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热带气旋是全球最具破坏性的自然现象之一。由于热带海洋上观测资料的稀缺和热带气旋系统本身发生发展的复杂性,热带气旋生成机制研究领域至今仍然存在很多未解之谜。而西北太平洋上绝大多数的热带气旋又生成于季风槽中,因此季风槽中热带气旋的生成机制具有重要的科学价值和现实意义。
以往关于季风槽内TC生成的研究工作,在大尺度方面多为统计分析或合成分析,很难考查到各种因子之间的协调过程和作用机理;在中尺度触发机制方面则往往只是关注中尺度过程本身,忽略了TC生成阶段不同尺度影响因子之间的内在联系和相互作用的物理过程。本文选取台风榴莲(2001)作为南海季风槽中生成TC的典型个例,利用多种观测资料以及长达4.5天(2001年6月27日00时至7月1日12时)的WRF(Weather Research and Forecasting)模式三重嵌套高分辨率(36km/12km/4km)模拟结果,全面细致地分析了南海季风槽中生成的台风榴莲(2001)生成初期大尺度环境场的演变特征,并以大尺度背景调整转折对应中尺度特征出现的几个关键的时间点为线索,探究了TC生成过程中天气尺度过程与中尺度过程的相互作用。另外,研究也重点关注了榴莲从对流层中层的中尺度扰动发展为低层风暴尺度的热带低压的中尺度触发过程,发现了榴莲生成初期的中尺度涡旋合并现象,并考查了这种中尺度合并现象的动力学和热力学特征及其对于触发榴莲生成的重要作用。最后通过敏感性试验(WV1和WV2试验)初步验证了涡旋合并过程对榴莲生成的关键作用,也进一步分析了两个涡旋对于榴莲的生成各自具有何种程度的作用。主要研究结论有:
(1)对于热带气旋榴莲的生成,水平风速的垂直切变是最具指示意义的大尺度环境因素;
(2)后来生成的季风槽中的中层中尺度涡旋V2对榴莲的生成起主导作用,预先存在的东部低层涡旋V1则起了辅助作用。它们的最终叠加合并触发了台风榴莲的生成;
(3)榴莲生成过程中,中层涡旋向低层风暴的转变过程是自下而上的。