（气象学专业论文）超强台风“桑美”（2006）在我国近海强度突变的诊断分析和数值模拟.pdf

超强台风“桑美”( 2 0 0 6 ) 在我国近海强度突变的 诊断分析和数值模拟 摘要 本文分析了我国近海热带气旋强度变化的气候特征，提出了我国近海热带 气旋强度突变的标准：突然增强标准为6 小时变压小于一5 9 4h p a ，突然减弱 标准为6 小时变压大于9 4 9h p a ；选取超强台风“桑美”( 2 0 0 6 ) 作为典型个 例，分析表明s a o m a i 的近海突然加强过程表现为：低层总动能及旋转风动能的 突然增加，总动能的增加主要是由旋转风动能增加所引起的；突然减弱过程则 相反。s a o m a i 突然增强时刻其高层总动能和旋转风动能突然减小，而辐散风动 能突然增加。高层旋转风动能的下传有利于s a o m a i 突然增强，中低层旋转风动 能向辐散风转换量的减小亦有利与s a o m a i 突然增强。反之，则有利于突然减弱。 进一步对“桑美 台风近海强度突变过程做数值模拟试验，结果表明：p s u n c a r m m 5v 3 5 模式具备模拟近海热带气旋强度变化的能力。分析还表明，“宝霞 残涡的正涡度带卷入是“桑美 台风在我国近海突然增强的重要原因，弱的环 境风垂直切变有利于“桑美”台风突然增强，对流层高层高位涡中心叠加在中 低层位涡柱之上，对流层高层或平流层的大值位涡下传导致“桑美 台风突然 增强。“桑美”台风中心附近对流层高层辐散的增强、中心附近正涡度的增大和 正涡度柱向对流层中上层伸展导致其突然增强，而对流层中层辐合的增加以及 高位涡中心的存在以及垂直切变的增强可使其突然减弱；“桑美”台风的突然增 强具有某些前兆性，突然增强对环境风垂直切变变化的响应时间约为1 8h - - 2 4 h ，对8 5 0h p a 动能变化的响应时间约为1 8h ，对水汽通量散度变化的响应时 间约为2 4h 。 关键词：近海，热带气旋，强度突变，诊断分析，数值模拟 i d i a g n o s t i c sa n dn 专刀鹾e 砒c a ls b 踵u l a t i o n o nr a p i di n t e n s i t yc h a n g eo fs u p e rt y p h o o n s a o m a i ( 2 0 0 6 ) o v e rt h eo f f s h o r eo f c h i n a a b s t r a c t i no r d e rt oi n v e s t i g a t et h ep h y s i c a lf e a t u r eo ft r o p i c a lc y c l o n e ( t c ) i n t e n s i t y s u d d e nc h a n g eo v e rt h ec o a s t a lw a t e r s ( i s c c o w ) o fc h i n a , at h e o r e t i c a ls t u d yi s m a d e mc l i m a t i cc h a r a c t e r i s t i c so ft ci n t e n s i t yc h a n g eo v e rt h eo f f s h o r eo fc h i n a a r e a n a l y z e df n s t l y as u p e rt y p h o o ns a o m a i ( 0 6 0 8 ) i sc h o s e n t os t u d yi t s c h a r a c t e r i s t i c so ni t ss u d d e ni n t e n s i f i c a t i o no v e rt h ec o a s t a lw a t e ro fc h i n a t k m a i nr e s u l t ss h o wt h a tt h et o t a lk i n e t i ce n e r g ya n dt h er o t a t i o n a lk i n e t i ce n e r g y ( 鳓 i nt h el o w e rt r o p o s p h e r ei n c r e a s es u d d e n l yd u r i n gt h et y p h o o nr a p i di n t e n s i f i c a t i o n ( p a l ) s t a g e i nt h em e a nw h i l e ，t h e s et w ok i n d so fe n e r g yi nt h eh i g h e rl a y e ra l e o b v i o u s l yd e c r e a s ew h i l et h ed i v e r g e n tk i n e t i ce n e r g yg 幻r a i s e 髓提d o w n w a r d t r a n s p o r to ft h eh i g h e rt r o p o s p h