研究揭示臺風內核區對流結構對稱度對快速增強的影響

　　對臺風快速增強過程（RI：24小時內最大風速增強大于15m s-1）的漏報和低估，是目前業務中制約臺風強度預報準確率的主要因素之一，提升對于RI物理機制的理解對提高臺風強度預報的準確率至關重要。已有的觀測和數值模擬研究表明，臺風的增強速率與內核區對流密切相關，且許多臺風在RI之前其對流結構會經歷由非對稱向對稱的轉變，形成圍繞臺風中心的環狀降水帶。盡管如此，內核區對流對稱度對臺風RI的影響仍未被充分理解。

　　近期，中國科學院大氣物理研究所研究員陳光華團隊和中國地質大學（武漢）副教授施東雷，針對上述科學問題開展合作研究，并取得以下成果。（1）研究基于超強臺風“利奇馬”的高分辨率數值模擬，通過后向軌跡分析和濕靜力能診斷分析發現，對流的對稱化過程有助于削弱位于臺風逆切變一側的對流層中層干空氣入流，使臺風內核區的濕靜力能增加，從而推動內核區對流加強和臺風RI。同時，較高的海溫有助于推動對流的對稱化，進一步削弱干空氣入侵，使臺風RI時刻提前（圖1）。（2）研究利用衛星降水資料和臺風最佳路徑數據分析RI臺風內核區對流結構對稱度的統計特征發現，在RI啟動初期，臺風的對流結構對稱度存在明顯的個例間差異。在對稱型臺風中，RI啟動前臺風逆切變方向的降水有顯著增加；在非對稱型臺風中，RI啟動前降水的增加主要發生在順切變左側象限（圖2）。上述成果從統計角度證實了對流對稱化不是RI發生的必要條件。此外，該工作還提出了由臺風強度標準化的方位平均降水率可作為RI的預報因子。該預報因子對于不同對稱度的RI臺風皆可適用。

　　該工作進一步揭示了臺風RI事件與內核區對流活動的聯系，為提升RI預報的準確率提供了科學指導。相關成果發表在Journal of Geophysical Research: Atmospheres、Geophysical Research Letters上。研究工作得到國家自然科學基金、中國氣象局風云氣象衛星應用先行計劃和中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室開放課題的支持。

圖1. （左）高海溫控制試驗CTL和（右）低海溫對照試驗SSTA0試驗中干空氣入侵軌跡的（a、b）平面分布與（c、d）半徑-高度分布，灰色×代表氣塊距離TC中心的最遠半徑，洋紅色圓點代表氣塊的終點位置，軌跡顏色代表相當位溫；（a、b）中的黑色箭頭代表平均環境風切變方向；DR、DL、UR和UL分別代表順切變右側、順切變左側、逆切變右側和逆切變左側。

圖2. （左）弱非對稱臺風、（中）中等非對稱臺風和（右）高度非對稱臺風在（a、b、c）RI啟動前12~24 h時段和（d、e、f）RI啟動時刻的降水合成場；（g、h、i）兩個時段的降水差異場，斜線表示降水差異通過95 %的顯著性檢驗，黑色箭頭代表環境垂直風切變方向。