冀春曉 趙放 高守亭 劉黎平

1 浙江省氣象科學(xué)研究所，杭州 310017

2 浙江省氣象臺(tái)，杭州 310017

3 中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所，北京 100029

4 中國(guó)氣象科學(xué)研究院，北京 100081

登陸臺(tái)風(fēng)Matsa（麥莎）中尺度擾動(dòng)特征分析

冀春曉1趙放2高守亭3劉黎平4

1 浙江省氣象科學(xué)研究所，杭州 310017

2 浙江省氣象臺(tái)，杭州 310017

3 中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所，北京 100029

4 中國(guó)氣象科學(xué)研究院，北京 100081

地面中尺度自動(dòng)站和多普勒雷達(dá)資料的分析都表明，臺(tái)風(fēng)Matsa登陸后的低層螺旋云帶中活躍著中尺度氣旋性渦旋系統(tǒng)。本文使用新一代中尺度WRF模式對(duì)臺(tái)風(fēng)Matsa登陸后的變化特征進(jìn)行了數(shù)值模擬，使用四維變分多普勒雷達(dá)分析系統(tǒng) （4D－VDRAS）對(duì)臺(tái)風(fēng)Matsa多普勒雷達(dá)徑向風(fēng)進(jìn)行了風(fēng)場(chǎng)反演。在此基礎(chǔ)上對(duì)臺(tái)風(fēng)Matsa登陸后中尺度擾動(dòng)特性進(jìn)行了初步探討；對(duì)臺(tái)風(fēng)Matsa與其螺旋云帶的中尺度系統(tǒng)之間動(dòng)能和渦度的相互轉(zhuǎn)換進(jìn)行了診斷分析。分析表明：（1）數(shù)值模擬和雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)反演結(jié)果表明，登陸臺(tái)風(fēng)Matsa的低層螺旋云帶中活躍著中尺度氣旋式渦旋系統(tǒng)，與之相伴隨的為較強(qiáng)的中尺度上升區(qū)，而且，中尺度垂直上升運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱與雷達(dá)對(duì)流回波強(qiáng)度成正相關(guān)，中尺度垂直上升運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，雷達(dá)對(duì)流回波發(fā)展越旺盛。（2）臺(tái)風(fēng)Matsa與其中尺度系統(tǒng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換的診斷分析說(shuō)明，低層中尺度系統(tǒng)從臺(tái)風(fēng)Matsa環(huán)流中獲得動(dòng)能而發(fā)展；Matsa在陸地上長(zhǎng)久維持主要是從高層獲得動(dòng)能。（3）臺(tái)風(fēng)Matsa與其中尺度系統(tǒng)渦度轉(zhuǎn)換的診斷分析說(shuō)明，低層中尺度系統(tǒng)向Matsa輸送正渦度主要依靠中尺度垂直運(yùn)動(dòng)來(lái)完成；高層正渦度的轉(zhuǎn)換通過(guò)水平輸送和垂直輸送共同來(lái)完成。所以，中尺度系統(tǒng)所產(chǎn)生的正渦度源源不斷地向Matsa輸送，使Matsa的氣旋性環(huán)流可以在陸地上長(zhǎng)久維持。

