研究生讲课教案-天气动力学与诊断分析10课件.pptx

1、天气动力学与诊断分析(11)改进的调和改进的调和-余弦谱方法在余弦谱方法在台风台风、暴雨、暴雨诊断分析中的应用诊断分析中的应用有限区域流函数和速度势求解问题的调和有限区域流函数和速度势求解问题的调和-余弦展开的必要条件：余弦展开的必要条件：2,00RnRdxdydsndxdyVds2,00RnRdxdydsnDdxdyVds 通常在较大的研究区域内，上述条件均可认为成立。通常在较大的研究区域内，上述条件均可认为成立。但是研究中小尺度系统时，区域不能太大，这个条件不易但是研究中小尺度系统时，区域不能太大，这个条件不易满足，需要改进。满足，需要改进。即：流函数和速度势的即：流函数和速度势的法向分量

2、沿闭合边界法向分量沿闭合边界 的线积分的线积分必须等于零，并且它的必须等于零，并且它的Laplace算子在该闭合区域算子在该闭合区域R内的内的面积分也为零。面积分也为零。调和调和-余弦展开方法存在的问题余弦展开方法存在的问题改进的调和改进的调和-余弦函数系列谱展开方法余弦函数系列谱展开方法mhi (2.1)在矩形区域在矩形区域R R中，其边界表示为：中，其边界表示为：WSEN在边界条件在边界条件(5)和和(6)下求解方程下求解方程(3)和和(4)中的流函数中的流函数和和速度势速度势的问题可以用调和的问题可以用调和-sine/cosine系列展开的方法系列展开的方法来求解来求解 mhihhii

3、，和和 ，分别表示流函数和速度势，分别表示流函数和速度势的平均部分、调和部分和内部部分。的平均部分、调和部分和内部部分。mm2dxdy(2()xyRdsLLnn(2.2)(2.3)mm流函数和速度势平均部分流函数和速度势平均部分 满足方程：满足方程：(2.5)mmD 和和 被认为是区域平均的涡度和散度。被认为是区域平均的涡度和散度。2(2()xyRdxdydsLLnn(2.4)其边界条件为其边界条件为Dirichlet边界，即：边界，即：|0m|0m22mmRdxdy用双傅立叶用双傅立叶sine函数系列展开，可得到方程函数系列展开，可得到方程(2.4）和（）和（2.5)的解。的解。22mmRd

4、xdyDamihamih其边界条件是其边界条件是Dirichlet/Neumann边界。用双傅立叶边界。用双傅立叶sine/cosine函数系列展开，很容易得到方程函数系列展开，很容易得到方程(3.2)和和(3.3)的解。的解。2i2iD(3.2)(3.3)ii内部部分内部部分 和和 满足：满足：流函数和速度势内部部分分量的和变为：流函数和速度势内部部分分量的和变为：iiIIIUuuyx iiIIIVvvxy(3.4)IUIV 和和 被认为是风场的内部风分量，简称为内部风。被认为是风场的内部风分量，简称为内部风。根据根据(3.1)到到(3.4)，流函数和速度势的调和部分必定满足，流函数和速度势

5、的调和部分必定满足:20h20h 在有限区域在有限区域R R里，总的风场和内部风的差就是外部风：里，总的风场和内部风的差就是外部风：从从(3.1)，外部风能被流函数和速度势的调和部分表示：，外部风能被流函数和速度势的调和部分表示：,hhEEEUUUyx,hhEEEVVVxy EImVVVVEImUUUUhhEtVnshhEnVsn这样，耦合边界可以重新写为：这样，耦合边界可以重新写为：个例个例：2006年年8月月 Saomai 台风台风 改进的调和改进的调和-余弦方法分解结果与余弦方法分解结果与其它方法分解结果差别的对比其它方法分解结果差别的对比理查逊方法理查逊方法改进的调和改进的调和余弦方法

6、余弦方法加速利布曼方法加速利布曼方法20062006年年8 8月月8 8日日0000时时 850hPa 850hPa 三种方法重建全风场与原始全风场之差三种方法重建全风场与原始全风场之差理查逊方法理查逊方法加速利布曼方法加速利布曼方法20062006年年8 8月月8 8日日0000时时 850hPa 850hPa 三种方法重建纬向风与原始纬向风之差三种方法重建纬向风与原始纬向风之差改进的调和改进的调和余弦方法余弦方法理查逊方法理查逊方法调和调和余弦方法余弦方法加速利布曼方法加速利布曼方法20062006年年8 8月月8 8日日0000时时 850hPa 850hPa 三种方法重建径向风与原始三

