南海热带气旋迅速加强的机理研究

The study of South China Sea (SCS) tropical cyclone (TC) intensity change is of great important, both from a basic scientific and from a societal point of view. TC underwent rapid intensity change is observed to be highly unpredictable. The inability to forecast rapid intensity change is consistent with our limited understanding of TC intensity change in general. In this study, our main goal is use statistical and composite analysis to examine the environmental conditions that appear to be favorable for TC rapid intensification (RI). A cases observation and model simulation study is use to highlight the RI associated environmental conditions and TC inner-core structure evolutions. The mesoscale ensemble forecasts and partial correlation are used to understand the environmental influences on the RI and storm dynamics.

南海热带气旋（TC）强度变化研究对于我国近海防灾减灾具有重要意义。TC发生强度突变是造成强度预报失败的主要原因，业务难度大。目前，对导致TC 强度突变的物理机制认识依然不足。因此，本项目以南海迅速加强TC作为主要研究对象，统计分析该类TC样本的大尺度环流特征，并通过典型个例的强度变化演变分析和数值模拟，考察TC 迅速加强与环流背景以及TC 内核结构变化的可能联系。在此基础上，进行多初值的集合数值试验，采用偏相关方法考察集合试验模拟的TC 强度变化与环境风场、温度及湿度场的时滞关系，揭示环流背景对南海TC 迅速加强过程的可能影响。

本项目使用多年（1999-2015年）热带气旋（TC）最佳路径资料，多种NCEP再分析资料，卫星红外通道和微波仪器资料，高分辨率中尺度集合数值模拟，利用空间相关、统计合成和动力诊断等方法，对南海区域活动的突然增强TC（RITC）和非突然增强样本，以及典型个例超强台风“威马逊”（2014），进行分类研究和诊断分析。.统计结果表明，南海TC生成即发生突然增强(RI)的概率较大，即RITC的初始强度较低，多为热带风暴级（TS），因而TC发展潜力和最大可能强度较大。为此，通过时空相关分析，在年际尺度上，首次发现了南海和西北太平洋TC生成发展不仅与周围环境背景条件相关，还与大西洋海温异常模态有关。总体而言，RITC处于海表温度较高、海洋上层热容量较大、中低层相对湿度较大、最大可能强度较大、高层辐散较强、风垂直切变（VWS）较弱和高层纬向风偏东分量较大等环境背景条件下，TC内核的TBB对流云覆盖率较大。.基于统计结果，采用K最近邻分类算法进行RI预报试验，交叉检验结果显示，该方法对RI样本有一定的识别预报能力，南海和西北太平洋的RITC预报识别率分别达到50%和74.2%，技巧评分分别达到0.445和0.717。.基于FY-3C卫星微波辐射计资料，反演了“威马逊”登陆海南岛时的暖心和切向风垂直结构，适用于后续的数值模拟检验。.使用NCEP-GEFS之21个集合预报成员，驱动WRF中尺度模式进行“威马逊”多初值数值试验，结果显示“威马逊”模拟的突然增强起始时刻差异是造成预报不确定性的主要原因。在验证实况与相关成员模拟效果的基础上，通过对比起始时刻较早和较晚两组成员的差异，发现VWS是影响突然增强起始时刻延迟的主要因子。与实况接近的成员分析结果显示，突然增强与中层切向spin-up和边界层附近的超梯度风速辐合密切相关。而VWS通过影响涡旋倾斜，进而加强了下沉熵通量的强度和水平分布，使得部分成员的对流受到明显抑制，发展偏慢。.对照项目申请书中既定的研究内容，本项目基本取得了相应科研成果，经费使用较合理。整体而言，完成情况良好。