登陸臺(tái)風(fēng) 中尺度擾動(dòng) 維持 動(dòng)能和渦度轉(zhuǎn)換

1 引言

隨著氣候的逐漸變暖，高溫?zé)崂?、干旱、?qiáng)降水等極端氣候事件發(fā)生的頻率增加、強(qiáng)度增大，造成洪澇、干旱等災(zāi)害更為嚴(yán)重。近幾年來(lái)，影響我國(guó)臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度和頻率似乎也有增長(zhǎng)的趨勢(shì)。例如，2007年8～10月期間，“圣帕”、“韋帕”、“羅莎”3個(gè)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)接連嚴(yán)重影響了浙江省，造成了大范圍的暴雨和大暴雨。登陸臺(tái)風(fēng)所帶來(lái)的災(zāi)害與其強(qiáng)度、登陸后維持的時(shí)間等有著密切的關(guān)系。臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度及強(qiáng)度變化主要受下墊面、環(huán)境場(chǎng)的風(fēng)垂直切變、上層槽和臺(tái)風(fēng)渦旋自身結(jié)構(gòu)的影響 （Emanuel，1988；DeMaria，1996； Montgomery and Kallenbach，1997；Jones，2000）。環(huán)境因子通過(guò)與渦旋的相互作用影響渦旋內(nèi)部結(jié)構(gòu)及物理過(guò)程，進(jìn)而影響臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度變化。環(huán)境場(chǎng)、臺(tái)風(fēng)及渦旋內(nèi)部多尺度之間的相互作用決定了臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度變化的復(fù)雜性 （Wang and Wu，2004）。Chen（1998）指出，登陸臺(tái)風(fēng)在以下幾種環(huán)流條件下將維持較長(zhǎng)時(shí)間：（1）臺(tái)風(fēng)環(huán)流保持一定的水汽供給；（2）臺(tái)風(fēng)環(huán)流中存在活躍的中尺度對(duì)流活動(dòng)；（3）弱冷空氣侵入臺(tái)風(fēng)環(huán)流引起變性；（4）登陸臺(tái)風(fēng)環(huán)流移入一個(gè)高空輻散區(qū)之下。陳聯(lián)壽等 （2002）的研究表明，登陸臺(tái)風(fēng)因地形或環(huán)境流場(chǎng)輻合作用常在其外圍形成中尺度渦旋，當(dāng)這種渦旋與臺(tái)風(fēng)相互作用被吸入內(nèi)區(qū)時(shí)，這時(shí)臺(tái)風(fēng)渦量將增加，有利于登陸臺(tái)風(fēng)在陸上的維持。李英等 （2005a）的診斷研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)久維持的熱帶氣旋在登陸后仍保持一定強(qiáng)度，并從外界獲得熱量和水汽補(bǔ)充來(lái)支持積云對(duì)流發(fā)展，而積云對(duì)流對(duì)登陸熱帶氣旋的長(zhǎng)久維持具有正反饋?zhàn)饔?。陳永林?（2008）分析麥莎臺(tái)風(fēng)次天氣尺度系統(tǒng)的非對(duì)稱性結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)，臺(tái)風(fēng)麥莎登陸后其外圍云系中活躍著中尺度對(duì)流系統(tǒng)。段麗和陳聯(lián)壽 （2005）在對(duì)熱帶風(fēng)暴“菲特”的診斷研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)“菲特”穿越瓊州海峽時(shí)，其外圍流場(chǎng)和五指山山脈的輻合極有利于中尺度對(duì)流小渦系統(tǒng) （MCS）的生成，而特大暴雨就出現(xiàn)在MCS所在地區(qū)。王繼志和楊元琴（1995）研究了8807號(hào)臺(tái)風(fēng)突然增強(qiáng)的原因后指出，臺(tái)風(fēng)中中尺度系統(tǒng)與周圍環(huán)境中大尺度系統(tǒng)的相互作用對(duì)臺(tái)風(fēng)的增強(qiáng)十分重要。而熱帶氣旋的加強(qiáng)則可能與其從次天氣尺度運(yùn)動(dòng)中獲得動(dòng)能補(bǔ)充有關(guān)。李英等 （2004）在登陸熱帶氣旋維持的次天氣尺度環(huán)流特征中指出，臺(tái)風(fēng)渦旋的強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)或雨帶作為次天氣尺度呈現(xiàn)出的波狀螺旋型特征，這種螺旋波結(jié)構(gòu)有利于熱帶氣旋的維持。維持和加強(qiáng)的登陸熱帶氣旋可以從次天氣尺度環(huán)流中獲得動(dòng)能補(bǔ)充，所以，判斷一個(gè)熱帶氣旋登陸后能否繼續(xù)維持或再加強(qiáng)，除考慮大尺度環(huán)流等因素的影響外，次天氣尺度環(huán)流的作用也是一個(gè)不可忽視的因子。于玉斌等 （2008）的數(shù)值模擬試驗(yàn)表明低層氣旋性渦旋并入臺(tái)風(fēng)環(huán)流是“桑美”近海急劇增強(qiáng)的重要原因。鄧國(guó)等 （2005）對(duì)臺(tái)風(fēng)數(shù)值模擬中邊界層方案進(jìn)行敏感性試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，臺(tái)風(fēng)邊界層通過(guò)摩擦混合和輻射等作用與地表產(chǎn)生水汽、熱量和動(dòng)量的交換，并通過(guò)湍流效應(yīng)和積云的夾卷作用將邊界層的影響擴(kuò)展至整個(gè)自由大氣。勵(lì)申申等 （1992）的研究表明，登陸臺(tái)風(fēng)的消亡除摩擦作用外，還可能通過(guò)支持外圍大暴雨的發(fā)展將能量傳遞出去而使本身消亡。袁金南等 （2005）發(fā)現(xiàn)，邊界層摩擦對(duì)登陸熱帶氣旋強(qiáng)度的影響非常明顯，其中摩擦是造成登陸熱帶氣旋強(qiáng)度迅速減弱的一個(gè)重要因素。李英等（2005b）的研究表明，外界水汽輸送有助于熱帶氣旋雨帶中的強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)，使雨量加強(qiáng)。而對(duì)流活動(dòng)過(guò)程中水汽凝結(jié)潛熱釋放是熱帶氣旋獲得能量繼續(xù)維持的重要條件。于玉斌等 （2008）在超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“桑美”（2006）近海急劇增強(qiáng)特征及機(jī)理分析中指出，“桑美”臺(tái)風(fēng)急劇增強(qiáng)過(guò)程中，對(duì)流層高層動(dòng)能的下傳是對(duì)流層低層動(dòng)能補(bǔ)充的重要途徑之一。這些研究均表明，登陸臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的變化與中尺度系統(tǒng)活動(dòng)存在著非常密切的關(guān)系。

另外，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新一代多普勒天氣雷達(dá)在對(duì)臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害天氣的探測(cè)中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。多普勒天氣雷達(dá)不僅能夠探測(cè)臺(tái)風(fēng)的螺旋云帶，而且通過(guò)風(fēng)場(chǎng)反演技術(shù)有可能得到臺(tái)風(fēng)中高時(shí)空分辨率的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，這對(duì)于研究其中系統(tǒng)的動(dòng)力結(jié)構(gòu)大有益處。Sun et al.（1991）、Sun and Crook（1994，1997，1998）利用四維變分方法，結(jié)合云模式及其伴隨模式，提出了多普勒雷達(dá)4DVAR同化反演方法，試驗(yàn)表明該方法能夠反演風(fēng)暴云團(tuán)的熱、動(dòng)力場(chǎng)和微物理場(chǎng)。隨著變分技術(shù)的引入，使風(fēng)場(chǎng)反演的可靠性和精度得到了進(jìn)一步提高，深化了對(duì)臺(tái)風(fēng)、颮線等災(zāi)害性天氣的認(rèn)識(shí)（Wu et al.，2000）。周海光和王玉彬 （2005）使用雙多普勒雷達(dá)三維風(fēng)場(chǎng)反演技術(shù) （MUSCAT）對(duì)6月29～30日合肥和馬鞍山多普勒雷達(dá)探測(cè)到的暴雨資料進(jìn)行了三維風(fēng)場(chǎng)反演，對(duì)暴雨系統(tǒng)的中尺度三維動(dòng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，給出了此次暴雨的三維動(dòng)力結(jié)構(gòu)。王俊等 （2011）雙多普勒雷達(dá)反演的三維風(fēng)場(chǎng)分析表明，普通多單體雷暴中低層存在水平輻合風(fēng)場(chǎng)，且雷暴的發(fā)展與水平輻合風(fēng)場(chǎng)的強(qiáng)度成正比。孫建華等 （2006）的多普勒反演風(fēng)場(chǎng)分析表明，造成滁州強(qiáng)降雨的系統(tǒng)中存在中尺度輻合線，且中尺度輻合線只出現(xiàn)對(duì)流層低層，輻合線隨高度向北傾斜。但利用多普勒雷達(dá)探測(cè)資料研究臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)中的中尺度系統(tǒng)三維動(dòng)力結(jié)構(gòu)的國(guó)內(nèi)還不多見(jiàn)。

2005年9號(hào)臺(tái)風(fēng)Matsa登陸后在陸地上持續(xù)維持了近75小時(shí)，沿途帶來(lái)較大的災(zāi)害，造成了巨大的損失。關(guān)于Matsa登陸后持續(xù)維持的機(jī)理冀春曉等 （2007）已經(jīng)作過(guò)分析。本文著重分析研究臺(tái)風(fēng)Matsa登陸后維持期間其螺旋云帶中的中尺度擾動(dòng)特性。利用多普勒雷達(dá)探測(cè)到的Matsa臺(tái)風(fēng)資料進(jìn)行了四維變分風(fēng)場(chǎng)反演，探討了臺(tái)風(fēng)Matsa登陸后維持期間的中尺度結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步深化對(duì)登陸臺(tái)風(fēng)中尺度三維動(dòng)力結(jié)構(gòu)演變特征的認(rèn)識(shí)。

