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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:呂國臣
研究生(外文):Kuo-Chen Lu
論文名稱:象神颱風(2000)與中緯度斜壓環境交互作用--中尺度現象模擬診斷分析
論文名稱(外文):The interaction between typhoon Xangsane(2000) and baroclinic environment -- numerical simulation and diagnosis
指導教授:李清勝李清勝引用關係
學位類別:博士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:大氣科學研究所
學門:自然科學學門
學類:大氣科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:138
中文關鍵詞:颱風變性過程颱風雨帶數值模擬
外文關鍵詞:typhoonextratropical transitionrain bandnumerical simulation
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2000年10月底,象神颱風(Xangsane)在台灣東岸近海向北北東移動時,其環流和其北方之斜壓帶產生交互作用,導致台灣東部和北部地區的豪雨。象神颱風亦在24小時內強度迅速減弱且雲系分布變得極不對稱,而變性為溫帶氣旋。本研究目的之在透過資料診斷和數值模擬,分析象神颱風在變性過程中之結構變化,並探討其中之重要物理過程。

分析MM5模式數值模擬結果顯示,模式可合理掌握象神颱風的路徑、強度變化及綜觀環境場。至於颱風之不對稱結構及對流和降雨的時空分布,模式亦可以大致合理掌握其重要特徵。分析模擬結果顯示,象神颱風進入台灣東北部海面期間,颱風中心附近垂直風切增強達20 m/s以上(和觀測相近),暖心和渦度中心隨高度向垂直風切下風處傾斜。空氣塊軌跡分析結果顯示,垂直風切下風處空氣塊為對流舉升,而上風處之則為下沈增溫,此時颱風結構呈現明顯的不對稱特徵。

分析垂直動量收支結果顯示,在結構變為不對稱之過程中,非靜力過程產生之垂直作用力扮演重要的角色。颱風中心後側(垂直風切相反方向)擾動高壓中心位置,由地面隨高度向颱風渦度中心傾斜,此過程同時增強擾動高壓中心上方(下方)出現向上(向下)的氣壓梯度力,致使上層出現溫度下降而低層溫度上升的趨勢,導致颱風逐漸喪失其高層中心附近的暖心結構特徵。

分析結果同時顯示,颱風雨帶和斜壓帶交會處有強降水及中尺度渦旋形成。渦度收支分析結果顯示,此中尺度渦旋乃因輻合作用而形成。但當此渦旋移入斜壓區時,因渦旋尺度過小且環境渦度亦偏小,使得平流作用減弱低層渦度。雖然此中尺度渦旋的生命歷程僅維持2-3小時,可是其間低層輻合作用卻伴隨旺盛對流及強降水。而南瑪都(2004)颱風在台灣附近變性為溫帶氣旋期間亦有發生類似的現象。由此發現,颱風雨帶和斜壓帶交互作用產生之中尺度現象,亦可能為颱風變性為溫帶氣旋過程中,導致颱風北側斜壓帶上伴隨劇烈降水機制之一。

比對移除台灣地形的對照組實驗結果顯示,台灣地形使颱風移速減慢並使颱風結構出現變化,也間接影響颱風雨帶和斜壓帶上對流的分布和強度。此結果同時顯示,象神颱風由台灣東岸近海北上時,台灣地形阻擋作用形成天然的區隔線,將颱風北側低層氣旋式暖溼氣流與斜壓帶伴隨之乾冷氣流分隔;此作用一方面有利於本個案中討論之中尺度現象的出現,同時也有助於我們對颱風變性過程及其導致之中尺度現象之相關物理機制的暸解。
目 錄
1、 前言…………………………………………………………………1
1-1、文獻回顧………………………………………………………1
1-2、科學目標………………………………………………………8
2、 資料來源與模式設定……………………………………………10
2-1、資料及資料處理……………………………………………10
2-2、數值模式設定……………………………………………11
2-3、模式資料處理……………………………………………12
3、 觀測分析…………………………………………………………14
3-1、綜觀尺度現象分析……………………………………………14
3-2、中尺度現象分析………………………………………………16
3-3、侵台期間台灣降雨特徵………………………………………19
3-4、小結……………………………………………………………20
4、 模擬結果之分析與驗證…………………………………………22
4-1、颱風路徑及強度………………………………………………22
4-2、綜觀天氣型態…………………………………………………23
4-3、中尺度現象……………………………………………………24
4-4、台灣山脈地形對颱風的影響…………………………………26
4-5、小結……………………………………………………………27
5、象神颱風結構變化探討……………………………………………29
5-1、颱風結構演變特徵………………………………………29
5-2、三維結構分析………………………………………………30
5-3、傾斜結構之垂直動量收支…………………………………34
5-4、小結…………………………………………………………38
6、颱風雨帶與斜壓帶激發之中尺度渦旋物理機制探討………40
6-1、雨帶結構分析………………………………………………40
6-2、中尺度渦旋激發機制………………………………………42
6-3、中尺度渦旋影響颱風結構機制探討………………………45
6-4、小結………………………………………………………47
7、討論………………………………………………………………49
8、總結………………………………………………………………54
誌謝……………………………………………………………………56
附錄……………………………………………………………………57
參考文獻………………………………………………………………58
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