研究生讲课教案-8天气动力学与诊断分析课件.pptx

1、Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences天气动力学与诊断分析(8)Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences第二部分：热带气旋登陆过程及其异常变化主要教学内容主要教学内容登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布（1学时）影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统（2学时）Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences第二部分：热带气旋登陆过程及其异常变化主要教学内容主要教学内容登陆

2、热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布（1学时）影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统（2学时）Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布热带气旋热带气旋灾害主要发生在登陆期间，海灾害主要发生在登陆期间，海陆下垫面及地形强迫等会使登陆期间陆下垫面及地形强迫等会使登陆期间热热带气旋热、动力带气旋热、动力结构出现明显非对称，结构出现明显非对称，带来风雨分布的异常，导致灾害防御措带来风雨分布的异常，导致灾害防御措手不及手不及。因此，了解因此，了解热带气旋热带气旋登陆过程中登陆过程中风、温、风、

3、温、湿等湿等动力和热力结构的变化对提高动力和热力结构的变化对提高热带热带气旋气旋预报能力和建立有效的预警系统起预报能力和建立有效的预警系统起着重要的作用。着重要的作用。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布TCTC登陆期间（登陆前登陆期间（登陆前12h12h登陆后登陆后36 h36 h）平均的风速和样本数的轴对称分布。填）平均的风速和样本数的轴对称分布。填色区表示风速（色区表示风速（m/sm/s），等值线表示样本数。），等值线表示样本数。最大平均风速为最大平均风速为17.1

4、m/s17.1 m/s，位于，位于850 hPa850 hPa、半径、半径100200 km100200 km范围内；平均风速范围内；平均风速由由850 hPa850 hPa向上、下减小。向上、下减小。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布TCTC登陆前登陆前012 h012 h（a a）、登陆后）、登陆后0 012 h12 h（b b）、）、121224 h24 h（c c）和）和242436 h36 h（d d）平均）平均的风速和样本数的轴对称分布。填色区表示风速（的风速

5、和样本数的轴对称分布。填色区表示风速（m/sm/s），等值线表示样本数。），等值线表示样本数。登陆后登陆后TCTC环流内风速及风速垂直和水平梯度均减小环流内风速及风速垂直和水平梯度均减小，并且伴随登陆，最大风速不，并且伴随登陆，最大风速不断外移。断外移。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布登陆过程中登陆过程中TCTC半径半径100 km100 km内（内（a a）、）、100200 km100200 km（b b）、）、200300 km200300 km（c c）、）、3

6、00400km300400km（d d）和）和400500 km400500 km（e e）的平均风速垂直廓线。）的平均风速垂直廓线。500 hPa500 hPa以下，半径以下，半径100 km100 km内的风速在登陆过程中减小最为显著，而内的风速在登陆过程中减小最为显著，而300 km300 km外的风外的风速在登陆过程中变化不大速在登陆过程中变化不大。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布TCTC登陆后登陆后24 h24 h内左前象限（内左前象限（a a）、右前象限（）

7、、右前象限（b b）、左后象限（）、左后象限（c c）和右后象限（）和右后象限（d d）平均）平均的风速随半径和高度的分布。彩色填色区域表示风速（的风速随半径和高度的分布。彩色填色区域表示风速（m/sm/s）TCTC登陆后风场登陆后风场存在显著存在显著非对称。最大风速（除非对称。最大风速（除925 hPa925 hPa外）均位于右侧象限，原因可能外）均位于右侧象限，原因可能是是TCTC移动速度的叠加，增大了移动速度的叠加，增大了TCTC移动方向右侧风速而减小了移动方向右侧风速而减小了TCTC移动方向左侧风速。移动方向左侧风速。Intitute of Atmospheric Physics,Ch