7、种方法重建径向风与原始径向径向风之差风之差改进的调和改进的调和余弦方法余弦方法个例一：个例一：2006年年7月月 Bilis 台风台风个例二：个例二：2006年年8月月 Saomai 台风台风个例三：个例三：2008年年7月月 台风台风Fung-Wong 调和调和-余弦方法分解结果在台风风场余弦方法分解结果在台风风场分析中的应用分析中的应用2006 BILIS 台风2006年年7月月14日日12时时 Bilis台风台风 925hPa风场分布风场分布全风场全风场无辐散风无辐散风无旋风无旋风2006年年7月月14日日00时时Bilis台风台风 无旋风分量分布无旋风分量分布850 hPa700 hP

8、a20062006年年7 7月月1414日日0000时时 850hPa Bilis850hPa Bilis台风台风旋转风旋转风(左左)及辐散风及辐散风 (右右)分布，彩色阴影区为垂直运动。分布，彩色阴影区为垂直运动。20062006年年7 7月月1414日日0000时时 925hPa Bilis925hPa Bilis台风台风辐散风与辐散风与TRMMTRMM卫星反演降水分布卫星反演降水分布3小时平均降水率6小时平均降水率Bilis Bilis 台风简介台风简介 BilisBilis在其发展移动过程中在其发展移动过程中，强度不强，最大风速仅，强度不强，最大风速仅在在7 7月月1212日日1212

9、时到时到1414日日0000时时达到达到31m s-131m s-1，在，在1414日日1212时时登陆以后减弱到登陆以后减弱到20 m s-120 m s-1，最低中心气压也只达到，最低中心气压也只达到975hPa975hPa，但是登陆后，在，但是登陆后，在西行过程中，其残涡西行过程中，其残涡(remnant)(remnant)不消，在陆地不消，在陆地上维持了上维持了4d4d之久，造成福之久，造成福建、江西、湖南和广西等建、江西、湖南和广西等省大面积的暴雨洪涝灾害省大面积的暴雨洪涝灾害，尤其在，尤其在1414日日1818时以后出时以后出现了明显的暴雨强度增强现了明显的暴雨强度增强现象。现象。

10、Bilis的移动路径和强度变化的移动路径和强度变化Bilis登陆后降水增幅过程登陆后降水增幅过程（6小时累积降水，阴影区：大于小时累积降水，阴影区：大于30mm）14日12时14日18时15日00时15日06时15日12时15日18时降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅Bilis登陆以后受到西太平洋副热带高压、登陆以后受到西太平洋副热带高压、北方大陆高压坝和低纬高压环流包围，北方大陆高压坝和低纬高压环流包围，大陆高压东南缘的东北气流、副高西缘大陆高压东南缘的东北气流、副高西缘的偏南气流和低纬高压北侧的西南气流的偏南气流和低纬高压北侧的西南气流互相衔接，使互相衔接，使Bilis气旋性

11、环流得以长久维气旋性环流得以长久维持，并向西南方向缓慢移动。持，并向西南方向缓慢移动。7月13日12时7月14日12时7月15日12时500 hPa高度场高度场(图中粗实线为图中粗实线为588 dagpm等值线等值线)冷空气的激发作用有利于暴雨加强负距平负距平正距平850hPa850hPa风场风场(阴影区为阴影区为全风速大全风速大于于12m/s）850hPa水汽通量（阴影区大于15 g/(s.hPa.cm)2006年7月14日18时低纬西南季风活跃引起暴雨增幅850hPa水汽通量散度越赤道气流急西南季风异常活跃，把来自热带海越赤道气流急西南季风异常活跃，把来自热带海洋的大量水汽注入到减弱后的洋

12、的大量水汽注入到减弱后的Bilis低压环流中，低压环流中，随着随着Bilis西移，西南季风明显北抬，导致暖湿气西移，西南季风明显北抬，导致暖湿气流可直接输送到台风南侧的华南地区，使流可直接输送到台风南侧的华南地区，使Bilis环环流具有明显的南北不对称，这在垂直运动、涡度流具有明显的南北不对称，这在垂直运动、涡度、散度和相当位温等物理量场上也有很好体现，、散度和相当位温等物理量场上也有很好体现，Bilis以南地区具有良好的动力和水汽条件，引起以南地区具有良好的动力和水汽条件，引起Bilis登陆后中心以南地区降水强、范围广，而中登陆后中心以南地区降水强、范围广，而中心以北地区降水弱、范围小的降水

13、分布特点。心以北地区降水弱、范围小的降水分布特点。900 hPa全风场（实线及阴影区：全风速大于全风场（实线及阴影区：全风速大于15m/s的区域）分布的区域）分布(a)7月月14日日12时；时；(b)7月月14日日18时；时；(c)7月月15日日00时时;(d)7月月15日日06时；时；(e)7月月15日日12时；时；(f)7月月15日日18时时.(a)(e)(b)(c)(d)(f)降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅900 hPa无辐散风（实线及阴影区：无辐散风速大于无辐散风（实线及阴影区：无辐散风速大于15m/s的区域）分布的区域）分布(a)7月月14日日12时；时；(b)7月