2 模式、雷達(dá)同化和個(gè)例模擬

2.1 模式簡(jiǎn)介

本文使用美國(guó)NCAR等研制開(kāi)發(fā)的新一代中尺度數(shù)值模式 WRF（V2.1），網(wǎng)格格距為15km，模式區(qū)域中心點(diǎn)為 （29.3°N，120.1°E），格點(diǎn)數(shù)為363×363，垂直方向31層σ坐標(biāo)。微物理過(guò)程選取Lin等 （1983）的方案；陸面過(guò)程選取Noah（Chen and Dudhia，2001）方案，積云對(duì)流參數(shù)化方案選取Betts－Miller－Janjic（Janji ，1994，2000）方案。初始時(shí)間選取2005年8月6日00時(shí) （協(xié)調(diào)世界時(shí)，下同），積分時(shí)間為72小時(shí)，初猜場(chǎng)和邊界值選用NCEP的1°×1°再分析資料，常規(guī)資料為氣象信息綜合分析處理系統(tǒng) （MICAPS）地面和高空資料，采用3DVAR技術(shù)將初始時(shí)刻的地面、高空觀測(cè)資料同化進(jìn)入模式。側(cè)邊界為6小時(shí)變邊界。對(duì)臺(tái)風(fēng)未經(jīng)任何人工處理。

2.2 雷達(dá)4DVAR同化反演系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本文使用中國(guó)氣象局氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供的4DVAR同化反演系統(tǒng)。同化模式和變分同化方法由Sun and Crook（1997）建立，這里僅對(duì)其作一簡(jiǎn)要介紹。同化模式為一個(gè)三維云模式，云模式建立在笛卡兒坐標(biāo)系中，采用滯彈性近似，包含6個(gè)預(yù)報(bào)方程，它們是3個(gè)動(dòng)量方程、熱力方程、雨水方程和總水方程。數(shù)值模式以無(wú)量綱變量形式編程，這樣可以平衡不同變量量級(jí)的差異，使得在同化過(guò)程中每個(gè)變量有相似的權(quán)重從而得到更好的收斂率。4DVAR資料同化的基本思想就是找模式變量的最優(yōu)初始場(chǎng)，使得模式輸出結(jié)果在一定的時(shí)間域和空間域上與相應(yīng)的觀測(cè)結(jié)果盡可能接近。為此，單部雷達(dá)價(jià)值函數(shù)J為

其中，求和針對(duì)空間區(qū)域σ、同化窗τ而言，ηv和ηz分別是徑向速度和反射率的權(quán)重系數(shù)，Vobr和Zob是雷達(dá)觀測(cè)的徑向速度和反射率。Vr和Z表示模式輸出的徑向速度和反射率。Jb和Jp分別為背景場(chǎng)、補(bǔ)償項(xiàng)函數(shù)。具體算法見(jiàn)Sun and Crook（1997），在此不再贅述。

2.3 個(gè)例選擇

2005年第9號(hào)臺(tái)風(fēng)Matsa于8月5日19：40時(shí)在浙江省玉環(huán)縣干江鎮(zhèn)沿海登陸，登陸時(shí)中心氣壓950hPa，近中心最大風(fēng)速12級(jí)以上 （45m／s）。登陸后先向西北方向移動(dòng)，之后Matsa一路北上，強(qiáng)度減弱緩慢，給所經(jīng)之地造成了重大的災(zāi)害。所以，探討臺(tái)風(fēng)Matsa在登陸后強(qiáng)度繼續(xù)維持的中尺度系統(tǒng)特征，對(duì)業(yè)務(wù)天氣預(yù)報(bào)應(yīng)該具有十分重要的指導(dǎo)意義。

圖1 （a）臺(tái)風(fēng)中心氣壓隨時(shí)間演變圖 ［豎虛線為兩個(gè)階段的分界線 （下同）］；（b）臺(tái)風(fēng)路徑圖Fig.1 （a）Temporal evolution of the observed（■）and simulated（▲）sea level pressure（hPa）at the center of typhoon Matsa（The vertical dashed line denotes the dividing point between the two different periods of typhoon and tropical storm，the same below）；（b）the track of typhoon Matsa

2.4 臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度與路徑的數(shù)值模擬

臺(tái)風(fēng)Matsa登陸后，在陸地上持續(xù)維持了近75小時(shí)，基本上可分為兩個(gè)階段，第一階段為5日18時(shí)～6日18時(shí)，臺(tái)風(fēng)中心迅速被填塞，中心氣壓從950hPa快速上升到985hPa，近中心風(fēng)速?gòu)?5m／s快速下降到28m／s，但強(qiáng)度仍保持較強(qiáng)；第二階段為6日18時(shí)～8日21時(shí)，這一階段里臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度變化很小，之后Matsa減弱為溫帶氣旋。從圖1a可以看到，模式模擬的臺(tái)風(fēng)中心氣壓在開(kāi)始的幾個(gè)小時(shí)里與實(shí)際觀測(cè)值相差比較大，主要原因可能是由于所采用的NCEP資料水平分辨率還不夠高，對(duì)臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度達(dá)不到更精確的描述，以及模式自身的spin up等問(wèn)題，導(dǎo)致模擬的臺(tái)風(fēng)中心氣壓要明顯高于實(shí)際值。隨著時(shí)間的延續(xù)，兩者很快變得一致，模式對(duì)Matsa強(qiáng)度緩慢變化過(guò)程進(jìn)行了成功的模擬。從圖1b可以看到，模式對(duì)臺(tái)風(fēng)Mat－sa登陸后路徑的模擬也是比較接近實(shí)況的，其中包括Matsa登陸后先向西北方向移動(dòng)，而后轉(zhuǎn)向偏北方向移動(dòng)。但是，隨著模擬時(shí)間的延長(zhǎng)，模擬Matsa路徑與實(shí)況的誤差增大，這可能是由于模式模擬準(zhǔn)確度與模擬時(shí)間成反比的緣故。

圖2 2005年8月 （a）6日15：00時(shí)和 （b）7日06：00時(shí)不同區(qū)域地面中尺度自動(dòng)站2分鐘平均風(fēng)向風(fēng)速圖 （單位：m／s，數(shù)字為風(fēng)速）▲：地面輻合中心 （下同）Fig.2 Observed 2－minute－mean surface winds（m／s）from AWS for different time and areas：（a）At 1500UTC 6Aug 2005；（b）at 0600 UTC 7Aug 2005.▲：the position of convergence center（the same below）