8、inese Academy of Sciences登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布TCTC登陆期间（登陆前登陆期间（登陆前12h12h登陆后登陆后36 h36 h）平均的温度差和样本数的轴对称分布。填色）平均的温度差和样本数的轴对称分布。填色区表示温度差（区表示温度差（C C）TCTC暖心结构显著，半径暖心结构显著，半径100 km100 km内内700700150 hPa150 hPa温度差值均为正，温度差值均为正，400400250hPa250hPa之间相之间相对更暖（温差大于对更暖（温差大于2 2）；）；850 hPa850 hPa及以下为负温差，主要是由辐合气流穿过云区强及以下

9、为负温差，主要是由辐合气流穿过云区强水平梯度地区绝热膨胀冷却所造成。水平梯度地区绝热膨胀冷却所造成。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布TCTC登陆前登陆前0 012 h12 h（a a）、登陆后）、登陆后0 012 h12 h（b b）、）、121224 h24 h（c c）和）和242436 h36 h（d d）平均）平均的温度差和样本数的轴对称分布。彩色填色区表示温度差（的温度差和样本数的轴对称分布。彩色填色区表示温度差（C C）。登陆前，暖心结构显著，登陆后，正温差

10、的延伸高度登陆前，暖心结构显著，登陆后，正温差的延伸高度逐渐逐渐有所降低，登陆后有所降低，登陆后24 h24 h内，正温差最大值仍位于半径内，正温差最大值仍位于半径100 km100 km内的内的250 hPa250 hPa高度层，但数值显著减小，登陆高度层，但数值显著减小，登陆24 h24 h后，正温差最大值外移。后，正温差最大值外移。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布TCTC登陆后登陆后24 h24 h内左前象限（内左前象限（a a）、右前象限（）、右前象限（b b）

11、、左后象限（）、左后象限（c c）和右后象限（）和右后象限（d d）平）平均的温度差和样本数随半径和高度的分布。彩色填色区表示温度差（均的温度差和样本数随半径和高度的分布。彩色填色区表示温度差（C C）登陆后，登陆后，TCTC前侧暖心显著区域较后侧更为深厚，左前侧暖心最为显著。前侧暖心显著区域较后侧更为深厚，左前侧暖心最为显著。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布TCTC登陆前（登陆前（a a）、后（）、后（b b）平均的温度露点差。彩色填色区表示温度露点差（）平均的温度露

12、点差。彩色填色区表示温度露点差（C C），），黑色粗线为温度露点差等于黑色粗线为温度露点差等于4 4C C的等值线，温度露点差的等值线，温度露点差 4 4C C认为该空气层为湿层认为该空气层为湿层登陆前，湿层延伸高度随半径增大而缩短登陆前，湿层延伸高度随半径增大而缩短，登陆后，湿层延伸高度随半径的衰减变缓，登陆后，湿层延伸高度随半径的衰减变缓，半径半径100 km100 km内湿层延伸高度较登陆前显著降低，内湿层延伸高度较登陆前显著降低，100 km100 km外延伸高度变化不大。外延伸高度变化不大。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy

13、 of Sciences登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布TCTC登陆后登陆后24 h24 h内左前象限（内左前象限（a a）、右前象限（）、右前象限（b b）、左后象限（）、左后象限（c c）和右后象限（）和右后象限（d d）平均的温度露点差随半径和高度的分布。彩色填色区表示温度露点差（平均的温度露点差随半径和高度的分布。彩色填色区表示温度露点差（C C），黑色），黑色粗线为温度露点差等于粗线为温度露点差等于4 4C C的等值线。的等值线。左前象限在半径左前象限在半径100 km100 km内的湿层最浅，右后象限湿层范围最宽、延伸高度最高。内的湿层最浅，右后象限湿层范围最宽、延伸高度最

14、高。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布热带气旋边界层顶包括：热带气旋边界层顶包括：动力边界层顶和热力边界层顶动力边界层顶和热力边界层顶动力边界层顶常用最大风速所在高度和入流层顶表示动力边界层顶常用最大风速所在高度和入流层顶表示，热力边界层高度，即混合边界层热力边界层高度，即混合边界层高度，可由温度廓线、位温廓线或虚位温廓线得到。高度，可由温度廓线、位温廓线或虚位温廓线得到。热力边界层顶低于动力边界层顶，热热力边界层顶低于动力边界层顶，热、动、动力边界层高度力边界层高度均均

