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季风涡旋对台风路径、强度变化研究进展
作者:葛旭阳               发布时间:2019/9/11 14:43:19              浏览量:171

近期我校气象灾害重点实验室针对季风涡旋影响热带气旋进行了一系列研究,研究成果"Sensitivity of Tropical Cyclone Track to the Vertical Structure of a Nearby Monsoon Gyre"在《Journal of the Atmospheric Sciences》,"Does monsoon gyre always favour tropical cyclone rapid intensification?"在《Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society》上发表,我校均为论文第一单位,第一作者分别是葛旭阳教授和博士生闫梓宇。

西北太平洋地区季风涡旋与台风相互作用是业务中难点。季风涡旋作为一个斜压系统,低层气旋高层反气旋,转换高度的不同可能会造成台风路径差异。利用理想数值模拟,发现当热带气旋与垂直结构较为深厚的季风涡旋相互作用时,台风发展较快,具有更大的外围尺度,台风初始多出现在季风涡旋西侧,而较大的外围尺度促进台风向西移动,同时更大的相对涡度梯度通过涡度分离过程也促进热带气旋和季风涡旋相互吸引,这都有利于台风与季风涡旋中心合并(图1)。一旦聚结过程发生,由于季风涡旋的涡度平流抵消了台风的涡度平流相互抵消,台风运动受beta效应驱动,台风易出现路径的突然北折。此外,两个系统的叠加增强了Rossby波能量频散,台风东侧增强地西南风气流可作为转向流导致台风北折。

此外,探究季风涡旋影响台风发展的可能动力学机制。第一,季风涡旋和台风的叠加会增大台风的外围尺度,外围尺度较大会使得涡度隔离过程下对流组织较弱,深对流位于远离最大风速半径的位置,这不利于台风快速增强(如图2)。第二,当台风处于季风涡旋东侧时,存在明显的非对称,在台风东部象限的外围区域存在更大的对流,台风和季风涡旋环流的叠加也会使得在台风外围出现涡度梯度改变符号,即正压不稳定。通过内外区相互作用,外区的正压不稳定会使得非对称扰动增加。非对称扰动的逆切变倾斜又会使得扰动动能增强,这不利于台风增强。第三,季风涡旋的斜压结构使得台风处于较强的环境场垂直风切变中,从而导致台风倾斜,这也不利于台风发展。敏感性研究也表明,季风涡旋伴随的环境场水汽也可以很大程度上改变台风强度,未来值得进一步研究。

以上结果展现了台风结构和季风涡旋环流的演变,加深季风涡旋与台风之间的相互作用机制。


文章信息:

1. Yan Z. Y., X. Ge, M. S. Peng, and T. Li, 2019. Does Monsoon Gyre always favor Tropical Cyclone Rapid Intensification? Q. J. R. Meteor. Soc., 1-13. DOI: 10.1002/qj.3586.

2. Ge, X, Z. Yan, M. S. Peng, M. Bi, and T. Li, 2018. Sensitivity of Tropical Cyclone Track to the vertical structure of a nearby Monsoon Gyre. J. Atmos. Sci., 75(6), 2017-2028.

3. Yan, Z., X. Ge, and B.Y. Guo, 2017: Simulated sensitivity of tropical cyclone track to the moisture in an idealized monsoon gyre. Dynamics of Atmospheres and Oceans, 80(12), 173-182. doi.org/10.1016/j.dynatmoce.2017.10.008.

 

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图1、两组试验中季风涡旋和台风相对位置随时间演变(a:初始较为深厚台风,转换高度约400hPa;b:初始较为浅薄季风涡旋,转换高度约500hPa;(0,0)表示台风与季风涡旋每个时刻的平均位置)

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图2:两组试验中切向风和对流爆发(CBs)比例的径向分布(a:控制试验无季风涡旋;b:对比试验有季风涡旋;阴影和等值线:切向风;柱状图:对流爆发比例)