颱風雙眼牆形成機制之探討

Abstract

本研究使用二維非輻散正壓波譜模式，進行亂流渦度和颱風雙眼牆結構形成之探討。將氣旋中心理想化為一較強之渦旋，以含有特定空間尺度之亂流渦度場表示氣旋背景環境的中小尺度對流胞渦度場，並設定渦旋強度比、渦旋尺度比、和弱渦度區（moat）是否存在為實驗參數，進行亂流渦度實驗。 實驗結果顯示，中心渦旋強度扮演重要的角色，在中心渦旋足夠強度下，亂流渦度場的空間尺度需至少大於中心渦旋半徑，為雙眼牆形成的先決條件。亂流渦度實驗在無弱渦度區（no-moat）的情況下形成雙眼牆結構時，中心渦旋出現合併的現象，不同於雙渦旋之交互作用所形成的雙眼牆結構。當亂流渦度之空間尺度為中心渦旋半徑4倍以上時，需有moat的屏障作用始有可能形成雙眼牆結構。moat的存在會使有利於雙眼牆結構形成的亂流渦度空間尺度範圍較廣較大，moat越寬，其阻止內外眼牆進一步合併的能力也越強。此外，背景環境亂流渦度不對稱分佈為另一個有利於雙眼牆結構形成的因素。 在非線性平流動力過程中，含有較大尺度之亂流渦度場有較強的合併能力，含有較小尺度之亂流渦度場則強烈受到消散作用的影響，只需兩天的模擬時間尺度，便可表現出合併能力和消散作用影響的差異性。因此，在雙渦旋交互作用結果可以形成雙眼牆結構的情況下，加入含有特定尺度的亂流渦度背景場，亂流渦度尺度較大，其擁有較強之合併能力不利於雙眼牆結構的形成；亂流渦度尺度較小，則仍以雙渦旋交互作用為主導，且二渦旋間距具有和moat相似的作用。