米

a / r1

图9。总结了Rankine涡旋二元相互作用机制作为无量纲间隙a /Rl的函数，以及半径比r = Rl/R2 =1/2、1/3和1/4的涡度强度比7 = /C2。如右下角代码所示，结构分为:弹性相互作用(EI)、并合(M)、应变(S)、三极(T)、同心(C)。同心区为阴影区。(改编自K04)

5.结束语

二元热带气旋相互作用的观测和模型模拟与DW92的理论工作类似(参见Larson, 1975;兰德和荷兰，1993年;Kuo等人，2000;Khain等人，2000年;Prieto等人，2003)。我们用三极和同心结构丰富了DW92的动力学。我们用涡量动力学解释了同心眼壁结构的形成。在我们的方法中隐含的假设是，深对流，如图1中观察到的，可能是涡度的一个特征。可以合理地期望涡度方程中的(f + Z)V•u项允许涡度由与涡核附近对流相关的对流层低层辐合产生。有证据表明对流和涡度是高度相关的。 For example, Simpson et al. (1997) reported an elastic interaction (mutual rotation) of two 100 km scale convective systems and Hendricks et al. (2004) reported a "vortical hot tower" of deep convection that had a scale of several tens of kilometers. Zhang et al. (2005) also found that enhanced vorticity is associated with convecti-ve bands in MM5 simulations of the concentric eyewalls of Typhoon Winnie.

由于热带气旋往往在同心眼壁形成后减弱，加强同心眼壁预报将明显有利于热带气旋强度预报。从本文的工作中，观察和了解气旋芯外涡度场的时空特征，以及详细的核心结构，对于更好地预测同心眼壁的形成可能很重要。在我们的模型中，气旋环境中的对流被视为一个存在的不对称涡度。决定气旋环境中涡度尺度和强度的中尺度涡产生过程需要进一步探索。在这方面，有几项研究描述了涡度/对流启动过程，可以与这里讨论的组织动力学相一致。例如，Montgomery和Kallenbach(1997)已经确定了在最大风半径之外存在临界半径时线性Rossby波径向传播的机制，这可能对同心眼壁的形成很重要。Nong和Emanuel(2003)在他们的轴对称模型中讨论了通过上层外力触发的有限振幅WISHE失稳形成同心眼壁的问题。

最后，我们注意到，在我们的研究中，三极的出现增加了一长串记录这些结构的论文。例如，在实验室实验中，三极都是从不稳定的初始状态出现的旋转液体(Kloosterziel and van Heijst, 1991;van Heijst等人，1991;Denoix等人，1994)和纯电子等离子体(Driscoll和Fine, 1990)。它们也在二维湍流模拟中作为相干结构被发现(Legras et al.， 1988)，是两个偶极子碰撞的结果(Larichev和Reznik, 1983;Orlandi和van Heijst, 1992),由于有限振幅quadrapolar(例如,方位波数2)扭曲的单极高斯vortici-ty分布(罗西et al ., 1997),由于正压不稳定的环状区域分离一个强有力的核心漩涡从一个较弱的涡环(Kossin et al ., 2000),以及最终状态的初始涡量分布低涡度眼内偏心涡度高的地方(普列托et al ., 2001)。考虑到它们的坚固性和多种生产方法，三极极有可能实际上在热带气旋动力学中发挥作用。三极可能是热带气旋核心不完全混合的迹象。这源于统计力学的论点，例如，三极子是一个受限制的统计平衡，远离强混合的最终状态(Robert和Rosier, 1997;Chavanis和Sommeria, 1998)。不完全混合的想法似乎与我们的结果一致，即三极是合并和同心眼壁区划分的界限。

确认

我们感谢韦恩·舒伯特，特里·威廉姆斯，c - p。张玉明、蔡玉明及许丽欢的宝贵意见及建议。本研究由国立台湾大学国家研究委员会资助，包括nsc96 -2111- m -002-002、NSC94-2745-P-002-002、NSC95-2745-P-002-004及MOTC-CWB-9雷竞技csgo7-2M-01。

