论文题目: 双涡旋自组织现象和台风暴雨预测研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 气象学
作者: 沈武
导师: 罗哲贤
关键词: 双涡旋,合并,自组织,台风预测
文献来源: 南京信息工程大学
发表年度: 2005
论文摘要: 目前,台风异常路径和暴雨的机理,以及如何开展精细预报是气象学家研究的难点。 双涡相互作用使台风路径变得异常和复杂,也使暴雨预报难度增加。 双涡相互作用动力学和双涡自组织动力学理论的成果,可以为这类灾害性天气的预测提供科学认识,提高台风异常路径和暴雨预报能力,开展精细预报。 本论文要研究的问题是:首先,从双涡旋相互作用的动力学途径去研究双涡合并,以及特别是涡合并的临界距离判据问题;其次,从双涡自组织的动力学途径来研究涡旋自组织组织问题,就是一个较大尺度的涡是如何一步一步地组织起来的,以及组织以后涡的结构及其特征;最后,通过两个个例诊断分析,初步建立应用涡自组织成果预报台风路径和暴雨的思路。 研究结果表明,双涡相互作用可导致两者的气旋性互旋、相互吸引或排斥、西涡旋的停滞打转、东西双涡的合并增强等,使涡旋运动变得异常、复杂。影响双涡合并的条件不只是初始双涡中心之间的临界距离,还可能与初始涡旋的非轴对称结构有关。线性条件下,准对称分布状态的临界距离是300km;非线性条件下,准对称分布状态的临界距离是400km;在非轴对称状态下,同样的临界距离双涡并不一定合并。在准轴对称和非轴对称二类初始涡旋条件下,经过涡自组织的演变,终态涡的内核区和外区的涡量来源不同,过程也不同。 在台风、暴雨系统中存在涡自组织现象。本文通过对9802号和9909号热带气旋个例诊断分析,初步建立了以涡自组织理论指导预报的思路,就是预报对象从大尺度环流系统、天气尺度系统转到涡系统的转变。预报对象空间尺度的精细化,对气象信息资料的分辨率提出了更高的需求,也使精细预报成为可能,具有挑战性。实际预报工作中,从天气尺度和物理诊断角度开展精细预报,缺乏有力的理论支撑。涡相互作用和自组织动力学可能会成为揭示异常天气气候事件的一个新的理论基点和切入点,也可能带来预报思路的革新。 本论文的结果对提高预报异常台风的能力和准确率是有益的,有非常重要的理论意义和应用价值。
论文目录:
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1．1 引言
1．2 双涡相互作用现状
1．2．1 天气学和统计学研究
1．2．2 模拟实验
1．2．3 数值模拟理论研究
1．2．4 不同尺度涡旋相互作用理论分析和数值研究
1．3 涡旋自组织动力学研究现状
1．4 台风暴雨与预报方法现状
1．5 研究的主要问题
1．5．1 双涡合并的条件问题
1．5．2 双涡自组织现象
1．5．3 涡自组织概念在预测方法领域的应用前景
1．6 研究的内容、重点和创新点
1．6．1 研究内容
1．6．2 研究重点
1．6．3 创新点
1．7 全文结构框架
参考文献
第二章 轴对称双涡合并的临界距离问题
2．1 引言
2．2 模式概述
2．2．1 模式方程组的建立
2．2．2 热带气旋初始场构造
2．2．3 初始条件与边界处理
2．2．4 正压原始方程组的时间积分方案
2．2．5 正压原始方程组的空间差分格式
2．2．6 时间、空间平滑滤波处理
2．3 试验方案设计
2．3．1 设计思路和目的
2．3．2 试验方案
2．4 试验结果
2．4．1 试验1的结果分析
2．4．2 试验2的结果分析
2．4．3 试验3的结果分析
2．4．4 试验4的结果分析
2．4．5 试验5的结果分析
2．4．6 试验6的结果分析
2．5 讨论
2．5．1 双热带气旋合并临界点现象
2．5．2 双热带气旋互旋运动特征
2．5．3 合并热带气旋强度、结构与水平范围演化特征
2．5．4 合并热带气旋路径与移速特征
2．6 本章小结
参考文献
第三章 非轴对称双涡合并的数值研究
3．1 引言
3．2 模式和试验概述
3．3 试验结果
3．4 本章小结
参考文献
第四章 双涡自组织的研究
4．1 引言
4．2 模式和试验概述
4．3 几组合并双涡试验情景
4．4 涡旋自组织的两类过程
4．4．1 准轴对称初始涡旋的自组织及其终态特征
4．4．2 非轴对称初始涡旋的自组织及其终态特征
4．5 本章小结
参考文献
第五章 9802号台风路径偏折中涡自组织现象分析
5．1 引言
5．2 高空环流背景和引导气流分析
5．3 台湾中央山脉以西诱生低压形成分析
5．4 热带气旋和诱生低压的自组织过程的诊断分析
5．5 TC9802移动路径偏折分析
5．6 本章小结
参考文献
第六章 9909号热带气旋外围特大暴雨中涡自组织现象分析
6．1 引言
6．2 暴雨过程的云图特征
6．2．1 中尺度系统所在的背景云场
6．2．2 对流云团的自组织演变过程
6．2．3 云顶亮温、水平尺度与雨量的关系
6．3 暴雨的天气尺度系统背景
6．4 环境场特征
6．4．1 高层辐散和低层辐合配置
6．4．2 垂直环流运动
6．4．3 湿能量锋区和低层辐合线
6．4．4 水汽条件
6．4．5 特殊地形有利于强对流云团生成和维持
6．5 本章小结
参考文献
第七章 总结和展望
7．1 总结
7．2 展望
参考文献
附录1:致谢
附录2:在读期间发表论文情况
附录3:学位论文独创性声明
附录4:学位论文使用授权声明
发布时间: 2005-06-29
参考文献
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