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台风双眼墙结构及其眼墙替换过程的研究进展
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2018-05-03 | 【 【关闭】

  在台风研究领域,对于台风结构及其与之密切相关的强度变化一直是难点和热点问题之一。特别是在强台风发展过程中,大约有80%的台风在主眼墙(primary eyewall formation)外侧可以产生闭合的外眼墙(SEFsecondary eyewall formation),形成所谓的台风双眼墙结构(double eyewall)。在SEF阶段,最大风速半径显著外扩,主眼墙开始逐渐的瓦解崩溃,台风强度受到抑制甚至减弱。伴随着外眼墙向内收缩,外眼墙最终替换主眼墙并组织发展,使得台风强度再次得到加强,完成一次眼墙替换过程(ERCeyewall replacement cycle)。 

  最近,中国科学院大气物理研究所陈光华研究员通过数值模拟考察了台风内核区不同云系(对流云与层云)非绝热过程对台风结构和强度的影响,研究发现层云非绝热冷却的增加,有利于台风发展成双眼墙结构。在此基础上,为了进一步深入考察台风结构和强度变化对于内核区非绝热冷却的响应,在敏感实验中将台风主眼墙外的内核区非绝热冷却增加30%,可在内核区低层诱发低熵空气和辐散下沉运动,而在台风外核区产生显著辐合及其活跃对流雨带,这有利于内核风场的外扩。伴随着内核区地面热通量的增加,以及有利的动力条件和边界层结构,诱发外眼墙形成并完成一次眼墙替换过程。随后发展的切向气流可以驱动向外的非梯度力和边界层上方出流,最终产生眼墙外倾的大眼台风结构。SEFERC对于非绝热冷却位置及其强度的敏感性试验显示,如果将内核区非绝热冷却增加20%或者径向向内移动10 km,内眼墙外并未形成显著的下沉区,没有发生明显的SEFERC过程。内核区非绝热增加40%或者径向向外移动10 km将使得活跃的外雨带发生在较大半径处,前者由于边界层上方深层的径向出流,使得大的外倾眼墙收缩缓慢,产生大眼的台风结构;而后者的同心外眼墙形成较晚,但强的径向入流使得外眼墙快速收缩。以上的研究结果也可以为台风模式积云和微物理参数化在模拟误差方面的改进提供的科学指导。 

  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. WRF模式模拟的台风轴对称平均垂直速度(阴影)和切向风速(等值线)随半径-时间演变图。(a)图为控制实验,(b)图为增强内核区非绝热冷却的敏感实验。黑虚线代表最大风速半径。 

  相关文章: 

  l   Chen, G. H., C.-C. Wu, and Y.-H. Huang, 2018: The Role of Near-Core Convective and Stratiform Heating/Cooling in Tropical Cyclone Structure and Intensity. J. Atmos. Sci., 75, 297-326. 

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

  l   Chen, G. H., 2018: Secondary eyewall formation and concentric eyewall replacement in association with increased low-level inner-core diabatic cooling. J. Atmos. Sci., doi: 10.1175/JAS-D-17-0207.1. 

  文章链接:https://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/JAS-D-17-0207.1 

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