ISSN 1004-4965

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热带气旋的体积及与强度关系的研究

姜嘉俊 雷小途

姜嘉俊, 雷小途. 热带气旋的体积及与强度关系的研究[J]. 热带气象学报, 2019, 35(2): 187-196. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.017
引用本文: 姜嘉俊, 雷小途. 热带气旋的体积及与强度关系的研究[J]. 热带气象学报, 2019, 35(2): 187-196. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.017
Jia-jun JIANG, Xiao-tu LEI. STUDY ON THE RELATIONSHIP BETWEEN THE VOLUME OF TROPICAL CYCLONE AND ITS INTENSITY[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2019, 35(2): 187-196. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.017
Citation: Jia-jun JIANG, Xiao-tu LEI. STUDY ON THE RELATIONSHIP BETWEEN THE VOLUME OF TROPICAL CYCLONE AND ITS INTENSITY[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2019, 35(2): 187-196. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.017

热带气旋的体积及与强度关系的研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.017
基金项目: 

国家重点基础研究发展(973)计划 2013CB430305

公益性行业专项 GYHY201406010

详细信息
    通讯作者:

    雷小途,男,上海市人,研究员,主要从事台风研究。E-mail: leixt@typhoon.org.cn

  • 中图分类号: P444

STUDY ON THE RELATIONSHIP BETWEEN THE VOLUME OF TROPICAL CYCLONE AND ITS INTENSITY

  • 摘要: 热带气旋(TC)的结构(含形态)与强度及其变化关系密切,著名的Dvorak定强技术即为TC形态(水平)变化与强度关系的生动描述,近年来水平尺度与强度变化的关系也渐受关注。然而,至今未涉及整体形态(即体积)与TC强度变化的关系。利用欧洲中期数值预报中心(ECMWF)0.25 °的ERA-Interim再分析资料,统计并初步分析了2006—2015年西北太平洋TC的外围水平尺度和“体积”的特征及其与强度的可能关系:水平尺度与TC强度的相关性总体较弱;而TC“体积”与强度的相关性更显著,且TC“体积”随强度增强而增大的关系适用于所有强度级别;此外,TC垂直尺度(正涡度区伸展高度)与强度也有一定的正相关,且在TC较弱时(台风强度以下)更显著。伴随较弱TC增强的主要是垂直尺度的增大,当TC达到台风强度后,与TC强度继续增强相伴随的主要是水平尺度的增大。TC“体积”能较好地综合表征水平尺度和垂直尺度与TC强度变化的关系,借助TC“体积”对TC强度预报有一定的参考价值。

     

  • 图  1  TC“体积”计算方法示意图

    a. 0603号台风Ewiniar 2006年7月4号00 UTC四层TC相对涡度分布示意图;b. 975 hPa层上相对涡度分布(填色,单位:1×10-5 s-1)及平均半径(Ri)计算示意图。

    图  2  1 000 hPa风场(绿色矢量)和相对涡度场(红色等值线,单位:1×10-5 s-1)与红外云图叠加情况

    a. 0601号台风Chanchu 2006年5月11日00 UTC;b. 0603号台风Ewiniar 2006年7月4号00 UTC。

    图  3  1 000 hPa层上相对涡度1×10-5 s-1等值线平均半径(R_1 000,单位:km)与JTWC最外围闭合等压线平均半径(ROCI,单位:km)的对比

    a. 0601号台风Chanchu;b. 0603号台风Ewiniar。

    图  4  TC不同强度等级下1 000 hPa层上水平尺度(R_1 000)变化(a)、TC平均强度随1 000 hPa层上水平尺度变化情况(b)

    a中的垂直误差棒代表均值在0.05置信水平下的置信区间,横坐标上方数字代表该强度等级下的样本数,TS为热带风暴,STS为强热带风暴,TY为台风,STY为强台风,Super TY为超强台风;b中蓝灰色柱表示各水平尺度分组所占比例,红色点线表示分组平均强度。

    图  5  2006—2015年TC逐月平均的“体积”分布情况

    蓝色柱为“体积”均值,红色误差棒代表±1个标准差,横坐标上方数字代表分布频数。

    图  6  a. 2006—2015年TC“体积”的区域分布,网格距为5 °×5 °,每个网格中的数字代表样本数,填色表示网格中的平均“体积”(样本数小于5个,缺乏代表性,不填色);b. “体积”随纬度的变化;c. “体积”随经度的变化,其中虚线为平均“体积”。

    图  7  TC平均强度随体积变化情况

    蓝灰色柱表示各体积分组所占比例,红色点线表示分组平均强度。

    图  8  2006—2015年不同强度等级下大(小)“体积”TC出现的频率

    Large-Volume为大“体积”TC;Small-Volume为小“体积”TC。

    图  9  2006—2015年TC不同强度等级下“体积”(a),垂直伸展高度变化(b)

    垂直误差棒代表均值在0.05置信水平下的置信区间,横坐标上方数字代表该强度等级下的样本数,TS为热带风暴,STS为强热带风暴,TY为台风,STY为强台风,SuperTY为超强台风。

    图  10  2006—2015年TC“体积”(红色)、TC最高伸展高度上的气压(蓝色)以及TC强度(灰色)的生命期合成

    横坐标上的时间0 h代表TC第一次达到最大强度,-120~0 h为达到最强之前,0~120 h为达到最强之后。纵坐标表示各时刻统计量与最强时刻的比值。

    图  11  24小时TC“体积”变化分组下的平均强度变化情况

    垂直误差棒代表均值在0.05置信水平下的置信区间,横坐标上方数字代表各“体积”变化分组的样本数。

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-08
  • 修回日期:  2018-10-28
  • 刊出日期:  2019-04-01

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