossby波对对流和降水的影响，以及涡旋Rossby波能量收支特点。在此基础上，进一步分析了台风登陆期间，台风环流对大气污染的相关影响。主要结论如下: 采用中尺度模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)对2015年22号台风“彩虹”进行高分辨率的数值模拟，成功地模拟出台风“彩虹”的移动路径，强度和降水分布，尤其是在台风登陆前后，模拟结果与实况比较相近。在此基础上，利用模拟输出资料，分析出台风的动、热力精细化结构和台风雨带的宏观特征。研究结果表明，台风眼墙处具有低层径向入流、高层径向出流的动力配置。在眼墙附近，同时存在切向风速高值区、垂直上升区、正温度距平区，并随高度向外侧倾斜。眼墙处雷达回波较强，对流系统深厚。次级雨带、主雨带和远距离雨带的雷达回波相对较弱，对流系统垂直厚度略小。 利用尺度分离方法，得到涡旋Rossby波的扰动场资料，进一步分析涡旋Rossby波的特征。结果表明，涡旋Rossby1波、2波同时朝切向和径向传播，1波振幅明显大于2波。1波、2波正涡度扰动对应强雷达回波，存在强对流活动。降水区上空的垂直涡度扰动呈上正下负的配置，并与水平散度扰动的垂直配置相似时，会加强低层辐合和高层辐散，有很强的垂直上升运动，有利于对流系统发展，降水增强。1波、2波扰动的动力配置影响了对流系统的发展，并对降水强度和分布有着一定的诊断作用。 通过涡动动能倾向方程和平均流位涡倾向方程收支分析，进一步检验台风彩虹内核附近波动和基本流之间的相互作用。结果表明，涡旋Rossby波为眼墙和台风眼之间能量输送的媒介;在台风登陆之后，涡旋Rossby波进一步衰减，促进台风基本环流强度的减弱。 根据以往的研究，污染物在大气中的清除过程主要包含水平输送过程、水平和垂直扩散过程、干沉降过程和湿沉降过程。利用模拟资料，对台风彩虹登陆前后的近地面气象要素场和AQI空气质量指数进行对比分析。结果表明，在台风环流登陆广西、湖南等地之前，大气处于相对静稳的天气，大气稳定性强，污染物垂直和水平扩散能力弱，并且近地面存在逆温。随着台风不断地临近，AQI指数逐渐减小，大气稳定度弱，由于较强的垂直和水平风的扩散，以及台风降水的湿沉降作用，污染物得到很好的稀释、扩散和清洁。不同程度的降水对污染气体产生不同的清除效率，不同范围的风速对污染物起到不同的作用。本文将涡旋Rossby波理论应用到近地面风场中，将水平风速进行傅里叶分解，得到涡旋Rossby波扰动风场和剩余风场，进而分析各自对污染物的输送过程。