|
本研究利用2001年Haertel et al. 所使用的二維拉格朗日等熵方程組，採用不同積分方法
，自行發展二維拉格朗日等熵模式。在固定冷空氣總量，利用持續冷卻強迫與給定初始冷卻總量兩種方式，依照Haertel
et al. 對於雷雨外流的分類，針對雷雨外流結構分為兩個
部分進行探討：(1)外流類型及其動力特徵與外流通過地面所伴隨熱力場與運動場變化的特
徵。(2)當雷雨外流為混和的結構時，不同外流間交互作用的原因、過程與結果。
從模擬結果得知，雷雨外流可為重力流
(gravity current)、重力波 (gravity
wave) 或 是混合的結構。由雷雨中低層水相粒子蒸發冷卻所形成的外流類型可為重力流與重力波；
另外當重力流與穩定層產生交互作用也會形成重力波。重力流前緣主要透過質量平流作用
來傳遞；然而重力波的傳遞則是透過質量的輻合輻散作用。這種動力上的差異，可以用來
區別雷雨外流的類型。此外在雷雨外流邊界通過的特徵上，除了共有的風速、風向改變與
氣壓上升外，重力流同時伴隨溫度的下降。在模擬冷卻作用所形成的外流過程中，本研究採用持續冷卻強迫的作法，同樣可以得到相同外流類型。當冷卻率大，即反應了雷雨系統中降水強度大，則所得外流的擾動振幅便會增加。
混和結構的雷雨外流間交互作用的過程，可分為重力流影響重力波與重力波影響重力流兩個方面。在重力流影響重力波方面，透過重力流在穩定層激發重力波的過程，會使得原本因冷卻作用產生的重力波振幅與移速產生改變。振幅改變的主因為兩種不同形成原因的重力波在相位上有所重疊，因而造成整體重力波波峰的振幅與移速產生改變。這兩種不同重力波間具有非線性交互作用的過程，同時兩重力波振幅並不具有線性疊加的特徵。而在重力波影響重力流方面，重力波也會使得重力流前緣移速增快。造成這樣結果的原因，主要是當重力波移行時，波峰處會造成較深厚的冷空氣，使得地面氣壓梯度力增強，因此下方重力流前緣空氣質量移速也跟著加快。重力波同時也會使重力流近中心處地面氣壓梯度力減小，造成重力流中心處質量的堆積。
|