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在热带气旋移动的过程中,有时会遇到岛屿或山脉等可能高至850hPa的地形。如果地形与热带气旋发生相互作用,则可能在气旋的附近诱生低压涡旋,进而使热带气旋的结构、强度、路径发生变化,同时可能会影响热带气旋周围的暴雨强度发生变化。因此,研究热带气旋在较高大地形附近的诱生低压涡旋的机制问题对于研究热带气旋的突变具有重要意义。由于热带气旋是来自热带海洋的天气系统,基本符合湿位涡守恒理论的应用条件,因此本文探索性地应用基于湿位涡守恒的倾斜涡度发展理论来研究热带气旋诱生低压涡旋的问题。
应用WRF有限区域模式对2002年第5号TC(Rammasun)减弱后在日本海区域与环境场相互作用产生新涡旋并组成复合系统的过程进行了数值模拟,通过对比检验认为较准确地模拟出了新涡旋的产生过程。通过对模拟结果的分析得出以下结论:(1)较高大地形附近可由地形的起伏产生倾斜而密集的等熵面,当TC移近时可在TC涡旋中产生类似锋面侵入的等价效果,具有了诱生新涡旋的基础条件;(2)近地面水平风在地形高度下降处会产生沿等熵面下滑的运动,有利于倾斜涡度的发展;(3)减弱的TC环流出现风垂直切变增大的特点,在较高大地形附近在某些条件下可以通过SVD机制产生垂直涡度的发展;(4)减弱的TC移至较高大地形附近,通过与环境场相互作用产生SVD,从而出现诱生新涡旋、减弱过程趋缓、移速减缓等特征。
台湾岛的中央山脉由于地处TC移动的主要路径上,因而会经常与TC产生相互作用。当TC移近该处地形时,如果出现了环境气流的变化,能够在山脉上空形成适合的风垂直切变条件并在山坡上形成倾斜的等熵面结构,那么在山脉的背风-侧会出现倾斜涡度发展。这种适合的风垂直切变条件又与TC和副高及高大地形的相对位置有关。满足条件的倾斜涡度的发展可能会诱生低压涡旋。1998年的台风Otto在经过中央山脉时便由于一支介于副高和TC之间的低空东南风急流的作用,使SVD发展的充分条件得到满足,在中央山脉的背风坡处诱生了低压涡旋。在台湾登陆的TC本身强度减弱,低压涡旋的出现又使TC结构发生了变化。当诱生的低压涡旋与TC强度相当时,两者相距较远时,可以发生互旋运动,相距较近时,又可以发生合并加强,因而诱生的低压涡旋可以使TC的路径在不同时段发生偏折。
通过本文研究综合认为当TC在移动的过程中遇到高大地形,附近环境场中有高压存在并与TC间出现急流,则在高大地形的背风坡处能够满足倾斜涡度发展的充分条件,从而诱生新的涡旋。新生涡旋能够与TC主涡旋间发生互旋、合并等作用,并进而影响TC的结构、路径以及强度。