14、月14日日18时；时；(c)7月月15日日00时时;(d)7月月15日日06时；时；(e)7月月15日日12时；时；(f)7月月15日日18时时.(a)(e)(b)(c)(d)(f)降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅降水增幅900 hPa无旋风（实线及阴影区：无辐散风速大于无旋风（实线及阴影区：无辐散风速大于8m/s的区域）分布的区域）分布(a)7月月14日日12时；时；(b)7月月14日日18时；时；(c)7月月15日日00时时;(d)7月月15日日06时；时；(e)7月月15日日12时；时；(f)7月月15日日18时时.(a)(e)(b

15、)(c)(d)(f)降水增幅降水增幅BilisBilis台风降水增幅前后台风降水增幅前后900hPa900hPa上全风场上全风场(左左)及辐散风及辐散风(右右)的分布的分布阴影区分别为风速大于阴影区分别为风速大于15m/s(15m/s(全风场全风场)和和8m/s(8m/s(辐散风辐散风)的区域的区域7 7月月1515日日0000时时全风场全风场沿沿AB的辐散的辐散风速及垂直速风速及垂直速度剖面度剖面（彩色阴影区（彩色阴影区为辐散风大于为辐散风大于8m/s）7月月14日日12时时7月月15日日00时时低层辐合加强利于垂直运动发展，强垂直运动把低层暖湿气流抬升到高层,产生凝结和潜热释放,使大气中的

16、积云对流发展并变暖,在增强高空辐散同时,也有利于低压环流维持及强降雨的产生。暴雨区平均的暴雨区平均的6h累积降水（直方图，单位累积降水（直方图，单位:mm）、全风速（兰）、全风速（兰色虚线）、无旋转风速（红色实线）、无辐散风速（绿色点线色虚线）、无旋转风速（红色实线）、无辐散风速（绿色点线）、散度（黄色叉线）及垂直速度（橙色点点虚线）、散度（黄色叉线）及垂直速度（橙色点点虚线）时间演变（时间演变（900 hPa）特征量 7月14日18时 7月15日06时 增加百分比 原始风速(m/s)9 1344%无辐散风速(m/s)5740%无旋转风速(m/s)49125%散度(s-1)-1.510-4-2

17、10-4 33%Bilis台风台风7月月14日日18时至时至15日日06时沿时沿25N辐合最强处辐合最强处的风速及散度变化的风速及散度变化Bilis台风登陆西行过程中，于台风登陆西行过程中，于14日日18时开始，至时开始，至15日日12时出现明显的时出现明显的暴雨增幅现象。在暴雨增幅前后时段，暴雨区的全风场及无辐散风暴雨增幅现象。在暴雨增幅前后时段，暴雨区的全风场及无辐散风分布变化强度小于无旋风。具体表现为：暴雨增幅前，分布变化强度小于无旋风。具体表现为：暴雨增幅前，Bilis低层西南低层西南部的无旋风速加强，辐合中心与部的无旋风速加强，辐合中心与Bilis中心逐步靠近，垂直上升运动加中心逐步

18、靠近，垂直上升运动加强；在暴雨增幅期间，强；在暴雨增幅期间，Bilis西南部的低层和高层的无旋风速都一致持西南部的低层和高层的无旋风速都一致持续加强。这种无旋风场上的变化与暴雨强度变化有很好的相关性，续加强。这种无旋风场上的变化与暴雨强度变化有很好的相关性，即：无旋风在即：无旋风在Bilis西南部的增强及辐合增强与该区域暴雨的增强相对西南部的增强及辐合增强与该区域暴雨的增强相对应，暴雨增幅的时段与高低层无旋风的风速加大和辐合增强是一致应，暴雨增幅的时段与高低层无旋风的风速加大和辐合增强是一致的。对暴雨增幅起主导作用的是无旋风的变化及其引起的散度变化的。对暴雨增幅起主导作用的是无旋风的变化及其引

19、起的散度变化。无旋风速及辐合增强时，暴雨增强并维持；无旋风及辐合减弱后。无旋风速及辐合增强时，暴雨增强并维持；无旋风及辐合减弱后，暴雨强度逐渐减弱。无辐散风强度变化与暴雨强度变化相反，而，暴雨强度逐渐减弱。无辐散风强度变化与暴雨强度变化相反，而全风速在暴雨增幅前主要由无旋风决定，暴雨减弱阶段主要由无辐全风速在暴雨增幅前主要由无旋风决定，暴雨减弱阶段主要由无辐散风决定，对无旋风及无辐散风的分析能更加明显的揭示出暴雨增散风决定，对无旋风及无辐散风的分析能更加明显的揭示出暴雨增幅时期风场的具体变化。相对于全风场分析，无辐散风和无旋风能幅时期风场的具体变化。相对于全风场分析，无辐散风和无旋风能提供更多

