熵流指数在远距离台风暴雨分析中的应用研究

论文摘要

台风是最强的暴雨天气系统，世界上不少极端暴雨记录都与台风活动有关，长期以来，国内外气象学者对于台风暴雨的发生、发展机制进行了许多研究，并取得了丰硕成果。由台风和中纬度系统相互作用引起的远离台风的暴雨(远距离台风暴雨)，往往会给我国的华北以至东北带来100mm以上的特大暴雨，造成严重的洪涝灾害。本文以2005年7月5号台风“海棠”登陆后与中纬度系统相互作用给河南省造成的一次特大暴雨为例，首先利用地面观测资料和常规探空探测资料，分析了远距离台风暴雨过程的大尺度影响系统；在此基础上，使用NCAR／NCEP再分析格点资料，应用带通滤波方法对这次过程进行尺度分离，讨论了台风系统与环境场及周围中、小尺度系统的相互作用及其在远距离台风暴雨的发生、发展过程中的影响；鉴于假相当位温只是部分考虑了水汽凝结的作用，忽略了有大量水滴以云的形式悬浮在空中的事实等缺陷，本文借助广义位温概念，构建了大气排熵指数、最有利湿熵差动平流、广义位温的高熵平流等熵流指数，应用耗散结构原理，着重研究熵流指数在远距离台风暴雨过程中的演变规律及其与暴雨落区的关系，结果发现：熵流指数的演变与暴雨的发生、发展及落区有着较好的对应，远距离台风暴雨产生前，有高熵空气在边界层上部聚集，大气排熵指数由高值向低值的演变有利于对流的发展，从而导致对流暴雨形成；暴雨落在大气排熵指数负值中心或负值轴线附近区域；边界层上部高熵平流的移向往往预示了强降水的未来移向。另外，文中还计算了湿位涡、螺旋度和Q矢量等环境参数，并对之进行实例分析，发现这几种环境参数对远距离台风暴雨的发生、发展有一定的指示作用，值得在气象业务工作中去推广应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 国内外研究进展
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 研究的主要内容
• 参考文献
• 第二章 暴雨实况及影响系统分析
• 2.1 台风"海棠"的生成及移动路径
• 2.2 台风"海棠"造成的暴雨实况及灾情
• 2.3 天气尺度影响系统分析
• 2.4 中尺度影响系统分析
• 2.5 卫星云图特征
• 2.6 热力和动力条件诊断
• 2.7 本章小结
• 参考文献
• 第三章 大尺度与中尺度系统的相互作用
• 3.1 Barnes滤波基本原理
• 3.2 滤波方案
• 3.3 中尺度系统分析
• 3.4 中尺度系统与大尺度系统的相互作用
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 条件性对称不稳定分析
• 4.1 湿位涡理论
• 4.2 湿位涡的计算方法
• 4.3 等压面上湿位涡分析
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 螺旋度分析
• 5.1 螺旋度的概念
• 5.2 螺旋度的计算方法
• 5.3 螺旋度与暴雨的关系诊断
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 准地转Q矢量分析
• 6.1 准地转Q矢量的定义及物理意义
• 6.2 准地转Q矢量与垂直运动和锋生锋消的关系
• 6.3 准地转Q矢量与次级环流的关系
• 6.4 Q矢量的诊断分析
• 6.5 本章小结
• 参考文献
• 第七章 熵流指数的演变特征
• 7.1 广义相当位温的概念和推导
• 7.2 熵流指数的构建
• 7.3 采用的资料和计算方法
• 7.4 熵流指数的演变与暴雨天气的发生、发展及落区分析
• 7.5 本章小结
• 参考文献
• 第八章 结论与讨论
• 致谢
• 在读期间发表的论文及参加的科研项目