利用RAMS測試不同加熱作用對模式渦漩發展之影響

期刊名稱: 大氣科學期刊
Volume: 23
Issue: 1
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利用RAMS測試不同加熱作用對模式渦漩發展之影響

李清勝 簡國基

國立台灣大學大氣科學研究所

(中華民國八十四年四月十八日收稿;中華民國八十四年六月二十七日定稿)

摘要

  本研究利用CSU-RAMS進行數值模擬,探討不同型態加熱作用對模式渦漩發展之影響。結果顯示,在本文模式架構下(1600公里×1600公里,40公里網格距)集中於模式中心附近之加熱作用,無法使模式渦漩形成眼,系統增強速率及加熱效率皆遠不及環狀分佈之加熱作用;結果亦印證颱風眼形成對渦漩後續發展的重要性(Malkus and Riehl, 1960)。由環狀熱源作用之模式渦漩演化,顯示系統在形成眼後,可進入Ooyama(1982)所指出物理決定階段(deterministic stage)。
  徑向分佈不同的環狀熱源模擬結果顯示,熱源分佈愈集中者,愈有利於模式渦漩眼的形成,但眼形成後,系統的發展速率與熱源的集中與否關係並不顯著。模式渦漩眼的形成過程為高層氣流於系統中心輻合,導致下沈增溫,此增暖作用隨積分時間逐漸向下延伸至低層,進而形成眼。垂直分佈不同的環狀熱源模擬結果顯示,由於模式渦漩熱力結構上的差異(即最大加熱高度較高者,所形成渦漩之最強暖心相對較高),使最大加熱高度愈高者愈有利於渦漩眼的形成;但當模式渦漩皆形成眼後,最大加熱高度較低者其氣旋式渦漩發展速率較快,且結構較緊密、紮實。不同緯度f面測試結果顯示,渦漩切向風速之增加,以緯度高者較快,即原本針對中小尺度模擬而發展的RAMS,亦可合理表現科氏效應所導致之旋轉加速。
  本研究中,模式渦漩之發展情形因加熱型態與分佈之改變而有很大之變化,此結果與Hack and Schubert(1986)之結果非常類似。此外,模式渦漩眼的形成機制,與Arnold(1977)之診斷分析及Willoughbby(1979)之數值模式中所提出的論點相似;即在環狀熱源測試中,系統中心之無加熱區及加熱之徑向分佈,皆為造成中心下沈運動的主因;而系統中心下沈運動之垂直分佈(與加熱垂直分佈有關),與系統中心地面氣壓變化趨勢關係密切,且為影響眼形成快慢的重要因素。

關鍵詞:模式渦漩發展、數值模擬

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