圖3 2005年8月不同時(shí)間和不同地點(diǎn)雷達(dá)組合反射率 （單位：dBZ）和地面中尺度自動(dòng)站2分鐘平均風(fēng)向風(fēng)速圖 （單位：m／s）：（a）6日15：01時(shí)溫州雷達(dá)；（b）7日06：01時(shí)南京雷達(dá)Fig.3 Composite reflectivity of Doppler radar and observed 2－minute－mean surface winds from AWS for deferent time and areas：（a）Wenzhou radar at 1501UTC 6Aug 2005；（b）Nanjing radar at 0601UTC 7Aug 2005

3 中尺度擾動(dòng)場(chǎng)特征分析

3.1 地面中尺度自動(dòng)站與雷達(dá)觀測(cè)事實(shí)

我國(guó)地面中尺度自動(dòng)站與多普勒雷達(dá)的布網(wǎng)為我們分析中尺度對(duì)流系統(tǒng)提供了寶貴的觀測(cè)資料。圖2給出了不同時(shí)間、不同區(qū)域的地面風(fēng)向風(fēng)速實(shí)測(cè)分布圖。圖2a為2005年8月6日15時(shí)地面中尺度自動(dòng)站2分鐘的風(fēng)向風(fēng)速分布圖，圖中數(shù)字表示風(fēng)速值，此時(shí) Matsa中心位置位于 （30.5°N，119.3°E）。從圖2a可以看到Matsa的氣旋式環(huán)流很明顯，強(qiáng)風(fēng)速區(qū)位于Matsa中心的東北方。將圖2a中黑方框區(qū)域放大后 （圖3a）可以發(fā)現(xiàn)，在Matsa的氣旋式環(huán)流中，即在浙江省的臺(tái)州地區(qū)存在中尺度氣旋性輻合區(qū)，輻合中心 （圖3a中▲，下同）的極小值達(dá)到了－3.0×10－4s－1左右。在6日15：01時(shí)溫州多普勒雷達(dá)組合反射率圖 （圖3a）上可以看到，中尺度氣旋性輻合區(qū)域中存在著結(jié)構(gòu)密實(shí)的強(qiáng)對(duì)流回波，30dBZ以上的強(qiáng)回波呈帶狀分布，最強(qiáng)回波達(dá)45dBZ左右，25dBZ回波頂高達(dá)到500hPa左右 （圖5a），但輻合中心與強(qiáng)回波中心并不重合。2005年8月7日06時(shí) （圖2b）臺(tái)風(fēng)Matsa的中心位置已經(jīng)到達(dá)了118.3°E、31.7°N，雖然仍維持著氣旋式環(huán)流，但其強(qiáng)度明顯減弱。與前一時(shí)刻相同的是如圖3b（圖2b中黑方框區(qū)域）所示，在Matsa的氣旋式環(huán)流中仍然存在著中尺度氣旋性輻合區(qū)，但輻合強(qiáng)度比6日15時(shí)要有所減弱，中心的最小值為－2.0×10－4s－1左右。相應(yīng)地在7日06：01時(shí)南京的多普勒雷達(dá)組合反射率圖（圖3b）上，存在發(fā)展旺盛的對(duì)流回波與地面中尺度氣旋性輻合區(qū)域相對(duì)應(yīng)，同樣輻合中心與強(qiáng)回波中心不重合，這些對(duì)流回波的組合反射率最大值均達(dá)到了50dBZ左右，而25dBZ回波頂高達(dá)到350hPa左右 （圖5b），與前一時(shí)刻相比，中尺度對(duì)流回波的發(fā)展更加旺盛，可見(jiàn)這些中尺度對(duì)流回波都是比較深厚的對(duì)流系統(tǒng)。以上觀測(cè)事實(shí)均說(shuō)明Matsa螺旋云帶中存在著比較深厚的中尺度對(duì)流系統(tǒng)。

圖4 2005年8月6日15：00時(shí) （a、b）和7日06：00時(shí) （c、d）950hPa（a、c）和700hPa（b、d）中尺度水平流場(chǎng)Fig.4 Mesoscale streamline fields at（a，c）950hPa and（b，d）700hPa at（a，b）1500UTC 6Aug 2005and（c，d）0600UTC 7Aug 2005

3.2 中尺度擾動(dòng)場(chǎng)特征的數(shù)值模擬分析

為了分析中尺度擾動(dòng)場(chǎng)，濾波方案采用GrADS九點(diǎn)平滑算子，對(duì)積分流場(chǎng)進(jìn)行尺度分離，得到中尺度擾動(dòng)場(chǎng)。與觀測(cè)事實(shí)相一致，本文給出了6日15時(shí)和7日06時(shí)兩個(gè)時(shí)刻相應(yīng)區(qū)域的模擬結(jié)果。圖4為Matsa在這兩個(gè)時(shí)刻、950hPa和700hPa經(jīng)過(guò)濾波后的中尺度擾動(dòng)流場(chǎng)。分析圖4可知，無(wú)論Matsa在第一階段還是第二階段，低層950hPa上 （圖4a、c）Matsa螺旋云帶中都活躍著中尺度氣旋式渦旋系統(tǒng)。處于第一階段時(shí)，低層950hPa上 （圖4a）Matsa螺旋云帶的中尺度氣旋式渦旋的位置與地面中尺度自動(dòng)站 （圖3a）觀測(cè)到的中尺度輻合中心基本吻合；到第二階段時(shí)，Matsa螺旋云帶的中尺度氣旋式渦旋的位置（圖4b）與地面中尺度自動(dòng)站 （圖3b）觀測(cè)到的中尺度輻合中心存在明細(xì)的偏離。隨著高度的增加，中尺度氣旋式渦旋逐漸轉(zhuǎn)變減弱，到700hPa高度（圖4b、d），中尺度氣旋式渦旋系統(tǒng)已經(jīng)消失并轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛^(qū)，說(shuō)明中尺度氣旋式渦旋系統(tǒng)只在低層存在。