20、的风场结构变化与暴雨增幅的关系，这对于预报和分析登提供更多的风场结构变化与暴雨增幅的关系，这对于预报和分析登陆台风的风雨分布有一定的促进作用。陆台风的风雨分布有一定的促进作用。原风场风速时间序列暴雨增幅区暴雨增幅区(24-26N，114-16E)旋转风风速时间序列辐散风风速时间序列总动能时间序列暴雨增幅区动能时间序列暴雨增幅区动能时间序列旋转风动能时间序列辐散风动能时间序列旋转风动能方程：辐散风动能方程：总位能方程：辐散风动能与旋转风动能转换项：总位能与辐散风动能转换项：辐散风动能与旋转风动能转换的时间序列有效位能与辐散风动能转换的时间序列暴雨增幅区暴雨增幅区暴雨增幅和维持过程中，高层和低层都

21、存在无辐散风动能和位能向无旋风动能的转化，是无旋风增强的主要原因。2006 SAOMAI 台风 0608号台风号台风“桑美桑美”是建国以来登陆我国大陆最是建国以来登陆我国大陆最强的台风，它具有中心气压特别低、风速特别大、强的台风，它具有中心气压特别低、风速特别大、降雨特别集中，同时兼有在近海强度突然增强和登降雨特别集中，同时兼有在近海强度突然增强和登陆后强度急剧减小的特点。陆后强度急剧减小的特点。2006年年8月月8日日12时时Saomai台风台风 925hPa风场分布风场分布全风场全风场无辐散风无辐散风无旋风无旋风2006年年 Saomai台风台风 850 hPa风场分布风场分布8月月8日日

22、12时时8月月9日日12时时8月月10日日12时时“桑桑美美”散散度度垂垂直直分分布布特特征征图图1 1 沿台风中心散度的纬向垂直剖面图（单位：沿台风中心散度的纬向垂直剖面图（单位：10-5s-1）,纵坐标为气压纵坐标为气压(单位：单位：hPa),横坐标为纬度。横坐标为纬度。a：急剧增强前：急剧增强前12h(2006年年8月月8日日20时时)；b：急剧增强时刻：急剧增强时刻(2006年年8月月9日日08时时)；c：急剧减弱前：急剧减弱前18h(2006年年8月月10日日02时时)；d：急剧减弱时刻：急剧减弱时刻(2006年年8月月10日日20时时)。深色阴影区表示散度。深色阴影区表示散度5 5

23、10-5s-1；浅阴影区表示散度；浅阴影区表示散度-5-510-5s-1；图低；图低端黑色三角形代表各时刻台风中心位置。端黑色三角形代表各时刻台风中心位置。图图1 1表明，在表明，在“桑美桑美”台风急剧增强过程中（图台风急剧增强过程中（图1a1a、1b1b），台），台风环流区风环流区1000hPa1000hPa到到500hPa500hPa散度以负值（风场辐合）为主，散度最散度以负值（风场辐合）为主，散度最小值位于小值位于650hPa650hPa，基本维持在，基本维持在-10-101010-5-5s s-1-1，但是从台风急剧增强前，但是从台风急剧增强前12h12h到急剧增强时刻，在到急剧增强时

24、刻，在850hPa850hPa附近出现了一个小的散度正值区，附近出现了一个小的散度正值区，对应着比较弱的风场辐散，间断了对应着比较弱的风场辐散，间断了1000hPa1000hPa至至500hPa500hPa中低层辐合结中低层辐合结构（图构（图1a1a），随着这个小的辐散区逐渐转变为风场辐合区，），随着这个小的辐散区逐渐转变为风场辐合区，“桑美桑美”的低层辐合结构得到很大加强，散度小于的低层辐合结构得到很大加强，散度小于-10-101010-5-5s s-1-1的范围扩大的范围扩大，1000 hPa1000 hPa至至500 hPa500 hPa有完整的中低层辐合柱形成（图有完整的中低层辐合柱形

25、成（图1b1b）。与此）。与此同时，同时，“桑美桑美”台风中高层（台风中高层（500 hPa500 hPa至至300 hPa300 hPa）辐散也加强，散）辐散也加强，散度中心从度中心从5 51010-5-5s s-1-1增强到增强到10101010-5-5s s-1-1，与低层辐合和高层辐散加强，与低层辐合和高层辐散加强对应的对应的“桑美桑美”台风的风场强度也急剧加强。台风的风场强度也急剧加强。在在“桑美桑美”急剧减弱的过程中（图急剧减弱的过程中（图1c1c、1d1d），台风环流区低层），台风环流区低层辐合层顶从急剧增强过程中的辐合层顶从急剧增强过程中的500hPa500hPa附近下降到了附

26、近下降到了700hPa700hPa，虽然此，虽然此时低层辐合区的范围和强度较时低层辐合区的范围和强度较“桑美桑美”台风急剧增强过程有所加强台风急剧增强过程有所加强，但由于低层辐合区厚度变浅薄，不利于台风内部对流发展，这可，但由于低层辐合区厚度变浅薄，不利于台风内部对流发展，这可能是导致能是导致“桑美桑美”台风减弱的原因之一。台风减弱的原因之一。图图2 950 hPa无旋转风分量无旋转风分量(单位：单位：m/s)。a：急剧增强前：急剧增强前12h(2006年年8月月8日日20时时)；b：急剧增强时刻：急剧增强时刻(2006年年8月月9日日08时时)。(散度深色阴影区散度散度深色阴影区散度5 51