15、随着半径增大而增大。随着半径增大而增大。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布登陆前登陆前0 012 h 12 h（a a）、登陆后）、登陆后0 012 h12 h（b b）、）、121224 h24 h（c c）和）和242436 h36 h（d d）最大风速）最大风速所在高度的分布特征。彩色矩形表示最大风速高度在高度层出现的次数占所有样本所在高度的分布特征。彩色矩形表示最大风速高度在高度层出现的次数占所有样本的比率（左纵坐标），粗实线表示最大风速所在的平均高度（右纵坐标）

16、的比率（左纵坐标），粗实线表示最大风速所在的平均高度（右纵坐标）登陆前登陆前0 012 h12 h，最大风速所在平均高度在半径，最大风速所在平均高度在半径400 km400 km内随半径增大而升高，内随半径增大而升高，400km400km外略降，登陆后，平均高度随半径增大的趋势外略降，登陆后，平均高度随半径增大的趋势在在登陆登陆24 h24 h后变缓。半径后变缓。半径100 km100 km内的内的平均高度在登陆过程中升高。平均高度在登陆过程中升高。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences登陆热带气旋风场、温度场和湿

17、度场时空分布登陆前登陆前0 012 h 12 h（a a）、登陆后）、登陆后0 012 h12 h（b b）、）、121224 h24 h（c c）和）和242436 h36 h（d d）混合边）混合边界层高度分布特征。彩色矩形表示混合边界层顶在高度层出现的次数占所有样本的界层高度分布特征。彩色矩形表示混合边界层顶在高度层出现的次数占所有样本的比率（左纵坐标），粗实线表示混合边界层顶所在的平均高度（右纵坐标）比率（左纵坐标），粗实线表示混合边界层顶所在的平均高度（右纵坐标）。混合边界层高度和最大风速高度有显著区别，混合边界层平均高度远小于最大风速混合边界层高度和最大风速高度有显著区别，混合边界

18、层平均高度远小于最大风速高度；混合边界层高度分布更加集中。高度；混合边界层高度分布更加集中。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences第二部分：热带气旋登陆过程及其异常变化主要教学内容主要教学内容登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布（1学时）影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统（2学时）Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Aca

19、demy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统（1 1）热带气旋）热带气旋眼壁区域中小尺度系统结眼壁区域中小尺度系统结构特征构特征（2 2）热带气旋）热带气旋小尺度雨带结构特征与形小尺度雨带结构特征与形成机制成机制（3 3）登陆减弱登陆减弱热带气旋热带气旋环流内中尺度涡环流内中尺度涡的新生与合并的新生与合并Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统（1 1）热带气旋）热带气旋眼壁区域中小尺度系统结眼壁区域中小尺度系统结构特征构特征（2 2）热带气旋）热带气旋小尺度雨带结

20、构特征与形小尺度雨带结构特征与形成机制成机制（3 3）登陆减弱登陆减弱热带气旋热带气旋环流内中尺度涡环流内中尺度涡的新生与合并的新生与合并Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统眼壁对流对热带气旋强度和结构变化有重眼壁对流对热带气旋强度和结构变化有重要影响，成熟热带气旋眼壁区域为上升运要影响，成熟热带气旋眼壁区域为上升运动和潜热释放极值区，即强对流最活跃的动和潜热释放极值区，即强对流最活跃的区域，当热带气旋处于较强环境垂直风切区域，当热带气旋处于较强环境垂直风切变中时，眼壁区域对流活动

21、常呈现明显非变中时，眼壁区域对流活动常呈现明显非对称特征。对称特征。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统20042004年年8 8月月1212日日0303至至0909时时热带气旋热带气旋云娜云娜900900650 hPa650 hPa，650650400 hPa400 hPa和和900900400 hPa400 hPa垂直垂直风切变方向（灰色）和涡旋倾斜方向（黑色）的时间变化。风切变方向（灰色）和涡旋倾斜方向（黑色）的时间变化。环境垂直风切变在垂直方向上可能存在非单一向，环境垂直风

