热带气旋双眼墙形成和眼墙替换动力学研究

Although forecasts of tropical cyclone (TC) track has improved steadily over the past several decades, there has been relatively little improvement in the predictions of TC intensity and structure. Secondary eyewall formation (SEF) and eyewall replacement cycle (ERC) causes large intensity fluctuations and rapid broadening of destructive force winds, posing a big challenge for the current predictions of TCs. However, our understandings on such processes remain limited. This project systematically explores the fundamental mechanisms governing the SEF and ERC. Numerical modeling, sensitivity experiments and various diagnostic tools will be used to investigate the roles of TC internal dynamics and large/synoptic-scale environmental control in SEF and ERC. This project will also provide scientific basis for improving the predictions of TC intensity and structure.

双眼墙形成和眼墙替换过程是导致热带气旋强度大幅震荡的重要原因，是造成热带气旋破坏性风力范围快速扩张的重要过程。然而当前对这些过程的物理机制认识尚不清楚，是热带气旋强度和结构预报中的一个重难点问题。本项目拟通过对热带气旋双眼墙形成和眼墙替换周期的系统研究，加深认识热带气旋双眼墙的结构特征以及眼墙替换过程的演变特征，探讨热带气旋形成双眼墙的内在动力学机制，增加了解眼墙替换过程造成强度变化的作用机理和具体途径，揭示环境场对双眼墙形成和眼墙替换的影响规律，为有效地改进热带气旋强度和结构的预测水平提供科学理论基础。

当前对热带气旋强度和精细化结构的机理认识和预报技术，相对于热带气旋的路径，滞后明显。双眼墙的形成和替换过程是影响热带气旋强度和结构变化的最主要内动力过程之一。然而，目前对双眼墙的形成机制以及替换过程的动力学理解还不够深入。本项目从热带气旋内动力学及其与环境场的相互作用两方面入手，完成了对基本观测资料的收集和整合，理想数值模拟框架的搭建，典型个例的数值模拟。在此基础上，对观测资料、模式模拟结果开展了详细的统计学的分析和动力学诊断。研究结果进一步丰富和加深了对热带气旋双眼墙形成和眼墙替换过程的认识与理解，为改进热带气旋强度和结构的精细化数值预报提供了参考，为进一步提高我国热带气旋结构与强度的业务预报提供了理论基础。