弱斜壓環境下熱帶氣旋形成機制之個案分析與模擬

• Main Authors: 黃嘉美, Huang, Chia-Mei
• Other Authors: 李清勝, 臺灣大學：大氣科學研究所
• Format: Thesis
• Language: Chinese; English
• Published: 2005
• Subjects: 弱斜壓環境; 熱帶氣旋形成; 梅雨鋒面; 數值模擬; 渦度合併; Weak baroclinic; Tropical cyclone formation; Mei-yu front; Numerical simulation; Vorticity merger; Arctic
• Online Access: http://ntur.lib.ntu.edu.tw/handle/246246/49956; http://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/49956/1/ntu-94-R92229007-1.pdf

觀測資料顯示，梅雨鋒面的西南端(南海北部)偶有低壓形成，有些低壓甚至發展成熱帶氣旋。林(2004)分析梅雨期於南海北部形成的熱帶氣旋之環境特徵，結果顯示有一半以上之個案於形成期間均伴隨滯留鋒面(梅雨鋒)。本研究乃針對其中之Noguri(2002)及Russ(1994)，利用ECMWF Advanced (1.125˚*1.125˚)網格資料，檢視其形成過程之環境特徵；並利用MM5模擬此兩個案之形成過程，探討於弱斜壓環境下，導致熱帶氣旋形成之物理機制。 分析結果顯示，兩個案之初期擾動均位於滯留鋒面西南端之廣西沿岸附近，隨著時間鋒面尾端處之斜壓性減弱，擾動逐漸移入南海地區而發展。在Noguri與Russ之形成過程中，初期擾動東方之鋒面帶地區皆出現一低壓系統，雖然此低壓系統隨後皆併入鋒面區，但其存在影響初期擾動所處環境之斜壓性(雖然鋒面上之經向位溫梯度均逐漸減弱)。結果同時顯示，兩個案初期擾動北方之高壓系統均由大陸華北向東南移至黃海；高壓出海時，其前緣伴隨低層(850hPa)東北氣流逐漸往低壓擾動附近擴展，且以Russ最為顯著。此外，在低壓系統發展為熱帶氣旋之過程中，低壓擾動西南方之西南風均有顯著增強。 模擬結果顯示，兩個案之模擬初期，均於海南島附近出現兩個較強正渦度區；且兩強渦度區隨時間互繞並靠近，逐漸合併成拉長的強渦度帶。隨後，強渦度帶持續旋轉且氣流旋轉亦加速，渦度結構逐漸較為軸對稱；在軸對稱化過程中，合併後之強渦度區將其東方的局部渦度拉伸成長絲狀而捲入其中。模擬後期，低層強渦度區具有較軸對稱的渦度結構並逐漸增強，且往高對流層伸展。軌跡線分析結果顯示，配合西南氣流與東北氣流之作用，位於台灣西南方與海南島南方的空氣塊，均以氣旋式向低壓環流中心靠近，並往上抬升；但低壓環流周圍的空氣塊則大都來自華南沿海一帶。在熱帶氣旋形成過程中，低壓系統之低層渦度變化受高層輻散及低層輻合的影響很大；當高層強輻散及低層強輻合區與低壓系統之低層強渦度區重合時，低層渦度有顯著且持續的增強，且有助於兩強渦度區的合併過程。此外於兩個案中，低壓系統之低層(925hPa)渦度極大值周圍，大約100公里之區域平均渦度值均出現兩次的顯著增強；第一次的增強為大尺度環境風場作用，提供有利第二次增強的條件。第二次的增強於時間上，相較高層輻散顯著增強之時間落後約6小時，顯示高層輻散對低壓系統形成的重要性。 摘要 I 誌謝 II 目錄 IV 圖表目錄 V 第一章 前言 1 1.1 文獻回顧 1 1.2 研究目的 5 第二章 南海熱帶氣旋形成過程之環境特徵 7 2.1 個案介紹 8 a. Noguri(2002) 8 b. Russ(1994) 9 2.2 地面綜觀環境特徵 10 a. Noguri(2002) 10 b. Russ(1994) 11 2.3 低層環流特徵 12 2.4 伴隨鋒面系統之特徵與演變 13 2.5 對流發展特徵 16 2.6 定量分析環境場的變化 19 2.7 對流加熱分析 23 第三章 數值模式模擬 27 3.1 模式介紹與設計 27 3.2 模擬結果與實際觀測較驗 30 a. Noguri(2002) 30 b. Russ(1994) 31 3.3 模擬結果分析 32 a. Noguri(2002) 32 b. Russ(1994) 35 3.4 模擬結果討論 39 第四章 討論與總結 43 參考文獻 49 附圖 53