22、切变在垂直方向上可能存在非单一向，04140414云娜的环境垂直风切变在对流层中低层云娜的环境垂直风切变在对流层中低层（900-650hPa900-650hPa）指向西，而对流层中高层（）指向西，而对流层中高层（650-400hPa650-400hPa）指向偏东）指向偏东北北方向方向。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统云娜云娜850 hPa850 hPa（阴影），（阴影），650 hPa650 hPa（细线）和（细线）和400 hPa400 hPa（粗线）的垂直速度（粗线）的垂直

23、速度（m/sm/s）。阴影）。阴影由浅至深分别代表由浅至深分别代表0.50.5，1.51.5，3 3和和4 m/s4 m/s；等；等值线只标识值线只标识3 3，5 5，7 7和和9 m/s9 m/s。复杂环境垂直风切变影响下，眼壁区域中小复杂环境垂直风切变影响下，眼壁区域中小尺度对流活动在对流层低层和中高层可能表尺度对流活动在对流层低层和中高层可能表现出不同特征。现出不同特征。以云娜为例，对流层低层上以云娜为例，对流层低层上升运动呈现两个明显特征：其一是强上升运升运动呈现两个明显特征：其一是强上升运动零星分布在眼壁区域，气旋式移动动零星分布在眼壁区域，气旋式移动，其二，其二，眼壁西侧有时上升运

24、动形成有组织的、径向眼壁西侧有时上升运动形成有组织的、径向分布的带状结构分布的带状结构；对流层中高层的垂直运动对流层中高层的垂直运动普遍比低层强，最大速度超过普遍比低层强，最大速度超过9 m/s9 m/s，集中，集中在眼壁东南象限，表明中小尺度深对流系统在眼壁东南象限，表明中小尺度深对流系统主要位于眼壁东南。非单一向环境垂直风切主要位于眼壁东南。非单一向环境垂直风切条件下，眼壁小尺度对流活动特征不同于单条件下，眼壁小尺度对流活动特征不同于单一向风切变环境下，台风云娜中，高低层一向风切变环境下，台风云娜中，高低层（900-400 hPa900-400 hPa）垂直风切矢量指向西北，）垂直风切矢量

25、指向西北，小尺度深对流系统活跃在眼壁东南象限，并小尺度深对流系统活跃在眼壁东南象限，并不位于高低层垂直风切变矢量的下风向。不位于高低层垂直风切变矢量的下风向。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统10001000700 hPa700 hPa权重平均的绝对涡度（阴影，权重平均的绝对涡度（阴影，单位：单位：10-3/s10-3/s），上升运动速度（等值线，），上升运动速度（等值线，间隔间隔0.5 m/s0.5 m/s）和非对称风矢量（箭头）。字）和非对称风矢量（箭头）。字母代表中尺度涡旋

26、。母代表中尺度涡旋。云娜对流层低层眼较大（半径约云娜对流层低层眼较大（半径约80 km80 km），），眼壁较窄（约眼壁较窄（约30 km30 km），有利于长生命期中），有利于长生命期中尺度涡旋在眼壁范围内产生和发展。尺度涡旋在眼壁范围内产生和发展。A A和和D D伴伴随相对强的对流活动，但对应的气旋式环流随相对强的对流活动，但对应的气旋式环流并没有闭合，这些强中尺度涡旋的存在似乎并没有闭合，这些强中尺度涡旋的存在似乎阻挡了外部入流，上升运动在此发生；阻挡了外部入流，上升运动在此发生；B B和和C C具有闭合气旋式环流，但由于环流相对较弱具有闭合气旋式环流，但由于环流相对较弱且未与眼壁外非对