27、0-5s-1；浅阴影区散度；浅阴影区散度-5-510-5s-1；粗实线方框；粗实线方框表示距台风中心上下左右都为表示距台风中心上下左右都为3个经纬格距的区域，以此表示个经纬格距的区域，以此表示“桑美桑美”涡旋区涡旋区域，方框中的台风符号代表此时域，方框中的台风符号代表此时“桑美桑美”中心位置中心位置)由图由图2 2可以看到，可以看到，“桑美桑美”急剧增强过程中，从急剧增强过程中，从8 8月月8 8日日2020时时到到8 8月月9 9日日0808时时，950 hPa950 hPa上风场辐合不断增强，可以看到大量的无旋上风场辐合不断增强，可以看到大量的无旋转风分量汇入转风分量汇入“桑美桑美”内部，

28、但是在内部，但是在“桑美桑美”的中心，相对来说的中心，相对来说是一个辐合很弱的区域，是一个辐合很弱的区域，“桑美桑美”低层辐合最强中心位于台风外低层辐合最强中心位于台风外围。围。“桑美桑美”急剧增强前急剧增强前12h12h（图（图2a2a），风场辐合最强区出现在台），风场辐合最强区出现在台风北侧和西侧，南侧和东侧相对较弱；至台风急剧增强时刻（图风北侧和西侧，南侧和东侧相对较弱；至台风急剧增强时刻（图2b2b），风场辐合最强区呈环状分布，台风东部地区辐合较弱，其），风场辐合最强区呈环状分布，台风东部地区辐合较弱，其它地区辐合相对较强，具有非对称的特点，这是由于台风内部尺它地区辐合相对较强，具有非

29、对称的特点，这是由于台风内部尺度更小更强的对流体造成的。另外，将无旋转风和散度场（图度更小更强的对流体造成的。另外，将无旋转风和散度场（图2a,2a,b b中的阴影区）进行对比可知，台风中的阴影区）进行对比可知，台风“桑美桑美”散度负值区与无旋转散度负值区与无旋转风场辐合有较好的对应关系。风场辐合有较好的对应关系。图图3 850 hPa无旋转风分量无旋转风分量(单位：单位：m/s)。a：急剧增强前：急剧增强前12h(2006年年8月月8日日20时时)；b：急剧增强时刻：急剧增强时刻(2006年年8月月9日日08时时)。(散度深色阴影区散度散度深色阴影区散度5 510-5s-1；浅阴影区散度；浅

30、阴影区散度-5-510-5s-1；粗实线方框表；粗实线方框表示距台风中心上下左右都为示距台风中心上下左右都为3个经纬格距的区域，以此表示个经纬格距的区域，以此表示“桑美桑美”涡旋区域涡旋区域，方框中的台风符号代表此时，方框中的台风符号代表此时“桑美桑美”中心位置中心位置)850 hPa 850 hPa上，无旋转风分量在台风急剧增强前上，无旋转风分量在台风急剧增强前12h12h（图（图3a3a）、）、前前6h6h（图略）都表现出风场辐散的特征，当该层次上的无旋转风（图略）都表现出风场辐散的特征，当该层次上的无旋转风分量在台风所在区域出现辐合时，分量在台风所在区域出现辐合时，“桑美桑美”台风急剧增

31、强（图台风急剧增强（图3b3b）。无旋转风分量有一个明显的从辐散到辐合的转变，与之前分）。无旋转风分量有一个明显的从辐散到辐合的转变，与之前分析的该层次散度场上表现出的从正值到负值的转变一致（图析的该层次散度场上表现出的从正值到负值的转变一致（图1a1a、b b）。但是，急剧增强前）。但是，急剧增强前12h12h（图（图3a3a阴影区），散度场上基本上没有阴影区），散度场上基本上没有什么表现，看不出明显的辐散特征，到急剧增强时（图什么表现，看不出明显的辐散特征，到急剧增强时（图3b3b阴影区阴影区），除外围有一辐合环外，靠近台风中心内部散度场为正负相间），除外围有一辐合环外，靠近台风中心内部散

32、度场为正负相间区。总体来说，无旋转风分量在区。总体来说，无旋转风分量在850 hPa850 hPa对台风环流内部辐合和辐对台风环流内部辐合和辐散结构较散度场更加明显更加直观。散结构较散度场更加明显更加直观。图图4 300 hPa无旋转风分量无旋转风分量(单位：单位：m/s)。a：急剧增强前：急剧增强前12h(2006年年8月月8日日20时时)；b：急剧增强时刻：急剧增强时刻(2006年年8月月9日日08时。时。(散度深色阴影区散度散度深色阴影区散度5 510-5s-1；浅阴影区散度；浅阴影区散度-5-510-5s-1；粗实线方框表；粗实线方框表示距台风中心上下左右都为示距台风中心上下左右都为3