e r e sk i n e t i ce n e r g yi sam a j o rc a u s eo ft h er i p h e n o m e n o n t h e n u m e r i c a ls i m u l a t i o nw i t ht h ep s u - n c a rm m 5v 3 5 d e m o n s t r a t e st h a tt h ei s c c o wo fs a o m a ii sc l o s e l yr e l a t e dt ot h ee n t r a i n m e n to f v o r t i c i 锣b e l ti n t oi t sc i r c u l a t i o nf r o mt h er e m n a n to ft y p h o o nb o p h a ( 0 6 0 9 ) w h i c hi s n e i g h b o u r i n gt os a o m a i aw e a ke n v i r o n m e n t a lw i n dv e r t i c a ls h e a ra t t r i b u t e st ot h e t cs u d d e ni n t e n s i f i c a t i o ao v e rt h ec o a s t a lw a t e r 砸贸e n h a n c e m e n to ft h et e l 蕊v e h u m i d i t yn e a rt h et cc e n t r e a n dt h e s t r o n gv a p o rc o n v e r g e n c ei n t h el o w e r t r o p o s p h e r ew o u l d l e a dt ot ci n t e n s i f i c a t i o n t h ev a p o rt r a n s p o r tt ot c 谁搬s u d d e n i n t e n s i f i c a t i o ni so b v i o u s l ys t r o n g e rt h a nt h o s ew i t h o u ti n t e n s i f i c a t i o n t h e r ea r e o t h e rf a v o r a b l ee n v i r o n m e n tc o n d i t i o n sf o rt ci n t e n s i f i c a t i o ns u c ha ss t r o n g d i v e r g e n c e a tt h eu p p e rl e v e l ，s t r o n gv o r a c i t yn e a rt cc e n t e r , w h i l et h eh i g l l l l p o t e n t i a lv o r t i c i t y ( p v ) a n dc o n v e r g e n c eo rv o r t i c i t yi n c r e a s ei nt h em i d d l el a y e ra t t r o p o s p h e r ew o u l dl e a dt ot cw e a k e n i n g t h e r ea r es o m ep o r t e n t st ot h et cs u d d e n i n t e n s i f i c a t i o n , f o re x a m p l e ，t h er e s p o n s et i m eo ft ci n t e n s i t yc h a n g et ot h ec h a n g e o fe n v i r o n m e n t a lw i n dv e r t i c a ls h e a ri sa r o u n d18ht o2 4h ，t ot h ec h a n g eo fk i n e t i c e n e r g ya t85 0h p a i sa b o u t18ha n dt ot h ec h a n g eo f v a p o rf l u xc o n v e r g e n c ei sa b o u t 2 4h k e yw o r d s ： c o a s t a lw a t e r s ，t r o p i c a lc y c l o n e ，i n t e n s i t yr a p i dc h a n g e ，d i a g n o s t i c a n a l y s i s ，n u m e r i c a ls i m u l 撕o n i i i 学位论文独创性声明 本人郑重声明： 1 、坚持以。求实、创新”的科学精神从事研究工作。 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。 