研究生講課教案_1天氣動(dòng)力學(xué)與診斷分析課件

1、天氣動(dòng)力學(xué)與診斷分析(1)第一部分：熱帶氣旋生成過程主要教學(xué)內(nèi)容1、熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（2學(xué)時(shí)）2、熱帶氣旋生成過程多尺度相互作用機(jī)制（3學(xué)時(shí)）第一部分：熱帶氣旋生成過程主要教學(xué)內(nèi)容1、熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（2學(xué)時(shí)）2、熱帶氣旋生成過程多尺度相互作用機(jī)制（3學(xué)時(shí)）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展1985-2005年全球熱帶氣旋路徑圖（/wiki/熱帶氣旋）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展熱帶氣旋等級(jí)描述超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（Super TY）底層中心附近最大平均風(fēng)速51.0 米/秒，即16級(jí)或以上強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（STY）底層中心附近最大平均風(fēng)速41.5-50.9 米/秒，即14-15 級(jí) 臺(tái)風(fēng)（TY）底層中心附近最大平

2、均風(fēng)速32.7-41.4 米/秒，即12-13 級(jí) 強(qiáng)熱帶風(fēng)暴(STS)底層中心附近最大平均風(fēng)速24.5-32.6 米/秒，即風(fēng)力10-11 級(jí)熱帶風(fēng)暴(TS)底層中心附近最大平均風(fēng)速17.2-24.4 米/秒，即風(fēng)力8-9 級(jí) 熱帶低壓(TD)底層中心附近最大平均風(fēng)速10.8-17.1 米/秒，即風(fēng)力為6-7 級(jí)熱帶擾動(dòng)熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展1985-2005年全球熱帶氣旋路徑圖（/wiki/熱帶氣旋）全球海溫動(dòng)態(tài)圖（/Website/index.php?NewsID=453）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展1、TC生成的環(huán)境條件2、TC生成的擾動(dòng)源（東風(fēng)波(easterly waves)；熱帶輻

3、合帶(ITCZ)與季風(fēng)槽(Monsoon Trough)；高空槽；Madden-Julian 振蕩(MJO)）3、TC生成期的劃分4、TC發(fā)展的物理機(jī)制（第二類條件性不穩(wěn)定機(jī)制；風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海氣熱量交換機(jī)制）5、TC生成過程的多尺度相互作用機(jī)制（對(duì)流云團(tuán)、中尺度渦旋合并與大尺度擾動(dòng)的相互作用；中層MCV與熱塔的相互作用；多尺度相互作用的一種新假說“育兒袋(Pouch)”假說）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展1、TC生成的環(huán)境條件2、TC生成的擾動(dòng)源（東風(fēng)波(easterly waves)；熱帶輻合帶(ITCZ)與季風(fēng)槽(Monsoon Trough)；高空槽；Madden-Julian 振蕩(MJO)）3

4、、TC生成期的劃分4、TC發(fā)展的物理機(jī)制（第二類條件性不穩(wěn)定機(jī)制；風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海氣熱量交換機(jī)制）5、TC生成過程的多尺度相互作用機(jī)制（對(duì)流云團(tuán)、中尺度渦旋合并與大尺度擾動(dòng)的相互作用；中層MCV與熱塔的相互作用；多尺度相互作用的一種新假說“育兒袋(Pouch)”假說）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展TC生成需要滿足一定環(huán)境條件。1960年代末，Gray指出TC發(fā)生頻率與6個(gè)因子有關(guān)：大于平均的低層渦度和中層濕度；深厚的大氣層結(jié)處于條件性對(duì)流不穩(wěn)定；暖而厚的海洋混合層；弱水平風(fēng)垂直切變；離開赤道幾個(gè)緯度等。這6個(gè)因子不是完全獨(dú)立的，TC生成關(guān)鍵因子可以概括為：(1) 與相對(duì)較深的海洋混合層相聯(lián)系的暖海面溫度(