33、个经纬格距的区域，以此表示个经纬格距的区域，以此表示“桑美桑美”涡旋区域，涡旋区域，方框中的台风符号代表此时方框中的台风符号代表此时“桑美桑美”中心位置。中心位置。)图图4 4显示，显示，300hPa300hPa散度场上台风所在区域附近只能看到零星的小散度场上台风所在区域附近只能看到零星的小块状散度正值区，但结合无旋转风分量，就可以明显地看出从急剧增块状散度正值区，但结合无旋转风分量，就可以明显地看出从急剧增强前强前12h12h（图（图4a4a）到急剧增强时刻（图）到急剧增强时刻（图4b4b），无旋转风分量的辐散强），无旋转风分量的辐散强度得到了很大的加强，最强的无旋转风辐散出现在台风环流西南

34、侧，度得到了很大的加强，最强的无旋转风辐散出现在台风环流西南侧，即图即图4b4b中矩形方框的西南部。中矩形方框的西南部。综合图综合图2 2、图、图3 3和图和图4 4可以看出，从台风急剧增强前可以看出，从台风急剧增强前12h12h到急剧增强到急剧增强时刻，台风环流时刻，台风环流850 hPa850 hPa附近具有无旋转风辐散特征，该辐散区间断附近具有无旋转风辐散特征，该辐散区间断了中低层的风场辐合结构。随着该小辐散区逐渐转变为风场辐合区，了中低层的风场辐合结构。随着该小辐散区逐渐转变为风场辐合区，台风中低层转变成一致的风场辐合结构，这对台风中低层转变成一致的风场辐合结构，这对“桑美桑美”的急剧

35、增强有的急剧增强有一定的激发作用。同时，台风高层一定的激发作用。同时，台风高层300 hPa300 hPa辐散也加强，低层辐合加辐散也加强，低层辐合加强和高层辐散加强使得台风中心附近对流发展迅速，从而造成了强和高层辐散加强使得台风中心附近对流发展迅速，从而造成了“桑桑美美”台风急剧增强。在台风急剧增强。在“桑美桑美”急剧增强过程中，无旋转风分量低层急剧增强过程中，无旋转风分量低层辐合最强区和高层辐散最强区都位于台风中心的西南侧，体现了其增辐合最强区和高层辐散最强区都位于台风中心的西南侧，体现了其增强过程中存在明显的非对称结构。强过程中存在明显的非对称结构。图图5 950 hPa无旋转风分量无旋

36、转风分量(单位：单位：m/s)。a：急剧减弱前：急剧减弱前18h(2006年年8月月10日日02时时)；b：急剧减弱时刻：急剧减弱时刻(2006年年8月月10日日20时时)。“桑美桑美”台风急剧减弱过程中，在低层台风急剧减弱过程中，在低层950 hPa950 hPa上，风场上，风场辐合不断增强，并且辐合最强区从台风外围的云墙附近向台辐合不断增强，并且辐合最强区从台风外围的云墙附近向台风中心靠拢。具体来说，急剧减弱前风中心靠拢。具体来说，急剧减弱前18h18h（图（图5a5a），），950 hPa950 hPa无旋转风分量辐合最强区位于台风中心外围的东北侧，而台无旋转风分量辐合最强区位于台风中心

37、外围的东北侧，而台风中心相对是一个辐合较弱的区域；在台风急剧减弱时（即风中心相对是一个辐合较弱的区域；在台风急剧减弱时（即登陆登陆3h3h后），从图后），从图5b5b上可以看到，大量的无旋转风直接辐合上可以看到，大量的无旋转风直接辐合进入到台风中心，这个特征在散度场上也有明显反映，但无进入到台风中心，这个特征在散度场上也有明显反映，但无旋转风场反映出的辐合分布较散度更直观。旋转风场反映出的辐合分布较散度更直观。图图6 850 hPa6 850 hPa无旋转风风场无旋转风风场 (单位：单位：m/s)m/s)。a a：急剧减弱前：急剧减弱前18h(200618h(2006年年8 8月月1010日日

38、0202时时)；b b：急剧减弱时刻：急剧减弱时刻(2006(2006年年8 8月月1010日日2020时时)。850 hPa 850 hPa上，无旋转风分量所反映的特征和上，无旋转风分量所反映的特征和950 hPa950 hPa基本基本一致。台风急剧减弱前一致。台风急剧减弱前18h18h（图（图6a6a），），850 hPa850 hPa风场辐合没有风场辐合没有低层低层950 hPa950 hPa明显，也没有一致的辐合中心，辐合区主要出现明显，也没有一致的辐合中心，辐合区主要出现在中心外围的云墙附近，散度场上则表现为台风环流附近有在中心外围的云墙附近，散度场上则表现为台风环流附近有正负值相间

