初始误差是热带气旋（TC）强度预报的主要误差来源之一，中尺度预报模式一般采用全球模式的输出场作为的初始场，由于海洋上观测资料匮乏和全球模式网格分辨率较粗，初始场中TC的强度和结构常存在较大偏差。因此，前人发展了不同的初始化方案对TC初始场进行修正。

　　最近，中科院大气物理研究所陈光华研究员团队的施东雷博士研究生基于2019年超强台风“利奇马”快速增强（RI）阶段的数值模拟，对比了两类主要的初始化方案（动力初始化方案和Bogus方案）对TC强度预报的影响。其中，动力初始化（DI）方案通过6小时的模式循环积分逐步调整TC的强度及结构，而Bogus方案是利用一个人造的Rankine涡旋直接替换初始涡旋，使初始TC达到观测强度。研究设置三组试验，控制试验（CTL）不使用任何初始化方案，另外两组试验（DIS和BOG）分别使用DI和Bogus方案对初始涡旋进行调整。如图1所示，虽然两类方案都在一定程度上改善了强度预报的结果，但相对来说DIS能更好地再现了“利奇马”的RI过程，而Bogus试验中TC的RI启动较晚，且在RI后期强度偏弱。

　　进一步研究发现，DIS和BOG模拟结果的差异和初始涡旋的结构有关，经DI方案调整后的初始涡旋相比Bogus方案构造的涡旋具有结构更接近真实TC的主次级环流（图2）。强的次级环流有利于TC内区对流的发展和主环流的增强，进而影响TC在垂直风切变下的进动（precession）过程。所谓进动过程类似陀螺转动，即受垂直风切影响而偏离TC低层中心的中层涡旋，绕低层中心逆时针运动，并最终恢复TC涡旋垂直结构的过程。此过程同时伴随着TC内区对流的对称化，TC主环流的越强，则进动的完成越快，越有利于RI启动。图3给出三组试验中TC的进动过程，可以看出，DIS中TC先于CTL和BOG完成进动，促使TC倾斜度减小并形成闭合眼墙，因此DIS的RI启动最早。在RI阶段，DIS比BOG在TC最大风速半径内侧有更频繁的的对流爆发，因此增强速率也更高。本研究可以为台风预报中初始化方案的选择和改进提供科学指导，对台风RI的理论研究也具有参考价值。

　　相关研究成果近期发表于大气科学进展杂志（Advances in Atmospheric Sciences）。

　　Citation: Shi, D. L., G. H. Chen*, K. Wang, X. X. Bi, and K. X. Chen, 2020: Evaluation of two initialization schemes for simulating the rapid intensification of Typhoon Lekima (2019). Adv. Atmos. Sci., https://doi.org/10.1007/s00376-020-2038-7.

　　Link: http://www.iapjournals.ac.cn/aas/en/article/doi/10.1007/s00376-020-2038-7

图1. 模拟与观测的（a）TC路径，（b）10 m最大风速和（c）最低海平面气压的对比图。（b，c）中不同颜色的竖线代表观测和不同模拟的RI启动时间。

图2. 三组试验中初始时刻TC轴平均切向风随半径-高度的分布图。CTL为控制试验，DIS为使用DI方案的试验，BOG为使用Bogus方案的试验。

图3. 三组试验中的海平面气压（等值线，hPa），雷达反射率（阴影，dBZ），和8-km高度的风场（箭头）。图中蓝色箭头代表300-850 hPa的垂直风切，黑色和紫色台风标志分别代表低层和中层涡旋中心。