研究生講課教案_4天氣動(dòng)力學(xué)與診斷分析課件

1、天氣動(dòng)力學(xué)與診斷分析(4)第二部分：熱帶氣旋登陸過程及其異常變化主要教學(xué)內(nèi)容登陸熱帶氣旋結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度變化（12學(xué)時(shí)）上次課回顧 什么叫熱帶氣旋登陸？ 登陸熱帶氣旋（LTC）的災(zāi)害 熱帶氣旋登陸過程的變化和異常特征 LTC的主要影響因子 LTC的幾個(gè)科學(xué)問題 熱帶氣旋登陸過程的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度異常變化Phase 1Phase 2Phase 2Phase 3 近海TC的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度突變？ TC在陸地上的長久維持與迅速衰亡？ TC殘渦的再發(fā)展？ TC的變性過程？ 。本次課主要教學(xué)內(nèi)容 LTC的研究方法和技術(shù) TC登陸活動(dòng)特征分析 大尺度環(huán)流對(duì)LTC維持和衰減的影響研究本次課主要教學(xué)內(nèi)容 LTC的研究方法和技術(shù)

2、TC登陸活動(dòng)特征分析 大尺度環(huán)流對(duì)LTC維持和衰減的影響研究1、LTC的研究方法和技術(shù)動(dòng)力學(xué)理論研究 天氣學(xué)診斷分析模式數(shù)值研究1、LTC的研究方法和技術(shù)統(tǒng)計(jì)分析個(gè)例分析合成分析 對(duì)比分析數(shù)值模擬主要技術(shù)路徑1、LTC的研究方法和技術(shù)柱坐標(biāo)移動(dòng)坐標(biāo) 臺(tái)風(fēng)動(dòng)態(tài)合成 LTC數(shù)值模擬主要技術(shù)路徑針對(duì)研究對(duì)象-LTC1、LTC的研究方法和技術(shù)臺(tái)風(fēng)動(dòng)態(tài)合成分析方法 1、LTC的研究方法和技術(shù)數(shù)值模擬模式MM5 WRF ARPS 渦旋初始化TC-bogus Relocation 動(dòng)力初始化1、LTC的研究方法和技術(shù) TC bogus 技術(shù)（對(duì)稱）在環(huán)境氣流中加入理想對(duì)稱渦旋臺(tái)風(fēng)中心位置最大風(fēng)速最大風(fēng)速半徑

3、簡單的Rankine對(duì)稱渦旋 放入 中環(huán)境氣流場模式輸入場1、LTC的研究方法和技術(shù) 動(dòng)力初始化技術(shù)（非對(duì)稱）將模擬起始時(shí)間提前6h,6h模擬后將渦旋自模擬結(jié)果中分離出來，與此時(shí)即0h的實(shí)際渦旋強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，若相差不大，則與0h的環(huán)境氣流場進(jìn)行合成，作為模式輸入場進(jìn)行下一步長時(shí)間的模擬。若模擬渦旋強(qiáng)度太小，就將此渦旋放回-6h時(shí)刻環(huán)境氣流場中再次模擬6h，再次對(duì)比渦旋強(qiáng)度，如此循環(huán)直到得到需要的渦旋強(qiáng)度。本次課主要教學(xué)內(nèi)容 LTC的研究方法和技術(shù) TC登陸活動(dòng)特征分析 大尺度環(huán)流對(duì)LTC維持和衰減的影響研究登陸中國大陸臺(tái)風(fēng)活動(dòng)特征穿越臺(tái)灣島的TC強(qiáng)度變化特征登陸中國大陸臺(tái)風(fēng)活動(dòng)特征陸上活動(dòng)統(tǒng)計(jì)

4、特征（1949-2008年) 登陸位置 陸上路徑 陸上強(qiáng)度變化 陸上維持時(shí)間 陸上移速 消失地登陸中國大陸臺(tái)風(fēng)活動(dòng)特征 登陸位置及陸上路徑登陸中國大陸臺(tái)風(fēng)活動(dòng)特征 登陸位置及陸上路徑60年共542個(gè)熱帶氣旋登陸我國，其中391個(gè)登陸我國大陸。上圖是平均登陸位置的年際變化，可以發(fā)現(xiàn)，登陸位置偏北時(shí)所對(duì)應(yīng)經(jīng)度偏東，這與年均登陸位置附近的海岸線形狀有關(guān)，90年代后登陸點(diǎn)的位置呈北移東移的趨勢，但是這種趨勢在07-08年有所回落，這種變化可能與臺(tái)風(fēng)生成位置、對(duì)應(yīng)海域熱力變化以及大尺度環(huán)流異常等因素有關(guān)。下圖是391個(gè)臺(tái)風(fēng)的陸上路徑圖以及我國各地受熱帶氣旋襲擊頻率圖，可以發(fā)現(xiàn)以廣東西南部和廣西南部受襲擊

