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《第七次全国动力气象学术会议论文摘要》2009年
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热带气旋尺度涡旋中不稳定的研究

黄泓  张铭  
【摘要】:本文从一个柱坐标下无粘绝热的滞弹性方程组出发,推导得到了热带气旋尺度基流不随高度变化的涡旋中不稳定斜压扰动增长率和相速分布的半圆定理,发现该涡旋中不稳定斜压扰动增长率和相速分布在复平面上以原点为圆心、以环境参数所决定半径的上半圆内。本文还对该不稳定扰动的上界作了估计,结果显示基本气流廓线对于增长率上界的取值非常重要。基本气流的最大风速越大、基本气流旋转越快,则此时该增长率就越大。基本气流的惯性参数以及基本气流的绝对涡度的最大值的增大会使扰动增长率增大。从这个结论可以看出,即使在靠近赤道,地转参数f近似为零的地方,不稳定扰动的增长率也会随着基本气流的角速度和相对涡度峰值的增大而增大。这也从某种意义上解释了为什么热带扰动在北纬5°以内的近赤道地区也可能发展成台风。基本气流的绝对涡度的径向梯度的最大值越大,则不稳定扰动的增长率越大,由此可以看出热带气旋的发展与涡旋Rossby波的径向传播密切相关。基流场的静力稳定度对不稳定扰动增长率上界的增长有正贡献,因为静力稳定度越大,则积聚的不稳定能量越大,因此一旦不稳定发生,则大量的不稳定能量释放会使扰动迅速发展。涡旋的水平尺度越大、扰动的垂直尺度越小(k越大),不稳定扰动增长率的上界就越大,这也说明斜压性强的扰动其增长率大。由此可知热带气旋尺度涡旋中低波数的扰动发展迅速,实际热带气旋中以1-3条螺旋臂的居多也与此相吻合。

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