第 27卷 第 5期
2007年 1O月
气 象 科 学
SCIENTIA M ETEOR0LOGICA SINICA
Vo1.27,No.5
0ct.。2007
台风“云娜"(2 004)近海加 强的数值模拟研 究
季 亮 费建芳 黄 小刚 张根 生
(解放军理工大学气象学院 ,南京 211101)
摘 要 本 文利用 非 静 力 平 衡 的中 尺度 模式 MM5(V3)对 2004年 14号 台风 RANANIM
(“云娜”)在登陆前近海加 强及 登 陆初期 的过程 进 行 了 54 h模 拟 ,并加 入人 造 台风 优化 初始场 。
结果表 明 :MM5能 比较好地模拟 出 台风 近海及登 陆初 期 的移动路径及台风 中心气压 的变化 。利
用数值模拟结 果 ,讨 论 了 RANANIM (2004)台风 在 近海加 强过 程 中 的环流 、动 力 和热 力 结 构特
征。发现在台风 RANANIM 近 海 加强的 过 程 中对 应 有 高空 200 hPa净 辐散场 的存在 ,台风 中心
气 压随净辐 散值的增大而降低 ,反之亦然 。净辐散 值的减小对台风中心气压的快速升高有着预示
的作用 ;垂直环流在强度 和空 间分布上发生了明显 的变 化 。台风加 强后 ,台风 中心 上方 出现 了明
显的补偿性下沉气流 ;对 流层低 层存 在明显的冷暖空气 堆积 ,且当冷 暖空气强度相 当时有 利于 台
风的增强 ;台风中心上方的正涡度柱逐渐发展为东西不 对称分 布 ,垂 直方 向上伸展 高度保 持不 变
或升高 ,而且在量值 上 也要更 大 。
关键词 台风 近海加强 数值 模 拟 结 构分析
分类号 P444 文献标 识 码 A
引 言
热带气旋在登陆 前后 会产 生一 系列令 人注 目的变化。一个热带气旋在登陆前 ,一般 都趋 于减 弱 ,个别会
突然加 强发 展 ,导 致 预 防措 手 不 及 [1-3]。在 中 国 近 海 活 动 的 热 带 气 旋 ,有 时 会 突 然 加 强 (如 8807号 台 风
Bil1),有时会 在转 向进 入 中高纬 度后 维持 不 消(如 0012号 台风 Prapiroon),给 中国沿海 地 区带来 巨灾 。在 众
多影响热带气旋强度变化 的环 境因子中,热带气旋外流与对流层上部环 境气 流之 间的作 用颇受关注l4 ]。热
带气 旋外 流层相 对 较浅 ,一般 在 100 ̄300 hPa,外流 型 的变化是 预 报员 预 报热 带 气旋 发 展 、增 强 以及 变性 的
重要依据 ]。Holland等 ]1984年曾指出,由于外流区惯性稳定度低 ,热带 气旋 外流与对流层上部环境气流
之间的相互作用能够直接影响其强 度 变化。余 晖等 。o]应用 大尺度在分析 资料 对 8807号台风登陆 前的突
然增强过程进行了研究 ,发 现高空冷涡的存 在是导致 8807突 然增强 的一个 重 要环境 因素 。而对 0012号台
风转 向后维持 阶 段 的大尺 度分 析表 明 ,西 风急 流 增 强 了高 空 辐 散 和 质量 输 送 ,对该 热 带气 旋 的维 持 十 分 有
利 。另 外 ,引起近 海 台风增 强 的 重要 原 因也 有 台风 与 沿海 地 区发 展 起 来 的 云 团 或 中 尺度 小 涡 (MSV)的 合
并 ,云 团或 MSV可 视 为一个 正 涡度 的载体 ¨,合 并过 程也 是 涡 度输 入 的 过程 ,从 而使 台 风 加强 。上海 台风
研究所对 6个近海迅速加强的台风与 6个近海减弱的 台风 进行合成资料分析 。结 果表 明 ,这两类 台风的主
要差异是前者有较强的水 汽输 送通 道与之联结 ,而后者不存在这样 的水 汽输 送通 道。除此之外 ,有的台风在
靠近陆地时 ,地形作 用会 使其结构发生巨变,产生岛屿诱生低压或地形 辐合 性的中尺 度飑 线或雷暴 。登 陆前
结 构变化 还会 导致 近海 台风 的强度变 化 和路径 转折 ,形 成突 变性 复杂 路径 而使 预报 误差 增大 。
用数值 模式对 台风结构 的详 细分析 大多注重 于海 上发 展成 熟 的 台风及登 陆 后 的热 带 气旋 ,而对 于 台风在
近海登陆前尤其是强度 加强时 的研究还比较少。文中通过数值模拟的方法对 台风 RANANIM (2004)近海加强
的过程及其结构特征与 变化的机制进行研究 ,旨在寻 找对研究与预 报台风近海强度变化的有益结论 。
“云娜 ”台风于 2004—08—08T20左 右在 西 太 平 洋 生成 ,在 向西 北 方 向移 动 过 程 中不 断 加 强 发 展 为 台 风 。
收稿 日期 :2005—12—29;修 改 稿 日期 :2006—06—25
第一作者简介 :季 亮(1980一),女 ,山西大 同,博士研究生 ,主要从事台风研究
通讯作者 :费 建 芳 ,教 授 ,E-mail:feijf@ sina.corrl
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第
27
卷第
5
期
2007
年
10
月
气象科学
SCIENTIA
METEOROLOGICA
SINICA
Vol.
