热带气旋能量频散激发和调制天气尺度赤道波动的机理研究

The tropical western Pacific (TWP) is characterized by significant multi-scale tropical waves and frequent tropical cyclone (TC). Within the environment of large-scale summer monsoon, the interaction and feedback between tropical waves and TCs can occur and impact synoptic systems over the TWP. On the synoptic scale, previous studies focused on how equatorial waves evolve into off-equatorial wave train that may provide seedlings for TC geneses. On the contrary, little is known about the mechanism by which equatorial waves are excited and modulated through south-eastward energy dispersion related to TCs. Based on diagnostics analysis, dynamic theory and numerical simulation, the questions on how the differences of energy dispersion emanated from TC arise and what roles energy dispersion play in the excitation and modulation of equatorial waves will be addressed, which help reveal key physical factors leading to different response of equatorial atmospheric circulation to off-equatorial energy dispersion. This project can not only provide a new perspective of the excitation and modulation of equatorial wave, but also advance the understanding of the role of interaction of TC and wave in TC formation cluster.

热带西太平洋海域不仅存在显著的多尺度热带波动，同时也是热带气旋活动频繁的区域。在夏季大尺度季风环流背景下，热带波动和热带气旋可以发生相互作用和反馈过程，从而影响到热带海域天气系统的演变发展。在天气尺度上，以往研究主要考察来源于赤道地区的波动如何演变成为赤道外天气尺度波列，为西北太平洋热带气旋的生成提供初始扰动。相反，对于热带气旋通过向东南侧的能量频散激发和调制赤道波动的物理过程还缺乏系统的研究。本项目通过资料诊断，动力理论和数值模拟相结合的办法，系统分析不同强度和结构的热带气旋在典型夏季风环流系统中的能量频散差异，及其在激发和调制天气尺度赤道波动过程中的作用，揭示造成赤道地区大气环流对赤道外能量频散产生不同响应的关键物理因子。此项目的研究不仅可以为热带西太平洋赤道波动的激发和调制提供新的观点，也有助于深入认识气旋和波动相互作用的循环过程导致热带气旋群发性的物理机制。

在夏季季风环流背景下，热带西北太平洋存在显著的热带波动和热带气旋活动。同时二者可以发生相互作用和反馈过程，从而影响到热带海域天气系统的演变发展。在天气尺度上，以往研究主要考察来源于赤道地区的波动如何演变成为赤道外天气尺度波列，为西北太平洋热带气旋的生成提供初始扰动。相反，对于热带气旋通过向东南侧的能量频散激发和调制赤道波动的物理过程还缺乏系统的研究。本项目利用高分辨率再分析资料和卫星海面风场反演资料，考察热带气旋能量频散影响赤道波活动的统计特征；根据TC能量频散对赤道波动不同影响的分类，考察不同类别中热带西太平洋大尺度夏季风环流结构的特性，比较不同位置TC在各个强度和结构演变阶段激发能量频散以及影响天气尺度赤道波动的差异；考察TC东南向能量频散的物理过程，从热带西太平洋夏季风环流特征的动力角度出发研究基本环流天气尺度赤道波动的生成和调制的影响；利用数值模式开展敏感性实验，设计不同强度和结构季风环流结构，模拟在不同结构的环流背景中TC激发能量频散的差异，及其对激发赤道波动生成的影响，从而进一步验证观测与理论分析所得到的结果。此项目的研究不仅可以为热带西太平洋赤道波动的激发和调制提供新的观点，也有助于深入认识气旋和波动相互作用的循环过程导致热带气旋群发性的物理机制。