研究揭示台风内核区对流结构对称度对快速增强的影响

　　对台风快速增强过程（RI：24小时内最大风速增强大于15m s-1）的漏报和低估，是目前业务中制约台风强度预报准确率的主要因素之一，提升对于RI物理机制的理解对提高台风强度预报的准确率至关重要。已有的观测和数值模拟研究表明，台风的增强速率与内核区对流密切相关，且许多台风在RI之前其对流结构会经历由非对称向对称的转变，形成围绕台风中心的环状降水带。尽管如此，内核区对流对称度对台风RI的影响仍未被充分理解。

　　近期，中国科学院大气物理研究所研究员陈光华团队和中国地质大学（武汉）副教授施东雷，针对上述科学问题开展合作研究，并取得以下成果。（1）研究基于超强台风“利奇马”的高分辨率数值模拟，通过后向轨迹分析和湿静力能诊断分析发现，对流的对称化过程有助于削弱位于台风逆切变一侧的对流层中层干空气入流，使台风内核区的湿静力能增加，从而推动内核区对流加强和台风RI。同时，较高的海温有助于推动对流的对称化，进一步削弱干空气入侵，使台风RI时刻提前（图1）。（2）研究利用卫星降水资料和台风最佳路径数据分析RI台风内核区对流结构对称度的统计特征发现，在RI启动初期，台风的对流结构对称度存在明显的个例间差异。在对称型台风中，RI启动前台风逆切变方向的降水有显著增加；在非对称型台风中，RI启动前降水的增加主要发生在顺切变左侧象限（图2）。上述成果从统计角度证实了对流对称化不是RI发生的必要条件。此外，该工作还提出了由台风强度标准化的方位平均降水率可作为RI的预报因子。该预报因子对于不同对称度的RI台风皆可适用。

　　该工作进一步揭示了台风RI事件与内核区对流活动的联系，为提升RI预报的准确率提供了科学指导。相关成果发表在Journal of Geophysical Research: Atmospheres、Geophysical Research Letters上。研究工作得到国家自然科学基金、中国气象局风云气象卫星应用先行计划和中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室开放课题的支持。

图1. （左）高海温控制试验CTL和（右）低海温对照试验SSTA0试验中干空气入侵轨迹的（a、b）平面分布与（c、d）半径-高度分布，灰色×代表气块距离TC中心的最远半径，洋红色圆点代表气块的终点位置，轨迹颜色代表相当位温；（a、b）中的黑色箭头代表平均环境风切变方向；DR、DL、UR和UL分别代表顺切变右侧、顺切变左侧、逆切变右侧和逆切变左侧。

图2. （左）弱非对称台风、（中）中等非对称台风和（右）高度非对称台风在（a、b、c）RI启动前12~24 h时段和（d、e、f）RI启动时刻的降水合成场；（g、h、i）两个时段的降水差异场，斜线表示降水差异通过95 %的显著性检验，黑色箭头代表环境垂直风切变方向。