39、分布（图正负值相间分布（图6a6a的阴影区）；在急剧减弱时刻（图的阴影区）；在急剧减弱时刻（图6b)6b)，无旋转风分量在台风中心的辐合强度大大加强，且出现了，无旋转风分量在台风中心的辐合强度大大加强，且出现了一致的辐合中心，大量的旋转风也是直接辐合进入台风中心一致的辐合中心，大量的旋转风也是直接辐合进入台风中心，使得台风中心成为辐合最强区域，但在台风外围还有无旋，使得台风中心成为辐合最强区域，但在台风外围还有无旋转风的辐散。在散度场上，台风中心表现为散度负值区，台转风的辐散。在散度场上，台风中心表现为散度负值区，台风外围还有一环状的散度正值带。所以，虽然台风中心有明风外围还有一环状的散度正值

40、带。所以，虽然台风中心有明显的风场辐合，但台风外围出现的风场辐散，使得台风中心显的风场辐合，但台风外围出现的风场辐散，使得台风中心的辐合得不到外围风场的支持，显然不利于的辐合得不到外围风场的支持，显然不利于“桑美桑美”台风强台风强度的发展和维持。度的发展和维持。图图7 300 hPa无旋转风分量无旋转风分量(单位：单位：m/s)。a：急剧减弱前：急剧减弱前18h(2006年年8月月10日日02时时)；b：急剧减弱时刻：急剧减弱时刻(2006年年8月月10日日20时时)。而在高层而在高层300 hPa300 hPa上（图上（图7 7），台风环流附近无旋转风分量存在一致明显的辐散），台风环流附近无

41、旋转风分量存在一致明显的辐散，从急剧减弱前，从急剧减弱前18h18h（图（图7a7a）到急剧减弱时刻（图）到急剧减弱时刻（图7b7b），除台风中心无旋转风辐散），除台风中心无旋转风辐散增强外，高层的无旋转风辐散分布和强度变化不大。增强外，高层的无旋转风辐散分布和强度变化不大。综合图综合图5 5、图、图6 6和图和图7 7可以看出，在可以看出，在“桑美桑美”台风急剧减弱的过程中，高层无旋台风急剧减弱的过程中，高层无旋转风的辐散强度变化不明显，但低层的无旋转风辐合明显加强，且辐合最强区从台转风的辐散强度变化不明显，但低层的无旋转风辐合明显加强，且辐合最强区从台风外围云墙区直接进入台风中心，这从合成

42、雷达风外围云墙区直接进入台风中心，这从合成雷达CVCV图上也可以看到（图图上也可以看到（图8 8）。从急）。从急剧减弱前剧减弱前18h18h（图（图8a8a）到急剧减弱时刻（图）到急剧减弱时刻（图8b8b），雷达回波大值区（），雷达回波大值区（40dBZ40dBZ）从台）从台风外围向台风中心聚集，且强雷达回波区的范围和强度也有所扩大，台风眼的结构风外围向台风中心聚集，且强雷达回波区的范围和强度也有所扩大，台风眼的结构变得模糊不清，这与无旋转风携带水汽辐合进入台风中心有关，台风中心区域云量变得模糊不清，这与无旋转风携带水汽辐合进入台风中心有关，台风中心区域云量增加，使得台风眼结构减弱。增加，使得

43、台风眼结构减弱。图图8 8 合成雷达合成雷达CVCV图图(单位：单位：dBZdBZ)急剧减弱前18h急剧减弱时刻 在在“桑美桑美”急剧加强过程中，台风低层辐合最强区和高急剧加强过程中，台风低层辐合最强区和高层辐散最强区对应良好，低层辐合高层辐散强区都位于台风层辐散最强区对应良好，低层辐合高层辐散强区都位于台风西南侧云墙附近；到西南侧云墙附近；到“桑美桑美”急剧减弱前急剧减弱前18h，低层辐合高，低层辐合高层辐散强区转移到台风东北侧云墙附近，而到急剧减弱时（层辐散强区转移到台风东北侧云墙附近，而到急剧减弱时（“桑美桑美”登陆登陆3h后），低层辐合高层辐散强区从眼壁附近转移后），低层辐合高层辐散强

44、区从眼壁附近转移到台风的中心，表明台风的非对称结构在台风发展移动过程到台风的中心，表明台风的非对称结构在台风发展移动过程中也是在变化的，这可能是由于登陆后，陆地摩擦较海洋上中也是在变化的，这可能是由于登陆后，陆地摩擦较海洋上摩擦增大，原来台风外围小尺度对流系统得不到能量供应而摩擦增大，原来台风外围小尺度对流系统得不到能量供应而减弱，使得低层辐合得以从台风外围直接进入台风中心。减弱，使得低层辐合得以从台风外围直接进入台风中心。值得注意的是，台风急剧增强时和急剧减弱时都存在值得注意的是，台风急剧增强时和急剧减弱时都存在低层风场辐合过程，但这两个时期的低层辐合结构存在很低层风场辐合过程，但这两个时期

