变性热带气旋的边界层结构特征观测及其影响机制研究

In recent years, the research on the track, intensity and structure of tropical cyclone has made great progress. However, there are few studies on the structural of the Tropical Cyclone Boundary Layer (TCBL) and the structure of Extratropical Transition (ET), especially the structural characteristics of TCBL during ET period, which is mainly due to the absence of reliable and accurate observations on the Boundary Layer of Extratropical Transition tropical cyclones (ETBL). In order to improve the scientific understanding and forecasting ability of tropical cyclone, this project plans an early study on the structural characteristics and internal mechanism of the boundary layer of ET cyclone and makes the field observation study as the breakthrough point. In the context of the tropical cyclone field experiment of China and the United States, we will focus on the dynamics and thermodynamics structure of the TCBL during ET period. Firstly, we will study the evolution of TCBL in the interaction between ETTC and midlatitude systems including (e.g. dry invasion from high trough) And then we are highly especially concerning the structure and physical mechanism of ETBL. On the basis of the previous research, this project plans to finally propose a physical model of TCBL structure during ET period.

近年热带气旋路径、强度和风雨结构等领域研究水平取得长足进步，但针对热带气旋边界层（TCBL）以及对热带气旋发生变性（ET）时的强度结构变化研究相对较少，特别是ET期间的TCBL结构特征和变化的研究成果则更为匮乏。这主要是由于缺乏专门针对ET时的TCBL可靠准确的观测资料。本项目以提高热带气旋结构强度科学认识和预报能力为目的，以边界层外场试验数据分析为切入点，针对ET气旋的边界层结构特征及内在机理展开探索性研究，并揭示边界层结构变化对于热带气旋ET过程中的作用。本研究计划在热带气旋外场试验背景下，首先关注变性热带气旋与环境场相互作用时气旋内核区域的变化特征和趋势。随后，项目组将重点关注ET期间气旋边界层动力热力结构特征及演化过程，特别是边界层结构特征对于气旋变性后增强的作用及影响物理机制。上述研究基础上，本项目计划最终提出热带气旋在ET期间的边界层结构物理模型

在项目执行期间，课题组充分利用项目依托单位-上海台风研究所开展热带气旋外场观测的相关资料，特别是对利用近地层高塔开展对热带气旋登陆过程中的边界层精细结构进行观测分析，研究边界层内结构变化特征及其影响机制，取得突破性进展，并在国际顶尖 SCI期刊发表多篇文章；在此基础上，结合多源观测资料分析、高分辨率数值模拟及动力学等手段，开展TC变性判据、TC变性再增强机制及TC北上锋生机制的研究。课题组始终紧紧围绕既定的研究目标、研究内容开展工作，通过四年的研究工作，已全面完成项目计划内容。但在实际研究过程中，项目组根据工作实际需要增加了部分内容，包括西北太平洋TC风场模型关键参数的研究、TC极大内核结构的研究，以及台风外场试验数据及质量控制软件研发等研究工作。通过本项目研究发现发现台风变性过程中，边界层作用至关重要，特别是发现登陆我国的台风变性中有半暖（湿）半冷（干）的左右非对称结构，与典型的大西洋台风变性过程明显不一致，且这种特点的变性过程经常导致台风北侧和东侧有细长的中尺度锋面，进一步研究发现这种锋面过程有时候会发过来促使台风变性再增强。