“海棠”台风(2005)结构对其降水影响的Q矢量分解研究

【摘要】：基于WRF模式对2005年第5号台风"海棠"登陆降水过程的成功模拟结果,并将修改后的非地转干Q矢量(QN)沿以等高线为参照线的自然坐标系进行分解(简称为PG分解),且所得各项分别为NalstQ矢量(沿流伸展项)、NcurvQ矢量(曲率项)、NshdvQ矢量(切变平流项)及NcrstQ矢量(穿流伸展项)。本文首次尝试利用QN矢量PG分解,来定量揭示台风结构对台风降水和台风雨强差异形成的影响作用。结果表明:(1)尽管在台风登陆过程中一直都有降水发生,但在台风登陆过程的不同阶段,对台风降水发生起主要贡献作用的台风结构因子是不同的。在台风登陆过程前12小时期间,对降水贡献相对最为显著的为NshdvQ,其次是NalstQ和NcrstQ,而NcurvQ的贡献最小;在后12小时期间,对降水贡献相对最为显著的为NcrstQ,其次是NcurvQ,NshdvQ的贡献列第三,而NalstQ的贡献最小。(2)对于NalstQ、NcurvQ、NshdvQ及NcrstQ来讲,它们对台风降水发生的贡献都存在明显时、空变化。(3)在台风登陆降水过程中,暴雨、大暴雨及特大暴雨之间雨强一直存在明显差异,但每个时刻对雨强差异形成有贡献的台风结构因子是不同的。相对来讲,NcurvQ对暴雨、大暴雨及特大暴雨之间雨强差异形成的贡献最为显著,NalstQ与NcrstQ的贡献情况较为接近,而NshdvQ的贡献则相对最小。通过QN矢量PG分解诊断分析,可以清楚地发现,在整个登陆台风降水过程中,同一种台风结构因子在台风登陆不同阶段对台风降水的贡献不同,且对不同级别降水之间雨强差异形成的贡献也不同;在同一时刻,不同台风结构因子对台风降水的贡献不同,且对不同级别降水之间雨强差异形成的贡献也不同。通过QN矢量PG分解研究,不仅可以定量揭示出在登陆台风降水不同阶段,不同台风结构因子对台风降水的贡献是不同的,同时也可以定量揭示出,不同台风结构因子对于不同级别降水强度差异形成的贡献也是不同的。尽管在台风登陆期间一直都有降水发生,且不同级别降水之间一直都存在雨强差异,但是,每时每刻促进台风降水发生及不同级别降水之间雨强差异形成的台风结构因子并非相同。这些是总的QN矢量难以揭示的潜在物理机制,也正是进行QN矢量PG分解研究的魅力所在。