热带扰动向热带气旋的转化研究

热带扰动向热带气旋的转化研究Ｗ·Ｍ·Ｇｒａｙ１引言下面关于热带气旋发生的讨论是根据作者和他的研究生及同事们在最近十年观测资料所作的大量研究基础上所得到的结果。在飓风形成过程中，从一个仅仅具有易于加深和结构化的气旋性流场的热带扰动，怎样能形成为一个延伸...     

非绝热加热对热带气旋径向非均匀结构的影响

利用平面极坐标系下无摩擦有外源(非绝热加热)的正压无辐散方程,将热带气旋的物理量分解成环境场和扰动,进而求出了热带气旋扰动的行波解,并分析了风场(切向、径向)和重力位势扰动场的径向非均匀松紧结构.表明:这种松紧结构与热带气旋所在纬度的科氏参数(f)、热带气旋的强度(Ω)、热带气旋扰动的圆频率(ω)、热带气旋扰动在θ方向的角波数(m)有关,且不同要素的松紧结构不尽相同;同时还受非绝热加热(Q₁)的影响,这种影响主要表现在使风场(切向、径向)呈内紧外松的非均匀分布.     

热带太平洋特征模模式以及埃尔尼诺形成动力机制

本文引入并构造了分层的热带太平洋扰动的特征模模式,进一步探讨了热带太平洋温跃层深度扰动的动力学机制及动力学结构,发展和改进了ENSO动力学研究中常用的第一阶铅直斜压模扰动模式.研究结果表明,除海洋混合层(表层)与温跃层(次表层)之间的动量交换是形成温跃层深度扰动的重要动力学机制之外,分层海洋的铅直质量交换同样在导致温跃层深度扰动中发挥重要的动力学作用,两者具有不同的动力学结构.文中还讨论了埃尔尼诺形成的动力学机制和动力学过程.     

一个南海热带气旋发展的环流特征分析

本文用ECMWF2.5×2.5网格点资料通过一个例子,对有利于南海热带气旋发展的环流场作了详细的分析,发现几点事实:(1)扰动在风的垂直切变较大的环境中仍可发展。(2)扰动位于中、低空西南急流左侧,高空南支东风急流右侧时,有利发展。(3)中,低空西南急流形成了扰动环流的强风潮,强风潮从扰动南侧入角,并包围扰动的东半圆。(4)扰动中、低层的入流和高层的外流呈现严重的不对称性。(5)当扰动发展到一定强度时,对南海热带季风环流圈的加强起到正反馈作用。     

热带海气耦合波动力学性质研究

本文利用简单海气耦合模式研究了热带大气和海洋不同波动之间的相互作用产生的耦合波及其稳定性等动力学性质,指出热带耦合系统中分别存在一类稳定的和不稳定的海气相互作用模态,其中不稳定模态的传播依赖于扰动的纬向尺度,即5000～10000km扰动表现为不稳定东传,大于此尺度的扰动发生不稳定西传,理论得出的缓慢不稳定东传波和观测事实甚为一致.最后本文指出热带海气耦合不稳定产生的基本条件是一种介质中的Kelvin波和另一种介质中的Rossby波的相互作用.     

热带太平洋-印度洋上层海温、热含量和混合层深度的年变化特征

根据1955~2003年次表层海温、海洋上层400m热含量和混合层深度资料,采用EOF分析方法,研究热带太平洋-印度洋上层海温、热含量和混合层深度的年变化特征及其与厄尔尼诺、印度洋偶极子、热带辐合带分布和活动的关系。结果表明:海表温度SST的分布和变化不能代表海洋上层热含量的分布和变化,热含量HST的分布与混合层MLD分布比较相似,尤其在热带印度洋和东太平洋,MLD季节变化比HST和SST提前2~3个月左右。太平洋10°N附近HST带状强扰动区和赤道地区HST反相变化是热带太平洋上层海水温度扰动最主要特征。HST的强扰动区主要由60~300m次表层海温距平的扰动引起,80m左右扰动最强,这种扰动沿着斜温层由上向下,自东向西传递,上半年增温,下半年降温,具有明显的年周期变化。这种变化对ENSO循环期间热含量异常信号传播的影响值得关注。热带太平洋HST的扰动变化和太平洋的ITCZ和SPCZ的移动和变化也有一定的关联。印度洋的西北部和东南部次表层海温距平呈年周期的反相振荡,但这种固有振荡和印度洋偶极子DMI振荡反相,这可能是导致印度洋大部分偶极子生命史都很短的原因之一。     