圖5給出了沿中尺度氣旋式渦旋中心 （圖4中▲）的垂直剖面圖，陰影區(qū)為對(duì)應(yīng)時(shí)刻的雷達(dá)基本反射率。圖5a為6日15時(shí)沿 （29.2°N，121.7°E）中尺度氣旋式渦旋中心的緯向垂直剖面圖，從圖5a可以看到，在中尺度氣旋式渦旋中心的上空，存在明顯的中尺度垂直上升區(qū)，中尺度垂直上升速度的極大值位于750hPa附近，量值為0.6×10－1m／s。與實(shí)際雷達(dá)回波相比較可知，低層的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)對(duì)應(yīng)著較強(qiáng)的雷達(dá)對(duì)流回波，對(duì)流回波的極大值約35dBZ，25dBZ回波頂高達(dá)到650hPa左右，但最強(qiáng)的雷達(dá)回波與上升運(yùn)動(dòng)中心不重合。在沿（29.2°N，121.7°E）中尺度氣旋式渦旋中心的經(jīng)向垂直剖面圖 （圖略）上，中尺度氣旋式渦旋中心上空同樣存在上升運(yùn)動(dòng)，上升速度的極大值（700hPa附近）出現(xiàn)在渦旋中心的南側(cè)，與較強(qiáng)的雷達(dá)對(duì)流回波存在偏離。圖5b為7日06時(shí)沿位于 （33.3°N，119.7°E）中尺度氣旋式渦旋中心的經(jīng)向垂直剖面圖，同樣，中尺度氣旋式渦旋中心的上空為明顯的中尺度垂直上升區(qū)，中尺度垂直上升速度的極大值中心位于700hPa附近，為4×10－1m／s。相應(yīng)的對(duì)流回波極大值約40dBZ，25dBZ回波頂高達(dá)到400hPa左右，上升區(qū)的兩側(cè)為下沉運(yùn)動(dòng)區(qū)，同樣最強(qiáng)的雷達(dá)回波位于上升運(yùn)動(dòng)中心的南側(cè)。從（33.3°N，119.7°E）中尺度氣旋式渦旋中心的緯向垂直剖面圖 （圖略）上可知，中尺度氣旋式渦旋中心上空同樣存在上升運(yùn)動(dòng)，但上升速度的極大值（750hPa附近）出現(xiàn)在渦旋中心的西側(cè)，同樣與較強(qiáng)的雷達(dá)對(duì)流回波存在偏離。以上結(jié)果說(shuō)明，最強(qiáng)的雷達(dá)回波與最強(qiáng)的中尺度上升運(yùn)動(dòng)中心是不重合的。對(duì)比圖5a和圖5b可以發(fā)現(xiàn)，7日06時(shí)中尺度擾動(dòng)、對(duì)流回波極大值都比6日15時(shí)的要強(qiáng)很多，最強(qiáng)的雷達(dá)回波與中尺度上升運(yùn)動(dòng)中心并不完全重合，這一點(diǎn)在雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)反演結(jié)果中也得到了證實(shí)。以上分析結(jié)果說(shuō)明中尺度氣旋式渦旋系統(tǒng)對(duì)于強(qiáng)的雷達(dá)對(duì)流回波的形成是至關(guān)重要的。而且，中尺度垂直上升運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱與雷達(dá)對(duì)流回波強(qiáng)度成正相關(guān)，中尺度垂直上升運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，雷達(dá)對(duì)流回波發(fā)展越旺盛。

從冀春曉等 （2007）的分析可以知道，6日15時(shí)為Matsa第一階段區(qū)域平均垂直速度出現(xiàn)極大值和低層輻合為最強(qiáng)的時(shí)刻，7日06時(shí)為Matsa第二階段區(qū)域平均垂直速度出現(xiàn)次極大值和低層輻合為較強(qiáng)的時(shí)刻，這說(shuō)明中尺度對(duì)流系統(tǒng)的產(chǎn)生，不僅有利于低層輻合的加強(qiáng)，而且也使臺(tái)風(fēng)垂直運(yùn)動(dòng)得到加強(qiáng)。以上結(jié)果說(shuō)明，Matsa能夠在陸地上持續(xù)維持，與其螺旋云帶中活躍著中尺度氣旋式渦旋系統(tǒng)有非常密切的聯(lián)系，這些中尺度對(duì)流系統(tǒng)產(chǎn)生劇烈的輻合和垂直上升運(yùn)動(dòng)，把低層暖濕空氣向上輸送，發(fā)生凝結(jié)并釋放潛熱，對(duì)Matsa強(qiáng)度的維持起到了正反饋?zhàn)饔谩?/p>

3.3 中尺度擾動(dòng)場(chǎng)特征的四維風(fēng)場(chǎng)反演

多普勒雷達(dá)資料4DVAR同化反演技術(shù)在理論上是先進(jìn)的，Sun and Crook（1994）進(jìn)行的一些實(shí)際運(yùn)用試驗(yàn)也被證明是有效的。但是到目前為止，多普勒雷達(dá)資料的4DVAR同化仍然處在試驗(yàn)研究階段，特別是在國(guó)內(nèi)類似研究還剛剛起步。本文使用中國(guó)氣象局氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供的4DVAR同化反演系統(tǒng)，對(duì)臺(tái)風(fēng)Matsa登陸后的對(duì)流云帶進(jìn)行了局部（圖3b黑方塊區(qū)域）反演 （如圖6所示）。

從南京多普勒雷達(dá)組合反射率圖 （圖3b）中可以看到，臺(tái)風(fēng)Matsa登陸后直到2005年8月7日06：01時(shí)，其外圍云帶依然很強(qiáng)，外圍云帶中鑲嵌著多個(gè)大于45dBZ的強(qiáng)回波單體。從相應(yīng)時(shí)刻仰角為1.37°的雷達(dá)徑向風(fēng)場(chǎng) （圖略）可以看到，在南京雷達(dá)站北側(cè)（約25km）存在一個(gè)逆風(fēng)區(qū)成逆時(shí)針環(huán)流分布，說(shuō)明該處存在一個(gè)中尺度氣旋式環(huán)流；在仰角為2.34°的雷達(dá)徑向風(fēng)場(chǎng)上，該中尺度氣旋式環(huán)流的面積比低仰角的要小，且中心位置向偏北方傾斜。當(dāng)仰角大于3.5°后，該逆風(fēng)區(qū)變得模糊或不存在，說(shuō)明這個(gè)中尺度氣旋式環(huán)流只在低層存在。圖6給出了使用2005年8月7日06：01時(shí)南京多普勒雷達(dá)探測(cè)資料反演（圖3b黑方塊區(qū)域）的不同高度的流場(chǎng)與基本反射率分布圖。從圖6可以看到，此時(shí)對(duì)流回波單體發(fā)展很旺盛，大于30 dBZ的強(qiáng)回波頂高伸展到2.5km以上。在臺(tái)風(fēng)Matsa的強(qiáng)回波云帶中存在明顯的中尺度氣旋式渦旋，它位于3.5km以下，且中尺度氣旋式渦旋中心位置隨著高度的升高向偏北方發(fā)生傾斜，氣旋性渦旋面積隨著高度的增加而縮小。2km以下為明顯的中尺度氣旋式渦旋中心，2.5～3km之間減弱為輻合線或輻合中心，到3.5km時(shí)輻合中心基本消失。與雷達(dá)徑向風(fēng)場(chǎng)的分析相一致。同時(shí)，從圖6可以發(fā)現(xiàn)中尺度氣旋式渦旋中心位于最強(qiáng)回波（≥40dBZ）的一側(cè)，兩者并不完全重合，這與圖5分析的結(jié)論相一致。

