熱帶氣旋生成原理

熱帶氣旋研究回顧與工作展望熱帶氣旋形成機(jī)制的經(jīng)典理論CISK理論合作加強(qiáng)理論WISHE理論目前的改進(jìn)及新的理論：

中尺度對流渦旋（MCV）渦度熱塔（VHTs）：1、通過非絕熱過程生成對流層低層的多重小尺度氣旋式PV異常，2、低層的PV異常合并，形成非對稱結(jié)構(gòu)。由深積云對流釋放的潛熱由強(qiáng)渦度錮囚在熱塔中。眼區(qū)及眼墻結(jié)構(gòu)眼區(qū)有利于形成云頂混合層（Lilly1968;Stevensetal.2003;Brethertonetal.2004）Emanuel’s(1986)的理論沒有考慮眼墻和眼區(qū)的相互作用，眼區(qū)的高濕位溫在邊界層低層外流向眼墻，Smith（2008）考慮了這個(gè)過程。眼墻的波數(shù)1非對稱性主要有兩點(diǎn)原因：（1）TC在環(huán)境場中的移動(dòng)（眼墻是近慣性穩(wěn)定的，TC在其移動(dòng)方向產(chǎn)生輻合，導(dǎo)致非對稱（Shapiro1983））；（2）大尺度環(huán)境場的風(fēng)切變。螺旋雨帶結(jié)構(gòu)下沉氣流發(fā)生在螺旋雨帶外側(cè)，與對流尺度降水相聯(lián)系，將中層的低濕位溫卷入邊界層（作為TC加強(qiáng)的剎車器），流向眼墻，穿過了外雨帶核心，大概在3km高度，是降水和蒸發(fā)的結(jié)果。在外雨帶，邊界層內(nèi)的水平渦度及切變向內(nèi)流，當(dāng)流到上升氣流處，水平渦度轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪睖u度，上升氣流將垂直渦度向上輸送，向上聚集的垂直渦度在中層加強(qiáng)了切向環(huán)流。二級(jí)眼墻的形成是因?yàn)楫a(chǎn)生了渦旋羅斯貝波(MontgomeryandKallenbach1997)，由原眼墻徑向向外傳播，在停滯半徑處（相速度與平均旋轉(zhuǎn)流相匹配），波將角動(dòng)量聚集。另外一個(gè)產(chǎn)生的原因（TerweyandMontgomery(2008)）是，在停滯半徑處（平均切向速度的徑向梯度有一種性能，對流渦度和動(dòng)能異常導(dǎo)致尺度變大以及軸對稱化形成一種氣流），該氣流導(dǎo)致表面通量加大，產(chǎn)生降水（二級(jí)眼墻）。雨帶對流和眼墻對流最大的不同之處在于雨帶對流細(xì)胞表現(xiàn)出深厚的下沉氣流，一直穿透到邊界層。邊界層結(jié)構(gòu)邊界層內(nèi)是徑向內(nèi)流，邊界層頂是外流（超梯度風(fēng)的存在（Smithetal.2008）。以前的研究表明，隨著拖曳系數(shù)的增加，TC強(qiáng)度減弱。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)隨著表面拖曳系數(shù)的增長，渦旋強(qiáng)度和最大強(qiáng)度不斷增長，直到達(dá)到一個(gè)闕值，才會(huì)出現(xiàn)減弱。

研究所關(guān)注的問題眼墻非對稱性主要是由TC移動(dòng)及垂直風(fēng)切變引起的：1、絕熱渦度中，垂直移動(dòng)非對稱性與渦旋傾斜有關(guān)以。開始，上升運(yùn)動(dòng)發(fā)生在下傾方向，隨后當(dāng)平均渦旋流沿著等熵面移動(dòng)，垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)移到右側(cè)（(Jones1995;WangandHolland1996;FrankandRitchie1999).）2、非絕熱渦度中，上升運(yùn)動(dòng)發(fā)生在順切變方向，或者左側(cè)，而降水發(fā)生在順切變左側(cè)（WangandHolland1996;FrankandRitchie1999,2001）。非對稱性可以在沒有渦旋傾斜的情況下發(fā)生（Reasoretal.2000）。當(dāng)存在傾斜時(shí)，上升氣流與傾斜方向一致（Rogersetal.2003;Braunetal.2006;Wuetal.2006）。3、當(dāng)渦旋在單向切變中，順切變方向的低層內(nèi)流和高層外流產(chǎn)生低層輻合和高層輻散，以及深垂直上升。海洋在非對稱結(jié)構(gòu)中的作用TC引起的非對稱降溫，主要發(fā)生在渦旋后部，引起了熱通量輸送的減少，Zhu等在2004年研究發(fā)現(xiàn)，海面非對稱降溫使得眼墻處最大上升氣流由右后方，轉(zhuǎn)移到前部。近年來，海洋對TC眼墻非對稱性影響的研究，很少有人關(guān)注。我的主要工作：（1）在月底前建立好三向耦合模式；（2）展開海洋對TC眼墻非對稱性的研究，主要從以下幾個(gè)方面著手：1、海溫非對稱性對TC眼墻結(jié)構(gòu)的影響；2、兩種海洋飛沫對