热带气旋的云系结构对其移动影响的数值试验

应用上海台风研究所发展的东海热带气旋模式，根据热带云团的特点，设计了积云模型并叠加到台风中去，研究台风云系结构对其路径的影响。理想试验表明，只考虑温度场扰动，台风的移动偏向于密闭云区方向；而仅考虑湿度场扰动，台风的移动无固定的偏向。对9414号台风19940810的初始场，叠加积云模型的试验表明，预报路径较好地反映了其运动的特征。     

发展与不发展热带扰动分析比较

发展与不发展热带扰动分析比较Ｗ·Ｍ·Ｇｒａｙ利用气象卫星可见光及红外数字化资料，结合探空资料，分析并比较了西北太平洋上发展和不发展扰动间的差别。结果表明：扰动的深对流量及其强度与扰动发展为热带风暴的潜势并没有良好的关系。热带风暴的“发生”与深对流的特...     

南海近海台风发展原因的初步探讨

本文通过涡度收支平衡计算、卫星云图演变特征分析等手段,研究了8011、7614号近海台风的成因,指出在热带扰动近海发展成台风的过程中,散度项对台风形成有利,平流输送项对台风形成不利;积云对流输送项使气旋式环流向上发展,也是有利因素。同时指出,近岸这一因素可以构成近海台风发展的有利条件,特别是地理纬度较低、海拔不高、东西或南北跨度不大的半岛或岛屿,倒可以成为过境热带扰动系统内部积云对流迅速加强的有利地形。     

热带东风中经向扰动与纬向扰动的相互作用

本文解释了热带大尺度大气运动速度的分布,从线性化涡度方程和散度方程求出了波速公式,该公式等于罗斯贝波速与含有X和t的谐和函数之和,其周期约3.5天,并证明,此时扰动为正压不稳定,这种现象的产生是经向扰动和纬向扰动相互作用的结果。     

简单热带海气耦合模式中的海洋低频扰动

讨论简单热带海气耦合模式中的低频海洋扰动。研究结果表明,挟卷对海洋Ｒｏｓｂｙ波的发展起抑制作用,而平流有利于海洋Ｒｏｓｓｂｙ波的发展;挟卷和平流都有利于与海温距平相对应的扰动Ｕ的发展     

热带气旋生成机制的研究进展

由于热带海洋上观测资料的稀缺和热带气旋系统本身发生发展的复杂性,热带气旋生成机制的研究领域至今仍然存在很多未解之谜。半个多世纪以来,科学工作者们利用有限的船舶、探空仪、雷达、卫星、飞机等观测资料以及数值天气模式,对热带气旋生成的气候背景场、扰动源和触发机制做了大量研究。介绍了近50年来国内外热带气旋生成机制的主要研究成果,总结了该领域的研究进展及其存在的优势和不足,指出热带气旋生成机制研究中依然存在的问题,同时展望了该领域未来的发展方向。     

热带气旋发生、发展的不稳定理论

本文在正压无辐散的条件下,讨论了东、西风不连续面上的正压不稳定性。研究指出:这种界面上的扰动总是不稳定的,从而说明了热带气旋常在赤道辐合带(ITCZ)上形成的原因。本文又在考虑了热带气旋内部的层结和基本气流的条件下,讨论了热带气旋发展的热力学和动力学条件。研究指出:层结稳定度和惯性稳定度同时影响热带气旋的发展.当两者都稳定时,热带气旋不发展;当两者之一不稳定时,热带气旋有可能发展;当n~2I~2 (μ~2/a)~2N~2<0时,热带气旋一定发展。     

用简单海气耦合模式研究西太平洋暖池的形成机制及其对大气扰动的影响——Ⅱ.西太平洋暖池的形成过程及其对大气扰动的影响的数值模拟(英文)