圖5 2005年8月基本反射率 （彩色，單位：dBZ）、中尺度擾動(dòng)垂直速度 （等值線，單位：10－1 m／s）和中尺度擾動(dòng)合成流場(chǎng) （矢量）的垂直剖面圖：（a）6日15：00時(shí)，矢量為 （u＊，w＊×10）；（b）7日06：00時(shí)，矢量為 （v＊，w＊×10）Fig.5 The vertical cross sections of base reflectivity（shaded），mesoscale disturbance vertical velocity（isoline，units：10－1 m／s），and composite mesoscale disturbance wind fields（a）（u＊，w＊×10）and（b）（v＊，w＊×10）at（a）1500UTC 6Aug 2005and（b）0600UTC 7Aug 2005

圖6 2005年8月7日06：01時(shí)不同高度基本反射率 （彩色，單位：dBZ）和反演的水平流場(chǎng)分布圖：（a）1.0km；（b）1.5km；（c）2.0km；（d）2.5km；（e）3.0km；（f）3.5km。坐標(biāo)數(shù)字為格點(diǎn)數(shù) （下同）Fig.6 Base reflectivity（shaded）and streamline fields retrieved at（a）1.0km，（b）1.5km，（c）2.0km，（d）2.5km，（e）3.0km，and（f）3.5km at 0601UTC on 7Aug 2005

4 Matsa臺(tái)風(fēng)與其螺旋云帶的中尺度系統(tǒng)之間的相互作用

上述分析表明，臺(tái)風(fēng)Matsa的維持與其螺旋云帶的中尺度系統(tǒng)活動(dòng)密切相關(guān)。下面從兩種尺度間動(dòng)能及渦度轉(zhuǎn)換出發(fā)，討論Matsa與其螺旋云帶的中尺度系統(tǒng)的相互作用。

從陳受鈞和謝安 （1981）分析可知，天氣尺度與中尺度間相互轉(zhuǎn)換項(xiàng) （V＊·I＊）包括水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)的貢獻(xiàn)，分別為：

其中，（V＊·I＊）表示中尺度系統(tǒng)與天氣尺度系統(tǒng)動(dòng)能的轉(zhuǎn)換。正值表示中尺度運(yùn)動(dòng)向天氣尺度系統(tǒng)提供動(dòng)能，負(fù)值表示中尺度系統(tǒng)從天氣尺度系統(tǒng)獲得動(dòng)能。

垂直渦度方程中天氣尺度和中尺度系統(tǒng)轉(zhuǎn)換項(xiàng)Iζ的水平運(yùn)動(dòng)項(xiàng)和垂直運(yùn)動(dòng)項(xiàng)，分別為：

其中，Iζ＞0表示兩種尺度相互作用的結(jié)果是中尺度系統(tǒng)給天氣尺度系統(tǒng)提供正渦度；Iζ＜0表示天氣尺度系統(tǒng)給中尺度系統(tǒng)提供正渦度。

為了詳細(xì)討論臺(tái)風(fēng)Matsa在陸地上持續(xù)維持期間與其環(huán)流中的中尺度系統(tǒng)之間的相互作用，我們選用移動(dòng)坐標(biāo)，取臺(tái)風(fēng)為中心的 （15×15）經(jīng)緯度范圍為臺(tái)風(fēng)區(qū)域，對(duì)式 （1）、（2）計(jì)算區(qū)域平均動(dòng)能轉(zhuǎn)換項(xiàng) ［V＊·I＊］（［］表示取區(qū)域平均），帶“＊”的值由原始值減去區(qū)域平均值得到。用式（3）、（4）計(jì)算區(qū)域平均渦度轉(zhuǎn)換項(xiàng) ［Iζ］，如圖7所示。對(duì) ［V＊·I＊］和 ［Iζ］從地面至100hPa進(jìn)行垂直積分，得到整層的 ［V＊·I＊］和 ［Iζ］值 （見(jiàn)圖8）。

4.1 臺(tái)風(fēng)與其螺旋云帶的中尺度系統(tǒng)之間的動(dòng)能轉(zhuǎn)換

圖7a為天氣尺度與中尺度之間區(qū)域平均動(dòng)能的水平運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換項(xiàng)［V＊·I＊］h，圖7b為垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換項(xiàng)［V＊·I＊］v，圖7c為水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換兩者之和 ［V＊·I＊］。對(duì)比圖7a和圖7b可以看到，［V＊·I＊］h比 ［V＊·I＊］v基本屬于同一個(gè)量級(jí)，最大的轉(zhuǎn)換都出現(xiàn)在高層，但兩者對(duì)動(dòng)能轉(zhuǎn)換卻起著相反的作用。在第一階段 （6日00～18時(shí)），［V＊·I＊］h的作用在低層是Matsa從中尺度運(yùn)動(dòng)中獲得動(dòng)能，極大值位于900hPa附近；高層是Matsa向中尺度系統(tǒng)提供動(dòng)能。［V＊·I＊］v的作用與前者剛好相反。低層Matsa向中尺度系統(tǒng)提供動(dòng)能，極大值也位于900hPa附近；高層是Matsa從中尺度系統(tǒng)中獲得動(dòng)能。兩者共同的作用 ［V＊·I＊］（圖7c）表明，在800hPa以下為負(fù)值，Matsa向中尺度系統(tǒng)提供動(dòng)能，極小值在900hPa附近；800 hPa以上為正值，Matsa從中尺度運(yùn)動(dòng)中獲得動(dòng)能，極大值在650hPa附近。但 ［V＊·I＊］負(fù)值的絕對(duì)值幾乎是其正值的兩倍，說(shuō)明近地層以動(dòng)能的垂直轉(zhuǎn)換為主，Matsa向中尺度系統(tǒng)提供動(dòng)能。整層積分結(jié)果 （圖8a）表明，［V＊·I＊］均為正值，說(shuō)明Matsa在這一階段從中尺度系統(tǒng)獲得了動(dòng)能。所以，雖然Matsa登陸后的強(qiáng)度迅速減弱，但仍然可以維持熱帶風(fēng)暴的強(qiáng)度。

