С помощью многоуровневой модели с высоким разрешением изучается влияние прибрежной топографии и прибрежного положения на распределение ветров пограничного слоя во внутреннем ядре зрелых тропических циклонов.
В численном моделировании эволюция пограничного слоя тропического циклона изучается в штормовых координатах, и вместо фактического управляющего тока, движущего модельный вихрь, положение границы раздела суша-море перемещалось через область сетки с постоянной скоростью и отдельными граничными условиями на суше и в океане.
Показано, что наличие береговой границы порождает асимметрии, вызванные сушей (наряду с внутренним пограничным слоем) из-за асимметричной структуры поверхностного вытягивания. Эта вызванная сушей асимметрия наблюдается как в азимутальном, так и радиальном ветровом поле в месте выхода на берег. В случае движущегося шторма нелинейные неблагоприятные взаимодействия между вызванными штормом асимметриями, вызванными сушей, могут привести к появлению вихревой зоны низкого уровня перед ураганом.
Когда вектор штормового движения имеет компонент, перпендикулярный береговой границе, взаимодействие этой полосы со средним вихрем приводит к временному ослаблению и реинтенсификации цикла. Кроме того, показано, что относительная величина вызванной сушей асимметрии зависит от уклона и высоты рельефа местности, поэтому вызванная сушей асимметрия доминирует над асимметрией, вызванной движением, на возвышенных участках.
Эти результаты подчеркивают специфические различия в эволюции пограничного слоя и интенсивности ураганов, взаимодействующих со сложными топографическими особенностями. Ключевые слова: ураган, тропический циклон, обвальный ураган, приграничный слой тропического циклона.
Несмотря на значительные исследования тропических циклонов (ТС), наше понимание их временных и структурных изменений в месте выхода на берег все еще остается ограниченным, отчасти из-за отсутствия наблюдений с высоким разрешением в течение жизненного цикла ТС. Когда TC приближается к земле, условия на границе слоя изменяются из-за изменения скрытых и ощутимых тепловых потоков и повышенной шероховатости почвы.
Эти изменения, как правило, приводят к образованию очень асимметричных структур при обрушении ТС, которые влияют не только на интенсивность и траекторию, но и на распределение осадков и порывов ветра. Поскольку наибольший ущерб, причиняемый ТС, наносится в прибрежной зоне, понимание того, как возникает асимметричная структура во время выхода ТС на берег, и уточнение структуры и организации шторма имеет большое значение. Большая часть воздействия, связанного с выпадением ТС на берег, происходит через пограничный слой тропических циклонов (ППГТЦ).
В частности, TCBL динамически контролирует горизонтальное распределение тепла и влаги, которое поднимается в облака глаз во время зрелого урагана. Таким образом, точное понимание динамики TCBL во время выхода на берег является критически важным компонентом для понимания динамики ТС при обвалах в целом.
В частности, углубление знаний о процессах TCBL во время выхода на берег имеет важную связь:
- с изменением интенсивности ураганов;
- улучшение знаний пограничного слоя атмосферы над водой, землей и различиями между ними;
- улучшение параметризации в цифровых моделях;
- улучшение количественного прогнозирования осадков и даже количественной оценки осадков.
К сожалению, всеобъемлющие измерения ТКЗНМ были разрозненными как в океанических, так и в прибрежных районах. Иногда исследовательские самолеты летали на глубине менее 500 м в специальных экспериментах по изучению свойств TCBL и влияния дождевых поясов и конвективных клеток на воздушный поток и термодинамические поля TCBL Тем не менее, относительно недавнее появление
Исследование и обзор тропических циклонов.
Система глобального позиционирования (GPS) dropsonde обеспечивает беспрецедентный охват наблюдениями в ГБЛ с начала XX века . Эти приборы обеспечивают вертикальное разрешение всех метеорологических переменных на 6-7 метров вплоть до поверхности океана. В настоящее время капли GPS не могут быть размещены на суше, но они могут быть использованы для отбора проб наземного и морского потока воды над прилегающими прибрежными морями. Эти новые данные вызвали новый интерес к структуре ветровых и тепловых полей ТКБЛ.
Хотя эти наблюдения (наряду с GPS-капельницами) улучшили наше понимание общей структуры урагана во время выхода на берег, большинство исследований TCBL, связанных с обрушением на берег, ограничились анализом свойств поверхности. Совсем недавно для определения профилей ветра внутри и над пограничным слоем атмосферы во время выхода на берег урагана (например, Marks в 2003) и для изучения других характеристик урагана было использовано действующее стационарное оборудование, например, Доплеровский радар наблюдения погоды.
Недавние измерения, проведенные мобильными доплеровскими радарами в условиях сильного ветра после падения на берег ТК, выявили мелкомасштабные линейные особенности при измерении радиальных скоростей на самых низких отметках в несколько сотен метров, похожие на ABL валы. Используя данные аэрофотосъемки в доплеровском режиме, Герц и другие ученые также задокументировали выход на берег урагана Жорж над Доминиканской Республикой, который сопровождался взрывным ростом глубинной конвекции и выпадением обильных осадков над горными районами.
Несмотря на более глубокое понимание ТС, связанных с обрушением на берег, полное понимание физических механизмов, связанных с обрушением на берег урагана, является неполным, поскольку подробное понимание изменений ТСЗНВ во время обрушения на берег остается неполным.
Такое уменьшение приводит к одновременному уменьшению потоков тепла и влаги (что также влияет на скорость ветра), поэтому трудно изолировать физические процессы и связанные с ними причинно-следственные связи. На сегодняшний день детальное понимание изменений 3D TCBL во время выхода на берег остается неполным. В этом исследовании будет исследована 3D кинематическая структура TCBL во время выхода на берег (3D тепловая структура будет исследована в сопроводительной статье). При приближении ТС к суше важную роль в структурных изменениях ТКЗДЗ играют топографические особенности рельефа (включая высоту местности, склон рельефа и кривизну береговой линии).
Важные вопросы, на которые необходимо ответить:
- Каковы свойства временной изменчивости TCBL в фиксированной точке береговой линии?
- Каким образом свойства TCBL меняются от морского к сухопутному режиму стока?
Вывод статьи:
Основополагающие физические процессы и их взаимосвязь друг к другу во время выхода на берег урагана до сих пор не понятна. В частности, изменения в одной метеорологической переменной часто влияют на другие переменные. Основной эффект увеличения неровностей при движении урагана по направлению к суше заключается в снижении скорости ветра.