[2007年2月14日收到;2007年5月22日修订;2007年5月22日录用。

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罕见的台风的发展赤道附近

台北市国立台湾大学大气科学系及美国加州蒙特利海军研究生院气象学系

(电子邮件保护)

黄志轩

新加坡国家环境局气象司

的台风的形成2001年12月27日在南海南部发生的瓦梅是首次观测到的热带气旋风暴之发展形成在赤道1.5度以内。这一罕见的现象最初是由一艘美国海军舰艇对台风强度的风进行观测时发现的，卫星和雷达图像证实了风眼结构的存在。本文回顾了这些观测结果，并讨论了可以解释Chang等人(2003)提出的强冷潮事件与婆罗洲涡旋相互作用导致赤道发展过程的动力学理论。正如Chang等人所指出的，最有趣的问题不是Vamei是如何在如此接近赤道的地方形成的，而是为什么在此之前没有观测到这样的形成。

1.简介

的普遍接受的条件之一热带气旋的形成一直被认为是“远离赤道”的位置。这种情况的基础是缺乏科里奥利效应一个多世纪以来的观测结果表明，大多数热带气旋发生在向纬度5°方向的极地(Gray, 1968;麦克布莱德,1995)。之前的记录是由1956年的台风萨拉在北纬3.3°(Fortner, 1958)创造的。台风“瓦梅”于2001年12月27日协调世界时00时在南中国海南端北纬1.5°形成，大多数教科书(如Anthes, 1982)排除了该纬度的发展。该气旋由日本气象厅(Japan Meteorological Agency)命名，最初确定为热带风暴，估计风力为21毫秒/ 1。夏威夷联合台风预警中心(JTWC)将其升级为台风。图1显示了由JTWC发布的Vamei的最佳轨迹和强度。风暴于2001年12月27日8时30分在马来西亚半岛南端柔佛州东南部、新加坡东北约50公里登陆。登陆后迅速减弱为热带低气压。它继续沿西北偏西方向穿过柔佛州南部的马六甲海峡，并再次在苏门答腊岛登陆。 Upon entering the Bay of Bengal, the storm regenerated and continued in its northwest track before dissipating in the central Bay of Bengal on 31 December 2001. During the short period of 12 h as a typhoon and another 12 h as a tropical storm, Vamei caused damage to two US Navy ships, including a carrier, and flooding

图1。瓦梅在2001年12月12日1200 UTC至2002年1月1日00 UTC期间的最佳路径和强度。(图表由JTWC提供)

以及马来西亚半岛南部柔佛州和彭亨州的泥石流。超过17000人被疏散，5人丧生。

JTWC将“瓦梅”升级为台风级别主要是基于几艘美国海军舰艇在小眼墙内的舰上观测，报告称持续风速为39毫秒-1，阵风最高可达54毫秒-1。由于它位于赤道，热带气旋预报员对台风的结构和发展过程有相当大的兴趣。本文将回顾观测台风“瓦梅”发展过程的相关资料，并讨论其可能形成机制的一些理论考虑。

2.背景流程和

观察到发展

Vamei形成于2001年12月下旬，接近亚洲冬季的中期雨季，其特点是在中纬度地区有很强的斜压性，低层有东北风。东北风或冷潮的更新(Chan和Li, 2004;Chang et al.， 2004,2005)，呈零星分布，并向赤道方向扩散。虽然冷潮风通常是干燥的，但它们被水面轨迹所润湿(Johnson和Houze, 1987)，并与海洋大陆的深层对流增强和对流层上层外流增强有关，这与东亚局地增强有关哈得来环流圈(Lau and Chang, 1987)。冷空气在2天左右就能到达赤道(Chang et al.， 1983)。位涡度守恒使空气在穿过赤道后转向东方。这些南半球赤道西风可能使澳大利亚季风槽向南增强，在南纬10°至20°之间，热带气旋频繁发生(例如Holland, 1984;麦克布莱德,1995)。

