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东北方向登陆的初夏孟加拉湾风暴是影响云南雨季开始的重要系统,由于孟湾风暴登陆后强度结构变化与风暴减弱消失关系密切,但这方面的研究甚少,而预报业务却非常需要;同时,仅靠观测资料来分析研究风暴结构变化,空间和时间分辨率有限,必须利用中尺度数值模式来进行模拟,尤其是针对地形和冷空气的作用。本论文在总结前人工作的基础上,利用MM5数值模拟结果和NCEP分析场,对孟加拉湾风暴个例登陆前后的水平流场、垂直流场以及热力和动力特征量进行分析,分析研究其结构变化特征;在此次基础上对数个个例进行合成分析,分析研究其共性特征;同时,改变模式地形和加入冷空气进行敏感性试验,讨论地形和冷空气对风暴的作用和对降水的影响。通过这些研究,得到了如下一些有意义的结论:
(1)利用MM5V3中尺度数值模式对2003年5月、2006年4月及2007年5月三个孟湾风暴个例进行模拟,比较了风暴中心路径的模拟值和实况值,分析了风暴在海上及登陆前后的流场、动力场和热力场结构。风暴中心的模拟路径虽然与实况路径有一定的误差,但总移动趋势相同,表明模式对本个例的模拟预报有一定的参考作用。孟湾风暴登陆前后,水平流场主要表现为基本对称的圆形气旋性环流演变为西风带上的低压槽,气旋性流入层不断降低。垂直流场则表现上升气流达到的高度降低,一些顺时针和逆时针次级环流消失。动力结构和热力结构由于受到地形摩擦的作用,孟湾风暴登陆后的结构发生一系列改变。
(2)使用NCEP再分析资料对2002年5月、2003年5月、2006年4月和2007年5月四个孟湾风暴个例进行合成分析,找到孟湾风暴的一些共性,对于了解和研究孟湾风暴的结构及其预报有很重要的作用。孟湾风暴登陆过程中,风暴由一个深厚系统逐渐减弱为一个浅薄系统。对合成孟湾风暴垂直结构的分析表明,孟湾风暴在登陆过程中,由于受到底层地形影响,垂直流场由垂直上升运动变为高空向东向北倾斜上升运动,造成TS向东北方向移动,这种动力不对称性结构对诊断孟湾TS的移动方向是具有参考价值的。通过分析合成孟湾风暴的环境风垂直切变表明,随着风暴的登陆,风暴中心附近的风垂直切变经向梯度减小,风暴减弱,且风暴强度随着风垂直切变的增大而减弱,强度在登陆前达到最大值,之后受到逐渐增强的风垂直切变作用,TS强度开始减弱。
(3)通过不同地形高度敏感试验发现,地形对风暴强度减弱明显,风暴强度的变化从而影响移动速度的变化,强度越弱,移动速度越快。通过分析三种方案模拟的动力结构发现,地形摩擦作用时风暴减弱明显,垂直方向产生倾斜作用,使风暴变为斜压结构,且随地形高度降低,斜压程度降低。风暴登陆前,大地形对风暴的垂直结构有间接的影响;登陆后,地形抬升作用明显。通过分析三种方案模拟的累计降水量表明,风暴在登陆时受到地形的阻挡和摩擦减弱及抬升增强的双重作用。
(4)通过在风暴初始场中加入冷空气进行模拟试验,通过分析两种试验的降水发现,冷空气一方面减弱风暴强度,增强风暴外围降水强度,另一方面强的冷空气会削弱风暴外围降水强度。