3 、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。 4 、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发 表或撰写过的研究成果。 5 、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。 作者签名： 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京信息工程大学有关保留、使用学位论文的规定，学校 有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸 质版；有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书 馆被查阅：有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索；有权将学位论 文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 作者签名： 日期： 超强台风“桑美”( 2 0 0 6 ) 在我国近海强度突变的诊断分析和数值模拟 1 1 研究意义 第一章引言 我国是世界上受热带气旋( t c ) 影响最严重的国家之一，我国平均每年有 7 - 8 个台风登陆，沿海各省( 区、市) 以及我国中部地区，均可能受到台风之 灾。当台风登陆后并与西风系统发生相互作用后，造成的暴雨及其衍生灾害( 山 洪、泥石流、洪水) 影响的范围往往比台风本身大得多，台风之灾惨重。n 2 1 中国近海总面积约4 7 2 7 万平方千米，包括中国大陆濒临的渤海、黄海、 东海、南海及台湾省以东的太平洋一隅1 。统计研究表明h 1 ，平均有1 6 的热 带气旋移到中国沿海突然加强，另有一些则移到沿海突然减弱甚至消失。冯锦 全的分析表明睛1 ，9 0 以上的近海热带气旋都减弱，只有少数强度突然增强。 在我国近海地区，特别是距离海岸线3 0 0k m 4 0 0k m 的区域，登陆前突然加 强的热带气旋对我国影响大而又难以预报，往往造成十分严重的灾害。 典型的例子是8 8 0 7 号台风( b i l l ) ，它在开始阶段作为一个热带低压在浙 江沿海停滞3 天少动。8 月7 日这一天中心附近最大风力竟在1 2 小时内加强 到1 2 级并在次日凌晨突然登陆浙江，造成著名西湖风景区重灾哺3 。2 0 0 5 年近 海突然加强发展的台风“达维”( d a m r e y ) 是登陆海南省仅次于7 3 1 4 号台风 m a r g e 的强台风，也是海南建省以来最强的台风，给海南省带来严重的风雨灾 害，直接经济损失达1 1 6 4 6 亿元人民币。0 6 0 8 号台风“桑美”( s a o m a i ) 是 建国以来登陆我国最强的台风，是百年一遇的超强台风，也是我国近海突然增 强的台风，比2 0 0 5 年淹没美国新奥尔良( n e wo r l e a n s ) 的著名强飓风“卡特 里娜”( k a t r i n a ) 还要强，具有中心气压特别低、风速特别大、降雨特别集中、 发展迅速、移动快等特点，共造成4 3 0 人死亡，1 5 7 人失踪，直接经济损失达 1 9 4 7 7 亿元人民币u 。 超强台风“桑美”( 2 0 0 6 ) 在我国近海强度突变的诊断分析和数值模拟 早期热带气旋研究的重点是热带气旋的路径，过去的几十年中，热带气旋 路径的预报取得了较大进展，而热带气旋强度预报滞缓不前。美国国家飓风中 心( n a t i o n a lh u r r i c a n ec e n t e r ，n h c ) 统计有5 的飓风2 4 h 强度预报误差 超过4 0k t s ( 2 0m s ) ，其中绝大多数是由于飓风的突然增强过程造成预报误 差的1 。m u n d e l l p 3 研究了美国关岛联合台风警报中心( j o i n tt y p h o o nw a r n i n g c e n t e r ，j t w c ) 对西北太平洋热带气旋强度的预报误差，发现在突然增强的热 带气旋较多的年份，热带气旋强度的预报误差偏大，年平均强度预报误差和当 年的突然增强热带气旋强度有着直接的关系。 热带气旋发生在海洋上，除了海洋缺乏观测、模式分辨率不高以及初始场 存在误差等因素外，对控制热带气旋强度变化的物理因子和过程了解不够是根 本原因。热带气旋强度预报是大气科学领域至今尚未解决的重要科学问题之一 n 引，对于热带气旋强度突变的机理研究是热带气旋研究领域的重点和难点，而 且，至今对热带气旋强度突变的机理认识还很浅。因此，掌握强度突变的规律， 并有效的对其进行预测是防灾减灾一项十分重要的工作。 1 2 研究进展 陈联寿等【1 ，6 1 的研究认为热带气旋强度变化与以下物理因子有关：水汽通量 和潜热输送、急流、西风槽、中尺度环流系统的合并、地形作用、海面温度等。 影响近海热带气旋强度变化的因子可以分为3 类：环境场、热带气旋内部结构 和海洋。 1 2 1 环境场影响 研究环境场对热带气旋强度的影响大都是通过数值模拟和简化的理论来研 究，重点是环境流场对垂直切变和高空流出气流的影响。