对台风快速增强过程(RI:24小时内最大风速增强大于15m s-1)的漏报和低估是目前业务中制约台风强度预报准确率的主要因素之一,加深对RI物理机制的理解对提升台风强度预报的准确率至关重要。已有的观测和数值模拟研究表明,台风的增强速率与内核区对流密切相关,许多台风在RI之前其对流结构会经历由非对称向对称的转变,形成围绕台风中心的环状降水带。尽管如此,内核区对流对称度对台风RI的影响仍未被充分理解。
近期,中国科学院大气物理研究所陈光华研究员团队和中国地质大学(武汉)施东雷副教授针对上述科学问题开展合作研究,取得以下两方面的研究成果:
(1)基于超强台风“利奇马”的高分辨率数值模拟,通过后向轨迹分析和湿静力能诊断分析,发现对流的对称化过程有助于削弱位于台风逆切变一侧的对流层中层干空气入流,使台风内核区的湿静力能增加,从而推动内核区对流加强和台风RI。同时,较高的海温有助于推动对流的对称化,进一步削弱干空气入侵,使台风RI时刻提前(图1)。
(2)利用卫星降水资料和台风最佳路径数据分析了RI台风内核区对流结构对称度的统计特征,发现在RI启动初期,台风的对流结构对称度存在明显的个例间差异。在对称型台风中,RI启动前台风逆切变方向的降水有显著的增加;在非对称型台风中,RI启动前降水的增加主要发生在顺切变左侧象限(图2)。上述事实从统计角度证实了对流对称化并不是RI发生的必要条件。此外,作者还提出由台风强度标准化的方位平均降水率可作为RI的预报因子,该预报因子对于不同对称度的RI台风皆可适用。
上述工作进一步揭示了台风RI事件与内核区对流活动的联系,为提升RI预报的准确率提供了科学指导。相关成果近期发表于美国地球物理学会权威期刊《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》和《Geophysical Research Letters》,大气物理研究所陈光华研究员为论文通讯作者。
研究受国家自然科学基金(42305004, 41975071, 42175073, 42175013)、中国气象局风云气象卫星应用先行计划(FY-APP-2022.0109)和中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室开放课题(2023LASW-B23)联合资助。
文章链接:
Shi, D., & Chen, G.* (2023). Modulation of asymmetric inner‐core convection on midlevel ventilation leading up to the rapid intensification of Typhoon Lekima (2019). Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 128(7), e2022JD037952.
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022JD037952
Shi, D., Chen, G.*, & Xie, X. (2023). Revisiting the relationship between tropical cyclone rapid intensification and the distribution of inner‐core precipitation. Geophysical Research Letters, 50(17), e2023GL104810.
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023GL104810
图1 (左)高海温控制试验CTL和(右)低海温对照试验SSTA0试验中干空气入侵轨迹的(a,b)平面分布和(c,d)半径-高度分布,灰色×代表气块距离TC中心的最远半径,洋红色圆点代表气块的终点位置,轨迹颜色代表相当位温;(a,b)中的黑色箭头代表平均环境风切变方向;DR、DL、UR和UL分别代表顺切变右侧、顺切变左侧、逆切变右侧和逆切变左侧
图2 (左)弱非对称台风、(中)中等非对称台风和(右)高度非对称台风在(a,b,c)RI启动前12~24 h时段和(d,e,f)RI启动时刻的降水合成场;(g,h,i)两个时段的降水差异场,斜线表示降水差异通过95 %的显著性检验,黑色箭头代表环境垂直风切变方向