27.
No.5
Oct.
• 2007
引
台风"云娜
"(2004)
近海加强的数值模拟研究
季亮费建芳黄小刚张根生
(解放军理工大学气象学院,南京
21110
1)
摘要本文利用非静力平衡的中尺度模式
MM5(V3)
对
2004
年
14
号台风
RANANIM
("云娜勺在登陆前近海加强及登陆初期的过程进行了
54
h
模拟,并加入人造台风优化初始场。
结果表明,
MM5
能比较好地模拟出台风近海及登陆初期的移动路径及台风中心气压的变化。利
用数值模拟结果,讨论了
RANANIM
(2004)
台风在近海加强过程中的环流、动力和热力结构特
征。发现在台风
RANANIM
近海加强的过程中对应有高空
200
hPa
净辐散场的存在,台风中心
气压随净辐散值的增大而降低,反之亦然。净辐散值的减小对台风中心气压的快速升高有着预示
的作用;垂直环流在强度和空间分布上发生了明显的变化。台风加强后,台风中心上方出现了明
显的补偿性下沉气流
z
对流层低层存在明显的冷暖空气堆积,且当冷暖空气强度相当时有利于台
风的增强;台风中心上方的正涡度柱逐渐发展为东西不对称分布,垂直方向上伸展高度保持不变
或升高,而且在量值上也要更大。
关键词台风近海加强数值模拟结构分析
分类号
P444
文献标识码
A
言
热带气旋在登陆前后会产生一系列令人注目的变化。一个热带气旋在登陆前,一般都趋于减弱,个别会
突然如强发展,导致预防措手不及[叫
o
在中国近海活动的热带气旋,有时会突然加强(如
8807
号台风
Bi
ll).有时会在转向进入中高纬度后维持不消(如
0012
号台风
Prapiroon)
.给中国沿海地区带来巨灾。在众
多影响热带气旋强度变化的环境因子中,热带气旋外流与对流层上部环境气流之间的作用颇受关注[叫。热
带气旋外流层相对较浅,一般在
100~300
hPa.
外流型的变化是预报员预报热带气旋发展、增强以及变性的
重要依据间。
Holland
等
[7J
1984
年曾指出,由于外流区惯性稳定度低,热带气旋外流与对流层上部环境气流
之间的相互作用能够直接影响其强度变化。余晖等囚一
10J
应用大尺度在分析资料对
8807
号台风登陆前的突
然增强过程进行了研究,发现高空冷涡的存在是导致
8807
突然增强的一个重要环境因素。而对
0012
号台
风转向后维持阶段的大尺度分析表明,西风急流增强了高空辐散和质量输送,对该热带气旋的维持十分有
利。另外,引起近海台风增强的重要原因也有台风与沿海地区发展起来的云团或中尺度小涡
(MSV)
的合
并,云团或
MSV
可视为一个正涡度的载体[l1
J
合并过程也是涡度输入的过程,从而使台风加强。上海台风
研究所对
6
个近海迅速加强的台风与
6
个近海减弱的台风进行合成资料分析。结果表明,这两类台风的主
要差异是前者有较强的水汽输送通道与之联结,而后者不存在这样的水汽输送通道。除此之外,有的台风在
靠近陆地时,地形作用会使其结构发生巨变,产生岛屿诱生低压或地形辐合性的中尺度跑线或雷暴。登陆前
结构变化还会导致近海台风的强度变化和路径转折,形成突变性复杂路径而使预报误差增大。
用数值模式对台风结构的详细分析大多注重于海上发展成熟的台风及登陆后的热带气旋,而对于台风在
近海登陆前尤其是强度加强时的研究还比较少。文中通过数值模拟的方法对台风
RANANIM
(2004)
近海加强
的过程及其结构特征与变化的机制进行研究,旨在寻找对研究与预报台风近海强度变化的有益结论。
"云娜"台风于
2004-08-08T20
左右在西太平洋生成,在向西北方向移动过程中不断加强发展为台风。
收稿日期:
2005-12-29;
修改稿日期:
2006-06-25
第-作者简介:季
亮
0980
寸,女,山西大同,博士研究生,主要从事台风研究
通讯作者:费建芳,教授
.E-mail:feijf@sina.com