尺度和强度是描述热带气旋低层风场结构的两个主要参数，也是评估热带气旋潜在致灾程度与致灾范围的重要因子。对热带气旋在发展阶段中尺度-强度关系的讨论有助于增进我们对热带气旋整体风场结构变化背后的物理过程的认识，提高实际业务中防台减灾的能力。

　　中国科学院大气物理研究所LACS中心的陈光华研究团队利用中尺度数值模式（WRF）开展了一系列理想试验，讨论了初始风场结构对涡旋在发展阶段中尺度-强度关系的影响，定量比较了初始风场结构中的两个关键参数（最大风速半径RMW和RMW外风速衰减速率b）的相对作用（图1），最后对不同参数影响的物理过程进行了讨论。

图1 （a）不同初始风场结构的径向风速廓线和对应的（b）惯性稳定度分布。R表示最大风速半径（RMW），b表示RMW外风速衰减速率。

　　统计资料和数值模拟均表明，在涡旋的发展阶段中，尺度往往随着强度的增强而扩张。在这一阶段中，尺度-强度关系可以用尺度关于强度的线性回归系数表征，该系数定量衡量了在相同强度增量下尺度的扩张程度。本研究的数值试验结果表明，涡旋初始风场的RMW越大或RMW外风速衰减速率b越小，涡旋增强单位强度所对应的尺度扩张程度越大。在两个参数中，RMW是主要影响因子，风速衰减速率b的作用随着RMW的增大而增强（图2）。

图2 具有不同初始风场结构的涡旋在发展阶段中尺度关于强度的线性回归情况。R表示最大风速半径（RMW），b表示RMW外风速衰减速率。

　　RMW和风速衰减速率b分别与涡旋中眼墙对流和外区对流的发展密切相关。该研究利用切向风方程和Sawyer-Eliassen方程，分别计算了涡旋风场对眼墙对流和外区对流所释放的非绝热加热的平衡响应程度（图3）。

　　诊断结果表明，RMW越大，内区惯性稳定度越低（图1），在这种情况下，眼墙对流组织效率低、对流强度弱，涡旋的次级环流结构水平延伸范围长而有利于涡旋尺度的扩张，这样最终显著增大了单位强度增量下尺度的扩张程度。在相同RMW下，风速衰减速率b越小，外区对流越活跃，活跃的外区对流有利于涡旋尺度的扩张。并且在较大RMW的情况下，风速衰减速率b越小，活跃的外区对流能够减弱由眼墙对流引起的低层入流，从而在促进尺度扩张的同时进一步阻碍涡旋强度的增强。

图3 基于Sawyer-Eliassen方程诊断不同涡旋在发展阶段中风场对眼墙对流加热和外区对流加热的平衡响应程度。

　　不同于前人研究大多仅讨论热带气旋尺度或强度的变化，本研究将尺度-强度关系作为研究对象进行讨论，能够增进我们对整体风场结构变化背后物理过程的认识。该研究结果强调了对初始风场结构的准确模拟在提升对热带气旋整体风场结构变化预报能力中的重要性。

　　该研究成果近期发表于Advances in Atmospheric Sciences期刊，中国科学院大气物理研究所LACS博士研究生陈可鑫为第一作者，导师陈光华研究员为通讯作者，本研究受国家自然基金（42175073, 41975071）资助。

　　Citation:

　　Chen, K. X., G. H. Chen, and D. L. Shi. 2023: Modulation of the wind field structure of initial vortex on the relationship between tropical cyclone size and intensity. Adv. Atmos. Sci.

　　文章链接：http://www.iapjournals.ac.cn/aas/en/article/doi/10.1007/s00376-023-2233-4