华南两次强台风暴雨过程的水汽与湿位涡对比分析     

《广东海洋大学学报》2019,(6)

【目的】探讨不同季节但路径相似的台风暴雨的相关特征,为不同季节的台风暴雨落区预报提供参考依据。【方法】利用常规的探空和地面资料以及NCEP/NCAR1°×1°全球再分析资料,计算2个强台风的水汽通量散度和湿位涡场。对比分析水汽通量辐合、湿位涡正压项(MPV1)和斜压项(MPV2)的水平和垂直分布特征,以及与暴雨落区的对应关系。【结果】秋季的"彩虹"台风高层副热带高压加强,而中低层冷空气和东南气流的汇合使"彩虹"台风的东侧和北侧获得更有利的动力环境条件;而夏季的"威马逊"台风北侧无冷空气影响,台风南侧外围强盛的西南季风气流卷入。台风"威马逊"期间,强的水汽通量辐合中心始终在台风及其残涡中心的南侧和西侧;台风"彩虹"登陆后60 h内一直持续有2支强盛的气流向台风中心输送水汽,而水汽通量的辐合中心与"威马逊"相反,位于台风中心的北侧和东侧,东南气流的卷入以及维持时间长使暴雨增幅。台风"彩虹"登陆后高层高值MPV1扰动下传,低层MPV2> 0并增强,湿斜压性得以增强,有利于垂直涡度增长,使台风低压得以维持和发展;登陆后48～66 h 925 hPa层MPV1为负值,使对流不稳定能量及潜热能的释放,有利于暴雨的维持。而台风"威马逊"登陆后湿斜压性增强不明显。2个台风强降水中心大致位于925 hPa MPV1正负中心过渡带偏向负中心一侧;"威马逊"过程低层MPV1负值中心在正值中心的左侧,对应着西南季风的汇入区;而"彩虹"过程低层MPV1负值中心在正值中心的右侧,对应着冷空气和东南气流的汇合区。这是2个台风暴雨落区差异的成因之一。【结论】本研究得出的湿位涡诊断结果对台风暴雨落区预报具有较好的指示意义。  相似文献   

基态位涡径向分布对浅水涡旋系统动力稳定性的影响分析          下载免费PDF全文

刘爽  钟玮  刘宇迪 《地球物理学报》2018,61(6):2207-2219

本文基于正压浅水模型，分析基态位涡（Potential Vorticity：PV）结构对热带气旋（Tropical Cyclone：TC）类涡旋系统稳定性及其波动特征的影响.通过引入基态PV结构参数：宽度δ（眼墙内外边界涡度发生陡变的半径长度之比）和中空度γ（眼心相对涡度与内核区域平均相对涡度之比），设计具有相同基流最大切向风速和最大风速半径的170组不同基态PV环结构的敏感性试验，并讨论了不同基态PV结构下涡旋系统最不稳定波数（the most unstable wavenumber：MUWN）和系统最不稳定模态（the most unstable mode of System：MUMS）的特征频率及其不稳定增长率的大小.结果指出：当PV环较宽，系统表现为低波数最不稳定，相应的MUMS为低频波且增长率小；当PV环较窄，系统表现为高波数不稳定，且PV环越实最不稳定波数越高；当PV环窄且空时，MUMS均为中高频波动，且不稳定增长率随PV环的宽度变窄和中空度变空而明显增大.分析典型PV结构下系统演变特征可知，当PV环较宽，MUMS表现为具有平衡约束的低频波动的线性不稳定特征；当PV环趋向窄且空时，MUMS的平衡性约束趋向弱化，同时不稳定增长表现为明显的指数型增长.进一步讨论系统内部非对称结构的形成和传播机制发现，对于弱不稳定的PV环来说，低波数波最不稳定的特征波动具有典型涡旋Rossby波特征；而对于强不稳定的PV环来说，高波数不稳定的特征波动混合波性质明显.  相似文献   

基态位涡径向分布对浅水涡旋系统演变的影响分析Part Ⅱ:扰动发展和结构变化          下载免费PDF全文

刘爽  钟玮  刘宇迪 《地球物理学报》2018,61(9):3592-3606

本文在基态位涡（Potential Vorticity，PV）径向分布和基态涡旋强度对热带气旋（Tropical Cyclone，TC）类涡旋系统稳定性特征影响的研究基础上，结合理想试验和数值模拟诊断分析基态PV径向分布对扰动增长和系统结构变化的影响.基于线性正压浅水模型，设计三种典型基态PV中空结构下基态涡旋强度对系统稳定性影响的敏感性试验.结果表明：基态涡旋的强度主要影响稳定性的强弱，强度越强，不稳定增长率越大，而基态PV径向分布对系统最不稳定波动性质起着决定作用.分析不同波数下扰动的发展及不同波数间扰动的相互作用可知，对于宽且实的PV环，系统稳定性主要取决于低波数不稳定，且最不稳定波数扰动的发展具有明显的优势地位；对于窄且空的PV环，系统稳定性主要取决于高波数不稳定，且多个高波数下增长最快模态的不稳定增长率值十分接近.利用模态线性叠加法讨论扰动增长对系统结构变化的影响表明：最不稳定波数的扰动发展对系统结构变化有关键影响，而多个波数的扰动不稳定增长相当时，不同波数的扰动发生相互作用从而影响系统结构变化.最后，利用实际个例模拟资料分析基态PV径向分布及其变化对TC结构和强度的影响表明：TC内核区出现的多边形眼墙结构与当前时刻基态PV径向分布所决定的最不稳定波数有很好的对应关系，同时基态PV径向分布变化所反映出的系统动力稳定性强弱与TC强度发展阶段具有很好的相关性.  相似文献   

