涡动相关仪对台风边界层通量观测的分析研究

来源 :中国气象科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xyw1h
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台风的发生发展很大程度上取决于台风自身(内部结构)与下垫面之间的复杂的动量,能量与物质输送,台风边界层内的通量是刻画这一物理过程的重要特征量。近年来,随着我国观测技术的进步与仪器的发展,诸如涡动相关仪等设备已在边界层的通量观测研究中得到较广泛的应用,中国气象局上海台风研究所(台风所,下同)也开展了台风边界层通量的观测试验,然而,涡度相关仪等观测数据的分析应用仍不很充分,亟需加强。本文利用台风所布设于三沙、平阳、平潭的4台涡动相关仪,在台风“利奇马”和“苏力”影响期间的观测数据,初步分析了台风影响期间的近地面气象要素变化及通量变化特征。分析结果显示:在台风影响前后,地面气象要素变化较为有序,近地面气象要素显示出海-陆风等局地效应,而通量的日际变化明显,每日均存在峰值和谷值的结构。台风影响期间,地面气象要素在短时间内出现了急剧的变化,动量通量在台风影响期间显示出“三峰”的结构。由动量通量衍生的摩擦速度随风速的变化,则以12 m/s为分界线,低于12 m/s风速情况下呈现出较为明显的正相关性,高于13 m/s风速时则逐渐转为持平甚至回落。拖曳系数则表现出随风速增大而持续减小的反比关系。能谱分析结果表明,峰值主要存在于0.00015 Hz和0.06 Hz的位置上,另有一位于0.001 Hz位置上的的较弱峰值。就对能量的贡献而言,大尺度系统占主导作用,中尺度系统与湍涡在能量贡献紧随其后。通过分尺度讨论发现,中尺度系统的动量贡献最大约占同时刻湍涡贡献的30%,是不可忽视的。热量通量在台风影响期间表现为感热通量受抑制、潜热通量发生了增长,同时两者均受到降水的影响,降水时刻感热呈负值、潜热通量会相应的出现高值,但在台风登陆时,受暖气团加热影响,感热通量依旧会呈现微弱的正值。本文是利用涡度相关仪实测资料对台风登陆期间近地层的通量特征的一次初步尝试,受样本数等的限制,所得结论的普适性等问题仍待积累更多资料和进一步研究以佐证。
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