南海季风槽内热带气旋生成机理研究

The forecasting of the tropical cyclogenesis is in its beginning stage, which is still an important but unresolved issue in the research of tropical cyclone (TC). Because of its unique geographical location for South China Sea (SCS), there exists a higher demand for the forecasting of tropical cyclogenesis in SCS. The South China Sea summer monsoon trough (SCSSMT) is a main weather system in summer SCS, and it has significant influence on TC formation and development in summer SCS. Previous researches focus on mainly the influence of both of the SCSSMT and the Western North Pacific monsoon trough (WNPMT) on TC formation. As we know, there exists a distinct difference for the two kinds of weather systems affecting SCS and WNP separately, which determine the TC formation, evolution and the track, so it is necessary to discuss the mechanism of tropical cyclogenesis in SCSSMT individually..In this project, by using the NCEP/ECMWF final reanalysis data, we’ll analysis the large-scale background characteristics favorable for tropical cyclogenesis in SCSSMT, including the influence of intensity of SCSSMT on TC formation. And then, with the use of multi-observations data and high resolution satellite retrieval data, we’ll select some TC cases formed in SCSSMT to invest the evolution of meso-scales convective systems (MCS) and meso-scale convective vortex (MCV) during the TC formation in the special SCSSMT. As a result, we’ll put forward a possible mechanism for tropical cyclogenesis in SCSSMT. Basing on the above results, we’ll continue to design some idealized numerical simulation experiments to detect the evolution for TC formation and development in SCSSMT. Furthermore, in term of meso-scale numerical model with high spatial resolution, by selecting some real cases, we’ll make some numerical simulation experiment to study the evolution of meso-scale convective system in SCSSMT and the multi-scale interaction between meso-scale convective system and background field, to inspect the application of bottom-up and top-down theory in TC genesis in SCSSMT, to verify the mechanism for tropical cyclogenesis brought about above.

热带气旋(TC)生成的预报目前仍是TC研究中一个重要问题。南海季风槽是南海地区主要影响系统，以往研究多是将南海季风槽和西北太平洋季风槽合并在一起讨论其对TC生成的影响。但二者有着显著差别，因此有必要对南海季风槽中TC的生成单独进行研究。.本项目首先利用再分析资料，分析南海季风槽内TC生成的大尺度背景场特征及季风槽强度变化对TC生成的影响，并利用多种观测资料以及高分辨率卫星反演产品对个例开展研究，研究TC生成过程中尺度对流系统及中尺度对流涡旋的演变特征，提出可能的TC生成机制。设计理想数值试验，研究南海季风槽内TC生成的条件及演变特征。选取实际TC生成个例开展数值试验，利用高分辨率数值模式输出结果，重点讨论TC生成过程中季风槽内中尺度对流系统演变特征及其与背景场之间多尺度相互作用，探讨”Bottom-Up”以及”Top-Down”假说在南海季风槽中TC生成的适用性，验证已提出的TC生成机理。

南海季风槽是南海地区主要影响系统，有着与影响西太平洋地区热带气旋（TC）显著不同的动力系统及水热条件。有必要对南海季风槽中TC生成单独进行研究。.项目先整体上对南海季风区和西太平洋季风区TC生成与发展的大尺度环境场进行统计分析，研究了季风环流中影响热带低压发展的关键因子，探讨了涡度及垂直运动对TC生成的影响作用。进一步对南海季风槽强、弱年大尺度背景场对比分析，注意到季风槽是南海地区TC生成大尺度背景场第一模态，槽区低层的扰动、辐合以及垂直上升运动、中低层正涡度，配合200hPa高空环流明显的辐散区，是南海台风生成的有利条件，且台风生成位置常常位于大范围对流不稳定区域内，绝大部分台风生成于对流不稳定能量2000J/kg左右的区域。.有针对性的选取南海区域强、弱季风中槽台风生成个例，在成功模拟台风从无到有的生成过程后，利用高时空分辨率数值模拟结果，对TC生成的机理进行了初步研究。研究结果表明，不同季风槽强度下，TC生成前后水汽有着不同的变化，这进一步从数值模拟角度证实了低层水汽在台风生成及进一步发展中的重要作用，但不是唯一关键要素。中尺度对流涡旋（MCV）以及热塔在TC生成过程中起着重要作用，热塔内部存在着强烈的垂直上升运动，并伴随有偶极涡度对的特征，热塔内中上层温度比周围环境温度显著偏高；而MCV则是将区域内的积云对流热塔趋向于TC生成中心区域集中，一方面有利于MCV的维持或加强，另一方面，使得MCV区域总体平均湿度不断增大，涡度不断增强，有利于向TC生成的方向发展。进一步探讨了强、弱季风槽情况下bottom-up以及top-down理论在TC生成个例中的作用。指出，不同的个例可能是bottom-up起到主导作用，即中层MCV促进深对流活动组织化，深对流活动带动低层气旋性辐合发展，产生足够强的低层涡度，低层涡度通过深对流向上输送，使得中层涡度逐渐增强；也可能是TC生成过程中存在着bottom-up以及top-down之间的转换。进一步说明这两种机制不是互相排斥的，是在一定背景条件下，其中的一种机制可能更为关键。