水动力条件对沉积物-水界面氧通量的影响   总被引：2，自引：0，他引：2  

郑阳华  邹浩东  何强  李宏  张青  陈德敏  艾海男 《湖泊科学》2018,30(6):1552-1559

氧环境决定了水体沉积物中各种生命所需元素的最终归趋，沉积物-水界面是水相与沉积物相氧传递的重要场所，而水动力条件是影响沉积物-水界面氧传递的重要因素.选择三峡库区一级支流御临河为研究对象，根据长年监测数据建立实验室模型，采用声学多普勒流速测试仪及微电极测试系统构建了非侵入式涡度相关测试系统，探究了不同水动力条件对沉积物-水界面氧通量的影响.结果表明：水体静止状态下沉积物-水界面溶解氧浓度随时间的增加而减少，非静止状态下随时间的增加而增加；沉积物-水界面氧通量随水体流速的增加而增加.根据氧通量求解对应流速下垂直涡动扩散系数并进行线性拟合，当水体流速为0.01~0.14 m/s时，垂直涡动扩散系数与水体流速的相关性最好，此时沉积物-水界面氧通量的传递以涡动扩散为主导.  相似文献   

南海东北部叶绿素a浓度对台风“风泵”和黑潮共同作用的响应     

刘宇鹏  唐丹玲  梁文钊 《海洋学报》2020,42(7):16-31

南海东北部是寡营养海域，夏季浮游植物叶绿素浓度较低，热带气旋“风泵”效应带来的上层海洋扰动可能引起表层浮游植物的显著增长。以往的研究通常关注热带气旋风应力和海洋中尺度涡对上层海洋浮游植物的影响，本文利用航次CTD、实测叶绿素a浓度、Argo温盐剖面和遥感数据，探讨了台风“风泵”和黑潮共同作用下真光层内浮游植物的变化特征及其成因。结果表明，2015年台风“莲花”过境1周后产生向吕宋海峡西北侧南海海域(A区)入侵的黑潮流套，该入侵的黑潮流套使台风前原有的气旋涡消失，抑制了台风产生的上升流对表层(0～40 m)营养盐供给，使次表层(60～90 m)营养盐富集，进而抑制了表层的叶绿素a增长，促进了次表层叶绿素a的增长；吕宋海峡西侧南海海域(B区)表层的浮游植物叶绿素a浓度增加不仅是源于叶绿素最大层浮游植物的向上输运，更是由于浮游植物的繁殖增长；A区台风引起的流套式的黑潮入侵，促进了B区台风后气旋式流场的形成，产生的持续增强的气旋涡为B区表层叶绿素持续增长提供了充足的营养盐供给。  相似文献   

中尺度暖涡对热带气旋强度变化的影响及作用机制   总被引：1，自引：0，他引：1  

孙佳  王桂华  熊学军  回贞立  胡筱敏  凌征  于龙  杨光兵  郭延良  鞠霞  陈亮 《海洋学报(英文版)》2020,39(8):1-2

基于两组理想化数值试验，对比研究了分布于热带气旋不同位置处的海洋中尺度暖涡所引发的热带气旋强度变化的时空特征。研究发现，热带气旋中心附近的暖涡对热带气旋强度有增强作用，而位于热带气旋外围的暖涡则会抑制热带气旋的发展。本研究将暖涡增强（减弱）热带气旋强度的区域称为内（外）区。随着时间的推移，内（外）区暖涡对热带气旋强度的增强（减弱）幅度逐渐减小（增大），区域范围同步减小（增大）。内区暖涡增强了热带气旋的次级环流和结构对称性、增加了海气界面热通量，同时减弱了外围螺旋雨带，进而导致热带气旋强度增强；若暖涡在外区，其对热带气旋的作用相反，导致热带气旋强度减弱。由于理想化试验中热带气旋静止不动，因此研究结果可能只适用于传播速度较慢的热带气旋。本研究结果有助于更好地理解热带气旋和海洋中尺度暖涡之间的相互作用，并通过引入热带气旋外区暖涡的影响助力提高热带气旋强度预报工作。  相似文献   