而环境场垂直切变的 影响机制，不同的研究方案有不同的见解。主要有通风流理论( v e n t i l a t i o n ) 、 2 超强台风“桑美 ( 2 0 0 6 ) 在我国近海强度突变的诊断分析和数值模拟 二级环流效应f 1 0 】( s e c o n dc i r c u l a t i o ne f f e c t ) 、倾斜和稳定性作用【1 1 1 ( t i l t i n ga n d s t a b i l i z a t i o n ) 和r o s s b y 渗透理论( p e n e t r a t i o n ) 等。一般认为环境垂直切变 ( v w s ) 对热带气旋强度具有抑制作用。如果用8 5 0h p a 、2 0 0h p a 分别代表 对流层低层和高层，用低层和高层的纬向风速之差表示环境风垂直切变。m a r t i n 等【1 2 】的研究表明，对于小值v w s ( 2m s 1 或4m s 1 ) ，在初始调整后热带气旋 强度与没有v w s 时相似：v w s 为6 或8m s 1 时，热带气旋不增强，也不 减弱；v w s 为1 0m s 1 时，热带气旋显著减弱。 余晖等【1 3 1 认为对流层上部环境流场与热带气旋外流之间的相互作用在我国 近海热带气旋强度突变过程中可能起着至关重要的作用。寿绍文等【1 4 】对爆发性 发展台风的合成环境场诊断分析认为台风爆发性发展时刻副热带高压( 简称副 高) 、低空辐合和高层辐散均增强。胡春梅等【l5 】利用n c e p n c a r 再分析资料 对华南地区登陆前突然减弱和突然增强的热带气旋进行了大尺度分析，研究表 明突然增强的热带气旋位于副高的南侧，低空辐合和高空辐散较强。梁建茵等【1 6 】 对近海加强的热带气旋“黄蜂”诊断分析表明，“黄蜂”登陆前的发展与北方小 股干冷空气从中层进入，影响了热带气旋内部的热力结构，其位势不稳定得到 加强有关。l i g u a n gw u 【1 7 】等通过数值试验研究了由环境场导致的非对称结构不 利于热带气旋的加强发展。j o h n 等【1 8 】最近的研究表明，环境对流有效位能 ( c a p e ) 对热带气旋最大可能强度( m p i ) 影响不大。刘辉、董克勤【1 9 1 研究了 冷空气对台风形成的影响，指出台风在扰动阶段在外区存在温度梯度将有利于 扰动的发展，如内区存在温度梯度，则不利于扰动的进一步发展。徐祥德、陈 联寿等口0 1 研究了台风与中纬度冷锋的相互作用，认为较弱的冷空气有利于台风 加强。王远超【2 l 】对0 5 1 8 号台风“达维”( d a m r e y ) 的诊断分析表明：弱冷空气 快速南下进入台风西侧，使环境风场和温度场出现了有利的配置，同时增加了 大气的斜压性和垂直不稳定性，使高空辐散、低空辐合的同时加强，其强度迅 速发展。 数值研究结果表明，由环境流场与t c 环流迭加或是1 3 效应引起的t c 周围 3 超强台风“桑美”( 2 0 0 6 ) 在我国近海强度突变的诊断分析和数值模拟 的非对称流场是热带气旋强度减弱的一个原因。而端义宏等n 研究表明，行星涡 度梯度和均匀流导致热带气旋强度变化的主要原因则是：由于水平均匀流和行 星涡度梯度造成的非均匀性，使得积云对流加热不能集中在热带气旋暖心附近 而是向外围扩展，因而使得热带气旋强度减弱。 1 2 2 热带气旋内部结构影响 几乎每个t c 的结构都存在非对称，这种非对称结构可能是热力因素造成的 ( 如海表面温度、湿度的分布不均匀) ，也可以是动力因素造成的( 如气流的水平 或垂直切变，或是非对称的复合场) ，由于这些作用往往在t c 中出现，因此，研究 这些因素如何对t c 强度变化产生作用是非常重要的。特别是这种非对称结构在 何种情况下导致t c 增强，又在何种情况下导致t c 强度维持或减弱，所有这些都 受到人们的重视。 内部动力影响因子包括涡旋r o s s b y 波【2 2 ，2 32 4 1 、螺旋雨带2 2 ，2 5 2 6 - 2 7 2 引、 中尺度涡旋【2 3 2 9 3 0 】等。m o n t g o m e r y 等f 2 2 ，2 3 】研究指出，湿对流强迫的涡旋 r o s s b y 波向外传播使得非对称的涡旋轴对称化，引起台风增强。余志豪【3 l 】全面 阐述了r o s s b y 波的新理解，论述了台风螺旋雨带一涡旋r o s s b y 波；陆汉城 等【3 2 3 3 1 揭示了台风内中尺度螺旋雨带及嵌在其中的深对流带的结构和传播特 征，分析了台风内中尺度混合波的动力学特征，又通过数值试验分析了爆发性 发展t c 的中尺度特征：p f c f f c r 【a 4 1 和m o l i n a r i 等研究认为低层的角动量输入 和上层角动量的向外输出是t c 增强不可缺少的条件之一；端义宏等【3 6 】分析了 b 效应和均匀流对t c 强度的影响，认为f 平面上t c 更易发展；余晖等f 和w u 等【3 8 1 研究表明倾斜位涡发展是t c 突然增强的原因；m o n t g o m e r y 等 2 3 】认为正位涡( p v ) 的异常获取能导致涡旋中心附近总位涡的增加，从而导致 涡旋的增强。