1、- 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 海洋环境对台风“梅花”的响应 学 院： 学生姓名： 专 业： 土木工程 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 - 目录 摘要 . 2 Abstract . 3 前言 . 4 1.台风概述 . 5 1.1 通常说明 . 5 1.2 台风的结构 . 5 1.3 影响我国海的台风路径 . 8 1.4 台风特点 . 8 1.5 形成及演变 . 9 1.5.1 台风形成 . 9 1.5.2 台风演变 . 10 2 台风“梅花” .11 2.1“梅花 “路径及其变化 .11 2.2“梅花”特点 . 13 3 台风“梅花”过境海洋环境响应分析 . 14 3
2、.1 数据来源 . 14 3.2 过境风场分析 . 15 3.3 过境海表温度（ SST）的分析 . 19 3.3.1 单天海表温度分析 . 19 3.3.2 连续多天过境海表温度 . 22 3.4 过境海表高度分析 . 23 4 结论 . 25 参考文献 . 26 毕业论文 - 海洋环境对台风“梅花”的响应 摘要 强天气过程下海洋的响应是海洋环境预报的重要内容 , 它的研究对于防灾减灾、远洋运输、水产养殖等有积极的意义。在台风“梅花”生成之前 , 东中国海海表平均温度较其他区域低 , 并且在东海盛行东南风 , 在台风生成区有一明显的气旋性涡旋存在。根据 EKMAN输运原理，台风过境时会使周围
3、海水辐散，产生上升流，所以海表温度会降低。通过后面的分析我们证明了海洋对台风 过程有强烈的响应 , 强台风引起 SST 出现大幅降低 ,风场也有改变，海表高度会降低。 关键词 海洋环境响应、“梅花”台风、风场、 SST 海表温度毕业论文 - The response of the marine environment of Typhoon “Meihua“ Abstract The ocean response to the process of severe weather is an important content of the marine environmental forecas
4、ting.The research has a positive significance for disaster prevention and mitigation, ocean shipping, aquaculture. Before the generation of the typhoon “Meihua“, The East China sea sea surface temperature is lower than other regions and the southeasterly winds are prevalent in the South China Sea. A
5、 cyclonic vortex is generating in the typhoon area. According to the principle of EKMAN transport, the typhoon will make the surrounding waters divergence, resulting in upwelling; In that case sea surface temperature will be reduced. Through the Subsequent analysis, we find that there is exist a str
6、ong response to the process of ocean typhoon. Severe typhoon will cause the SST significantly reduced, the wind field changes and the sea surface height will also be reduced. Key words Marine environmental response; typhoon “Meihua“; wind fields Sea surface temperature毕业论文 - 前言 渤、黄、东海三个海区由北向南紧靠着我国大陆