45、的低层辐合结构存在很大不同。台风急剧加强过程中低层的辐合加强主要是在台大不同。台风急剧加强过程中低层的辐合加强主要是在台风中心外围的眼壁附近，而台风眼区风场辐合较少。大量风中心外围的眼壁附近，而台风眼区风场辐合较少。大量的空气汇合在台风涡旋眼壁区，使得眼壁附近对流加强，的空气汇合在台风涡旋眼壁区，使得眼壁附近对流加强，并导致台风风速加大，强度增强；而在台风急剧减弱过程并导致台风风速加大，强度增强；而在台风急剧减弱过程中，低层辐合最大区不再位于台风外围云墙附近，而是在中，低层辐合最大区不再位于台风外围云墙附近，而是在台风中心。低层大量空气直接辐合旋转进入到台风中心附台风中心。低层大量空气直接辐合

46、旋转进入到台风中心附近，而高层辐散没有明显变化，使得低层辐合大于高层辐近，而高层辐散没有明显变化，使得低层辐合大于高层辐散，台风中心被填塞，台风迅速减弱。散，台风中心被填塞，台风迅速减弱。2006年年8月月10日日00UTC 1000hPa(a)原始风场原始风场;(b)无辐散风场无辐散风场;(c)无旋风场；无旋风场；(d)850hPa涡度场（阴影区为正涡度，单位：涡度场（阴影区为正涡度，单位：1e-4 s-1）；）；(e)850hPa散度场（深色阴散度场（深色阴影区为辐散，浅色为辐合，单位：影区为辐散，浅色为辐合，单位：1e-4 s-1）在在10日日00UTC，原始风场上的，原始风场上的SAO

47、MEI位于浙江福建交界处的东部海面（位于浙江福建交界处的东部海面（图图a），但在无辐散风分量上，），但在无辐散风分量上，SAOMEI的涡旋气流已经明显减弱，最强的涡旋气流已经明显减弱，最强的涡旋中心出现在南海和菲律宾以东的洋面上（图的涡旋中心出现在南海和菲律宾以东的洋面上（图b），），SAOMEI附近还附近还有弱的辐合气流，但明显的辐合中心以及呈西北有弱的辐合气流，但明显的辐合中心以及呈西北-东南走向的辐合线出现东南走向的辐合线出现在洋面上（图在洋面上（图c）。结合台风路径图以及天气图分析，不难发现在）。结合台风路径图以及天气图分析，不难发现在SAOMEI即将登陆的时候，辐散场对应的台风中心比

48、原始风场和旋转风场即将登陆的时候，辐散场对应的台风中心比原始风场和旋转风场要更接近实际的台风中心。从同一时刻要更接近实际的台风中心。从同一时刻850hPa上的涡度场和散度场分布上的涡度场和散度场分布可见（图可见（图c，d），在与两个台风涡旋对应中心区域为正涡度中心，其它），在与两个台风涡旋对应中心区域为正涡度中心，其它地区涡度都很小，说明该区域的气旋性旋转气流很强。散度场上的分布地区涡度都很小，说明该区域的气旋性旋转气流很强。散度场上的分布则显得很凌乱，在则显得很凌乱，在SAOMEI中心区域更是出现辐合辐散相间的特点，且与中心区域更是出现辐合辐散相间的特点，且与正涡度中心对应的是明显的辐散区。

49、如果分析散度场的话，很难确定台正涡度中心对应的是明显的辐散区。如果分析散度场的话，很难确定台风中心位置，此时，分解得到的无旋风场比散度场能更清楚地体现出台风中心位置，此时，分解得到的无旋风场比散度场能更清楚地体现出台风的辐合区位置。风的辐合区位置。20062006年年8 8月月1010日日06 06 时时900hPa Saomai900hPa Saomai台风台风旋转风旋转风(左左)及辐散风及辐散风 (右右)分布，彩色阴影区为垂直运动。分布，彩色阴影区为垂直运动。20062006年年8 8月月1010日日1212时时 925hPa Saomai925hPa Saomai台风台风旋转风及辐散风与

50、旋转风及辐散风与TRMMTRMM卫星反演降水分布卫星反演降水分布3小时平均降水率小时平均降水率2008 FUNG-WONG 台风20082008年年7 7月月2727日日0000时时 Fung-WongFung-Wong台风台风 不同气压层辐散风分布不同气压层辐散风分布700hPa500hPa600hPa850hPa850hPa700hPa500hPa600hPa20082008年年7 7月月3131日日0000时时 Fung-WongFung-Wong台风台风 不同气压层辐散风分布不同气压层辐散风分布20082008年年7 7月月2828日日0606时至时至2929日日0000时时 925h