钮学新删研究认为，在t c 发生发展过程中，起主要作用的波动 是不稳定状态下的惯性重力波。c h e n 等【4 0 】的研究认为，t c 与另一个中尺度小 涡( m s v ) 的合并可导致近海热带气旋突然加强。 4 超强台风“桑美( 2 0 0 6 ) 在我国近海强度突变的诊断分析和数值模拟 1 2 3 海洋影响 t c 发生在暖的洋面上，p a l m e n 4 1 1 和g r e e n n 2 1 均指出，t c 极少在海表面温 度( s s t ) 低于2 6 5 这一临界值的情况下产生，足够高且混合均匀的暖洋面 给t c 的生成提供了必要的能量源以及对流发展所需的热通量m j 。事实上，t c 发生发展过程中必须与洋面接触并获得能量，而且从洋面获得的能量比从周围 大气要多得多 4 4 1 ，因此s s t 高于正常值，将导致更多的热带气旋产生。h o l l i d a y 等【4 5 】对西北太平洋突然增强热带气旋的统计分析表明，高于2 8 的s s t 是西 北太平洋热带气旋突然增强的必要条件。k a p l a n 等【4 6 】对大西洋突然增强热带气 旋的分析表明，约9 2 突然增强的热带气旋出现在海温高于2 7 的洋面上。 在海温高于2 9 的洋面上，热带气旋突然增强的频率是热带气旋无突然增强的 4 倍。b e n d e r 等【4 7 】利用高分辨率的海气耦合模式模拟了热带气旋和海洋相互作 用对热带气旋强度的影响，发现在热带气旋经过的洋面上，由于热带气旋低气 压和大风引起海水上翻，使洋面温度下降，制约了热带气旋的发展。较暖的海 水会向热带气旋提供更多的潜热和感热，抑制海水上翻所引起的冷却作用来促 使热带气旋的突然增强。c h a n 等【4 8 】数值研究结果表明热带气旋强度对s s t 变 化的响应几乎是同时的，但不是线性的。当s s t 在2 7 和3 0 之间时热带气 旋增强最快。端义宏【4 9 】研究表明，海洋与大气的耦合效应对于热带气旋强度变 化有较大影响，而对于热带气旋的路径影响不明显。当海洋的温度水平梯度较 大时可以导致热带气旋强度和路径变化，这些变化可能是由于非均匀的海洋温 度作用使得热带气旋产生了非对称结构，继而引起热带气旋强度和路径的变化。 另外，海面之下海温层结对热带气旋的强度变化有重要作用。 中国在“八五”期间，也曾将强度突变列为一个专题来研究( 阎俊岳等 【4 】，吴达铭【5 0 】，郑祖光、夏友龙等队5 2 1 ) 。最近，于玉斌等【5 3 - 5 4 1 的研究表明， 增强热带气旋较多地发生在海南岛以东的南中国海北部中国近海和菲律宾以东 洋面，突然增强的热带气旋较少出现在3 0 0 n 以北的中高纬地区和0 - 5 0 n 的 5 超强台风“桑美”( 2 0 0 6 ) 在我国近海强度突变的诊断分析和数值模拟 低纬地区。近海热带气旋强度突变与南亚高压、副热带高压、高空辐散、低空 辐合和垂直速度等因素有关。 非绝热加热是大气运动及其变化的主要能源，热带气旋发展和维持的主要 能源是非绝热加热，特别是潜热加热、海洋感热输送和辐射冷却1 5 引。动力学在 大气科学中一直处于主导地位【5 6 】，耗散结构概念和理论推动了大气热力学的发 剧5 7 1 。热带气旋不断从周围环境中吸取能量以生存和发展，无疑是一种耗散结 构，处于非热力平衡态，具有耗散结构特征。吴国雄等瞪8 】明确指出，在具有外 热源和耗散的场合，必须引进热力学方程予以研究。限于资料和技术条件，过 去对热带气旋加强过程中动力和热力结构特征的演变研究得较少。近海热带气 旋在西移过程中，一方面受外界强迫、耗散和内部非线性的作用而发展和增强。 另一方面这些作用又抑制热带气旋的发展。 上述表明，影响热带气旋强度突变的因素和物理机制十分复杂。台风外场 科学试验可以获得台风突变时的数据，外场试验一建立数据库一理论研究一提 高业务预报能力已是大气科学研究的一条行之有效的技术路线【6 】。为此，近年 来联合国和世界各国政府非常重视近海热带气旋的预报准确率，开展了一系列 有针对性的外场科学试验。美国c b l a s t ( c o u p l e db o u n d a r yl a y e r a i r - s e a t r a n s f e r ) 外场试验对美国一系列的强飓风成功地作了外场加密观测，中国 c l a t e x ( c h i n al a n d f a l l i n gt y p h o o ne x p e r i m e n t ) 外场试验2 0 0 2 年对0 2 1 4 号 热带气旋“黄蜂”( v o n g f o n g ) 进行了观测试验，在国内首次探测了强风背景下 登陆台风的边界层结构。c a m e x 是美国n a s a 实施的科学试验项目f 5 9 】，近 年来已经成为研究热带气旋的重要项目，尤其是在c a m e x 一3 ( 1 9 9 8 年) 和 c a m e x 4 ( 2 0 0 1 年) 以及2 0 0 5 年进行的“热带云系统和过程”试验( t r o p i c a l c l o u ds y s t e m sa n dp r o c e s s e s ，t c s p ) ，更是将研究的重点放在热带气旋的生成、 强度变化、降水及改进物理过程参数化和模式数据同化等关键问题上。 