台风系统及其诸多子系统的发生发展机制和分析预报理论及方法一直都是大气科学学科中非常受关注的领域之一。台风系统由台风眼、眼壁(云壁)和外围螺旋雨带组成,而眼壁和外围螺旋雨带又由多个强对流系统组成且是台风致灾影响的重要展现部分。
《台风雨带致灾风暴演变特征和机理》通过对2015年晚秋登陆中国的少有的强台风“彩虹”致灾性螺旋雨带内的中尺度系统的分析和研究,为台风外围螺旋雨带的分布机理、强对流单体内强度参数的演变特征、中气旋内钩状回波演化特征和形成机理进一步提供了可能的解释和归因,给出了可供参考的更为精细的相关参数和指标。Rankine涡旋模型可以解释远离台风中心出现强风区和强的螺旋雨带的机理,从而进一步验证了Rankine涡旋模型的普适性。速度谱宽在强对流风暴阶段一超级单体阶段一龙卷阶段发生发展中有先兆预示意义,对提前发现强对流的发展提供了演变预警作用。
《台风雨带致灾风暴演变特征和机理》通过实际个例验证了北半球东风带和西风带内超级单体中钩状回波的演变模型的适用性。
《台风雨带致灾风暴演变特征和机理》可供从事台风预报与研究的气象工作者,高等院校大气科学类、大气探测类等专业的师生作为参考用书。
2020年10月12日,联合国防灾减灾署(UNDRR)为纪念“国际减灾日”(10月13日),发布了《2000-2019年灾害造成的人类损失》报告。通过对比1980-1999年与2000-2019年的自然灾害造成的人类损失,进一步证实了极端天气事件已经主导21世纪的灾难格局。其中,因风暴所造成的灾害事件为第二大自然灾害事件,仅次于洪涝灾害事件,发生次数由20世纪后20年的1457次增加为21世纪前20年的2043次,增长率为28.7%。台风作为地球上最大的风暴系统,具有巨大的能量和威力,并且登陆的台风往往是致灾严重的极端灾害天气系统之一。台风系统由台风眼、眼壁(云壁)和外围螺旋雨带组成,而眼壁和外围螺旋雨带是由诸多强对流子风暴系统组成且是台风致灾影响的重要展现部分。台风系统及其诸多子风暴系统的发生发展机制和分析预报理论及方法一直都是大气科学学科中最受关注的领域之一。
本书以2015年晚秋少有的登陆中国广东湛江的1522号强台风“彩虹”致灾性螺旋雨带内的诸多子风暴系统为分析和研究目标,通过分析台风外围致灾强螺旋雨带的时空分布,指出Rankine涡旋模型的空间分布结构可以来解释远离台风中心出现强风暴对流区和强的螺旋雨带的机理。通过分析多普勒雷达的速度谱宽在强对流风暴阶段一超级单体阶段一龙卷阶段发生发展的变化特征,指出了雷达谱宽对提前发现强对流的发展演变的先兆信息和预警作用,并建立了强对流风暴不同发展阶段速度谱宽值演变对强对流风暴单体指示作用的概念模型。根据空气动力学和伯努利能量守恒方程,进一步精细地推导分析了在同一高度层上运动的中气旋的受力作用情况,从而完善了超级单体内的钩状回波形成机理,且通过实际个例验证了北半球东风带和西风带内超级单体中钩状回波的演变模型的适用性。
全书一共分为六章。第1章从台风结构研究出发,综述了台风外围螺旋雨带及(其内)超级单体演变主要研究成果,回顾了该领域的观测技术发展及研究进展,总结了以往台风结构研究的范围和参数、超级单体相关参数指标和演变特征分析的方法,并指出已有研究中尚存在的不足及缺失,进而陈述了研究动机与目标。第2章以1522“彩虹”强台风生消过程为主要分析目标,详细分析了大气环流背景,对比分析了海温场、大气背景场和地月引力的影响及影响局地强对流发展的激发条件。第3章通过分析1522“彩虹”台风外围螺旋雨带中强回波带和切向最大风速的位置,指出和检验了Rankine模型的普适性;对远离台风中心的致灾性强对流单体内的中气旋特征进行了统计分析。第4章进一步以外围螺旋雨带中衍生龙卷的超级单体的谱宽和速度演变特征进行了分析,指出了局地谱宽在强对流发展中的可能的规律和指示作用。第5章进一步分析了以外围螺旋雨带的回波结构演变和衍生龙卷的超级单体的回波结构演变特征,推导了钩状回波可能的形成机理。第6章归纳总结了全书研究的主要内容,并针对研究中的不足和未来的研究方向讲行了讨论和展望。
前言
第1章 绪论
1.1 国内外研究进展
1.2 研究的必要性
1.3 研究内容
1.4 本章小结
第2章 “彩虹”台风成因分析
2.1 “彩虹”强台风介绍
2.2 环境背景分析
2.3 本章小结
第3章 螺旋雨带内致灾中尺度系统统计及相关机理分析
3.1 引言
3.2 螺旋雨带内致灾中尺度系统统计分析
3.3 台风外围螺旋雨带内强对流产生的可能机理分析
3.4 本章小结
第4章 衍生龙卷的超级单体谱宽和速度演变特征分析
4.1 引言
4.2 天气背景
4.3 衍生龙卷的超级单体谱宽演变特征
4.4 衍生龙卷的超级单体中气旋强度演变特征
4.5 本章小结
第5章 超级单体回波结构演变和钩状回波形成机理
5.1 引言
5.2 超级单体回波结构演变
5.3 超级单体中钩状回波形成机理
5.4 本章小结与讨论
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 研究创新点
6.3 不足与展望
参考文献