西北太平洋台风湍流通量变化特征观测研究

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本文主要使用下投式探空仪(dropsonde)以及铁塔高频数据等观测资料,研究了西北太平洋区域台风的湍流通量以及交换系数的变化特征。我们将西北太平洋台风分成近海和远海两个区域。远海区域使用全球定位系统(GPS)下投式探空仪结合NOAA 0.25°SST资料,比较了台风和飓风间拖曳系数(CD)、焓交换系数(CK)的变化规律,并且分析了引起CD大小变化的因素。近海区域使用博贺海洋平台铁塔10Hz高频数据以及海温资料,分析了登陆台风湍流通量和通量交换系数随10 m高度风速U10的变化特征,以及影响通量变化的因素。主要结论如下:远海台风和飓风中CD在较低风速下(U10<25 m s-1)与风速成正比,在25m s-1<U10<30 m s-1范围达到饱和状态,U10超过30 m s-1后,CD继续随风速增大而增大直到U10在40 m s-1左右再次饱和,其后CD随风速增大而减小;CK在U10<45 m s-1时随风速缓慢增加。飓风中CK/CD的值与风速大小正相关。总的来说,CD、CK以及CK/CD的大小与热带气旋10m高度处风速大小都存在显著的关联。在给定风速下,台风中CD比飓风更大,这种CD的差异在较高风速下(U10>30 m s-1)表现的更为明显,而台风与飓风中CK的数值则较为接近。通过敏感性分析,我们发现两个海域之间CD的差异与内部以及环境条件的不同有关。近海台风湍流通量的大小受台风的强度大小以及观测点距离台风中心的远近影响。登陆台风强度越大,动量通量随风速增长的速度越快,观测点距离台风中心越近,热通量增长速度就越快。U10<5 ms-1时,各通量交换系数的大小与风速成反比;U10超过5 m s-1,CD随风速增大而增大且与大西洋观测结果一致,而CK、CH以及CE则在5 m s-1<U10≤18 m s-1区间内几乎保持大小不变。U10≤18m s-1时,近海台风CK与远海区域大小接近,比大西洋近海区域的高频观测结果小。U10超过18 m s-1时,大西洋高频观测结果的CK与本文通过dropsonde得到的结果较为接近。
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