热带气旋快速加强的年代际变化特征及机理研究

Rapid intensification (RI) of tropical cyclones (TC), especially over the Coastal regions, is a most challenging and crucial issue for TC forecast and Disaster prevention and mitigation. Previous studies focused on examining the meso/small scale dynamic processes of RI and the impacts of synoptic-scale environmental background on RI. In a sharp contrast, less attention has been paid to RI changes on the longer scale, and physical mechanisms controlling climate variability of RI events still are unknown. This project will investigate climate variability of RI events over the western North Pacific, including RI occurrence frequency and location and intensifying rate, with the focus on interdecadal variability/trend of RI. We will examine the main characteristics of interdecadal variability of RI, and identify the large-scale thermodynamic and dynamic factors associated with interdecadal variability/trend of RI followed by evaluating their relative contributions to RI. We will further study the impacts of Pacific Decadal Oscillation (PDO) and Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) on interdecadal variability of RI, reveal the related physical mechanisms, and discuss the modulation of global warming on the above impacts. Based on the above studies, we will reach conceptual model. The successful implement of this project would help to deepen our understanding of the key processes controlling RI and provide more theoretical basis for TC prediction.

热带气旋快速加强（RI, Rapid Intensification），尤其是在近海区域突然加强，一直以来都是热带气旋预报和防灾减灾的重大难题。以往对热带气旋RI的研究多集中在中小尺度动力学过程和天气尺度环流背景的影响上，而对其更长时间尺度气候变率的研究涉及甚少，尤其是对影响RI气候变率的机理还不清楚。本项目将系统研究西北太平洋热带气旋RI事件（包括发生频数、发生位置及增强率）的气候变率，重点关注其年代际变化（包括趋势），确定与RI年代际变化（趋势）密切相关的大尺度热动力因子，并评估因子的相对贡献；在此基础上，系统研究太平洋年代际振荡和大西洋年代际振荡在其年代际变化中的作用，揭示影响RI年代际变率的动力学机理，并探讨全球变暖对上述影响的调节作用，最终提出相应的物理概念模型。项目的成功实施将有助于我们深刻认识影响热带气旋RI的关键物理过程，并为提高我国热带气旋强度预报水平提供一定的理论基础。

热带气旋快速加强（RI, Rapid Intensification），尤其是在近海区域突然加强，一直以来都是热带气旋预报和防灾减灾的重大难题。以往对热带气旋RI的研究多集中在中小尺度动力学过程和天气尺度环流背景的影响上，本项目聚焦于西北太平洋和我国近海热带气旋RI事件（主要研究其发生频次和RI率），重点关注其年代际变化（包括趋势），通过资料分析、动力诊断和数值模拟相结合的方法，系统考察了与RI密切相关的大尺度热动力因子，定量评估了各因子对不同尺度RI活动（尤其是年代际尺度）的相对贡献，揭示了全球海温模态在其年际和年代际变化中的作用，明确了影响我国近海热带气旋快速加强的特定天气型，进一步揭示了其长期变化特征及物理机制，在此基础上，提出了相应的物理概念模型，研制了热带气旋RI事件的预报方法。截止2023年2月共发表相关的SCI论文15篇，其中8篇发表在国际高影响因子（IF≥4.0）的权威学术刊物上（包括SA，JC， CD， GRL， AR）。本项目的研究成果也及时地向业务进行转化，基于研究成果和AI技术研制了西北太平洋热带气旋RI事件的预报技术。项目的主要研究成果归纳如下：1、利用多套观测资料揭示了西北太平洋热带气旋RI的年代际变化及趋势的主要特征；2、通过定量分析和比较，明确了调控热带气旋RI年代际变化的关键大尺度热动力因子，指出在天气尺度上动力因子较热力因子重要，而在年代际尺度上热力因子（尤其是海表温度）更为重要；3、通过动力诊断和数值模拟，揭示了大西洋多年代际振荡（AMO）通过调控局地热通量和Ekman热输送对热带气旋RI年代际变化产生重要影响；4、利用最新的热带气旋强度理论模型，揭示了全球变暖和内部气候变率对热带气旋RI率的相对重要性，指出热带气旋RI率的气候变率主要是由内部气候变率影响，全球变暖作用次之，而TC内部过程的作用很小；5、明确了有利于我国近海热带气旋RI的天气型和关键物理过程，揭示了近几十年来中国近海RI事件显著增加的事实；6、基于上述理论研究，结合AI技术，研制了新的西北太平洋热带气旋RI事件预报技术。本项目的研究成果不仅有助于加深对热带气旋RI气候变率的认识，也为提高热带气旋强度预报水平提供一定的理论基础。