高影响性台风变性过程中的动力学机理研究

我国是世界上受台风影响最为严重的国家之一。但是在中纬度斜压强迫下台风变性的动力过程机制和高影响性研究还不够深入、全面。本课题利用目前较丰富的热带洋面卫星探测资料、星载微波资料、热带大气科学研究计划中的加密观测资料、日臻完善的全球再分析数据以及数值模式工具，以台风变性预报为研究导向，重点研究台风斜压转变过程的动力学机理，其核心的科学问题在于研究TC 转变为ET 时所处的高层环境场、不均匀下垫面强迫、环境风垂直切变和TC 的结构、强度的相互作用及其ET 再发展阶段的高影响性动力特征。

高影响性台风变性过程中的动力学机理研究是近年来国际热带气旋研究的热点问题,例如近年来在太平洋进行的国际TPARK计划,其核心科学问题之一就是研究台风变性(ET). TC变性后其结构、移速、路径和降水分布等都会发生显著变化，在 ET过程中伴随的灾害不亚于成熟TC，再加上缺乏对 ET的业务预警和有效预测，可能给人们的生命财产带来更加巨大的损失。因此以台风变性预报为研究导向，重点研究: 1)通过改进气旋相空间技术(CPS), 客观定量分析TC-ET转变过程机理; 2) 针对西北太平洋环流背景特点，深入理解在ET过程中WPSH影响作用机理; 3) 通过数值模拟的手段，分析诊断高层环境场、不均匀下垫面强迫、环境风垂直切变和TC 的结构、强度的相互作用及其ET 再发展阶段的高影响性动力特征;4) 深入研究ET过程对于其强度、风雨异常分布的关系和相关的预报技术。. 经过4年的研究，1）针对我国台风年鉴长期以来于台风变性基本上是建立在主观判断上，因而存在很大的不确定性的问题，构建了改进的CPS参数计算方案，即通过在CPS中考虑环境风垂直切变（代替台风移速）对台风结构的影响，并获得了客观化的变性台风数据集。2）并通过比较西北太平洋上美国关岛（JTWC）、日本气象中心（RSMC）、中国上海台风所（STI）最佳路径数据资料，建立了西北太平洋“共有”台风最佳路径数据集，其研究成果发表在国际一流学术刊物J. Geophys. Res.上，该工作被美国地学联盟（AGU）选为研究亮点（AGU Journal Highlights 9 July 2010），并在AGU周报EOS的封底上了重点介绍。3）通过统计诊断、位涡反演技术、数值敏感性试验，发现西太副高和中高纬度西风槽相互作用，并构成鞍型场，从而对西太ET斜压转换产生贡献；4）ET路径接近并趋同于鞍型场膨胀轴，并发现副高强度对ET强度变化有较大影响。5）高空急流冷空气在对流层上层向台风的动能输送并导致其变性再发展的必要条件是在移动过程中需逐渐接近高空急流区域；变性增强过程的动能主要来自高空急流的动能水平输送。