能量頻散與能量累積交互作用-季風合流區之颱風動力研究

Abstract

西北太平洋颱風生成常在季風槽區以及其東側的合流區（大尺度的東西風合流區），此區域颱風生成常有群聚且連續生成的特性。本研究分析了1996~2005年的7~9月衛星雲圖時間序列（缺1998年7月、1999年8月及2003年7月），在過去27個月份裡，一個月內每隔6~10天之內有4個新的熱帶氣旋連續生成的共有3個月，有3個熱帶氣旋連續生成的共有3個月，有2個熱帶氣旋連續生成的共有7個月。由2005年7月至9月中旬，110oE~160oE、10oN~25oN範圍內共8個颱風生成（海棠、班彥、瓦西、馬莎、珊瑚、泰利、娜比與卡努），其中有4個颱風生成個案與渦旋能量頻散有關（班彥、珊瑚、娜比與卡努），有7個颱風生成個案與合流區有關（海棠、班彥、馬莎、珊瑚、泰利、娜比與卡努）。 本研究利用似季風環流背景場無輻散正壓非線性渦度方程探討： 1.渦旋受到本身非線性β效應向西北方向移動，向東南方能量頻散與 西行波動之間在輻合區附近交互作用關係； 2.背景場具有擾動渦度對於渦旋頻散及西行波動能量累積之間交互作 用的影響，以及在理想相反氣流背景場下能量在下游輻合區累積造 成的影響。 透過觀測及模擬發現： 1.颱風的連續生成現象與理論相似，和向西北行進的擾動能量頻散、 西行波動能量在大尺度輻合區累積有關； 2.西行波動與渦旋能量頻散之間的交互作用有利於颱風連續生成； 3.西行波動的振幅越大、背景場具有弱輻合、西行波動與渦旋能量頻 散正相位、以及擾動渦度的強度越強或半徑越大的情形下，有利於 新正渦度生成或加強其強度； 4.在背景場或西行波動強度具有週期變化時，所產生的渦旋波列強度 也隨著給定的週期變化； 5.在相反氣流背景場加入正負相間的擾動時，當給定的擾動渦度強度 越強，達到穩定之後的渦度擬能值呈線性增加，而擾動渦度強度達 到10-4s-1以上時，可以產生一個新的10天週期波動，並且擾動渦 度強度越強或半徑越大，此週期越短，推測是因為非線性作用所造 成； 6.在解析度為100km的情形下，才能模擬出渦旋能量頻散與西行波動 之間交互作用，以及波動能量在下游累積，但是在解析度為250km 的情形下則無法模擬出這ㄧ系列的現象。