7、 , 黄海向南开口 , 构成一个浅的，并向东海敞开的海湾 , 与东海陆架连成一片从而形成宽广的陆缘浅海。夏季是近海台风的多发季节 , 在台风影响下，海洋的温度、海流和混合层等都会发生变化 ,还经常在沿海地区引起强烈的风暴潮。研究我国近海对于台风过 程的响应 , 可提供强天气过程下的海洋环境预报 , 这对于远洋运输、海洋勘探、水产养殖以及防灾减灾等有着非常积极的意义。海洋环境对于台风的响应的研究属于中尺度海 -气相互作用的范畴 ,国外早已开展 , Adamec 等 (1985)利用一个非线性模式指出风应力引起的混合对海洋上混合层的时间变化很大。我国这方面的研究相对国外较少 , 朱建荣等 (199
8、5c)发展了一个描述海洋对热带气旋响应的改进模式 , 并对于静止和匀速移动两种理想状态下的台风进行了模拟 ;郭冬建等 (1997, 1998)对理想海域中台风引起的潮、流、波进行了分 析。但对于考虑海洋背景流场下的真实台风进行研究的个例却较少。本文作者进行了对 2011年强台风“梅花”过境时，海洋环境对其的响应的研究。主要研究内容为，海表温度 SST数据及其图像，台风过境时的风场数据及其图像以及台风过境时海表高度的数据及其图像，通过这些图片于台风路径图的对比，我们研究了实际的海洋环境对台风响应的过程。 毕业论文 - 1.台风概述 1.1 通常说明 台风是一种具有暖心结构的气旋性涡旋 通常 发生
9、在热带海洋上，是达到一定强度的热带气旋。台风 过境的同时经常伴随着 狂风暴雨 ，是一种灾害性天气系统。世界各地对台风的称呼 却不尽相 同，在东太平洋和大西洋称 为 飓风，在印度洋称为 热带风暴，在南半球 则 称 为 热带气旋。 根据国际惯例， 我国 对发生在北太平洋西部和南海的热带气旋，依据其中心最大风力分为：热带低压（ Tropical depression），最大风速 8 级，（ 17.2m/s热带风暴（ Tropical storm） :最大风速（ 8 9）级，（ 17.2m/s 24.4m/s）；强热带风暴（ Severe tropical storm）：最大风速 10 11 级，（
10、24.5 32.6m/s）；台 风（ Typhoon） :最大风速 12 级，（ 32.7m/s）。 台风的生命期 通常 为（ 3 8）天，台风直径 通常 为（ 600 1000） km，最大的可达 2000km，最小的只有 100km。在北半球台风集中发生在 7 10 月，尤以 8、9 月最多。据统计，每年 5 11 月台风可能影响或登陆我国。 全球每年平均大约有 80 个热带气旋发生，其中半数以上可以发展成台风，台风集中发生在西北太平洋、孟加拉湾、东北太平洋、西北大西洋、阿拉伯海、南印度洋、西南太平洋和澳大利亚西北海域等 8 个地区。西太平洋是全球热带气旋发生最多的地区，约占全 球总数的三
11、分之一。热带气旋的多发地带集中在5 10纬度带内，而南北半球纬度 5以内几乎没有热带气旋发生。 1.2 台风的结构 台风是一种天气尺度、暖中心的强气旋性涡旋，在北半球呈逆时针旋转， 反之， 在南半球呈顺时针旋转。发展成熟的台风其要素值多呈 圆 形对称分布，台风涡旋半径 通常 为（ 500 1000） km，铅直范围 通常 到对流层顶。台风中心气压值（即风暴强度） 通常 在 960hPa 以下，在地面天气图上等压线表现为一个圆形（或椭圆形）对称的、气压梯度极大的闭合低气压系统，水平气压梯度能达（ 5 10）hPa/10km，台风过境时，测站气压自记曲线出现明显的漏斗状气压深谷（图 1），发展成熟
12、的台风往往有台风眼，即在深厚云区的中间有一个直径为几十千米近似圆形的晴空少云区，眼区为微风或静风，气压最低，平均直径为（ 30 40） km。台风眼区外围的圆环状云区称为台风云墙或眼壁，云墙区主要是由一些高大对流云组成，其高度通常在 15km以上，宽度为（ 20 30） km，在云墙区域有强烈的上升运动，其值可达（ 5 13） m/s，云墙附近是风雨最剧烈的地区，摧毁性的大风毕业论文 - 暴雨常常发生在这里。台风云墙到台风外缘是台风的螺旋云雨带，它也是台风的重要特 征之一，是由一条或几条螺旋云带旋向台风中心眼壁的，云带区对流活动旺盛，有显著的上升运动。 图 1 1956年 8月 18日 8月
13、2日 07时浙江 石浦气压变化曲线 Figure August 18, 1956 August 2 Zhejiang the Shipu pressure curve 台风表现为强烈的气旋性环流，低层有强烈的流入，高层有强烈的流出，并有极强烈的上升运动。地面是气旋式辐合流场，气流从四周以螺旋曲线的形式流向台风中心区。台风天气表现为大风、暴雨、狂浪和风暴潮。 Fusita,T.T.等人根据卫星、雷达、飞机和常规资料给出了成熟台风的三维结构模式（图 2），图 2a 是台风顶部流场特征，空气从台风中心向四周流出，从眼壁至 200km 处呈气旋性辐散流出，之外则呈反气旋性流出。 a 图的右半部表示没有