27、称入流发生明显相互作用，且未与眼壁外非对称入流发生明显相互作用，因而没有强对流活动伴随发生。台风眼内也因而没有强对流活动伴随发生。台风眼内也存在一小尺度涡旋存在一小尺度涡旋H H，气旋式环流较弱，这，气旋式环流较弱，这种小尺度涡旋可能与在热带气旋眼区经常观种小尺度涡旋可能与在热带气旋眼区经常观测到的测到的“hub cloudshub clouds”（Aberson et al.Aberson et al.，20062006）活动有关。这些眼壁中的中尺度涡旋）活动有关。这些眼壁中的中尺度涡旋沿逆时针方向移动，并且强度也发生变化沿逆时针方向移动，并且强度也发生变化。Intitute of Atmo

28、spheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统10001000700 hPa700 hPa垂直平均，垂直平均，7070100 km100 km径向平均的绝对涡度（阴影）和垂直径向平均的绝对涡度（阴影）和垂直速度（等值线）。横坐标表示以台风速度（等值线）。横坐标表示以台风中心为参照的圆周方向，纵坐标表示中心为参照的圆周方向，纵坐标表示积分时间。空心（实心）星型图案表积分时间。空心（实心）星型图案表示示5151（5454）小时的眼壁中尺度涡旋。）小时的眼壁中尺度涡旋。第第5151小时，云娜眼壁中同时存在小时，云娜眼壁中同时存在

29、5 5个中尺度个中尺度涡旋，位于北侧和西北侧的中尺度涡旋伴涡旋，位于北侧和西北侧的中尺度涡旋伴随强对流活动；第随强对流活动；第5454小时，眼壁中活跃着小时，眼壁中活跃着7 7个中尺度涡旋，活跃于东北偏北，西北偏个中尺度涡旋，活跃于东北偏北，西北偏北和西侧的涡旋伴随强对流运动，中尺度北和西侧的涡旋伴随强对流运动，中尺度涡旋切向移速约为涡旋切向移速约为28.7 m/s28.7 m/s，大概为局地，大概为局地平均切向风速一半，表现出涡旋平均切向风速一半，表现出涡旋RossbyRossby波波特征（特征（Li and WangLi and Wang，20122012）。强对流活动）。强对流活动大多形

30、成于眼壁北侧，移动至西侧发展成大多形成于眼壁北侧，移动至西侧发展成熟，随后逐渐在靠近眼壁南侧过程中减弱，熟，随后逐渐在靠近眼壁南侧过程中减弱，表明对流层中低层强对流活动主要集中在表明对流层中低层强对流活动主要集中在垂直风切变矢量下风向；第垂直风切变矢量下风向；第5353小时后，眼小时后，眼壁南侧也有对流活动，这可能是由于随着壁南侧也有对流活动，这可能是由于随着云娜逐渐靠近陆地，其前方来自陆地的相云娜逐渐靠近陆地，其前方来自陆地的相对干冷空气平流至气旋后部对流层中上层，对干冷空气平流至气旋后部对流层中上层，静力不稳定增加而诱发对流。静力不稳定增加而诱发对流。Intitute of Atmosph

31、eric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统（a a）20042004年年8 8月月1212日日0505时和（时和（b b）0707时时550 hPa550 hPa垂直速度水平分布，实线表示上升运动，垂直速度水平分布，实线表示上升运动，虚线表示下沉运动。同心圆环的半径分别为虚线表示下沉运动。同心圆环的半径分别为100100和和150 km150 km，标识眼壁区域。，标识眼壁区域。对流层中高层，呈现对流层中高层，呈现“热塔热塔”特征，强上升运动主要集中在眼壁东南侧，常具有径向特征，强上升运动主要集中在眼壁东南侧，常具有径向上上

32、101030 km30 km的尺度，而在切向上延伸较长，形成带状。的尺度，而在切向上延伸较长，形成带状。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统（1 1）热带气旋）热带气旋眼壁区域中小尺度系统结眼壁区域中小尺度系统结构特征构特征（2 2）热带气旋）热带气旋小尺度雨带结构特征与形小尺度雨带结构特征与形成机制成机制（3 3）登陆减弱登陆减弱热带气旋热带气旋环流内中尺度涡环流内中尺度涡的新生与合并的新生与合并Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Ac

