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本文对东北太平洋飓风Kenna的快速发展机理进行了研究。Kenna是东北太平洋2002年最强、最具破坏性的飓风,于2002年10月19日生成,2002年10月22日发展为热带低压,10月23日加深为热带风暴(TS)。在此后的42小时中Kenna经历了快速发展过程:中心气压下降了86hPa,中心最大风力增加了100kts。Kenna于2002年10月26日在墨西哥沿岸登陆。登陆时最大风速为120knts,带来了强的风暴潮,造成了很大的经济损失。
根据美国飓风中心(National Hurricane Center,简写NHC)的最佳观测路径,Kenna的快速发展过程可分为两个阶段:第一阶段:Kenna向偏西方向移动,每6小时中心气压下降小于或等于10hPa,从热带风暴快速发展为飓风;第二阶段,Kenna向偏北方向移动,每6小时中心气压下降大于或等于15hhPa。
本文首先利用观测资料(包括卫星资料以及NCEP再分析资料)对影响Kenna快速发展的环境因素进行了分析。分析结果表明:(1)高达30℃的海面温度为Kenna的快速发展提供了有利的下垫面条件;(2)高空环流的调整,为Kenna快速发展的开始提供了有利的条件:200hPa反气旋中心调整到Kenna地面气旋中心东侧,形成了赤道一侧强大的辐散区,再次发展的部分ITCZ同Kenna地面环流组成了巨大的低压系统,Kenna位于整个低压系统的东侧。西侧低压区的存在有利于Kenna高空辐散层的维持,同时为Kenna输送位势涡度及水汽;(3)中高层西风槽东移进一步加强了位于Kenna极区方向的流出层,有利于Kenna第二阶段的快速发展;(4)在Kenna快速发展初期存在中层涡旋。
为进一步研究Kenna快速发展的机制,本文利用WRF模式对Kenna快速发展过程进行了模拟。
在初始场没加入人造涡旋的情况下,WRF模式成功地模拟了Kenna的快速发展过程,从23日00点到25日00点,中心气压下降了86hPa,达到917hP。
而NHC的最佳观测路经在相应阶段下降了89hPa,达到913hPa。模式模拟的近地面最大风速在模拟前期同观测非常接近,但当Kenna发展为4-5飓风时,模拟的近地面最大风速要比NHC的最佳观测弱得多。较粗的分辨率可能是原因之一。
模式模拟结果表明,在Kenna的快速发展的初期,地面涡旋的相互作用有利于Kenna的快速发展。由于垂直切变的存在使得切变的左侧不断有对流产生,强烈的对流发展为新的地面中尺度涡旋,而此中尺度涡旋的加强发展取代了原有涡旋,并最终发展为飓风Kenna。
地面涡旋同中层涡旋的相互作用加速了Kenna由热带风暴向飓风的转变。由于垂直切变的存在,Kenna西侧不断产生的上升对流使得中层空气变得更加湿润,有利于中层涡旋的向下发展,使得地面位势涡度迅速增加并向上发展。同时中层涡旋可以快速加强Kenna地面涡旋环流在中低层的强度,促进Kenna由热带风暴向飓风的转变。