5、一般在26 以上)；(2) 對(duì)流層低層有效的絕對(duì)渦度值；(3) 初始擾動(dòng)區(qū)域水平風(fēng)垂直切變較弱；(4) 擾動(dòng)區(qū)域?qū)α鲗又袑映睗?。因?yàn)闊崃l件在熱帶大部分地區(qū)常常可以得到滿足，而低層渦度和垂直切變?cè)跁r(shí)間和空間上能夠發(fā)生顯著變化。TC的發(fā)生、發(fā)展要求垂直切變必須低于某個(gè)臨界值，此臨界值在不同海區(qū)不同。一般只有當(dāng)初始擾動(dòng)移動(dòng)到低層大于平均氣旋性渦度和高層反氣旋渦度的大尺度環(huán)境中，才會(huì)有TC生成；能夠發(fā)展成為TC的云團(tuán)所處的環(huán)境場(chǎng)，與不發(fā)展的對(duì)流云團(tuán)相比，在其對(duì)流層低層1 000-2 000 km尺度水平范圍內(nèi)，存在相對(duì)渦度的增強(qiáng)。熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（CHEUNG，JC, 2004）熱帶氣旋生成

6、過程研究進(jìn)展（CHEUNG，JC, 2004）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（CHEUNG，JC, 2004）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（CHEUNG，JC, 2004）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（CHEUNG，JC, 2004）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（CHEUNG，JC, 2004）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（CHEUNG，JC, 2004）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（CHEUNG，JC, 2004）TC形成潛勢(shì)區(qū)（預(yù)測(cè)）基于大尺度背景條件熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（CHEUNG，JC, 2004）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（CHEUNG，JC, 2004）以上這些僅僅是有利于TC生成的基本大尺度環(huán)境條件，

7、滿足條件，不一定有TC生成，同時(shí)，不滿足條件，TC也有可能生成。熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展以上是有利于TC生成的基本環(huán)境條件，但針對(duì)條件本身也存在一些例外。例如，一般認(rèn)為赤道兩側(cè)3 之間的地帶是TC不會(huì)生成的地方，但2001年12月27日，Vamei(畫眉，距離赤道1.4 N)的生成（主要原因?yàn)樵匠嗟览溆康淖饔?，越赤道冷涌在赤道附近觸發(fā)了背景場(chǎng)氣旋性渦度的增加）和2004年11月28日Angi(阿耆尼，距離赤道0.7 N)的生成（其生成過程中經(jīng)歷了穿越赤道的過程），以及1956年臺(tái)風(fēng)莎拉(Sarah，北緯2.2度）。由于強(qiáng)烈的垂直風(fēng)切變、較冷的海水及缺乏輻合場(chǎng)，熱帶氣旋在南大西洋的生成個(gè)例十分罕

8、見，然而2004年3月24日南大西洋颶風(fēng)Catarina（卡塔琳娜）卻在較冷的25 海洋上空生成（其主要原因與對(duì)流層上層位渦發(fā)展有關(guān)）。2004年南大西洋卡塔琳娜2001畫眉（LEE et al.，MWR, 2008）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展1、TC生成的環(huán)境條件2、TC生成的擾動(dòng)源東風(fēng)波(easterly waves)；熱帶輻合帶(ITCZ)與季風(fēng)槽(Monsoon Trough)；高空槽；Madden-Julian 振蕩(MJO)熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展1、TC生成的環(huán)境條件2、TC生成的擾動(dòng)源東風(fēng)波(easterly waves)；熱帶輻合帶(ITCZ)與季風(fēng)槽(Monsoon Trou

