论文部分内容阅读
热带气旋（TC）北上过程中,常与中纬度天气系统相互作用而发生变性（ET）,其结构和风雨分布也将产生明显变化,故变性热带气旋（ETTC）风雨落区预报具有较大难度。本文首先利用中国气象局上海台风研究所（CMA/STI）整编的热带气旋最佳路径资料对1987-2016年西北太平洋ETTC的时空分布和活动规律进行统计;然后利用美国飓风联合警报中心（JTWC）最佳路径资料、美国国家海洋与大气管理局（NOAA）的全球多平台热带气旋风场资料（MTCSWA）和CMORPH降水资料、日本卫星云顶黑体辐射温度(TBB)资料等对ETTC变性期间的风雨分布变化特征进行分析,并探讨环境风垂直切变（VWS）对ETTC风雨落区的影响;进而基于Cloudsat卫星资料,对比分析ETTC在成熟期和变性期,云系结构以及温湿结构的不同,探讨其对降水变化的影响;最后,利用WRF中尺度模式对1710号台风海棠的变性过程进行模拟,分析海棠变性过程中风雨分布变化特征及其可能原因。统计结果表明:（1）30年间西北太平洋ETTC共228例,约占TC总数的26.2%。绝大多数出现在夏秋季节,峰值在9月。ETTC通常在中纬度区域完成变性;在30°N以南完成变性的通常出现在春夏或秋冬交替时,仅占ETTC总数的10%左右。（2）ETTC路径大多为西北行转向东北或偏北行,且通常在转向后完成变性。（3）变性期间,半数以上ETTC移速加快,大多数强度减弱或维持。合成分析ETTC变性期间的风雨分布和演变特征,并探究VWS对ETTC强风雨分布的作用。结果表明:（1）ET期间,TC最大风速半径增大,近中心最大风速减小,内核结构变松散;TC北侧象限的34节风圈半径明显大于南侧,且差异随时间推移增大,风场结构非对称性增强。（2）TC内核区域的对流活动和降水量在ET期间均明显减弱,而东北象限外围区域的降水量在变性完成前后有一定增幅。（3）ET期间,强风、强降水分布均表现出明显的非对称特征:强风区主要在ETTC中心东侧,即其路径的右侧及后侧;强降水主要出现在TC北侧两象限,且强降水高频区随时间推移向东北象限外围扩张。（4）较强的VWS对ETTC的风雨分布有重要影响。ETTC大多处于强大的西南风VWS中,强降水容易在顺风切及顺风切左侧区域出现;移除TC运动时,强风更易出现在风切左侧区域。对ETTC成熟期和变性期的云层垂直结构、反射率分布和温湿结构等特征进行合成对比分析,结果表明:（1）ETTC成熟期,近内核区域以云底较低,发展深厚的单层云为主;雨带区域多层云占比更高。而在变性期,近内核区域多层云占比有所升高,云系的发展厚度明显减小;雨带及外围区域单层云占比升高,且垂直厚度在10 km以上的单层云比例明显增大。（2）变性期ETTC（东北象限）,内核区域中高层反射率、冰粒子有效半径和数浓度较成熟期均明显减小;而外围区域5至7 km高度上上述物理量则明显增大。（3）变性期ETTC暖心和湿心的范围和强度均减弱。内核区域温度和比湿都出现更为明显的负距平,表明内核区域存在干冷空气的侵入。（4）成熟期ETTC各区域内均表现为5km以下气层对流性不稳定,5 km以上对流性稳定;变性期ETTC各象限内核区域气层稳定性均有所增强,北侧象限低层大气层结总体较南侧稳定。1710号ETTC海棠模拟结果表明:（1）海棠变性发生在副高西南侧,其变性过程并非发生在台风与西风槽相互作用下的典型形势下。（2）海棠变性过程中,低层风速有所减小,强中心外移。其10 m高风速大值区由东南象限转至东北象限。这与海棠和副高的相互作用有关:此期间两者之间的气压梯度大值区从海棠东南侧转移至东北侧,导致大风区的改变。（3）海棠变性过程中,东南侧雨带维持;北侧在变性后出现明显雨带。TC南侧雨带的维持与其处于指向东南的VWS有一定关系,而北侧雨带主要与中低层的弱锋生相关。（4）海棠北侧强降水主要发生在变性后6 h。雨带位于低层大气对流性不稳定层结中,水汽通量辐合较强的区域,且锋生强迫明显。其中垂直运动项相比水平运动项对锋生有更大的正贡献。