陈联寿等【1 1 和王斌等6 0 1 分别总结了2 0 世纪9 0 年代热带气旋研究进展和热 带气旋动力学研究进展：最近，端义宏等【6 l 】总结了热带气旋强度变化的主要研 6 超强台风“桑美 ( 2 0 0 6 ) 在我国近海强度突变的诊断分析和数值模拟 究成果。从以上分析可以看出，尽管近年来国内外在热带气旋强度变化研究方 面取得了一定的进展，仍然存在许多问题没有解决，研究结论仍然需要进一步 在实际工作中验证。因此，影响热带气旋强度变化的动力和热力机制有待于进 一步完善。 1 3 研究内容 综上所述，热带气旋强度突变研究是一个非常复杂而又非常重要的课题。 对于一个实际的热带气旋，影响其强度变化各因子的相对作用是不确定的，其 强度变化可能是多个因子影响的综合结果。因此，在研究热带气旋强度变化的 复杂过程中，要着力寻找问题的主要矛盾，进一步了解影响热带气旋强度变化 各因子的作用，了解近海热带气旋突然加强的机理。 为此，本文的主要研究内容为：应用中国气象局整编的台风年鉴和热 带气旋年鉴资料分析我国近海热带气旋强度变化的气候特征；选取近年我国 近海强度突变的一个典型热带气旋个例作诊断分析；利用中尺度数值模式设计 控制试验模拟该热带气旋的强度突变过程，分析此过程中物理量演变的精细结 构特征；设计敏感性试验方案对引起强度突变的主要因子进行敏感性试验。 1 3 1 气候特征分析 应用1 9 4 9 - - - - 2 0 0 6 年共5 8 年的台风年鉴和热带气旋年鉴资料， 分析热带气旋中心最低气压和近中心最大风速变化的统计规律，揭示其强度变 化特征；依据平均值与标准差的数学涵义，给出我国近海热带气旋突然增强、 缓慢增强、强度稳定、缓慢减弱和突然减弱的标准，分析我国近海热带气旋强 度变化的年代际、年际、月际、日变化和区域分布的基本特征。 7 超强台风“桑美( 2 0 0 6 ) 在我国近海强度突变的诊断分析和数值模拟 1 。3 。2 典型个铡诊断分析 选取建国以来登陆我国大陆最强的台风“桑美( 0 6 0 8 ) 为典型个谬l ，对其 近海突然增强阶段进行诊断分析，着重分析不同层次上总动能、旋转风动能和 辐散风动能的时阂演变特钲及动能方程中各项的物理意义和对台风强度突变贡 献的相对重要性。 1 3 3 典整个例数值模拟控制试验 利用溺5 中尺度数值模式对2 0 0 6 年超强台风“桑美社进行数值模拟，分 析其近海强度突变过程中垂直风切变、流场、涡散场、位涡场和水汽场等动力 和热力影响因子的时空演变特征。 重。3 4 典型个爹l 数值模拟敏感性试验 利用m m 5 模式提供的虚拟涡旋方案来设计敏感性试验方案，来“弱化”背 景场中的“宝霞 台风，重点研究“宝霞 台风残涡不同强度情况下对“桑美静 台风结构和强度变化的影响。 1 4 5 结论与讨论 结合上述分析，分析我国近海台风强度突变的时空分布特征和“桑美”台 风强度突变过程热力和动力场的演变特征，给出“桑美 台风近海强度突变的 主要影响因子。 8 超强台风“桑美 ( 2 0 0 6 ) 在我国近海强度突变的诊断分析和数值模拟 参考文献 1 陈联寿，孟智勇我国热带气旋研究十年进展，大气科学2 0 0 1 ，2 5 ( 3 ) ，4 2 0 - , 4 3 2 2 陈联寿热带气旋研究和业务预报技术的发展，应用气象学报2 0 0 6 ，1 7 ( 6 ) ，6 7 2 6 8 1 3 沈文周主编中国近海空间地理，北京：海洋出版社，2 0 0 6 ，l 2 4 阎俊岳近海热带气旋迅速加强的气候特征，应用气象学报1 9 9 6 ，7 ( 1 ) ，2 8 - - - , 3 5 5 冯锦全，陈多我国近海热带气旋强度突变的气候特征分析，热带气象学报1 9 9 5 ，1 1 ( 1 ) ， 3 5 - - 一4 2 6 陈联寿，徐祥德，罗哲贤，王继志热带气旋动力学引论，北京：气象出版社，2 0 0 2 7 于玉斌我国近海热带气旋强度突变的机理研究( 博士论文) ，南京：南京信息工程大学， 2 0 0 7 8d a v i dw ：t i t l e ya n dr u s s e l ll e l s b e r r y 。l a r g ei n t e n s i t yc h a n g e si nt r o p i c a lc y c l o n e s ：a c a s es t u d yo fs u p e r t y p h o o nf l od u r i n gt c m 一9 0 ，m o nw e ar e v ，2 0 0 0 ，1 2 8 ，3 5 5 6 3 5 7 3 9m u n d e l l ，d b ，p r e d i c t i o no ft r o p i c a lc y c l o n er a p i di n t e n s i f i c a t i o ne v e n t s ，m s t h e s i s ， c o l o r a d os t a t eu n i v ，f o r tc o l l i n s ，c o ，2 0 6 1 0k r i s h n a m u r t tt n ，p a t t n a i ks ，s