海洋上部熱力結構對颱風大小的影響

Abstract

本研究使用Advanced Research core of the Weather Research and Forecasting Model （WRF-ARW） ver. 4.3.1大氣模式與WRF內建的Price-Weller-Pinkle （PWP） 海洋模式進行理想模擬，在不同海洋上部熱力結構下，颱風大小的演變。在本研究中，設計有5個成員，其中4個是有考慮海洋耦合過程的成員 (OCP)，在海洋初始場中植入不同海溫26 ℃ 深度─D26的水平均值的溫度剖面；以及僅考慮大氣過程的成員 (UCP)。 結果顯示，擁有較深厚暖水層較深厚的成員，會發展成較大的颱風，而沒有開啟海洋耦合模式的UCP，其颱風大小則是所有成員中最大的。D26愈淺的OCP成員，其上部海溫冷卻的程度愈大，而SST冷卻的量值與cold wake的範圍也愈大。SST的冷卻造成海表焓通量的減少，且SST冷卻愈顯著的成員，海表焓通量減少愈明顯。此外，海表焓通量的減少呈現出不對稱的分佈，會影響其上的颱風的對流發展。由於颱風大小主要受到外圍雨帶影響，因此我們特別關注在颱風的外核區域。在OCP成員中，處在cold wake下游的右後象限與右前象限颱風雨帶的對流活動明顯降低，非絕熱加熱減少。透過雲種分析，我們發現OCP成員中外核的積雲受到SST冷卻的影響較為顯著，在右後象限出現頻率較低。另一方面，層雲在外核的右後象限並未顯著地減少，顯示層雲對於SST冷卻較不敏感。而非絕熱加熱的減少，則會影響到颱風的次環流以及絕對角動量的輸入。從絕對角動量分析，我們發現在外核地區的邊界層內，由於地表磨擦會抵消掉大部分絕對角動量的平均徑向平流，因此在這個高度層內擾動項所帶來的正貢獻是不能忽略的。而在邊界層頂以上，由於遠離了海表的影響，平均徑向平流成為角動量趨勢的主要正貢獻項。而D26愈深的OCP成員，其量值也愈大，能夠將外圍更大的角動量帶進來，使風場進一步擴張。最後，我們透過Sawyer-Eliassen診斷，進一步分析雨帶的非絕熱加熱對外核絕對角動量趨勢的貢獻。D26愈深的OCP成員，雨帶加熱所貢獻的平均項的角動量平流愈大，有利於風場的擴張，最終形成較大的颱風。