中尺度对流系统引发热带气旋形成的主要中尺度过程

Tropical cyclogenesis is an important issue in the tropical meteorology and tropical cyclone dynamics. With the intention to illuminate the basic dynamics in the tropical cyclogenesis, the formation of tropical cyclone the mesoscale convective system is to be discussed in detail in this project. The project will mainly focus on the development of the self-developing surface cyclonic circulation, the trigger mechanism of the convective burst that directly induces the formation of the self-sustaining surface cyclonic circulation and the influence of the stratiform processes on the convective activity. It is anticipated to achieve the scenarios of the whole evolution of tropical cyclones from the very early developing stage and to facilitate the understanding of the dynamic and thermodynamic of tropical cyclogenesis.

热带气旋的形成是近十几年来热带大气动力学研究中的热点问题。本项目将围绕i）具有自我发展能力的近地面涡旋的形成机制；ii）热带气旋形成之前最后一次对流爆发的触发机制；iii）中尺度对流系统引发热带气旋形成过程中的热力学特征及其与动力学过程间的相互作用等三个方面深入分析中尺度对流系统引发热带气旋形成的关键中尺度过程，以增进人们对热带气旋形成中中尺度过程的认识，并未今后开展的针对热带气旋形成的观测试验提供参考依据。

热带气旋（TC）的形成是当前热带气旋预报中的难点问题。近年来，观测资料的丰富和高精度数值计算技术的发展，为人们深入认识热带气旋形成中的关键过程从而提高TC形成的监测和预报能力提供了可能。本项目利用观测资料和中尺度数值模式对西北太平洋地区TC形成中的关键过程进行了系统深入的讨论。主要研究内容和结果包括：.1) TC形成过程中对流、中低层涡旋的发展演变及其作用。研究结果表明：中低层中尺度涡旋在TC形成过程中呈振荡式增长，这主要是因为TC形成过程中深对流、层云降水和浅对流周期性（1天左右）依次发生，在深对流期间，中低层涡旋同步增强，在其他时间中低层涡旋的发展呈相反趋势；中层中尺度涡旋在TC形成过程的早期主要作用是触发对流活动，而在TC形成后期，随着中低层涡旋中心的接近，其对涡度和对流的保护作用才逐渐显现出来。.2) 热带低频扰动对西太TC形成的影响。研究结果表明：TC的形成通常是多个热带波动同时或先后协同作用的结果；热带波动除了提供低层辐合扰动直接影响TC形成外，还通过影响前期扰动周围热带扰动的演变而间接影响到TC的形成；赤道开尔文波对台风形成过程中的对流爆发具有重要影响。.3) 影响TC初期发展的环境场特征。研究结果表明：在没有高层位涡扰动的情况下，水汽条件对TC初期发展具有重要影响；在有高层位涡异常影响的情况下，快速发展的TC通常发生在高层位涡异常离TC中心较远，强度较强但波长较短，且在TC形成后减弱远离TC；缓慢发展的TC通常发生在高层位涡异常离TC中心较近，强度较弱但波长较长，且在TC形成后没有减弱的情况。.上述研究加深了我们对西北太平洋地区TC形成过程的认识，对于改进TC生成的预报和监测具有一定的理论指导意义。在上述研究基础上，撰写发表项目资助SCI论文8篇，其中5篇在本学科重要国际学术期刊Journal of Atmospheric Sciences上发表。.