9、gh)；高空槽；Madden-Julian 振蕩(MJO)熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展東風(fēng)波指副熱帶高壓偏向低緯一側(cè)的東風(fēng)氣流，在自東向西運(yùn)動(dòng)時(shí)，常存在槽或氣旋性曲率最大區(qū)，呈波狀形式自東向西移動(dòng)。水平波長(zhǎng)約2000-4000km，平均以約20km/h的速度向西移動(dòng)，最大強(qiáng)度出現(xiàn)于700-500hPa等壓面之間。東風(fēng)波是北大西洋和東太平洋TC生成的主要擾動(dòng)源之一。東風(fēng)波在TC的形成中有兩種作用：(1) 可以作為一種初始擾動(dòng)，在適當(dāng)環(huán)境條件下增幅，最后發(fā)展成TC；(2) 作為一種啟動(dòng)機(jī)制，能激發(fā)另外類型的擾動(dòng)發(fā)展成TC。大西洋區(qū)域大多數(shù)TC的形成與天氣尺度東風(fēng)波有關(guān)，北大西洋約60%的熱帶風(fēng)暴和中等

10、強(qiáng)度颶風(fēng)，以及超過80%的強(qiáng)烈颶風(fēng)起源于東風(fēng)波。大多數(shù)研究強(qiáng)調(diào)東風(fēng)波所經(jīng)過的環(huán)境場(chǎng)的海溫和垂直風(fēng)切變的作用，不能形成TC的東風(fēng)波顯著特征是，在東風(fēng)波槽前對(duì)流層中上層存在干空氣。東太平洋地區(qū)，與TC生成相聯(lián)系的大尺度系統(tǒng)主要是東風(fēng)波，在TC生成過程中，正壓不穩(wěn)定機(jī)制發(fā)揮關(guān)鍵作用。熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展1、TC生成的環(huán)境條件2、TC生成的擾動(dòng)源東風(fēng)波(easterly waves)；熱帶輻合帶(ITCZ)與季風(fēng)槽(Monsoon Trough)；高空槽；Madden-Julian 振蕩(MJO)熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展熱帶輻合帶(赤道輻合帶，簡(jiǎn)稱ITCZ)是有利于TC生成的地區(qū)，ITCZ包括季風(fēng)

11、輻合帶（季風(fēng)槽）和信風(fēng)輻合帶（信風(fēng)槽）。西太平洋地區(qū)和澳大利亞地區(qū)，多數(shù)TC生成在季風(fēng)槽中，東風(fēng)波作用不明顯。季風(fēng)槽的存在，伴隨弱的垂直切變和強(qiáng)氣旋性渦度，非常有利于TC生成。西太平洋TC生成之前，季風(fēng)槽中有渦度發(fā)展加強(qiáng)。季風(fēng)槽任意一側(cè)氣流的加強(qiáng)均能增大低層相對(duì)渦度，從而有利于TC生成。沿副熱帶高壓向赤道一側(cè)信風(fēng)的強(qiáng)度，常被作為西太平洋TC發(fā)生可能性的一個(gè)指標(biāo)，同時(shí)來(lái)自南（冷）半球“風(fēng)（冷）涌”也有重要作用。熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展Ritchie and Holland（1999）研究指出，西北太平洋區(qū)域的TC生成與5種對(duì)流層低層的大尺度環(huán)流型（Patterns）相聯(lián)系：季風(fēng)槽切變線(Mons

12、oon shear line)、季風(fēng)輻合區(qū)(Monsoon confluence region)、季風(fēng)渦旋對(duì)(Monsoon gyre)、羅斯貝波能量頻散(Rossby energy dispersion)、東風(fēng)波(Easterly waves)等。其中前兩種類型與71%的TC生成相聯(lián)系(42%為季風(fēng)槽切變線，29%為季風(fēng)輻合區(qū))，季風(fēng)渦旋對(duì)和羅斯貝波能量頻散屬于季風(fēng)輻合區(qū)的特殊情形。因此前4種類型TC生成的82%，剩余的18%為東風(fēng)波類型。熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展1、TC生成的環(huán)境條件2、TC生成的擾動(dòng)源東風(fēng)波(easterly waves)；熱帶輻合帶(ITCZ)與季風(fēng)槽(Monsoon

