台湾地形所致中尺度次生涡旋对热带气旋结构和强度变化影响的机理研究

作为复杂下垫面的地形，对登陆热带气旋路径、移速、结构和强度变化产生重要的影响，而对该影响作用的认识不清是影响登陆热带气旋活动预报和灾害预警的重要因素之一。热带气旋在登陆过程中，受到地形填塞和阻挡作用将产生一些中小尺度的涡或流，如山前的绕流、爬流以及山后的背风涡旋（或称山后次级低压）等，这些中小尺度涡（流）会影响热带气旋的内核结构，并引起其强度的变化，本项目将就此展开研究。由于这些涡或流基本属于中小尺度范围，对其研究需要较高分辨率的观测资料，拟利用高分辨率的多普勒雷达等资料诊断分析这些中小尺度涡或流的基本特征，并结合中尺度数值模式，同化多普勒雷达、QuikSCAT等高分辨率的观测资料来分析和研究中小尺度涡或流的产生与发展机制（以次生涡旋为研究重点），以及其对热带气旋的结构和强度变化的影响机理。研究成果将有助于理解和认识热带气旋在登陆过程中的一些地形效应，及其结构变化特征。

在项目资助下，经过项目申请人和项目成员的共同努力，项目原定研究任务已全部完成。项目组成员利用历史观测资料和数值模拟发现热带气旋过台湾岛时可在岛西侧产生副中心（或中尺度次生涡旋），且在岛西北和西南侧产生的副中心在生成机制上有明显不同。早期研究表明，当热带气旋靠近台湾岛时，其偏东气流越过台湾北部山脉时由于降压增温作用可在岛西北侧（背风侧）产生次生低压（有暖心结构的低压中心），随次生低压的发展最终成为具有暖心结构、闭合环流且有低压中心的副中心（特性与热带气旋基本一致），项目组将次生低压生成机制称为热力机制。但是，项目组发现在西南气流较强的背景条件下，当热带气旋靠近台湾东部沿海时，台风环流可以绕过北部山脉南下到达台湾海峡南部且与西南气流交汇产生辐合气流并吹向台湾南部山脉。受南部地形的阻挡可向北偏折并回流产生闭合的环流（或称次级涡旋：具有闭合环流的涡旋中心），随该次级涡旋的北上发展及热力机制中提到因偏东气流越北部山脉产生的暖空气输入，该次生涡旋也可以发展成为副中心。因此，就其生成过程而次级涡旋的产生完全不同于次生低压，而属于一种（新的）动力机制，但由于其后期发展又需要由越山气流的暖空气注入，又像是对热力机制产生副中心的一种补充。副中心对过岛热带气旋结构的重要影响是，当原有热带气旋低层中心被山脉阻挡在台湾东部且最终消亡时，随高层环流越过山脉可在岛西侧与副中心上下合并重组为新的台风，以致热带气旋过岛后的强度不会出现急剧的下降或是消亡。