Convective instability changes and tropical cyclone intensification

Shin, Seol Eun (2007): Convective instability changes and tropical cyclone intensification. Dissertation, LMU München: Fakultät für Physik

Abstract

Der Einfluss von Trögen der oberen Troposphäre auf konvektive Instabilität wurde mit Hilfe von Analysen, die auf Gitterdaten des Datenarchivs des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage (EZMW) basieren, untersucht. Als Maß der Instabilität wurde die sogenante "Convective Available Potential Energy" (CAPE) verwendet. Eine Fallstudie des Burdekin Thunderstorm in Australien (Janur 2001) zeigte, dass die hohe CAPE vor der Entwicklung des Gewitters von kalter Luft, die mit Trögen in Zusammenhang steht, beeinflusst wurde. Im Gegensatz dazu war in den Fällen der Australischen Tropischen Zyklone Theodore (Februar 1994) und Rewa (Janur 1994) der Einfluss der Tröge auf die CAPE minimal, wobei die Abkühlung schwächer als in dem Fall des Gewitters war. Die Intensivierung tropischer Wirbelstürme wurde mit Hilfe von numerischen Modellrechnungen, die von der Fallstudie motiviert wurden, weiter erforscht. Ergebnisse aus einer Kontroll-Modellrechnung zeigen, dass die Intensivierung ein eigentlich nicht axialsymmetrischer Prozess ist. Kumuluskonvektion bildet sich vornehmlich in der Nähe des Radius der maximalen Windgeschwindigkeit des initialen Wirbels. Diese konvektive Zellen weisen erhöhte Rotation auf und werden daher Meso-Wirbel genannt. Die Entstehung der Meso-Wirbel ist abhängig von der CAPE, die mit Grenzschichtfeuchte verbunden ist, die wegen des Feuchteaustausches zwischen Luft und Meer bei hoher Windgeschwindigkeit zunimmt. Dennoch ist die weitere Intensivierung des Wirbelsturms als Ganzes unabhängig von der CAPE. Der wichtigste Prozess hierbei ist die Verschmelzung der Wirbel, wodurch sich der Wirbelsturm rasch verstärkt. In der Folge wurden Ensembleberechnungen mit zufälligen Störungen der Anfangsfeuchte in der unteren Troposphäre durchgeführt, um die Sensitivität der asymmetrischen Intensivierung bezüglich der Feuchte zu erforschen. Es war zu beobachten, dass die Entstehung und Verschmelzung der Meso-Wirbel von zufälligen Störungen beeinflusst wurde, wogegen sich die Intensität des vollentwickelten Wirbelsturms im Bereich der Schwankungsbreite der Kontroll-Modellrechnung bewegte. Die Effekte einer Reduzierung der Feuchte in der mittleren Troposphäre, einer verstärkten Strahlungsabkühlung und einer oberen antizyklonalen Scherströmung, wurden ebenfalls untersucht. Es wurde belegt, dass die Entwicklung von Wirbelstörmen empfindlich von diesen drei Faktoren abhängt. Die Verschmelzung der Meso-Wirbel ist wegen der Reduzierung des Auftriebs in der Kumuluskonvektion verzögert. Ensembleberechnungen zeigen auch, dass die Vorhersagbarkeit während der Periode der Intensivierung von Wirbelstürmen gering ist. Erhebliche Schwankungen der Intensität des Wirbelsturms in den Rechnungen der einzelnen Mitglieder des Ensembles zu einem festgelegten Zeitpunkt deuten auf die Grenzen der Vorhersagbarkeit einzelner Modellrechnungen hin.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: convective instability, ensemble forecast
• Themengebiete: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik ; 500 Naturwissenschaften und Mathematik
• Fakultäten: Fakultät für Physik
• Sprache der Hochschulschrift: Englisch
• Datum der mündlichen Prüfung: 27. Juli 2007
• 1. Bericht­erstatter:in: Smith, Roger