热带气旋眼壁高频振荡特征及其与气旋强度的内在联系和机理

The forecast of the intensity change of a tropical cyclone (TC) is still a challenging task in TC research community nowadays, and therefore attracts lots of attention to find a possible solution. The updraft region and the eyewall drive by the updraft of TCs are essential for the intensity of TCs, because lots of key processes, such as the convection and the condensation of water vapor, take places in this region. Hense, lots of studies focus on the evolution of the eyewall. However, as limited by the drawbacks of observations, there has been lacking of studies on the high-frequency oscillations in the eyewall. In order to figure out the provide useful information and aid the intensity forecast of TCs, the present study is going to investigate the characteristic and mechanism of high-frequency oscillations and their relationships with the secondary circulations and intensities of TCs using high quality observations, satellite remote sensing data and numerical simulations.

热带气旋（TC）强度的演变机制,及如何提高对TC强度的预测水平,一直是气象学家研究的热点与难点之一。TC上升支以及由上升支形成的眼壁，是TC强度演变的关键区，许多影响TC强度的物理过程比如水汽的对流与凝结等都发生在此区域。因此针对此区域物理过程特征的研究尤为重要。然而，由于受到观测资料分辨率不高等因素的制约，迄今为止，针对TC眼壁区域高频振荡特征究及物理过程的研究尚不多见。本项目拟通过诊断分析及数值模拟相结合的方法，利用高时空分辨率的实时观测资料、卫星遥感资料和数值模拟输出资料，针对TC眼壁高频振荡的现象进行诊断分析及数值模拟研究，并将TC眼壁区域高频振荡、TC次级环流和TC强度变化三者联系在一起，试图从一个新的视角去解读TC强度变化的规律和机理，为TC强度变化的预测提供新的线索和科学依据。

本项目利用卫星遥感资料、常规观测资料和中尺度数值模式WRF，通过集合模拟、数值敏感试验、统计分析和热动力学诊断等手段，研究了热带气旋（TC）眼壁高频振荡的时空特征，成因及其与TC强度的联系，以及高频振荡在西北太平洋不同海区的差异。已基本完成了研究计划中的研究目标和解决了关键科学问题。在项目执行期间，项目组成员在国内外发表SCI论文4篇，参加国际会议1次。本项目培养博士研究生2名，硕士研究生1名，各项经费支出得当。主要结论包括：1）TC眼壁区高频振荡随时间的演变特征表现为物理量（TC强度、密度、径向风速和垂直速度）出现约为2小时的周期性变化，且在TC成熟且强度较为稳定的阶段较为显著；2）TC高频振荡的空间结构类似于有组织的带状水平对流涡卷；3）TC高频振荡最初产生于TC边界层的不稳定扰动，并且逐渐向自由大气传输，直到对流层顶，引起了为TC整个次级环流的振荡，继而引起TC强度出现同周期振荡；4）活动于南海的TC高频振荡周期显著短于活动于西北太平洋开阔洋面的TC。本项目的研究成果对热带气旋的强度及降水的预报和研究有着十分重要的指导意义和参考价值。对国家防灾减灾，和减少因热带气旋预报不准而为国民经济和人们生命财产带来的损失有一定贡献。