13、Trough)；高空槽；Madden-Julian 振蕩(MJO)熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展高空槽也可能觸發(fā)TC生成，高空槽可以強(qiáng)迫出深厚的上升氣流、增強(qiáng)對(duì)流，促使TC生成。McBride等指出，45%的澳大利亞附近TC生成時(shí)，在其周圍5經(jīng)緯距范圍內(nèi)有高空槽存在，80%TC生成時(shí)，其周圍15經(jīng)緯距范圍內(nèi)有高空槽存在。Briegel等對(duì)西太平洋TC生成前流場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)85%的個(gè)例，或者在對(duì)流層高層2500 km水平范圍內(nèi)有高空槽，或者有對(duì)流層低層風(fēng)涌存在，TC生成歸因于任何能夠產(chǎn)生深對(duì)流運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)迫機(jī)制。（CHEUNG，JC, 2004）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展熱帶對(duì)流層上層槽(又稱大洋中部槽，簡(jiǎn)稱T

14、UTT，指夏季形成于熱帶太平洋中部和大西洋中部地區(qū)對(duì)流層上層的行星尺度低壓槽，一般活動(dòng)于5-25N之間，對(duì)流層300 hPa以上，在200 hPa最明顯。)的強(qiáng)弱同低空熱帶輻合帶的強(qiáng)弱或臺(tái)風(fēng)發(fā)生數(shù)量有密切關(guān)系，TUTT在一定條件下有利于TC生成。夏季西北太平洋暖水域剛好位于TUTT的西邊和對(duì)流層高空熱帶東風(fēng)急流的入口處附近，這兩個(gè)特點(diǎn)可以促成有利于氣旋發(fā)生的大范圍高層輻散的出現(xiàn)。（SADLER，MWR, 1976）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（SADLER，MWR, 1978）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（SADLER，MWR, 1978）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展1、TC生成的環(huán)境條件2、TC生成的擾

15、動(dòng)源東風(fēng)波(easterly waves)；熱帶輻合帶(ITCZ)與季風(fēng)槽(Monsoon Trough)；高空槽；Madden-Julian 振蕩(MJO)熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展Madden-Julian oscillation(簡(jiǎn)稱MJO)是一種振蕩周期約40-50天，東傳速度約5 m/s的熱帶大氣低頻擾動(dòng)現(xiàn)象，是影響TC生成的一種更大尺度的擾動(dòng)源。（Madden and Julian，JAS, 1972）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展通過垂直風(fēng)切變、低層渦度和垂直運(yùn)動(dòng)的變化，MJO能夠增強(qiáng)或減少不同海域的TC的生成頻數(shù)，MJO不同位相的垂直風(fēng)切變和相對(duì)濕度是影響TC生成的直接因素。（KLOT

16、ZBACH，J Climate, 2010）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展1、TC生成的環(huán)境條件2、TC生成的擾動(dòng)源（東風(fēng)波(easterly waves)；熱帶輻合帶(ITCZ)與季風(fēng)槽(Monsoon Trough)；高空槽；Madden-Julian 振蕩(MJO)）3、TC生成期的劃分4、TC發(fā)展的物理機(jī)制（第二類條件性不穩(wěn)定機(jī)制；風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海氣熱量交換機(jī)制）5、TC生成過程的多尺度相互作用機(jī)制（對(duì)流云團(tuán)、中尺度渦旋合并與大尺度擾動(dòng)的相互作用；中層MCV與熱塔的相互作用；多尺度相互作用的一種新假說“育兒袋(Pouch)”假說）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展用于討論熱帶氣旋生成發(fā)展的描述性詞語(yǔ)很多：g

17、enesis、cyclogenesis、formation、 development、intensification等。TC發(fā)展(development)包括兩個(gè)不同階段：生成階段(genesis)和加強(qiáng)階段(intensification)，由不同的動(dòng)力和物理過程控制。前者包括了一個(gè)在組織松散的熱帶云團(tuán)中的中尺度渦旋的生成，外強(qiáng)迫在其中發(fā)揮重要作用；后者則是能夠依靠WISHE(風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海面熱量交換)機(jī)制或CISK(第二類條件性不穩(wěn)定)機(jī)制自主維持的階段。Zehr(1992)從內(nèi)外強(qiáng)迫、持續(xù)時(shí)間、最大風(fēng)速、中心最低氣壓等方面對(duì)TC生命史給出了明確定義和劃分，其中將生成期又分為熱帶擾動(dòng)和熱帶低壓