33、ademy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统螺旋雨带作为热带气旋的螺旋雨带作为热带气旋的典型组成部分，按照活动典型组成部分，按照活动位置和尺度来划分，可分位置和尺度来划分，可分为内雨带和外雨带为内雨带和外雨带，内雨内雨带位于眼壁外的内核区域，带位于眼壁外的内核区域，由于高层卷云的遮蔽作用由于高层卷云的遮蔽作用通常不能在卫星云图上观通常不能在卫星云图上观察到；外雨带则活跃在外察到；外雨带则活跃在外核区域，水平尺度比内雨核区域，水平尺度比内雨带宽，能从卫星云图上清带宽，能从卫星云图上清晰观测到。晰观测到。螺旋雨带活动不仅能影响螺旋雨带活动不仅能影响气旋强度气旋强度，也可造成大

34、风、也可造成大风、暴雨等局地灾害性天气。暴雨等局地灾害性天气。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统850hPa850hPa垂直速度（垂直速度（m/sm/s）分布，阴影）分布，阴影表示下沉运动表示下沉运动观测表明，热带气旋内核区存在更小观测表明，热带气旋内核区存在更小尺度（平均径向宽度约尺度（平均径向宽度约10km10km）的螺旋）的螺旋雨带（雨带（Gall et al.Gall et al.，19981998），垂直，垂直方向上可伸展至方向上可伸展至5-7km5-7km，水平风扰动

35、，水平风扰动可达可达8 m/s8 m/s，可诱发龙卷和地面大风。，可诱发龙卷和地面大风。云娜内核区在云娜内核区在8 8月月1212日日0500UTC0500UTC有两类有两类小尺度雨带分布在眼壁偏北一侧小尺度雨带分布在眼壁偏北一侧（a a），第一类位于东北部眼壁内侧，），第一类位于东北部眼壁内侧，带状上升运动和下沉运动交替；第二带状上升运动和下沉运动交替；第二类位于西北部眼壁区域类位于西北部眼壁区域。这些雨带长这些雨带长约约10-100km10-100km，宽约，宽约5-15km5-15km。这些小尺度雨带这些小尺度雨带生、消生、消所需时间较短。所需时间较短。Intitute of Atmos

36、pheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统850 hPa850 hPa云水物质含量（云水和云冰混合比之和，阴影）以及垂直速度（等值线）。云水物质含量（云水和云冰混合比之和，阴影）以及垂直速度（等值线）。小尺度雨带不仅在垂直运动场上波状结构明显，在小尺度雨带不仅在垂直运动场上波状结构明显，在云水物质云水物质场上也表现出明显的波场上也表现出明显的波状结构，云水物质含量（云水和云冰）大值区总是很好地对应着雨带中的带状上升状结构，云水物质含量（云水和云冰）大值区总是很好地对应着雨带中的带状上升运动区。运动区。Intitute o

37、f Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统20042004年年8 8月月1212日（日（a a）05000500和（和（b b）0600 UTC0600 UTC云娜台风地面风速（云娜台风地面风速（m/sm/s）。）。这类小尺度雨带能产生局地大风，云娜台风地面风速分布呈一波非对称结构，强这类小尺度雨带能产生局地大风，云娜台风地面风速分布呈一波非对称结构，强风区位于内核区西侧，在小尺度雨带活跃区域地面风速也出现带状结构，尤其是风区位于内核区西侧，在小尺度雨带活跃区域地面风速也出现带状结构，尤其是局地地面风速的加

38、强与雨带分布紧密相连，这种局地地面风速的加强似乎只存在局地地面风速的加强与雨带分布紧密相连，这种局地地面风速的加强似乎只存在于眼壁小尺度雨带中，而发生在眼壁内侧的那一类小尺度雨带造成的局地地面风于眼壁小尺度雨带中，而发生在眼壁内侧的那一类小尺度雨带造成的局地地面风加强则不明显加强则不明显Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统经过经过ABAB的剖面（的剖面（a a）切向风速（等值线，）切向风速（等值线，阴影表示高风速），（阴影表示高风速），（b b）径向风速，）径向风速，（c c）垂直

