热带气旋（tc）的快速增强事件（ri；24小时内最大风速增强大于15 ms-1）是tc强度预报的主要误差来源之一，加深对ri物理机制的理解对于提升tc的强度预报具有重要意义。已有研究表明，ri事件的发生与多种tc内部热动力过程密切相关，包括眼墙加热、眼与眼墙间的位涡（pv）混合、眼墙内对流爆发以及高层暖心形成等，但鲜有研究分析这些过程在ri发生中的相对重要性。 最近，中国科学院大气物理研究所陈光华团队的施东雷基于高分辨率的wrf模拟资料，利用分块pv反演算法，对2019年超强台风“利奇马”ri过程和双暖心形成的机理进行了研究。结果显示，“利奇马”在ri过程中形成了明显的双暖心结构，两个暖心分别位于对流层中层和对流层顶附近。利用静力平衡方程诊断表明，中、高层暖心对“利奇马”中心气压降低的贡献约为1:2（图1）。 在“利奇马”ri期间，内核区的pv变化主要由三部分组成：眼墙区域对流潜热产生的垂直pv塔（pva1）、pv混合导致的中低层眼区pv异常（pva2）、由平流层pv下传导致的高层pv核（pva3）。分块pv反演结果表明，ri期间pva1和pva2分别导致了高、中层的增暖，对ri起到主导作用。pva3在对流层顶附近造成了明显增暖，但同时在该暖核下方产生了深厚的冷却层，基本抵消了高层暖核对海表面气压的影响，因此对“利奇马”的ri贡献甚小（图2）。 该研究结果揭示了不同tc热动力过程对ri的相对重要性，丰富了台风ri理论，为台风强度预报的改进提供了科学指导。此外，基于该研究结论，研究人员针对一篇台风ri文章（tsujino, s., and h.-c. kuo, 2020: potential vorticity mixing and rapid intensification in the numerically simulated supertyphoon haiyan (2013). j. atmos. sci, 77, 2067-2090.）所采用的静力平衡诊断方法和分块pv反演所得结论的不足之处提出了评论意见。以上研究成果发表在journal of the atmospheric s上。
图1.（a）tc中心20 km半径范围内平均的温度距平（填色）、位温（等值线）和对流层顶（白色曲线），（b）模拟的中心气压降低（黑）、静力平衡诊断的中心气压降低（紫）以及高、中层暖心的分别贡献（蓝、红虚线）。两条灰色虚线代表ri的启动时间和利奇马达到最大强度的时刻
图2.（左）眼墙、（中）眼区、（右）对流高层区域pv异常（上图填色）所激发的平衡气压扰动（上图等值线）、风场扰动（下图填色）和位温扰动（下图等值线）
研究团队单位：大气物理研究所
研究团队单位：大气物理研究所
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