18、兩個(gè)階段。此外，臺(tái)風(fēng)加強(qiáng)階段(intensification)一般指從熱帶風(fēng)暴演變?yōu)榕_(tái)風(fēng)的階段。對(duì)TC生成研究具有十分重要的意義，在此基礎(chǔ)上，1990年代之后對(duì)TC生成的研究逐步進(jìn)入到多尺度相互作用機(jī)制的研究。熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展生成前期生成后期關(guān)于生成期的定義（Zehr, NOAA Tech Rep, 1992)熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展1、TC生成的環(huán)境條件2、TC生成的擾動(dòng)源（東風(fēng)波(easterly waves)；熱帶輻合帶(ITCZ)與季風(fēng)槽(Monsoon Trough)；高空槽；Madden-Julian 振蕩(MJO)）3、TC生成期的劃分4、TC發(fā)展的物理機(jī)制第二類條件性不

19、穩(wěn)定機(jī)制；風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海氣熱量交換機(jī)制熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展1、TC生成的環(huán)境條件2、TC生成的擾動(dòng)源（東風(fēng)波(easterly waves)；熱帶輻合帶(ITCZ)與季風(fēng)槽(Monsoon Trough)；高空槽；Madden-Julian 振蕩(MJO)）3、TC生成期的劃分4、TC發(fā)展的物理機(jī)制第二類條件性不穩(wěn)定機(jī)制；風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海氣熱量交換機(jī)制熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展Ooyama（1969）、Charney等（1964）提出第二類條件性對(duì)流不穩(wěn)定(conditional instability of second kind，簡(jiǎn)稱CISK)機(jī)制來(lái)解釋TC的生成：在強(qiáng)條件性不穩(wěn)定大氣中，大尺度渦

20、旋通過Ekman次級(jí)環(huán)流提供給積云對(duì)流所需要的水汽，使對(duì)流發(fā)展；積云對(duì)流釋放潛熱加強(qiáng)徑向環(huán)流，并通過科里奧利力使渦旋加強(qiáng)；小尺度積云對(duì)流和大尺度渦旋互為正反饋，最終導(dǎo)致TC生成。CISK機(jī)制的一個(gè)基本前提假設(shè)是：一個(gè)具有一定強(qiáng)度的地面渦旋已經(jīng)建立。由于只有渦旋達(dá)到一定強(qiáng)度之后CISK機(jī)制才能發(fā)揮作用，因此CISK機(jī)制更適合于解釋TC的發(fā)展，而難以解釋一個(gè)熱帶擾動(dòng)怎樣演變成一個(gè)地面氣旋性渦度集中的TC環(huán)流的過程。熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展1、TC生成的環(huán)境條件2、TC生成的擾動(dòng)源（東風(fēng)波(easterly waves)；熱帶輻合帶(ITCZ)與季風(fēng)槽(Monsoon Trough)；高空槽；Mad

21、den-Julian 振蕩(MJO)）3、TC生成期的劃分4、TC發(fā)展的物理機(jī)制第二類條件性不穩(wěn)定機(jī)制；風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海氣熱量交換機(jī)制熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展觀測(cè)表明，颶風(fēng)邊界層異常高的相當(dāng)位溫是和海洋熱源緊密聯(lián)系的。CISK機(jī)制過分強(qiáng)調(diào)了積云對(duì)流的作用，而真正重要的是發(fā)展的渦旋和海氣之間的能量交換，積云對(duì)流僅僅是在垂直方向上輸送和重新分配由海表獲得的額外潛熱。Emanuel（1986、1989），Rotunno等（1987）的研究表明，條件不穩(wěn)定的層結(jié)大氣并不是TC生成的必要條件，TC可能在中性層結(jié)大氣中形成；風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海氣熱量交換機(jī)制(wind induced surface heat excha