39、速度（阴影表示下沉），（）垂直速度（阴影表示下沉），（d d）垂直涡度（阴影表示负涡度）以及（垂直涡度（阴影表示负涡度）以及（e e）假相当位温。箭头为剖面风场。假相当位温。箭头为剖面风场。眼壁内侧雨带最大切向风位于眼壁内侧雨带最大切向风位于925 hPa925 hPa附近。径向风以入流为主，最大入流出附近。径向风以入流为主，最大入流出现在近地面，最小入流则位于对流层低现在近地面，最小入流则位于对流层低层。上升和下沉运动呈波状结构交替出层。上升和下沉运动呈波状结构交替出现现。与波状垂直运动结构相对应的是边。与波状垂直运动结构相对应的是边界层波状垂直涡度分布界层波状垂直涡度分布，与垂直运动对与垂

40、直运动对水平涡管的倾斜（扭转）效应有关。假水平涡管的倾斜（扭转）效应有关。假相当位温场也显示出波状结构，暖空气相当位温场也显示出波状结构，暖空气所在位置与雨带上升运动一致，表明海所在位置与雨带上升运动一致，表明海表面高熵能量向上输送。表面高熵能量向上输送。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统经过经过CDCD的剖面（的剖面（a a）切向风速（等值线，）切向风速（等值线，阴影表示高风速），（阴影表示高风速），（b b）径向风速，）径向风速，（c c）垂直速度（阴影表示下沉），（）垂直速

41、度（阴影表示下沉），（d d）垂直涡度（阴影表示负涡度）以及（垂直涡度（阴影表示负涡度）以及（e e）假相当位温。箭头为剖面风场。假相当位温。箭头为剖面风场。活跃在眼壁中的小尺度雨带切向风极值活跃在眼壁中的小尺度雨带切向风极值和和近地面入流也表现出波状结构，出流近地面入流也表现出波状结构，出流主要集中在主要集中在800-600hPa800-600hPa，可能有助于将，可能有助于将眼区低层高值假相当位温空气输送至眼眼区低层高值假相当位温空气输送至眼壁，进而有利于眼壁对流发展。波状结壁，进而有利于眼壁对流发展。波状结构同样在垂直运动中存在构同样在垂直运动中存在，在在900900和和750hPa75

42、0hPa高度上分别存在两行正负涡度相高度上分别存在两行正负涡度相间分布的涡列，上（下）行涡列的正间分布的涡列，上（下）行涡列的正（负）涡度基本对应下（上）行涡列的（负）涡度基本对应下（上）行涡列的负（正）涡度，其形成与垂直运动对水负（正）涡度，其形成与垂直运动对水平涡管的倾斜（扭转）效应有关。平涡管的倾斜（扭转）效应有关。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统方程左侧为绝对涡度局地变化及水平和垂直平流项，右侧第一项为拉伸项，表示水平散方程左侧为绝对涡度局地变化及水平和垂直平流项，右侧

43、第一项为拉伸项，表示水平散度作用，第二项是倾斜（扭转）项，表示垂直速度的水平梯度对水平涡度转化为垂直涡度作用，第二项是倾斜（扭转）项，表示垂直速度的水平梯度对水平涡度转化为垂直涡度的作用，第三项为摩擦作用项。度的作用，第三项为摩擦作用项。倾斜（扭转）项倾斜（扭转）项作用示意图作用示意图Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统经过经过CDCD的（的（a a）散度项，（）散度项，（b b）倾斜）倾斜（扭转）项和（扭转）项和（e e）摩擦项垂直剖面。）摩擦项垂直剖面。（c c）和（）和（d