t e f a n o v al ，v i j a y ak u m a rt s v ，m a c k e yb p a n d o s h a y a j t h eh u r r i c a n ei n t e n s i t yi s s u e ，m o nw e a r e v ，2 0 0 5 ，1 3 3 ，1 8 8 6 - - 1 9 1 1 1 1 端义宏，余晖，伍荣生热带气旋强度变化研究进展，气象学报2 0 0 5 ，6 3 ( 5 ) ，6 3 6 - 6 4 5 1 2m a r t i nl m w o n g ，j o h n n yc l c h a n ，t r o p i c a lc y c l o n ei n t e n s i t yi nv e r t i c a lw i n ds h e a r j a t m o s s e i ，2 0 0 4 ，6 1 ，1 8 5 9 1 8 7 6 1 3 余晖，费亮，端义宏8 8 0 7 和0 0 0 8 登陆前的大尺度环境特征与强度变化，气象学报 2 0 0 2 ，6 0 ( 增刊) ，7 8 - 8 7 1 4 寿绍文，姚秀萍爆发性发展台风合成环境场的诊断分析，大气科学1 9 9 5 ，1 9 ( 4 ) ，4 8 7 - 4 9 3 1 5 胡春梅、端义宏、余晖等华南地区热带气旋登陆前强度突变的大尺度环境诊断分析， 9 超强台风“桑美( 2 0 0 6 ) 在我国近海强度突变的诊断分析和数值模拟 热带气象学报2 0 0 5 ，2 1 ( 4 ) ，3 7 7 - 3 8 2 1 6 梁建茵，陈子通，万齐林等热带气旋“黄蜂”登陆过程诊断分析，热带气象学报2 0 0 3 ， 1 9 ( 增刊) ，4 5 - 5 5 17l i g u a n gw u ，s c o t ta b ，e f f e c t so fe n v i r o n m e n t a l l yi n d u c e da s y m m e t r i e so nh u r r i c a n e i n t e n s i t y ：an u m e r i c a ls t u d y j a t m o s s c i ，2 0 0 4 ，6 1 ，3 0 6 5 4 - , 3 0 8 1 18j o h np e k i n ga n dm i c h a e lt m o n t g o m e r y ，i se n v i r o n m e n t a lc a p ei m p o r t a n ti nt h e d e t e r m i n a t i o no f m a x i m u m p o s s i b l eh u r r i c a n ei n t e n s i t y ，j a t m o s s e i ，2 0 0 5 ，6 2 ，5 4 2 - - - - 5 5 0 1 9 刘辉，董克勤环境温度场对台风等扰动发展和移动的影响，气象学报1 9 8 7 ，4 5 ( 2 ) ， 1 8 8 1 9 4 2 0 徐祥德，陈联寿，解以扬等环境大尺度锋面系统与变性台风结构特征及其暴雨的形成， 大气科学1 9 9 8 ，2 2 ( 5 ) ，7 4 4 7 5 2 2 1 王远超0 5 1 8 号台风达维( d a m r e y ) 强度突然增强的诊断分析，广西气象2 0 0 6 ，2 7 ( 增 刊1 ) ，5 8 - - - 5 9 2 2m o n t g o m e r y , m t a n dr j k a l l e n b a c h ，at h e o r yf o rv o r t e xr o s s b yw a v e sa n di t s a p p l i c a t i o nt os p i r a lb a n d sa n di n t e n s i t yc h a n g e si nh u r r i c a n e s ，q u a r t j r o y m e t e o r s o c ，1 9 9 7 ， 1 2 3 ，4 3 5 一- , 4 6 5 2 3m o n t g o m e r y ，m t a n dj ，e n a g o n i o ，t r o p i c a lc y c l o g e n e s i sv i ac o n v e c t i v e l yf o r c e d v o r t e xr o s s b yw a v e si nat h r e e - d i m e n s i o n a lq u a s i g e o s t r o p h i cm o d e l ，j a t m o s s c i ，19 9 8 ，5 5 ， 3 1 7 6 3 2 0 7 2 4w a n gy ，v o r t e xr o s s b yw a v e si nan u m e r i c a l l ys i m u l a t e dt r o p i c a lc y c l o n e p a r ti ：o v e r a l l s t