臺風(fēng)渦旋系統(tǒng)的波動性質(zhì)及其數(shù)值模擬

doi:10.3969/2012jms.00**

首頁 > 過刊瀏覽>2007年第卷第2期 >176-187. DOI:10.3969/2012jms.00**

臺風(fēng)渦旋系統(tǒng)的波動性質(zhì)及其數(shù)值模擬
DOI:
                        10.3969/2012jms.00**
                    
CSTR:
                        
                    
作者:
                        
                        
                    
作者單位:
作者簡介:
通訊作者:
中圖分類號:P462
基金項目:南京信息工程大學(xué)?？蒲泻徒谈捻椖?國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃);江蘇省自然科學(xué)基金;國家自然科學(xué)基金;上海市臺風(fēng)研究基金

THE PROPERTIES OF WAVE IN TYPHOON AND ITS NUMERICAL SIMULATION

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摘要:

本文使用柱坐標(biāo)系下的正壓淺水方程組以及斜壓擾動方程組,分析得出臺風(fēng)渦旋系統(tǒng)中的渦旋Rossby波劃分為兩種類型。由于切向基本氣流的二階徑向水平切變或者基本氣流的垂直渦度在徑向方向的變化(β*因子)所導(dǎo)致的渦旋Rossby波稱之為第一類渦旋Rossby波(正壓渦旋Rossby波),它產(chǎn)生的根本原因是β*因子的作用。這種第一類渦旋Rossby波相對于切向基本氣流是單向傳播的,其傳播方向則與β*因子的正負符號有關(guān)。當(dāng)基本流場垂直渦度-ζz沿著徑向r方向增大時,第一類渦旋Rossby波是沿著切向圓周方向逆時針方向傳播的;反之則是沿著切向圓周方向順時針方向傳播。如果考慮切向基流的二次垂直切變時,可以得到臺風(fēng)渦旋系統(tǒng)中第二類渦旋Rossby波(斜壓渦旋Rossby波)的相速度表達式,第二類渦旋Rossby波產(chǎn)生的物理根源是切向基本流場風(fēng)速的二次垂直切變或者基本流場徑向r方向的平均渦度在空間z方向上的不均勻性(亦即β**因子)。第二類渦旋Rossby波相對于切向基本氣流也是單向傳播的,當(dāng)-ζr沿著空間z方向上增大時,第二類渦旋Rossby波就是相對于基本氣流-V0是順時針方向傳播的;反之則是相對于基本氣流逆時針方向傳播。在基本流場的風(fēng)速-V存在二次徑向水平切變或者垂直切變時,臺風(fēng)中的波動可能是混合的渦旋Rossby波——重力波;而當(dāng)基本流場的風(fēng)速-V僅僅存在線性切變,不存在二次切變時,此時根本不存在渦旋Rossby波,臺風(fēng)系統(tǒng)中的波動則僅僅是重力慣性波。最后,采用WRF模式對“云娜”臺風(fēng)進行了數(shù)值模擬,驗證了上述結(jié)論。

Abstract:

Based on analysis through barotropic shallow-water equations and baroclinic disturbance equations in the column coordinates,we achieve the results that the vortex Rossby Waves (VRW) of a typhoon are separated into two kinds.The first kind is generated owing to the second-order radial horizontal shear of tangential base flow or the radial change of vertical vorticity in it,i.e.,effects of β* as its root cause.The first kind of VRW (barotropic VRW) travels unidirectionally with respect to tangential base flow,with the direction dependent on the sign (plus or minus) of factor β*.When the vertical vorticity ζz of the base flow increases (decreases) in the radial r,the VRW of first kind propagates counterclockwise (clockwise) in the tangential.If a second- order vertical shear in the tangential base flow is allowed for,then the expression is found for phase speed of VRW of second kind (baroclinic VRW) in a typhoon,whose physical cause consists of a second-order vertical shear of wind speed in the tangential base flow or the z-axis inhomogeneity of mean vorticity in the radial r,i.e.,effects of β ** .The second kind of VRW propagates unidirectionally with respect to tangential base flow.When r increases (decreases) in the z direction,it travels clockwise (counterclockwise) with respect to 0.When mean wind speed in the tangential base flow undergoes a second-order radial horizontal shear or vertical shear,the wave in the typhoon is the mixed VRW and gravity waves.If windspeed of the tangential base flow experiences linear shear alone,with no second order shear happening,then no VRW occurs at all,implying the wave in a typhoon is solely internal inertia gravity wave.

參考文獻

相似文獻

引證文獻

引用本文

沈新勇,明杰,方珂.臺風(fēng)渦旋系統(tǒng)的波動性質(zhì)及其數(shù)值模擬.氣象科學(xué),2007,(2):176-187 Shen Xinyong, Ming Jie, Fang Ke. THE PROPERTIES OF WAVE IN TYPHOON AND ITS NUMERICAL SIMULATION. Journal of the Meteorological Sciences,2007,(2):176-187

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