5、頻數(shù)最大，江西南部和東部以及安徽東南部是熱帶氣旋經(jīng)過較多的內(nèi)陸地區(qū)。登陸中國大陸臺(tái)風(fēng)活動(dòng)特征 登陸強(qiáng)度及陸上強(qiáng)度變化登陸時(shí)強(qiáng)度等級(jí)30 h0119號(hào)“Lekima” 18 h島上年平均維持5.64 h東部登陸TC比西部登陸的維持時(shí)間長 登陸臺(tái)灣TC的統(tǒng)計(jì)特征登陸臺(tái)灣TC的統(tǒng)計(jì)特征氣壓平均增強(qiáng)5.61 hPa風(fēng)速平均減小3.58 m/s過島后氣壓減小（或不變）風(fēng)速增大（或不變） 4908號(hào)“Irma”、5524號(hào)、6708號(hào)、9502號(hào)“Deanna”和0421號(hào)“Haima” 登陸后在島上消失6106號(hào)、7803號(hào)、8403號(hào)、8921號(hào)“Sarah”和9018號(hào)“Dot”東部登陸TC的衰減率

6、比西部登陸的大3倍左右 本次課主要教學(xué)內(nèi)容 LTC的研究方法和技術(shù) TC登陸活動(dòng)特征分析 大尺度環(huán)流對(duì)LTC維持和衰減的影響研究環(huán)流背景的合成對(duì)比動(dòng)能診斷水汽熱量診斷水汽輸送數(shù)值試驗(yàn)LTC變性加強(qiáng)和變性消亡高空槽影響變性加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的數(shù)值試驗(yàn)3-5 days6-12 hours快速消亡和長時(shí)維持兩類截然不同的熱帶氣旋本次課主要教學(xué)內(nèi)容 LTC的研究方法和技術(shù) TC登陸活動(dòng)特征分析 大尺度環(huán)流對(duì)LTC維持和衰減的影響研究環(huán)流背景的合成對(duì)比動(dòng)能診斷水汽熱量診斷水汽輸送數(shù)值試驗(yàn)LTC變性加強(qiáng)和變性消亡高空槽影響變性加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的數(shù)值試驗(yàn)樣本登陸路徑合成500hPa形勢 LTC登陸48h STC登陸48h位勢

7、高度（gpm）和溫度（C）合成850hPa風(fēng)矢量、風(fēng)速場 LTC登陸24h STC登陸24h合成200hPa風(fēng)矢場、輻散場 LTC登陸48h STC登陸48h本次課主要教學(xué)內(nèi)容 LTC的研究方法和技術(shù) TC登陸活動(dòng)特征分析 大尺度環(huán)流對(duì)LTC維持和衰減的影響研究環(huán)流背景的合成對(duì)比動(dòng)能診斷水汽熱量診斷水汽輸送數(shù)值試驗(yàn)LTC變性加強(qiáng)和變性消亡高空槽影響變性加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的數(shù)值試驗(yàn)TC與大尺度環(huán)境相互作用的診斷分析 渦動(dòng)動(dòng)能方程： 登陸48h臺(tái)風(fēng)區(qū)域平均渦動(dòng)動(dòng)能的垂直廓線圖（橫坐標(biāo)為渦動(dòng)動(dòng)能數(shù)值軸，單位：103 Wkg1m2） 動(dòng)能局地變化 動(dòng)能制造項(xiàng) 動(dòng)能耗散項(xiàng) 水平通量散度項(xiàng) 001LTC9009ST

