笔记 | Kelvin wave | 热带气旋

文摘   2024-08-31 11:36   北京  

kelvin wave  | 热带气旋的生成

第一篇

  • 对流耦合大气开尔文波是热带地区天气尺度降雨变率最突出的来源之一,但是它们在热带风旋形成中的作用存在很大的不确定性。这项研究确定了热带气旋相对于开尔文波峰值降雨(即其峰值)在每个盆地的通过的调制。
  • 热带风旋形成在开尔文波通过后的3天受到支持,在开尔文波通过前的3天受到抑制

  • 上面的示意图概述了开尔文波如何影响发展中的热带气旋

由于波峰和热带风旋形成之间的滞后,热带风暴通常形成于开尔文波的"干"阶段。这种关系表明,来自开尔文波的动力学效应可能超过其热力学影响。

  • 在200hPa 时,开尔文波在新生热带气旋以南产生东风异常(图a)。Ventrice 等(2012b)提出,这些东风异常可能调节背景垂直切变。然而,目前研究中的合成分析显示,这些异常与热带风暴相距太远,因此不可能发挥重要作用。这些高层风具有向赤道方向的经向分量,这会增强风暴的外流,从而增强风暴的角动量(Molinari and Vollaro 1989)。

  • 在850hPa 时,热带气旋通常形成开尔文波赤道西风异常的北侧( poleward ),提供增强的气旋涡度(图b)。这些西风带随着开尔文波对流的传播向东扩散,但它们持续的时间比波的周期长。这种持续性在一定程度上解释了为什么风暴能够在开尔文波的对流已经消失几天后形成。

垂直切变模式与200hPa 风在性质上相似,中层湿度与降水异常强烈一致。线性浅水开尔文波不能产生 PV 异常,但观察到的对流耦合开尔文波中的非绝热加热可以(Roundy 2008; Ferguson et al. 2009; Dias and Pauluis 2009; Schreck and Molinari 2011)。不幸的是,低层位涡合成分析更受小尺度特征的支配,因此很难找到相干模式。另一方面,速度和温度在很大程度上是由低频信号(如 MJO)驱动的。

  • 右侧的时间-纬度示意图显示了开尔文波如何与更大尺度的麦登-朱利安涛动(MJO)现象以及东风波相互作用,从而引发了开尔文波。开尔文波的降雨量(绿色等值线)随时间向东移动。伴随降雨,低层东风(蓝色)减弱,西风(红色)增强。这通常发生在 MJO 从西风向东风的大范围转变中,但开尔文波加速了这一过渡。这项研究的一个新发现是,在开尔文波的降雨过程中,东风波信号似乎也会启动或加强。这个东波最终催生了热带气旋。

与开尔文波的对流相互作用将增强东风波自身的对流和涡度。开尔文波后的西风异常也可能对东风波产生有利的影响。他们可以通过正压能量转换增强东风波(Aiyyer and Molinari 2008; Rydbeck and Maloney 2014)。开尔文波西风异常也有助于关闭东风波的环流,特别是在拉格朗日框架内(Dunkerton et al. 2009)。

Schreck, C. J., 2015: Kelvin Waves and Tropical Cyclogenesis: A Global Survey. Mon. Wea. Rev., 143, 3996–4011, https://doi.org/10.1175/MWR-D-15-0111.1

第二篇

在一个飓风季节中,热带气旋的数量每周都会不同。最近的研究表明,对流耦合的开尔文波可能是造成这种变化的部分原因。然而,造成这种调节的确切物理机制仍不确定,部分原因是以前的研究无法将开尔文波的影响与其他因素隔离开来。

本研究利用一个理想化的建模框架独特地分离了开尔文波对热带气旋生成的影响。该框架还捕捉到了热带气旋和开尔文波的对流尺度动态演变。

我们的研究结果证实,在开尔文波通过后,热带气旋生成速度加快--在开尔文波峰值出现两天后形成的热带气旋数量是峰值出现两天后形成的热带气旋数量的两倍。

合成分析表明,在开尔文波峰值期间和之后(或峰值以西),通风异常微弱。通风能力弱主要源于异常潮湿的条件,而较弱的垂直风切变则起次要作用。与以往的研究不同,我们的研究结果表明,开尔文波对热带气旋形成所必需的动力和热力因素都很重要。这些结果表明,数值模式必须捕捉到开尔文波的三维结构,才能对热带气旋活动做出准确的此季节预测。

Rios-Berrios, R., B. H. Tang, C. A. Davis, and J. Martinez, 2024: Modulation of Tropical Cyclogenesis by Convectively Coupled Kelvin Waves. Mon. Wea. Rev., https://doi.org/10.1175/MWR-D-24-0052.1, in press.

这个工作还挺有意思的,从摘要上也是验证了第一篇的工作。但是还没有公开貌似,有点遗憾。


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