44、d）分别为上升和下沉运动的）分别为上升和下沉运动的倾斜（扭转）作用。倾斜（扭转）作用。水平辐合在水平辐合在925hPa925hPa高度附近使气旋性高度附近使气旋性涡度增加，倾斜（扭转）项对两行涡涡度增加，倾斜（扭转）项对两行涡列的产生起主要作用列的产生起主要作用，其中上升运动其中上升运动起主导作用，而下沉运动则主要对上起主导作用，而下沉运动则主要对上层涡列的形成有贡献，摩擦项似乎也层涡列的形成有贡献，摩擦项似乎也会导致近地面正负涡度对的产生，但会导致近地面正负涡度对的产生，但其作用较散度项和倾斜项小得多。其作用较散度项和倾斜项小得多。Intitute of Atmospheric Physic

45、s,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统（a a）950hPa950hPa的切向风速（阴影表示风速大的切向风速（阴影表示风速大于于42m/s42m/s）和（）和（b b）925hPa925hPa径向风速径向风速（阴影表阴影表示入流）。示入流）。小尺度雨带能够造成地面局地大风，这主要小尺度雨带能够造成地面局地大风，这主要是是由由波状切向风分布造成波状风速和地面局波状切向风分布造成波状风速和地面局地大风，径向风作用相对较小。地大风，径向风作用相对较小。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy o

46、f Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统20042004年年8 8月月1212日日0600UTC 400m0600UTC 400m高度切向动量高度切向动量收支诊断收支诊断,（a a）拉格朗日倾向项（）拉格朗日倾向项（VTOTVTOT），），（b b）垂直平流作用项（）垂直平流作用项（VVAVVA），（），（c c）径）径向绝对涡度通量作用项（向绝对涡度通量作用项（VVORVVOR），（），（d d）科氏力作用项（科氏力作用项（VCOR

47、VCOR），（），（e e）气压梯度）气压梯度力作用项（力作用项（VPGFVPGF）和（）和（f f）摩擦耗散）摩擦耗散（VFRICVFRIC）。）。在小尺度雨带活动区域，切向风倾向项在小尺度雨带活动区域，切向风倾向项（VTOTVTOT）表现出加速和减速间隔分布的带）表现出加速和减速间隔分布的带状和波状结构，波状大风结构主要由径向状和波状结构，波状大风结构主要由径向绝对涡度通量项产生，即小尺度雨带相关绝对涡度通量项产生，即小尺度雨带相关的波状绝对涡度分布同径向入流之间的相的波状绝对涡度分布同径向入流之间的相互作用使得小尺度局地大风形成。垂直平互作用使得小尺度局地大风形成。垂直平流项在近地面层也

48、表现出波状结构，不过流项在近地面层也表现出波状结构，不过以减速作用为主，部分抵消径向涡度通量以减速作用为主，部分抵消径向涡度通量的加速效应的加速效应，其他项作用相对较小，其他项作用相对较小。Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统（1 1）热带气旋）热带气旋眼壁区域中小尺度系统结眼壁区域中小尺度系统结构特征构特征（2 2）热带气旋）热带气旋小尺度雨带结构特征与形小尺度雨带结构特征与形成机制成机制（3 3）登陆减弱登陆减弱热带气旋热带气旋环流内中尺度涡环流内中尺度涡的新生与合并的新生与合

49、并Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴实验室 下垫面下垫面对登陆热带气旋对登陆热带气旋暴雨突然暴雨突然增幅增幅的影响的影响6小时降水超过100mm20012001年第年第9 9号热带低压引发号热带低压引发上海局地大暴雨过程上海局地大暴雨过程Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴实验室 下垫面下垫面对登陆热带气旋对登陆热带气旋暴雨突然暴雨突然增幅增幅的影

50、响的影响控制试验控制试验和和“将杭州湾水体下垫面变为陆地的将杭州湾水体下垫面变为陆地的”敏感性试验敏感性试验模拟的模拟的850hPa850hPa相对涡度分布，相对涡度分布，V1V1、V2V2和和V3V3为造成上海强降水的主要系统（单位：为造成上海强降水的主要系统（单位：1x101x10-5-5 s s-1-1）6小时降水超过100mm20012001年第年第9 9号热带低压引发号热带低压引发上海局地大暴雨过程上海局地大暴雨过程合并合并无合并无合并Intitute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统