到第二階段 （6日18時(shí)～8日21時(shí)），高層動(dòng)能轉(zhuǎn)換明顯增加，而低層動(dòng)能轉(zhuǎn)換卻有所減弱。［V＊·I＊］h（圖7a）的作用表現(xiàn)為兩種情況：6日18時(shí)～8日12時(shí)期間，正負(fù)分布成雙層結(jié)構(gòu)，500hPa以下、250～300hPa之間為正值區(qū)，300～500hPa、250hPa以上為負(fù)值區(qū)，而且高空負(fù)值的絕對(duì)值要明顯大于低層的正值，說(shuō)明高層動(dòng)能轉(zhuǎn)換明顯要大于低層轉(zhuǎn)換。而 ［V＊·I＊］v（圖7b）的正負(fù)結(jié)構(gòu)分布與 ［V＊·I＊］h剛好相反，負(fù)值主要分布在600hPa以下，正值主要分布在250hPa以上，中間的垂直轉(zhuǎn)換相對(duì)較弱。8日12時(shí)～9日00時(shí)期間，［V＊·I＊］h與 ［V＊·I＊］v結(jié)構(gòu)分布是一致的，即表現(xiàn)為正負(fù)分布單層結(jié)構(gòu)。［V＊·I＊］h在300hPa以下Matsa向中尺度系統(tǒng)提供動(dòng)能，300hPa以上Matsa從中尺度系統(tǒng)獲得動(dòng)能。［V＊·I＊］v在700hPa以下Matsa向中尺度系統(tǒng)提供動(dòng)能，700hPa以上Matsa從中尺度系統(tǒng)獲得動(dòng)能。兩項(xiàng)的綜合作用 ［V＊·I＊］（圖7c）的結(jié)果顯示，動(dòng)能的

圖7 區(qū)域平均動(dòng)能轉(zhuǎn)換項(xiàng) （a－c，單位：10－4 W·kg－1·m－2）和區(qū)域平均渦度轉(zhuǎn)換項(xiàng) （d－f，單位：10－10 s－2／m2）時(shí)間演變圖：（a）

Fig.7 Temporal evolution of（a－c）regionally averaged kinetic energy conversion（10－4W·kg－1·m－2）and（d－f）regionally averaged vorticity conversion（10－10s－2／m2）：轉(zhuǎn)換隨高度的變化正負(fù)交替出現(xiàn)，主要以高層的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為主。［V＊·I＊］低層為負(fù)，說(shuō)明 Matsa失去動(dòng)能，中尺度系統(tǒng)從Matsa獲得動(dòng)能，這一結(jié)論說(shuō)明低層Matsa環(huán)流中的中尺度系統(tǒng)得到明顯發(fā)展。從整層積分的結(jié)果 （圖8a）來(lái)看，6日18時(shí)～7日21時(shí)期間，［V＊·I＊］整層積分均為正值，即中尺度系統(tǒng)向Matsa提供動(dòng)能。從7日21時(shí)～9日00時(shí)，［V＊·I＊］整層積分均為負(fù)值，即 Matsa向中尺度系統(tǒng)提供動(dòng)能。以上分析結(jié)果表明，［V＊·I＊］低層為負(fù)，說(shuō)明中尺度系統(tǒng)從臺(tái)風(fēng)Matsa環(huán)流中獲得動(dòng)能而發(fā)展，這應(yīng)該是Matsa環(huán)流中低層活躍著中尺度系統(tǒng)的原因之一；［V＊·I＊］的正值主要出現(xiàn)在高層，即高層的中尺度擾動(dòng)為Matsa提供動(dòng)能。所以，Matsa在陸地上長(zhǎng)久維持主要是從高層獲得動(dòng)能。

圖8 區(qū)域平均動(dòng)能轉(zhuǎn)換項(xiàng) （a，單位：W·kg－1·m－2·hPa－1）和區(qū)域平均渦度轉(zhuǎn)換項(xiàng) （b，單位：10－6 s－2·m－2·hPa－1）從地面至200hPa垂直積分時(shí)間演變圖Fig.8 Temporal evolution of（a）regionally averaged kinetic energy conversion（W·kg－1·m－2·hPa－1）and（b）regionally averaged vorticity conversion（10－6 s－2·m－2·hPa－1）vertically integrated from surface to 100hPa

4.2 臺(tái)風(fēng)與中尺度系統(tǒng)之間的渦度轉(zhuǎn)換

［Ihζ］是區(qū)域平均渦度水平運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換項(xiàng)（圖7d）。它的作用主要表現(xiàn)在中高層，而且在第二階段7日12時(shí)和8日00時(shí)，200hPa附近分別存在兩個(gè)極大值中心。說(shuō)明中尺度系統(tǒng)向 Matsa提供正渦度。為區(qū)域平均渦度垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換項(xiàng)，如圖7e所示。在低層和高層，而且低層正值要明顯大于高層正值，說(shuō)明在低層中尺度系統(tǒng)主要通過(guò)垂直運(yùn)動(dòng)向Matsa提供正渦度。的負(fù)值區(qū)主要位于中高層，Matsa向中尺度系統(tǒng)提供正渦度。圖7f為水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換兩者之和 ［Iζ］。［Iζ］的結(jié)果表明 （圖7f），800hPa以下和300hPa以上，［Iζ］＞0，而在800～300hPa之間，幾乎 ［Iζ］＜0，說(shuō)明Matsa所需要的正渦度主要來(lái)自于低層和高層的中尺度擾動(dòng)。［Iζ］整層積分結(jié)果如圖8b所示，在第一階段，［Iζ］整層積分幾乎都為負(fù)，Matsa失去正渦度，而中尺度系統(tǒng)得到正渦度，實(shí)況表現(xiàn)為Matsa氣旋性環(huán)流強(qiáng)度的迅速減弱和中尺度系統(tǒng)的發(fā)展。在第二階段，除8月8日15時(shí)～9日00時(shí)為負(fù)值外，其他時(shí)間 ［Iζ］整層積分結(jié)果均為正，中尺度系統(tǒng)向Matsa提供正渦度。

