环境场垂直风切变对热带气旋内核区域动力及热力结构的影响

The environmental vertical wind shear (VWS) has important impact on the inner-core structure changes of tropical cyclones (TCs) and then results in the intensity change. However, the physical processes governing the structure changes by the VWS are poorly understood, making it difficult to improve the TC intensity prediction. This project will systematically investigate the effects of VWS on the TC’s inner-core dynamical and thermodynamic structure. Using the observations and high resolution numerical simulations for both real and idealized cases, the characteristics of inner-core dynamical and thermodynamic structure changes will be detailed explored. The fundamental physical mechanisms governing the structure evolution will be studied through the sensitivity experiments and detailed budget analysis. This project will further provide the theoretical basis for the improvement of TC intensity prediction.

环境场垂直风切变是造成热带气旋内核区域结构变化，进而改变热带气旋强度的重要因子。然而目前对垂直风切变控制热带气旋内核区域结构变化的物理过程缺乏深刻的理解，是限制热带气旋强度预报水平提高的难点。本项目拟通过高分辨率的数值模拟，包括实际个例及理想数值试验，结合多种观测资料系统研究垂直风切变下热带气旋内核区域动力及热力结构的变化特征，通过动力学诊断分析及收支计算揭示动力及热力结构变化的物理机制，设计敏感性试验探讨控制内核区域结构变化的关键物理过程，为进一步深入理解垂直风切变对热带气旋强度变化的影响提供理论基础。

相对于热带气旋的移动路径，当前对热带气旋强度变化的预报技术和机理认识明显滞后。其中，环境场垂直风切变是影响热带气旋强度变化的重要因子。然而，目前对垂直风切变影响热带气旋结构及强度变化的物理机制仍然缺乏深入理解。本项目从热带气旋的内核动力学及与垂直风切变相互作用两个基本问题入手，探讨了简单和复杂垂直风切变下热带气旋动力及热力结构的演变特征和动力学机理以及由此造成的热带气旋强度变化的物理机制。项目完成了对基本观测资料的收集、编译和整合，以及理想化数值模拟试验框架的搭建。在此基础上利用理想模拟框架进行了大量的数值试验，进行了高分辨率的数值模拟；并对模拟结果开展了详细的动力学诊断和分析。研究结果进一步丰富和加深了对简单及复杂热带气旋结构和强度变化机理的认识与理解，为进一步提高我国热带气旋结构及强度的业务预报提供了坚实的理论基础。