r u c t u r e ，p o t e n t i a lv o r t i c i t ya n dk i n e c t i ce n e r g yb u d g e t s ，j a t r n o s s c i ，2 0 0 2 ，5 9 ，1 2 1 3 - 1 2 3 8 2 5 伍荣生，余志豪等动力气象学，上海：上海科技出版社，1 9 8 3 2 6 钮学新热带气旋动力学，北京：气象出版社，1 9 9 2 2 7r e a s o rp d ，m o n t g o m e r y , m t ，m a r k sj r ed e ta 1 ，l o w - w a v e n u m b e rs t r u c t u r ea n d e v o l u t i o no ft h eh u r r i c a n ei n n e rc o r eo b s e r v e db ya i r b o r n ed u a l - d o p p l e rr a d a r ，m o r t w e , a r e v 。1 9 8 】。1 0 9 ，2 4 8 7 2 5 0 6 1 0 超强台风“桑美 ( 2 0 0 6 ) 在我国近海强度突变的诊断分析和数值模拟 2 8m a yp t ，a n dh o l l a n dqj ，t h er o l eo f s p i r a lr a i nb a n d si nt r o p i c a lc y c l o n e s ，j a t m o s s c i ，1 9 9 9 ，5 6 ，1 2 2 4 1 2 2 8 2 9 罗哲贤台风轴对称环流和非轴对称扰动非线性相互作用的研究，中国科学( d ) 2 0 0 3 ， 3 3 ( 7 ) ，6 8 6 6 9 4 3 0s c h u b e r tw ：h ，m o n t g o m e r ym t ，t a rr k e ta 1 ，p l o y g o n a le y e w a l l s ，a n d a s y m m e t r i e se y ec o n t r a c t i o n ， a n dp o t e n t i a lv o r t i c i t ym i x i n gi nh u r r i c a n e s ，j a t m o s s c i ， 1 9 9 9 ，5 6 ，1 1 9 7 - 一1 2 2 3 3 l 余志豪台风螺旋雨带一涡旋r o s s b y 波，气象学报2 0 0 2 ，6 0 ( 4 ) ，5 0 2 - 5 0 7 3 2 陆汉城，康建伟，寇正，程艳红，钟玮台风内中尺度混合波的动力学特征，自然科学 进展2 0 0 4 ，1 4 ( 5 ) ，5 4 l 5 4 6 3 3 陆汉城，钟科，张大林1 9 9 2 年a n d r e w 飓风中的中尺度特征，大气科学2 0 0 1 ，2 5 ( 6 ) ， 8 2 7 8 3 6 3 4p f e f f e r ，r l ，c o n c e r n i n gt h em e c h a n i c so fh u r r i c a n e s j m e t e o r ，19 5 8 ，15 ，113 - - 。 1 2 0 3 5m o l i n a r ij a n dd v o l l a r o ，e x t e r n a li n f l u e n c e so nh u r r i c a n ei n t e n s i t y p a r tho u t f l o w l a y e r e d d y a n g u l a r m o m e n t u m f l u x e s ，j a t m o s s c i ，1 9 8 9 ， 1 5 , 1 0 9 3 - - - 1 1 0 5 3 6d u a ny i h o n g ( 端义宏) ，w ur o n g s h e n g ( 伍荣生) ，y uh u i ( 余晖) ，l i a n gx u d o n g ( 梁 旭东) 。j o h n n yc l c h a r t ( 陈仲良) t h er o l eo f1 3 - e f f e c ta n dau n i f o r mc u r r e n to nt r o p i c a l c y c l o n ei n t e m i t y ，a d v a n c e si na t m o s p h e r i cs c i e n c e s ，2 0 0 4 ，2 1 ( 1 ) ，7 5 - 8 6 3 7 余晖，吴国雄湿斜压性与热带气旋强度突变，气象学报2 0 0 1 ，5 9 ( 4 ) ，4 4 0 - - 4 4 9 3 8w ugx ，a n dh z l i u ，v e r t i c a lv o r t i c i t yd e v e l o p m e n to w i n g 幻d o w n - s l i d i n ga ts l a n t w i s e i s e n t r