8、C本次課主要教學(xué)內(nèi)容 LTC的研究方法和技術(shù) TC登陸活動(dòng)特征分析 大尺度環(huán)流對(duì)LTC維持和衰減的影響研究環(huán)流背景的合成對(duì)比動(dòng)能診斷水汽熱量診斷水汽輸送數(shù)值試驗(yàn)LTC變性加強(qiáng)和變性消亡高空槽影響變性加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的數(shù)值試驗(yàn)TC與大尺度環(huán)境相互作用的診斷分析水汽、熱量收支 本次課主要教學(xué)內(nèi)容 LTC的研究方法和技術(shù) TC登陸活動(dòng)特征分析 大尺度環(huán)流對(duì)LTC維持和衰減的影響研究環(huán)流背景的合成對(duì)比動(dòng)能診斷水汽熱量診斷水汽輸送數(shù)值試驗(yàn)LTC變性加強(qiáng)和變性消亡高空槽影響變性加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的數(shù)值試驗(yàn)0010臺(tái)風(fēng)登陸36h時(shí)850hPa風(fēng)矢場和水汽通量場以及模擬區(qū)域水汽輸送對(duì)0010臺(tái)風(fēng)登陸維持作用的數(shù)值試驗(yàn)試驗(yàn)方案控

9、制試驗(yàn)：模擬Bilis登陸維持過程，為各敏感性試驗(yàn)提供對(duì)比。敏感性試驗(yàn)NALL：控制外界水汽輸送。敏感性試驗(yàn)NS：控制南界水汽輸送。敏感性試驗(yàn)NE：控制東界水汽輸送。敏感性試驗(yàn)NN：控制北界水汽輸送。敏感性試驗(yàn)NW：控制西界水汽輸送。 試驗(yàn)結(jié)果 試驗(yàn)時(shí)段Bilis海平面氣壓（hPa）實(shí)況以及試驗(yàn)結(jié)果 積分12h 積分24h 積分36h 積分48h 試驗(yàn)NALL850hPa比濕的減少及相應(yīng)的環(huán)流衰減 圓點(diǎn)指示控制試驗(yàn)臺(tái)風(fēng)中心位置 NS NE NN NW 各敏感性試驗(yàn)積分48小時(shí)850hPa上比濕的減少及相應(yīng)的環(huán)流衰減控制試驗(yàn) NALL試驗(yàn)積分48h的850hPa流場和雷達(dá)回波（10dBz區(qū)域）

10、本次課主要教學(xué)內(nèi)容 LTC的研究方法和技術(shù) TC登陸活動(dòng)特征分析 大尺度環(huán)流對(duì)LTC維持和衰減的影響研究環(huán)流背景的合成對(duì)比動(dòng)能診斷水汽熱量診斷水汽輸送數(shù)值試驗(yàn)LTC變性加強(qiáng)和變性消亡高空槽影響變性加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的數(shù)值試驗(yàn)Winnie和Bilis的登陸路徑WinnieBilisLTC的變性加強(qiáng)和變性消亡Winnie（9711）Bilis（0010）變性時(shí)的500hPa高度場1997.8.20.201997.8.21.081997.8.21.201997.8.22.08Height Fields on 200hPa (shaded indicates the area with wind speed 2

11、8m/s)Winnie（97111）:position of typhoon center2000.8.24.202000.8.25.082000.8.25.122000.8.26.08Bilis（0010） Equivalent Potential temperature (K) distributions on 850hPa (shaded shows the lower value area)Winnie Bilis本次課主要教學(xué)內(nèi)容 LTC的研究方法和技術(shù) TC登陸活動(dòng)特征分析 大尺度環(huán)流對(duì)LTC維持和衰減的影響研究環(huán)流背景的合成對(duì)比動(dòng)能診斷水汽熱量診斷水汽輸送數(shù)值試驗(yàn)LTC變性加強(qiáng)和變性消亡高空槽影響變性加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的數(shù)值試驗(yàn)變性加強(qiáng)過程的數(shù)值試驗(yàn) 1997年8月20日8時(shí)300 hPa高度場（實(shí)線，gpm）實(shí)線：強(qiáng)槽 虛線：弱槽修改槽強(qiáng)度：S為槽強(qiáng)度因子弱槽：S1不同強(qiáng)度高空槽（對(duì)應(yīng)不同s值）試驗(yàn)臺(tái)風(fēng)中心海平面氣壓時(shí)間演變 300hPa風(fēng)矢場和散度場（僅給出2105/s區(qū)域，陰影為風(fēng)速24m/s區(qū)域）原始槽弱槽強(qiáng)槽積分36h850hPa風(fēng)矢場和渦度場（僅給出6105/s區(qū)域）原始槽弱槽強(qiáng)槽積分36h原始槽弱槽強(qiáng)槽