南极普里兹湾中尺度气旋活动特征与空间结构研究

Due to the small scale in spatial and temporal, Antarctic mesoscale cyclones are difficult to forecast, and its understanding is far less than the synoptic-scale cyclones. Few studies were carried out for the structural characteristics and activity characteristics of mesoscale cyclones in the East Antarctic Prydz Bay. This project intends to identify the cloud system and the performance in the satellite images of mesoscale cyclones in Prydz Bay with the MODIS visible, multispectral infrared and water vapor channels; with the high resolution MODIS data, the relationship between mesoscale cyclones and various marine meteorological elements will be studied; the impact factor of the Prydz Bay-scale cyclone activity will be analyzed by polar mesoscale numerical model Polar WRF; by the use of the weather chats, the development in large-scale circulation patterns and finally the characteristics of the mesoscale cyclone activity in the Prydz Bay will be clear. With the convective clouds from the microwave radiation data of the polar orbit satellites, and mesoscale cyclone cases simulation from polar mesoscale numerical model Polar WRF, the structure of mesoscale cyclones in Prydz Bay will finally be clarified.

南极中尺度气旋由于时空尺度较小而给预报带来较大困难，人们对其了解也远少于天气尺度的气旋。现今国际上对于东南极普里兹湾中尺度气旋的结构特点和活动特征的研究极少。本项目拟利用普里兹湾海域MODIS可见光、红外及水汽多光谱通道图像对气旋云系进行识别，根据MODIS遥感数据研究中尺度气旋与各海洋气象要素场的关系；利用极地中尺度大气数值模式Polar WRF，研究普里兹湾中尺度气旋活动的影响因子；结合天气形势图，分析中尺度气旋发生发展消散的大尺度环流形势，阐明普里兹湾海域中尺度气旋的活动特征。利用极轨卫星微波辐射数据和Polar WRF中尺度模式，分析研究普里兹湾中尺度气旋的对流云系，最终阐明普里兹湾海域中尺度气旋的空间结构。

近年来，国际上极地气象研究领域开始关注南极中尺度气旋，但对于其空间结构和活动特征很少涉及。本项目基于国际研究前沿，开展普里兹湾中尺度气旋活动特征和空间结构研究。将极地中尺度大气数值模式、卫星遥感资料、再分析资料以及天气形势实况图相结合，研究了普里兹湾中尺度气旋在卫星云图上的表现特征及其与各海洋气象要素场的关系，分析了有利于中尺度气旋发生发展消散的大尺度环流形势；利用极地中尺度大气数值模式，进行了普里兹湾中尺度气旋个例的模拟。.结果表明，普里兹湾中尺度气旋的活动受海冰的影响较明显，夏季进入或生成于该地区的气旋数量明显多于冬季，但冬季的中尺度气旋移动距离、移动速度都高于夏季，与冬季中尺度气旋强度的增加有密切关系。中尺度气旋所在区域出现锋面结构后，斜压不稳定能量在气旋中心和锋面附近不断积聚，直至气旋成熟。气旋内部相对湿度较高而气温较低，这种分布特征可从海平面向上延续至约500m至2km的高度。.本项目对普里兹湾中尺度气旋的数量统计、移动特征分析和空间结构研究，体现了多学科、多技术手段的交叉与融合，有助于深入认识普里兹湾海域的气旋活动规律和气候特征，进而对理解南极沿岸的特殊气候状况提供有益的参考。