西北太平洋热带气旋生成的机理和可预报性研究

This project will explore the dynamics and factors affecting the predictability of formation of super Typhoon Haiyan(2013) and Hagupit(2014) in the Western North Pacific through examining how the multi-scale perturbations including the tropical waves influence the organization and development of the deep moist convection. The main contents of this research include: 1) Effects of multi-scale tropical waves on the predictability of tropical cyclogenesis in the Western North Pacific; 2) Mechanism of the interaction between the large scale circulation associated with the Asian monsoon and the multi-scale perturbations which favor the organization of the deep moist convection and finally lead to the rapid development of the initial cyclonic vortex.. The understanding of the above problems will deepen the understanding of the complex physical progresses which control the intensity change of tropical cyclones, and help to improve the accuracy of the forecast of the formation and intensity change of tropical cyclones.

本项目拟以西北太平洋超强台风“海燕”（2013）和“黑格比”（2014）为研究对象，以包含热带波动的多尺度扰动影响对流组织和发展为着眼点，深入系统地研究热带波动及其热、动力过程影响TC生成的物理过程，揭示TC生成的动力学机理及影响其可预报性的因子。主要研究内容有：1）热带波动对TC生成可预报性的影响，2）环境流场季风槽等和多尺度波动相互作用促进湿对流组织并导致初始涡旋快速发展的机制。. 通过上述问题的认识，加深对影响TC强度变化的复杂物理过程的理解，为提高目前进展缓慢的TC生成及强度预报的准确率提供重要的科学依据。

本项目以西北太平洋超强台风“海燕”（2013）为研究对象，系统研究了热带波动及其热、动力过程影响热带气旋（Tropical Cyclone，下文简称为TC）生成的物理过程，得到的主要结论有：.1）超强台风“海燕”的生成，除了有利的大尺度环境条件的影响，多尺度波动共同作用也是重要的影响因素。“海燕”的初始涡旋来自于赤道移出的MRG（Mixed Rossby Gravity wave）正涡度涡旋。随着该涡旋逐步移入到高海温，季风槽所处的弱垂直风切变环境中，涡旋逐渐转化为一个垂直的TD（Tropical Depression）尺度的涡旋。同时，该涡旋在自东向西移动的过程中，与赤道自西向东移动的MJO（Madden–Julian oscillation）波动在东经157度附近相遇并发生相互作用，大尺度MJO的湿位相提供了高相对湿度和正涡度环境，涡旋进一步发展从而成为“海燕”的初始涡旋。此后，继续处在极为有利的大尺度环境条件中，具有一定初始强度的涡旋进一步迅速发展。.2）数值模拟敏感性试验表明，除了MRG和MJO波动的影响之外，“海燕”的初始发展还受到6-20天尺度的QBWO(Quasi-Biweekly Oscillation)的影响。这三种不同尺度的波动缺一不可，各自都有其独特、不可或缺的作用。MGR提供了初始胚胎，MJO的湿环境促进了初始胚胎的发展和向TD尺度涡旋的转换；QBWO的正涡旋则起到稳定热带气旋初始涡旋东部流场的作用。当QBWO被滤除时，热带气旋初始涡旋的东部环流不能很好地组织起来，最终造成涡旋不能持续增强。.3）不同尺度的热带波动对TC的生成具有不同程度的影响，热带波动的可预报性或不确定性将影响TC生成的可预报性。在分析和预报TC生成或发展时，除了考虑海温、垂直风切变等常规因素以外，热带波动的影响也需要考虑。..本项目揭示了TC生成的动力学机理及影响其可预报性的因素，加深了对影响TC强度变化的复杂物理过程的理解，为提高目前进展缓慢的TC生成及强度预报的准确率提供重要的科学依据。