Radar analysis of typhoon Lekima(2001)

移動緩慢的利奇馬颱風有連續且長達30幾個小時之都卜勒雷達資料，提供一難得機會，探討颱風近中心中尺度結構之演變特徵。 利奇馬颱風是墾丁雷達第一個觀測到雙眼牆結構颱風。不論是在風場或回波場皆有一完整眼牆置換過程（eyewall replacement cycle）。在眼牆置換期間，環狀平均降雨有集中至距中心100公里以內的情形，且強降雨區有氣旋式旋轉現象。利用雷達回波作傅立葉展開，結果顯示雙眼牆形成前後，不對稱擾動以波數一為主，其傳播方式與快慢有明顯差異。雙眼牆形成時，波數一以速度約8ms-1氣旋式向內傳播，直到雙眼牆形成。雙眼牆期間，主要由對稱結構主宰。當雙眼牆開始消散時，波數一由中心附近以反旋式向外傳播，但移速較慢，約為6 ms-1。 本文並利用都卜勒風場估算利奇馬颱風相對渦度及渦度梯度的分布與變化，結果顯示雙眼牆形成時，距內眼牆15∼30公里處有次大渦度區形成，造成渦度梯度符號轉變，有利於渦旋羅士比波的存在，與理想數值模式模擬結果相當一致。無目 錄 摘要 --------------------------------------------------------------------------------I 致謝 -------------------------------------------------------------------------------II 目錄 -----------------------------------------------------------------------------IV 表錄 ------------------------------------------------------------------------------VI 圖錄 -----------------------------------------------------------------------------VII 第一章 前言 ---------------------------------------------------------------------1 1-1 論文回顧 ---------------------------------------------------------------1 1-1-1 颱風之雙眼牆現象 -------------------------------------------1 1-1-2 颱風非對稱結構特徵 ----------------------------------------3 1-2 研究動機與目的 ------------------------------------------------------9 第二章 資料來源與處理 -----------------------------------------------------11 2-1 資料來源 --------------------------------------------------------------11 2-2 歐洲中長期天氣預報中心(ECMWF)資料處理 ----------------11 2-3 雷達資料特性與處理 -----------------------------------------------13 2-3-1 墾丁雷達 ------------------------------------------------------13 2-3-2 雷達資料處理 ------------------------------------------------14 2-3-3 雷達資料分析方法 ------------------------------------------16 第三章 綜觀環境與衛星影像特徵 -----------------------------------------18 3-1 利奇馬颱風生命史 -------------------------------------------------18 3-2 利奇馬颱風綜觀環境特徵 ----------------------------------------19 3-3 利奇馬颱風衛星影像特徵 ----------------------------------------20 3-4 小結 --------------------------------------------------------------------21 第四章 利奇馬颱風之雷達回波特徵 --------------------------------------23 4-1 環狀平均回波結構之時空變化 ----------------------------------23 4-2 分析四象限平均回波隨時空變化特徵 -------------------------24 4-3 降雨強度之時空變化 ----------------------------------------------26 4-3-1 大範圍降雨強度分區時空變化 ----------------------------26 4-3-2 小範圍降雨強度分區時空變化 ----------------------------27 4-3-3 四象限降雨強度分區時空變化 ----------------------------28 第五章 利奇馬颱風之都卜勒風場特徵 -----------------------------------30 5-1 利奇馬颱風眼牆置換過程 ----------------------------------------30 5-2 小結 -------------------------------------------------------------------34 第六章 利奇馬颱風回波之傅立葉分析------------------------------------36 6-1 傅立葉展開原理 ----------------------------------------------------36 6-2 非對稱分量比值 ----------------------------------------------------36 6-3 低波數非對稱波動特徵 -------------------------------------------38 第七章 討論與總結 -----------------------------------------------------------43 7-1 總結 -------------------------------------------------------------------43 7-2 與飛機觀測結果之比較 -------------------------------------------45 7-3 與模式模擬結果之比較 -------------------------------------------47 7-4 結語 -------------------------------------------------------------------48 參考文獻 ------------------------------------------------------------------------49 附表圖 ---------------------------------------------------------------------------5