孟加拉湾及其毗邻海域中尺度涡旋活动的冬、夏季差异          下载免费PDF全文

黄挺  周锋  田娣  张家赢 《海洋学研究》2020,38(3):21-30

基于1993—2017年从卫星高度计资料中识别出来的中尺度涡轨迹数据集,对冬、夏季孟加拉湾涡旋的源地和性质进行了研究。研究表明孟加拉湾西部、安达曼海和孟加拉湾通往赤道的出口处的中尺度涡旋活动呈现显著的季节性差异。安达曼海在冬、夏季从北往南中尺度涡旋分别以“反气旋涡-气旋涡-反气旋涡”和“气旋涡-反气旋涡-气旋涡”的格局分布。不同源区涡旋的季节性生长过程有明显差异。孟加拉湾西部的涡旋在夏季生长迅速但消散缓慢,斯里兰卡冷涡生长缓慢但消散迅速。不同源区涡旋半径和振幅大小有不同的特征。孟加拉湾西部,无论冬、夏季,反气旋涡的振幅、半径都比气旋涡大;夏季季风漂流区,气旋涡半径比反气旋涡小但是振幅比反气旋涡大;安达曼海内无论冬、夏季都是最北侧聚集区涡旋的半径和振幅最大。孟加拉湾内生命史为30~40 d的涡旋数量最多,生命史在100 d以上的涡旋主要分布在孟加拉湾西部。  相似文献   

藏南羊卓雍错湖面大气湍流特征观测分析   总被引：2，自引：1，他引：1  

沈鹏珂  张雪芹 《湖泊科学》2019,31(1):243-255

湍流运动是大气边界层的本质特征，是地表与大气之间能量和物质交换的主要方式.本文利用2016和2017年4-10月藏南羊卓雍错湖泊涡动观测资料，分析了湖面大气湍流方差和湍流特征量的统计和变化特征.结果表明：（1）不稳定层结下，三维风速分量和超声虚温、水汽密度、CO₂密度的无量纲标准差随稳定度变化符合Monin-Obukhov相似理论的"1/3"或"-1/3"次幂律，垂直风速的拟合效果最好；稳定层结下，除CO₂密度无量纲标准差与稳定度无明显关系外，其他量基本上满足相似性规律；中性条件下，以上物理量的无量纲标准差分别趋近常数：3.57、3.93、0.77、20.91、6.35和11.96.（2）水平方向平均湍流强度（0.60和0.58）大于垂直方向（0.13），三维方向湍流强度与平均风速的变化呈显著负相关，相关系数分别为-0.39、-0.42和-0.34.（3）湖面湍流动能随风速呈线性增长，增长率达0.45 m/s；近中性层结时湍流动能最大，层结越稳定或不稳定湍流动能均减小.（4）湖泊下午到傍晚动量输送较强，13：00-22：30时间段平均动量通量达0.091 kg/（m·s²）；热量输送以潜热为主，潜热通量日平均值（77.3 W/m²）是感热通量（14.6 W/m²）的5.3倍，感热和潜热通量日变化峰值分别出现在5：30（22.4 W/m²）和16：00（106.6 W/m²）.  相似文献   

基于经验模态分解和小波分解估算海气通量涡相关计算中的截断时间尺度     

姜浩  赵中阔  樊伟  宋金宝 《海洋与湖沼》2018,49(6):1138-1150

基于时长38天的海表风场实测数据,应用经验模态分解(EmpiricalModeDecomposition,EMD)和小波分解(Wavelet Decomposition, WD)这两种数据处理方法首先对涡相关法中的截断时间尺度(CutoffTimescale,CTS)进行估算,结果显示:基于EMD与WD方法估算出的CTS一般都在40秒左右(EMD的结果略小),远远小于传统涡相关法中CTS的取值(固定为10分钟),且EMD和WD的使用使得每一段数据都能够根据自身的湍流特点而获得合适的CTS; EMD方法和WD方法有效的去除了计算结果中的非湍部分,且对通量传输方向的刻画也更加合理,极大提高了通量的计算精度,所得通量与传统方法计算的通量偏差平均值高达45%;研究还对EMD和WD的优缺点进行了对比分析,结果表明EMD相比于WD有更高的自主性,而WD对信号的分离程度则更高。  相似文献   

不同固有频率比条件下圆柱双自由度涡激振动特性的数值研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

翟云贺  康庄  宋儒鑫  孙丽萍 《海洋工程》2018,36(4):50-59

采用RANS方法,结合SST k-ω湍流模型,对不同顺流向与横顺流向固有频率的比值(即固有频率比,fnx/fny)条件下低质量比圆柱体的双自由度涡激振动进行了二维数值模拟。圆柱体的质量比为2.6,雷诺数范围为2 500~18 750,相应的约化速度范围为2~15,包括了经典试验中出现的整个锁定范围。通过研究发现,固有频率比是影响振动特性的重要参数,随着固有频率比的增加,响应幅值逐渐降低且向更高的约化速度偏移;在低约化速度范围内,固有频率比对顺流向和横流向振动之间的相位差以及升力频率有较大影响,从而得到各种不同偏向的8字形轨迹;最后对不同固有频率比条件下的尾涡模式进行了讨论,给出了对应不同约化速度时的尾涡模式。  相似文献