台风双眼墙结构和强度变化研究

Tropical cyclone structure change is one of the most challenge issues for current operational forecast, since it is closely related to both TC intensity and track. For strong tropical cyclone with concentric eyewall, it generally has a large intensity fluctuation during the eyewall replacement cycle, and thus leads to a larger forecast error. Observational studies show that there are significant variabilities in terms of the structure of concentric eyewall (i.e., moat size, which may vary from 10 to 100km). In this proposal, one key scientific question is to understand the large-scale environmental control on the concentric eyewall structure changes. To this end, the satellite data will be used to identify the concentric eyewall features, by which we may establish a comprehensive database for typhoons with double eyewalls over the western North Pacific (WNP) . Meanwhile, based on the inner/outer eyewall structures (e.g., moat size), these storms will be categrozied into different groups, and then the large-scale environmental conditions will be compared. Furthermore, we will conduct high-resolution sensitivity numerical experiments to exmaine these possible factors, by which we may explore the underlying mechanisms accounting for the typhoon inner-core structure changes.

热带气旋的强度变化是目前业务预报和理论研究中的一个难点问题。热带气旋结构的变化与尺度、强度以及路径变化存在密切的联系。强台风往往具有“同心双眼墙”特征。伴随“眼墙替换”过程，该类台风会出现明显的结构和强度变化,从而给业务预报带来很大的困难。因此，开展台风双眼墙结构、强度变化的机理研究，这有助于提高台风的精细化预报。本项目旨在结合多源卫星资料和常规再分析资料来描述强台风双眼墙的结构和强度变化特征，揭示影响台风双眼墙结构和强度变化的大尺度环境场要素（如：环境垂直风切变、相对湿度等）；通过对影响热带气旋双眼墙结构、强度变化的各类气象因子进行诊断分析和数值试验，揭示出影响热带气旋内区结构、强度变化的内部动力学及其与环境场之间的相互作用过程。

热带气旋双眼结构与强度变化存在密切的联系。热带气旋眼区的变化常伴随着热带气旋强度和结构的急剧变化。观测事实表明，特别是具有“同心双眼墙”台风的强度和结构会出现显著的变化。而热带气旋内部结构变化及其对应的强度变化预报是目前的一个难点问题。少量研究已开始关注环境场要素对台风尺度（一般指外围尺度）的影响，但对环境场和内部动力学之间的相互作用、及如何影响台风内区（同心眼墙结构）机制还知之甚少。强台风的双眼墙结构、强度变化是一个值得深入研究的问题。加强对这方面的机理研究将有助于台风精细化预报，对台风预警和防灾减灾具有重要的社会及经济意义。.本项目利用多源卫星资料和常规再分析资料来描述热带气旋结构特别是具有双眼墙强台风结构变化的规律和特征；在此基础上，通过诊断、对比分析和敏感性数值试验等来普查影响热带气旋双眼墙结构变化的气象因子；分析外部环境场与内部动力学之间的相互作用，揭示影响该类热带气旋结构变化(特别是内区尺度变化)的可能途径和物理机制。.统计分析台风双眼墙结构（如“moat”宽度）与强度变化幅度、眼墙替换持续时间、双眼墙形成之前台风涡旋自身结构的关系。重点对比分析具有不同双眼墙结构台风在演变过程中结构和强度变化特征。根据上述同心双眼墙结构统计特征对台风进行分类。利用再分析资料和多源卫星资料，对所筛选组别的个例所处环境场（动力和热力因子）进行合成分析和检验，以此来寻找物理意义明确的影响因子。通过构造理想数值试验和实例模拟，对影响因子进行敏感性试验。通过模拟诊断分析，揭示环境场和内部动力学过程的相互作用，以此探讨影响台风结构和强度变化的可能机制。研究不同结构双眼墙台风的动力过程，分析比较不同双眼墙对流性质的分布特征对强度变化的影响，以此分析动力和热力学过程对强度变化的影响机制。.本项目的研究成果有利于对强台风强度和结构突变的理解，进而对台风精细化预报具有重要的应用价值。