22、nge，簡(jiǎn)稱WISHE)才是TC發(fā)展的根本原因。WISHE機(jī)制相當(dāng)于把TC看作一個(gè)簡(jiǎn)單的卡諾熱機(jī)，它通過風(fēng)驅(qū)動(dòng)從高溫的海洋表面吸收大量潛熱，導(dǎo)致邊界層高相當(dāng)位溫空氣形成，高相當(dāng)位溫空氣被沿著角動(dòng)量面向上輸送，然后在對(duì)流層中高層釋放熱量，導(dǎo)致高層溫度正擾動(dòng)。這些高層溫度擾動(dòng)又增強(qiáng)了TC渦旋環(huán)流，TC渦旋環(huán)流又進(jìn)一步增強(qiáng)風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海面潛熱通量，如此循環(huán)。海水溫度越高，通過海氣交換過程造成低層空氣溫度越高，濕度增大也很顯著，對(duì)流層低層的相對(duì)濕度為TC中潛熱釋放提供所需的能量供應(yīng)。熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展與CISK機(jī)制一樣，風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海氣熱量交換機(jī)制也要求一定強(qiáng)度的初始渦旋。CISK機(jī)制和風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海氣熱量

23、交換機(jī)制要求的初始渦旋比實(shí)際觀測(cè)到的TC發(fā)生階段的渦旋要強(qiáng)得多。熱帶擾動(dòng)如何發(fā)展成為上述初始渦旋，仍然是TC生成尚未解決的問題。生成前期生成后期熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展3、TC生成期的劃分4、TC發(fā)展的物理機(jī)制（第二類條件性不穩(wěn)定機(jī)制；風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海氣熱量交換機(jī)制）5、TC生成過程的多尺度相互作用機(jī)制對(duì)流云團(tuán)、中尺度渦旋合并與大尺度擾動(dòng)的相互作用；中層MCV與熱塔的相互作用；多尺度相互作用的一種新假說“育兒袋(Pouch)”假說熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展3、TC生成期的劃分4、TC發(fā)展的物理機(jī)制（第二類條件性不穩(wěn)定機(jī)制；風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海氣熱量交換機(jī)制）5、TC生成過程的多尺度相互作用機(jī)制對(duì)流云團(tuán)、中尺度渦

24、旋合并與大尺度擾動(dòng)的相互作用；中層MCV與熱塔的相互作用；多尺度相互作用的一種新假說“育兒袋(Pouch)”假說熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展TC生成過程包含復(fù)雜的大、中、小尺度系統(tǒng)相互作用。TC生成機(jī)制可以歸結(jié)為大尺度系統(tǒng)控制下由中尺度系統(tǒng)觸發(fā)，大尺度環(huán)流對(duì)天氣尺度熱帶氣旋的生成具有較強(qiáng)的控制作用，大尺度氣旋性擾動(dòng)的存在，能夠使單體對(duì)流活動(dòng)有組織地發(fā)展起來(lái)，進(jìn)而在對(duì)流層低層產(chǎn)生位渦異常。西北太平洋大多數(shù)TC的發(fā)生和中尺度對(duì)流系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱MCS)或中尺度對(duì)流復(fù)合體(簡(jiǎn)稱MCC)活動(dòng)有緊密聯(lián)系，MCS或MCC發(fā)生在天氣尺度擾動(dòng)的槽或低壓區(qū)中，這些MCS或MCC被認(rèn)為是TC生成的“前兆(precursor

25、)”因子。熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（LEE et al.，MWR, 2008）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（LEE et al.，MWR, 2008）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（LEE et al.，MWR, 2008）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，MCS或MCC的層狀云降水區(qū)經(jīng)常會(huì)有對(duì)流層中層中尺度對(duì)流渦旋(MCV)產(chǎn)生，中層MCV與TC生成有更直接的關(guān)系，是熱帶地區(qū)TC生成的“胚胎(embryo)”。（Ritchie and Holland，1997；Simpson et al，1997）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展中層MCV怎樣引起對(duì)流層低層氣旋性渦度的集中和增長(zhǎng)？Bister和Emanuel