14、外雨带时的流场情况，其左半部为有外部对流云带的情况， b 图是与 a 图对应的台风铅直剖面图，为了清楚地表达铅直方向上各物理量的分布，这里把铅直尺度放大了。在台风低层由于边界层的摩擦作用，外围空气气旋式旋转着流向中心区，到达眼壁附近，内流急剧减小，相应地辐合最强，形成高耸的云墙。台风顶部空气辐散外流，在台风外部开 始下沉，形成台风的铅直环流圈。有外雨带时，内外雨带之间也存在着一支下沉气流。台风中心也有速度不大的下沉气流。 毕业论文 - 图 2(a) Figure2(a) 图 2(b) Figure2(b) 毕业论文 - 图 3 台风移动路径 Figure 3 Typhoon moving pa
15、th 1.3 影响我国海的台风 路径 台风形成后，向哪里移动是台风预报中最关键的问题。西太平洋台风和南海台风生成后，主要移动路径有西行、西北行、转向型等几种情况（图 3）。但也出现异常路径，如打转、突然转向、蛇行路径等。 台风移动除受自身旋转的影响外 ，最重要的是受环境流场的影响。副热带高压对台风移动的影响是最直接、最主要的大型天气系统。这不仅是因为副热带高压离台风近，而且由于其时间持久、空间尺度大。当副热带高压呈东西向带状，且较强时，位于其南侧的台风将稳定西行。当台风东侧有副热带高压脊南伸，台风移向具有明显的北分量。当台风位于副热带高压西南侧时，将转向北上。当台风进入西风带，处于副高北侧时，
16、将在副高和西风带系统共同作用下，向东东北方向移动。此外，台风的移动还受西风带天气系统和热带天气系统等的影响。 1.4 台风特点 根据近几年来台风发生的相关 资料 可以看出， 台风 发生的规律及其特点主要有以下几个特征：一是有季节性。台风（包括热带风暴）通常发生在夏秋之间，最早发生在五月初期，最迟发生在十一月中旬。二是台风中心登陆地点很难准确毕业论文 - 的预报。台风的风向时有变化，经常出人 预料 ，台风中心登陆地点往往与预报相差。三是台风具有旋转性。台风登陆时的风向通常先北后南。四是损毁性严重。对不坚固的建筑物、架空的种种线路、树木、海上的船只，海上网箱养鱼、海边农作物等破坏性很大。五是强台风
17、发生常伴随着大暴雨、大海潮、大海啸。六是强台风发生时，人力是不可抗拒的，易造成人员伤亡。我国把进入 东经 150度以西、 北纬 10度以北、近中心最大风力大于 8级的热带低压，按每年出现的先后顺序编号，这就是我们从广播、电视里听到或看到的“今年第号台风 (热带风暴、强热带风暴 )”。 1.5 形成及演变 1.5.1 台风形成 条件：热带海面受太阳直射而使海水温度升高，海水蒸发提供了充足的水汽。而水汽在抬升中发生凝结，释放大量潜热，促使对流运动的进一步发展，令海平面处气压下降，造成周围的暖 湿空气 流 入补充，然后再抬升。如此循环，形成正反馈，即第二类条件不稳定（ CISK）机制。在条件合适的广
18、阔海面上，循环的影响范围将不断扩大，可达数百至上千公里。 由于地球由西向东高速自转，致使气流柱和地球表面产生摩擦，由于越接近赤道摩擦力越强，这就引导气流柱逆时针旋转（南半球系顺时针旋转），由于地球自转的速度快而气流柱跟不上地球自转的速度而形成感觉上的西行，这就形成我们现在说的台风和 台风路径 。 以下为人教版高一 地理书第一册的描述： 在海洋面温度超过 26以上的热带或 副热带 海洋上，由于近洋面气温高，大量空气膨胀上升，使近洋面气压降低，外围空气源源不断地补充流入上升去。受 地转偏向力 的影响，流入的空气旋转起来。而上升空气膨胀变冷，其中的水汽冷却凝结形成水滴时，要放出热量，又促使低层空气不
19、断上升。这样近洋面气压 下降得更低，空气旋转得更加猛烈，最后形成了台风。 从 台风结构 看到，如此巨大的庞然大物，其产生必须具备特有的条件： 要有广阔的高温洋面。海水温度要高于 26.5，而且深度要有 60米深。台风是一种十分猛烈的天气系统，每天平均要消耗 31004000卡 /厘米 的能量，这个巨大的能量只有广阔的热带海洋释放出的潜热才能供应。另外，台风周围旋转的强风，会引起中心附近 60米深的海水发生翻腾，为了确保海水 翻腾中海面温度始终高于 26.5，暖水层的厚度必须达 60米。 要有合适的流场。台风的形成需要强烈的上升运动。合适的流场（如东风波，赤道辐合带）易产生热带弱气旋，热带弱气旋气压中间低外围高，促使气流不断向气旋中心辐合并作上升运动；上升过程中水汽凝结释放出巨大的潜热，形成暖心补给台风能量，并使上升运动越来
