渦旋交互作用與結構改變

沈彥志¹　郭鴻基²

¹中央氣象局
²台灣大學大氣科學系

摘要

　　颱風渦旋的結構可以受到許多不同機制的影響而改變，例如：颱風與中渦旋(mesovortex)的交互作用、非絕熱效應、暖海渦(warm ocean eddy)造成的海氣交互作用、中層水氣濕化(mid-level moistening)及垂直風切等等。本研究著重在颱風問題的渦旋交互作用所導致的結構改變與起轉效應(spinup)，利用區域淺水模式模擬，包括：(1)延續Kuo et al.(2004)的正壓實驗架構，討論地轉調節在雙眼牆形成過程的角色，接著模擬強颱風與中渦旋交互作用所造成的增強(intensification)；(2)弱颱風或是熱帶低壓與中渦旋交互作用所造成的旋生(cyclogenesis)。
　　結果顯示(1)在淺水模式的雙渦旋交互實驗與之前在正壓模式下的結果幾乎相同，亦即渦旋動力(vorticity dynamics)和位渦動力(potential vorticity dynamics)在強颱風形成雙眼牆的狀況之下沒有不同，此即為慢速流形(slow manifold)的情況，重力波造成的影響很有限；(2)至於起轉效應，若中渦旋發生在中心渦旋的最大風速半徑內，則起轉效應顯著；反之則必須視中心渦旋的強度來決定是否起轉；(3)產生起轉效應其中一個重要因素即為中心渦旋的強度，若中心渦旋強度愈強、渦旋梯度愈大，則外圍的快速帶狀化區域(rapid filamentation zone)亦愈強且大，因此較能維持自身，不易起轉；(4)在起轉效應的情況之下，合併動力(merger dynamics)主宰全部的過程，使中心渦旋外擴，成為一個更大且更強渦旋。

關鍵字：雙渦旋交互作用、雙眼牆、起轉效應(spinup)、中渦旋(mesovortex)