用第一部分建立的简单海气耦合模式,研究了西太平洋暖池的形成过程及其对大气扰动的影响。模式可以较好地模拟出热带太平洋海温“西高东低”的分布,以及“暖池”附近ＳＳＴ的水平梯度较小等特征。在垂直方向上海洋混合层深度关于赤道呈准对称的“马鞍”型分布特征也可以从理论上和数值模拟的结果中得到证实。模式中“暖池”形成的时间尺度大约为半年多,大气中凝结潜热的释放有利于“暖池”的快速形成,提高凝结潜热的释放的效率,“暖池”形成的时间就缩短。“暖池”形成的动力学机制是海气耦合系统中海洋Ｒｏｓｓｂｙ波振幅的不稳定增长所致。“暖池”区海气之间的耦合作用确实对热带大气的季节内振荡产生影响。当海气之间进行耦合作用时,可以模拟得到扰动传播的周期大约为５０多天（ｄ）,与实际观测相吻合。提高海气之间的耦合强度会降低扰动的传播速度,使传播周期明显加大。当不考虑海气之间的耦合作用时,模拟得到的扰动传播周期明显地比用耦合模式得到的要小。     

盛夏南海北部台风和热带低压登陆前、后的对比分析

盛夏南海北部台风与热带低压登陆前、后对比诊断分析表明，影响这两类热带低值系统发展的物理因子和过程为：涡度平流作用对二者在海上发展都不利；有利的大尺度环境流场造成的气旋性辐合、气压场作功以及积云对流活动造成的涡度、扰动动能、热量的积累是台风，低压发展的基本因子；台风发展以斜压转换过程明显，热带低压发展以正压转换过程为主。     

热带东风中经向扰动与纬向扰动的非线性相互作用

根据非线性的动量方程,利用多时间尺度分析方法,探讨由经向扰动与纬向扰动相互作用在热带东风中所造成的一类正压不稳定。分析表明:在零级近似下,给出了两个扰动传播的频率表达式,在一级近似下,得到了两个零级扰动振幅的解析表达式。鉴于方程中散度项的存在,当不同尺度的三个波相作用而发生共振时,仅总动能守恒,而总位拟能不守恒,这一点与无辐散大气的结论不同。两种扰动动能相互转换的机制则是涡度场与散度场的相互作用。     

热带西太平洋海－气热量通量研究──Ⅲ．冬季天气过程海－气热量交换的特征

根据执行ＴＯＧＡ／ＣＯＡＲＥ研究计划在热带西太平洋进行考察的结果，对调查海区海－气界面热量交换进行了分析。结果表明：冬季在热带扰动的影响下，调查海区海－气热量交换非常强烈，在风速较小、天气情况良好的情况下，调查海区海水得到的热量远大于失去的热量，调查海区海水对大气加热的变化与表层海水温度的变化并不一致，热带太平洋信风的加强对暖池的建立似乎是至关重要的。     

热带西太平洋海—气热量通量研究：Ⅲ.冬季天气过程海—气热量交换的特征

根据执行ＴＯＧＡ／ＣＯＡＲＥ研究计划在热带西太平洋进行考察的结果，对调查海区海－气界面热量交换进行了分析。结果表明：冬季在热带扰动的影响下，调查海区海－气热量交换非常强烈；在风速较小、天气情况良好的情况下，调查海区海水得到的热量远大于失去的热量，调查海区海水对大气加热的变化与表层海水温度的变化并不一致；热带太平洋信风的加强对暖池的建立似乎是至关重要的。     

南海地区海气环境场的季节和年际变化

本文对南海地区(0—20°N,105—135°E)海气环境场进行EOF分析。其结果除了深入了解南海地区气候的基本场外,还揭示了叠加在基本场上的各种扰动场与热带天气系统的联系,为研究南海ITCZ等热带天气系统以及南海环境场对EL—Ni(?)o现象的反映提供了研究依据。     

1986—1987年El Ni■o事件前后西太平洋热带海域的上层热力结构

本文采用本所“实验3”号1985—1987年冬季在西太平洋热带海域考察的CTD资料,分析了1986—1987年E1 Ni(?)o事件前后西太平洋热带海域上层热力结构的时、空分布及演变特征。结果表明,该事件发生前的冬季,沿13°N,在124.5°—137°E存在海洋Rcssby波扰动,海洋上层热含量很丰富。该事件初期,沿5°N,在127°—135°E一带,有海洋赤道Kelvin波动。此时南、北赤道流均较弱。事件后期,海洋赤道Kelvin波扰动不明显,但南赤道流较强,且范围向北伸展。1986年10—12月,表征E1 Ni(?)o事件的上层热力结构首先在西太平洋海域出现,然后东传。1987年10—11月,表征非E1 Ni■o事件的上层热力结构率先在西太平洋热带海域西边界恢复。