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螺旋结构是台风的一个重要特征,通常的表现形式为螺旋云带及与其相对应的螺旋雨带.由于螺旋雨(云)带与台风的主要灾害之一--暴雨紧密关联,同时,螺旋结构本身与台风动力学密切关联,所以螺旋结构的特征和形成演变机理是台风研究中重大的科学问题.过去人们对台风螺旋结构进行了大量研究,但是,由于各方面条件的限制,这些研究有的侧重对螺旋带形成的理论分析,有的限于对"眼壁"附近螺旋结构特征的分析或侧重对螺旋雨带中某个较强雨带的分析,未能综合分析螺旋结构的整体特性,给出包含多要素和多空间层次的台风螺旋结构综合特征,制约了台风动力学和预报理论的发展.
本文选取在南海地区活动的、具有典型螺旋结构的台风"尤特"(2001),通过适当的初值方案,用高分辨数值模式成功模拟了台风螺旋结构的演变过程,并结合卫星观测等实测资料,综合诊断分析螺旋结构的综合特征.结果表明:台风螺旋结构在这各种动热力物理量场上都有明显表现,如散度、垂直速度、涡度、相对湿度、水汽通量散度、垂直水汽通量、θse、位势高度、对流云等,但是在各高度层上的分布形式不同,各物理量间的配置关系也比较复杂,主要特点是:1、各物理量分布在低层和螺旋雨带有很好的对应关系;2、除涡度、θse、位势高度等的扰动结构随高度倾斜不明显外,其他物理量的扰动随高度都明显向外倾斜;3、螺旋带内各物理量的扰动强度在水平方向上强弱分布不均,在垂直方向上所伸展的高度也各不相同.
螺旋结构在不同高度层上和不同物理量上具有不完全相同的表现,但因果相连、形成整体,由深厚对流等动热力过程连接彼此,形成一种综合、复杂的结构,如较强上升运动有一条低空辐合带伴随,但两者并不重合,而是辐合带基本处于上升带下方,高相对湿度带却和上升带基本重合,低层上升带内θse较高,水汽输送主要集中在低层等等.