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台风结构和强度变化对于近核区不同云系非绝热过程响应的最新研究
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2017-11-30 | 【 【关闭】

  过去几十年,由于多种探测手段和动力模拟的不断发展,对于台风路径的认识和预报取得显著的进步。相比之下,由于模式物理参数化的不确定性,以及对于台风内动力过程认识的不足,对于台风结构及其与它密切相关的强度变化机理的揭示一直是台风研究领域的难点问题之一。 

  在台风近核区降雨系统中主要存在两类不同特性的云系(对流云系和层状云系)。对于对流云系(convective cloud),非绝热加热和垂直上升运动基本占据整个对流层,其最大值中心位于对流层中层,所对应散度的垂直廓线表现为低层辐合,高层辐散;而在层云云系中(stratiform cloud),非绝热加热位于对流层中高层,低层由于层云降雨的蒸发冷却表现为非绝热冷却,对应散度在中层表现为辐合,在高低层为辐散。 

  最近,中国科学院大气物理研究所陈光华研究员与台湾大学大气科学系吴俊杰教授合作,通过数值敏感性试验系统考察了台风眼墙外内核区不同云系非绝热过程对台风结构和强度的影响。研究结果发现,减小对流云加热可以减弱台风强度并缩小内核尺寸,而增加对流云加热可以产生多边形厚眼墙结构,但并未造成台风强度的快速增强;去除层云加热可以减缓台风加强,而增加层云加热对于台风结构和强度影响相对较小;层云非绝热冷却减半可以使得台风快速增强,产生外围螺旋雨带被抑制的紧凑内核结构,而层云非绝热冷却的加倍,最终发展成有趣的双眼墙结构(double eyewall)特征,并伴随有内核尺寸的显著外扩;同时去除层云非绝热加热与冷却所产生的台风强度和结构与层云冷却减半的结果类似,而同时加倍层云非绝热加热与冷却,可以产生更加倾斜的台风眼墙,发展成实际观察中少见的环状台风(Annular Hurricane)结构。本研究结果也可以为台风模式的积云和微物理参数化过程在模拟误差改进方面提供有益的科学指导。 

  相关的研究成果发表于近期的国际权威期刊美国大气科学杂志(Journal of the Atmospheric Sciences) 

  

  1. 数值模式模拟的台风近核区(a)雷达反射率,(b)不同类别的降雨云系,(c)轴平均切向风(实线)和垂直速度(阴影)的半径高度剖面,(d)合成的对流(实线)和层状(虚线)云系的垂直速度(红色)和非绝热加热率(蓝色)。 

  相关文章:Chen, G., C.-C. Wu, and Y.-H. Huang, 2017: The role of near-core convective and stratiform heating/cooling in tropical cyclone structure and intensity. J. Atmos. Sci., doi: 10.1175/JAS-D-1117-0122.1171. 

  文章链接:http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/JAS-D-17-0122.1 

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