论文摘要
热带气旋(tropical cyclone,TC)的路径和强度是热带气旋研究领域的两个重要方面。但是相对于TC路径方面的研究而言,强度及其变化方面的研究工作进展还比较缓慢。本文运用统计分析和数值模拟两种方法,对经过台湾岛的热带气旋进行研究,旨在寻找TC受台湾地形影响后其强度变化的规律。在统计分析部分,本文用中国气象局整编的1949—2006年共58年的《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料,将资料线性插值到1小时,挑选出经过台湾岛的热带气旋,用统计分析的方法,揭示TC经过台湾岛时的强度变化特征。结果表明:TC从东侧登陆台湾岛其强度的减弱程度为西侧登陆的2倍以上;TC登陆时的路径方向与台湾中央山脉长轴的交角越接近垂直,其过岛后强度减弱程度就越小,在岛逗留的时间也越短;TC登陆台湾岛东侧时其强度的减弱程度与TC登陆前其自身的强度呈正相关。而对登陆台湾岛西侧的TC则没有明显的统计规律;TC从台湾西侧登陆时不但出现强度不变或者增强的几率更大,而且增加的强度也更多。经过台湾岛的TC频数并没有显著的年际变化,但其经过台湾岛时强度减弱的程度却有下降的趋势。另外,为了考察统计资料的信度,本文对西北太平洋3个主要预报中心(CMA,RSMC Tokyo和JTWC)的资料进行检验,对比1977—2006年经过台湾岛的TC,分别对其频数、强度分布、强度变化以及通过台湾岛所用时间进行对比分析,结果表明:西北太平洋3家预报中心经过台湾岛的TC资料无显著差异,资料有很好的相关性。在数值模拟部分,本文选取“0709”号超强台风“圣帕”为研究对象,利用MM5和WRF两个模式相结合的方法,对其经过台湾岛的过程进行模拟。结果表明:加入适当强度的人造涡旋可以有效地改善初始场的质量,模拟TC在路径、极值强度和强度变化上更加接近实况。在地形敏感性试验中,我们将台湾岛地形高度分成不同情况来研究地形高度对TC经过台湾岛强度变化的影响。模拟结果显示当把台湾地形高度削平为1m、设置为原始地形高度的1/2、原始地形高度、比原始地形高度升高1倍四种情况时,若以原始地形的影响为100%计算,则气旋登陆该岛时其强度的减弱程度分别达48%、61%、100%和161%。不难看出,有无台湾岛地形显得至关重要,且其影响程度随台湾岛地形高度的增加呈现出近于线性变化的关系。气旋强度的减弱也是在接近台湾岛时开始的,先于登陆时间2～6个小时左右;而且台湾地形的高度越高,所经气旋出现减弱的时间也越早,TC非对称性的程度也越高。