上面的分析結(jié)果說(shuō)明，在低層，臺(tái)風(fēng)Matsa通過(guò)水平運(yùn)動(dòng)為其螺旋云帶中的中尺度系統(tǒng)提供動(dòng)能，激發(fā)中尺度系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展，產(chǎn)生中尺度氣旋性渦旋；而中尺度系統(tǒng)通過(guò)其垂直運(yùn)動(dòng)將正渦度向臺(tái)風(fēng)輸送。所以，中尺度系統(tǒng)所產(chǎn)生的正渦度以及向Matsa的轉(zhuǎn)換，對(duì)Matsa在陸地的長(zhǎng)久維持起到了非常重要的作用。

5 小結(jié)與討論

本文使用新一代中尺度WRF模式對(duì)臺(tái)風(fēng)Matsa登陸后的路徑和強(qiáng)度變化特征進(jìn)行了較成功的數(shù)值模擬，采用4DVAR風(fēng)場(chǎng)反演技術(shù)對(duì)臺(tái)風(fēng)Matsa多普勒雷達(dá)資料進(jìn)行了風(fēng)場(chǎng)反演。在此基礎(chǔ)上對(duì)臺(tái)風(fēng)Matsa登陸后中尺度擾動(dòng)特性進(jìn)行了初步探討，對(duì)臺(tái)風(fēng)Matsa與其環(huán)流中的中尺度系統(tǒng)之間相互作用進(jìn)行了診斷分析。臺(tái)風(fēng)Matsa登陸后強(qiáng)度的持續(xù)維持與其環(huán)流中活躍的中尺度擾動(dòng)有著非常密切的關(guān)系。

（1）地面中尺度自動(dòng)站和多普勒雷達(dá)資料的分析都表明，臺(tái)風(fēng)Matsa的螺旋云帶中活躍著中尺度氣旋式渦旋系統(tǒng)。

（2）數(shù)值模擬和風(fēng)場(chǎng)反演結(jié)果也表明，臺(tái)風(fēng)Matsa的螺旋云帶中在低層活躍著中尺度氣旋式渦旋系統(tǒng)，與之相伴隨的為較強(qiáng)的中尺度上升區(qū)域，而且，中尺度垂直上升運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱與雷達(dá)對(duì)流回波強(qiáng)度呈正相關(guān)，中尺度垂直上升運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，雷達(dá)對(duì)流回波發(fā)展越旺盛。但最強(qiáng)的雷達(dá)回波中心與中尺度上升運(yùn)動(dòng)中心并不完全重合。

（3）臺(tái)風(fēng)Matsa與中尺度系統(tǒng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換的診斷分析說(shuō)明，低層中尺度系統(tǒng)從臺(tái)風(fēng)Matsa環(huán)流中獲得動(dòng)能而發(fā)展，Matsa在陸地上長(zhǎng)久維持主要是從高層獲得動(dòng)能。

（4）臺(tái)風(fēng)Matsa與中尺度系統(tǒng)渦度轉(zhuǎn)換的診斷分析說(shuō)明，低層中尺度系統(tǒng)向Matsa輸送正渦度主要依靠中尺度垂直運(yùn)動(dòng)來(lái)完成，高層正渦度的轉(zhuǎn)換通過(guò)水平輸送和垂直輸送共同來(lái)完成。所以，中尺度系統(tǒng)所產(chǎn)生的正渦度源源不斷地向Matsa轉(zhuǎn)換，使Matsa的氣旋性環(huán)流可以在陸地上長(zhǎng)久維持。

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Analysis of the Characteristics of Mesoscale Disturbance for Landfalling Typhoon Matsa

JI Chunxiao1，ZHAO Fang2，GAO Shouting3，and LIU Liping4

1ZhejiangInstituteofMeteorologicalSciences，Hangzhou310017
2ZhejiangProvinceMeteorologicalObservatory，Hangzhou310017
3InstituteofAtmosphericPhysics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100029
4ChineseAcademyofMeteorologicalSciences，Beijing100081

Doppler radar reflectivity and the surface automatic weather stations（AWS）wind observations demonstrate that the mesoscale cyclonic eddies at the low level are active in the spiral－cloud bands of landfalling typhoon Matsa.Numerical simulation has been carried out to investigate the evolution characteristics of typhoon Matsa in 2005after its landfalling by using the new－generation mesoscale weather research and forecasting（WRF）model，and the four－dimensional variational Dopple radar analysis system （4D－VDRAS）is used to retrieve single－Doppler velocity.Then a preliminary study has been made on the mesoscale features of typhoon Matsa after landfalling in parallel with diagnostic analyses of the conversion of kinetic energy and vorticity between typhoon Matsa and mesoscale systems on the area mean basis.Results show that：（1）The results of numerical simulation and Doppler radial velocity retrieval indicate that the mesoscale cyclonic eddies at the low level are active in the spiral－cloud bands of landfalling typhoon Matsa，and there is severe mesoscale upward movement accompanying the mesoscale cyclonic eddies.The stronger the mesoscale upward movement is，the larger Doppler radar reflectivity is.（2）The diagnostic results of the kinetic energy conversion between Matsa and mesoscale systems demonstrate that the mesoscale cyclonic eddies at the low level obtain kinetic energy from landfalling typhoon Matsa to develop，whilst Matsa obtains kinetic energy from the mesoscale disturbances in the upper layers to be sustained after landfalling.（3）The diagnostic results of the vorticity conversion between Matsa and mesoscale systems show that Matsa obtains positive vorticity from the mesoscale cyclonic eddies at the low levels by means of the mesoscale upward movement，but in the upper layers，both the mesoscale horizontal and vertical movements play important roles.Therefore，the positive cyclonic vorticity is transported continuously to Matsa，and Matsa could be sustained for a long time after landfalling.

landfalling typhoon，mesoscale disturbance，maintenance，kinetic energy and vorticity conversion

1006－9895（2012）03－0551－13

P444

A

10.3878／j.issn.1006－9895.2011.11085

冀春曉，趙放，高守亭，等.2012.登陸臺(tái)風(fēng) Matsa（麥莎）中尺度擾動(dòng)特征分析 ［J］.大氣科學(xué)，36（3）：551－563，

10.3878／j.issn.1006－9895.2011.11085.Ji Chunxiao，Zhao Fang，Gao Shouting，et al.2012.Analysis of the characteristics of mesoscale disturbance for landfalling typhoon Matsa［J］.Chinese Journal of Atmospheric Sciences（in Chinese），36（3）：551－563.

2011－04－29，2011－09－16收修定稿

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目90815028，國(guó)家公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)GYHY201106035

冀春曉，女，1963年出生，碩士，正研級(jí)高級(jí)工程師，研究方向：中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)和雷達(dá)資料應(yīng)用。E－mail：jichunxiao＠sina.com