26、（1997）提出Top- Down假說：伴隨MCC的層狀云降水產(chǎn)生中層MCV，MCV渦度向下傳遞引起低層渦旋發(fā)展，進(jìn)而導(dǎo)致TC的生成。Zhang and Bao（1996）提出Bottom-Up假說：中層MCV促進(jìn)深對(duì)流活動(dòng)組織化，深對(duì)流活動(dòng)帶動(dòng)低層氣旋性輻合發(fā)展，產(chǎn)生足夠強(qiáng)的低層渦度，低層渦度通過深對(duì)流向上輸送，最終導(dǎo)致TC的形成。熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展3、TC生成期的劃分4、TC發(fā)展的物理機(jī)制（第二類條件性不穩(wěn)定機(jī)制；風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海氣熱量交換機(jī)制）5、TC生成過程的多尺度相互作用機(jī)制對(duì)流云團(tuán)、中尺度渦旋合并與大尺度擾動(dòng)的相互作用；中層MCV與熱塔的相互作用；多尺度相互作用的一種新假說“育兒袋

27、(Pouch)”假說熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展中尺度對(duì)流系統(tǒng)中，常觀測(cè)到小尺度塔狀積雨云對(duì)流或“熱塔”(Hot tower)。Hendrichs等（2004）模擬發(fā)現(xiàn)“熱塔”是在接近云尺度分辨率附近的對(duì)流優(yōu)勢(shì)模態(tài)，是TC生成中最重要的基本元素；“熱塔”通過兩個(gè)階段導(dǎo)致TC生成：第一階段是前期局地環(huán)境的調(diào)整階段，通過非絕熱加熱導(dǎo)致大量的小尺度對(duì)流層氣旋性位渦異常產(chǎn)生；第二階段是這些對(duì)流層低層的位渦異常合并及軸對(duì)稱化階段。暖心的形成和切向風(fēng)加速是非絕熱加熱產(chǎn)生的位渦異常組織化過程的結(jié)果。熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展Montgomery等（2006）模擬研究指出，在WISHE機(jī)制發(fā)揮主導(dǎo)作用之前，中層MC

28、V為“熱塔”產(chǎn)生提供了不穩(wěn)定能量和豐富的環(huán)境場(chǎng)氣旋性渦度，為“熱塔”提供了一個(gè)局部保護(hù)環(huán)境；雖然單一“熱塔”的生命史短暫，但大量“熱塔”(包括正在生長(zhǎng)的、準(zhǔn)穩(wěn)定態(tài)的、合并的以及處于消亡階段的)的總體效果能夠?yàn)橄到y(tǒng)尺度環(huán)流提供穩(wěn)定的潛熱加熱。 Hendricks等（2004）指出“熱塔”具有強(qiáng)烈氣旋性渦度和旋轉(zhuǎn)特征，水平尺度1030 km，時(shí)間尺度1 h左右。Montgomery等（2006）提出了“熱塔”偶極渦度對(duì)現(xiàn)象的理論概念模型。熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展（MONTGOMERY et al.，JAS, 2006）熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展張文龍等（2008）通過臺(tái)風(fēng)“榴蓮”(Durian)生成過程的數(shù)值模擬，得到了偶極渦度對(duì)的實(shí)例圖像，驗(yàn)證了Montgomery等（2006）的理論研究結(jié)果。這些工作既為理解臺(tái)風(fēng)的生成提供了新的視點(diǎn)，同時(shí)也提出了對(duì)“熱塔”進(jìn)行深入認(rèn)識(shí)和理解的重要意義。熱帶氣旋生成過程研究進(jìn)展“熱塔”結(jié)構(gòu)（偶極渦度對(duì)） 相對(duì)渦度（陰影）與垂直速度（等值線）500hPa相對(duì)渦度