天气尺度的扰动也被发现发生在婆罗洲岛附近(Johnson和Houze, 1987;Chang et al.， 2005)。

在这一区域，低层基态背景涡为气旋性涡，这是由于南海上空的平均东北风最大，以及亚洲冬季风带来的赤道西风带所致。因此，这种基本状态的扰动经常放大到天气尺度气旋发行量．这些扰动通常出现在冷潮东北风主要区域的东南部。环流通常表现为准静止的低空气旋环流，这是北方冬季气候学的持续特征(Johnson和Houze, 1987;Chang et al.， 2005)。虽然在岛屿的东侧环流可能没有完全关闭，但它被称为婆罗洲涡旋(Chang et al, 2004,2005)。图2显示了1999/2000-2001/2002年婆罗洲西北海岸涡的平均位置。

12月至2月的平均850 hPa涡量来自1°x 1°海军作战全球大气预测系统(NOGAPS)分析，叠加了来自QuikSCAT卫星散射计风的地表涡量。婆罗洲涡旋常与深对流和强潜伏有关热释放，且常出现高空辐散。然而，由于大部分时间涡旋环流的重要部分是在陆地上(图3)，即使涡旋漂移到北纬5°至7°之间的婆罗洲北部，这被认为是更有利于热带气旋发展的纬度，涡旋也很难发展成热带气旋(Chang et al.， 2003)。

Chang等人(2003)对Vamei发展前的天气事件作了如下描述。从2001年12月19日开始，一股冷潮在中国南海迅速发展，而婆罗洲涡旋的中心位于西北海岸3°N附近(图中未显示)。图4中850hpa NOGAPS的风分析和涡度描述了台风的西南向运动

图2。1999/2000-2001/2002年北方冬季(DJF) 850 hPa NOGAPS 1°x 1°风和涡度的平均值(等高线:固体-正;虚线-负;区间2 x 10_5 s_1)，以及基于25公里分辨率的QuikSCAT风的地面涡度(黄色-正;绿色-负)。[图表来自Chang等人(2003)，经美国地球物理联合会许可。]

图2。1999/2000-2001/2002年北方冬季(DJF) 850 hPa NOGAPS 1°x 1°风和涡度的平均值(等高线:固体-正;虚线-负;区间2 x 10_5 s_1)，以及基于25公里分辨率的QuikSCAT风的地面涡度(黄色-正;绿色-负)。[图表来自Chang等人(2003)，经美国地球物理联合会许可。]

图3。根据未经过滤的925 hPa风流线分析婆罗洲涡中心位置。(NCEP/NCAR对21个北方冬季(1980年12月至2001年2月)在2.5°x 2.5°网格上925 hPa的风进行再分析。[图表由Chang等人(2005)经美国气象学会许可。]

图4。NOGAPS 1°x 1°850 hPa风和涡度(红色-正;绿色-阴性)于2001年12月20日至26日协调世界时00时。

图5。二零零一年十二月二十七日的MODIS卫星图像，显示台风瓦美在新加坡附近。(图表由新加坡国立大学林福教授提供。)

漩涡从婆罗洲海岸向赤道移动。到12月21日，漩涡中心已经离开海岸，越过水面，南海南端的公海区域缩小到约500公里，东边是婆罗洲，西边是马来半岛和苏门答腊岛。这种水面上的位置持续了好几天。涡旋中心仍在赤道狭窄海域，强东北方向的浪涌持续存在，并向涡旋西北方向轻微偏转。婆罗洲涡旋被持续的风暴潮“困住”是不寻常的，因为通常情况下，涡旋中心会被南中国海中部向西南方向移动的不断增强的风暴潮推向东部。因此，穿过赤道的气流包裹着涡旋，并提供了一个气旋相对涡度的背景区域，其大小为>1 x 10”5 s_1，这与距离赤道5o或更多的科里奥利参数相当。

图5为二零零一年十二月二十七日的MODIS卫星图像。瓦梅的环流中心可以估计在1oN以北，但在云层下看不到一只眼。尽管台风的规模相当小，但一些研究人员认为这是低纬度tc的一个特殊特征

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