颱風環流維持機制之數值模擬

李清勝¹ 簡國基^1，2

¹國立臺灣大學大氣科學研究所
²中央氣象局

(中華民國八十六年二月二十七日收稿；中華民國八十六年四月二十八日定稿)

摘要

　　颱風的能量主要來自於海洋之潛熱及可感熱通量，但深對流中所釋放的潛熱是否可有效加強颱風之環流和暖心（或加熱效率），則受颱風內部動力特性所影響。本文利用CSU-RAMS，模擬似颱風渦旋在不同初始背景大氣穩定度下，受加熱作用的反應狀況；分析重點在於颱風透過那些大氣物理過程以有效提高加熱效率，並探討伴隨颱風眼形成之物理機制。
　　結果顯示，在前24小時的積分中，初始渦旋的強度持續減弱，但底層近渦旋中心之高慣性穩定度使摩擦內流層的空氣塊無法直接進入渦旋中心，而於接近最大切向風速半徑之中低層造成輻合，並逐漸形成眼牆（約積分33小時）；眼牆之上升運動使中心附近之中、高對流層出現水平風場的輻合，進而導致中心之下沈運動而形成颱風眼。當模擬之渦旋形成颱風眼後，大氣之地轉調整過程乃是由風場向質量場調整，渦旋之加熱效率因而提高，並促使暖心及環流增強（或形成CISK所述之正反饋）。然而，颱風眼中下沈增溫所產生之浮力效應則逐漸抑制下沈運動，而限制正反饋過程的持續。
　　結果同時顯示，初使大氣的對流不穩定度極易受海氣間的交互作用而改變，故大氣之不穩定度不是影響颱風能量運作的最重要因子（CISK則過於重視大氣之潛在不穩定度）。然而，颱風眼牆內沿空氣塊軌跡之溫壓變化並不滿足卡諾熱機，且並非所有從海洋獲得之能量皆可用於加強系統之暖心；因此，大氣內部動力特性的改變在颱風環流增強上可能亦扮演相當關鍵的角色。綜合而言，本文的模擬結果似指出，CISK理論所提出的動力過程，可相當程度應用於解釋颱風環流之增強過程。

關鍵詞：颱風、颱風強度、颱風眼、CISK、海氣交互作用