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  • 學位論文

弱斜壓環境下熱帶氣旋形成機制之個案分析與模擬

指導教授 : 李清勝

摘要


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。

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參考文獻


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