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台风水汽收支及与强度变化的关系

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摘要

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1热带气旋降水分布特征

1.2.2 水汽收支对热带气旋强度变化的影响

1.3 研究内容和解决的问题

1.4 章节安排

第二章资料与方法

2.1资料

2.2关于水汽收支的描述

2.3方法说明

2.3.1强度变化分类标准

2.3.2风切变的计算

2.3.3风切变坐标系

2.3.4热带气旋降水的有效影响半径

2.3.5 FNL资料的准确性

第三章不同风切变方向的热带气旋降水水平分布特征及机制分析

3.1前言

3.2风切变坐标系下不同风切变方向的热带气旋降水水平分布特征

3.3水汽输送分析

3.3.1辐合项

3.3.2水汽平流项

3.3.3 MFC

3.4大尺度环流形势分析

3.4.1.200 hPa风场

3.4.2 500 hPa位势高度场和TPW

3.4.3 850 hPa风场

3.5本章小结

第四章不同强度变化类别的热带气旋水汽收支分量分布特征

4.1前言

4.2 TPW

4.3海表蒸发

4.4 MFC

4.5降水

4.6对流不稳定

4.7本章小结

第五章不同强度变化类别的热带气旋降水垂直分布及云属特征

5.1前言

5.2风切变坐标系下不同强度变化类别的热带气旋降水垂直分布特征

5.2.1快速增强的热带气旋降水垂直分布特征

5.2.2缓慢增强的热带气旋降水垂直分布特征

5.2.3中性的热带气旋降水垂直分布特征

5.2.4减弱的热带气旋降水垂直分布特征

5.3风切变坐标系下不同强度变化类别的热带气旋中心附近云的分布特征

5.3.1快速增强的热带气旋中心附近云的分布特征

5.3.2缓慢增强的热带气旋中心附近云的分布特征

5.3.3中性的热带气旋中心附近云的分布特征

5.3.4减弱的热带气旋中心附近云的分布特征

5.4本章小结

6.1主要结论

6.2工作中的不足及展望

参考文献

致谢

作者简介

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摘要

本文利用TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)3B42 V7和TRMM2A25 V7降水资料、TMI(TRMM Microwave Imager)总的可降水量(total precipitable water,简写为TPW)资料、IFREMER3(Institut Francais de Recherche pour l'Exploitation de la Mer,version3)海气热通量资料、CloudSat云分类资料、FNL(Final analysis)再分析资料和JTWC(Joint Typhoon Warning Center)最佳路径数据集,运用基于风切变坐标系的合成分析方法,研究了2001-2015年期间不同风切变方向和不同强度变化类别的西北太平洋热带气旋水汽收支各分量的空间分布特征,旨在探讨水汽收支对热带气旋强度变化的可能影响机制。研究结果表明: (1)风切变坐标系下,热带气旋降水的空间分布呈现出明显的不对称结构。不论风切变方向如何变化,降水均偏向于下风切左侧且偏东风切变的热带气旋平均降水量要比偏西风切变的大。热带气旋降水的强弱与其与副热带高压的相对位置和距离有关,低空急流的存在有利于水汽输送。不论风切变方向如何变化,整层积分的水汽通量辐合(moisture flux convergence,简写为MFC)大值中心均位于下风切方向。降水大值中心相对于整层积分的MFC大值中心的气旋性偏移是热带气旋中低层气旋性环流的平流作用导致的。 (2)水汽收支分量中,海表蒸发和外围环境场中的TPW在热带气旋快速增强过程中起重要作用。海表蒸发主要受海平面温度的影响。海表蒸发和外围环境场中的TPW有利于热带气旋快速增强主要是因为它们有利于边界层的空气增温增湿,从而导致对流有效位能(convective available potential energy,简写为CAPE)增大。除了边界层的热动力作用外,中层的热动力过程也会导致快速增强的热带气旋CAPE较大。减弱的热带气旋平均初始强度最强,因此,其整层积分的MFC最大,降水量也最大。这与海表水汽及热通量和边界层的低熵下沉气流对热带气旋强度变化是起相反作用的观点是一致的。 (3)不论热带气旋强度如何变化,水平和垂直方向上,降水均随着距离增加迅速减小。水平方向上,强降水主要集中在距离热带气旋中心1个最大风速半径的范围内,垂直方向上,主要集中在2km以内。从地面至2km高度处,减弱的热带气旋平均降水量最大,这主要是其平均初始强度最强造成的。2-10 km以内,快速增强的热带气旋平均降水量要大于减弱的热带气旋,这主要是因为快速增强的热带气旋对流比较深厚,垂直方向上降水能延伸到的高度较高。不论热带气旋强度如何变化,下风切左侧降水量均是最大的,且下风切方向的降水强度和覆盖范围均强于和宽于上风切方向。 (4)热带气旋中心附近以深对流云为主,热带气旋内部剧烈的上升运动主要发生在深对流云内。快速增强的热带气旋中深对流云出现的概率明显大于没有快速增强的热带气旋。深对流云象限间的变化比较明显,不同强度变化类别的热带气旋出现概率最大的象限也会有所不同。高层云的分布也呈现出一定的不对称性。卷云、高积云、层积云和积云各象限间的分布比较均匀,变化较小。

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