天气尺度扰动和季节内振荡对热带气旋形成发展的影响

Environment has been found to be the key for the formation and development of tropical cyclones. This study aims to investigate influences of synoptic-scale disturbances (3-10 day)and intraseasonal oscillation (10-90 day) and their interactions on the formation and development of tropical cyclones in the western North Pacific, as the synoptic-scale disturbances and intraseasonal oscillation are two components which lead to environmental differences among tropical cyclones. A few typical strong typhoons will be chosen as study cases. A series of numerical experimnets will be conducted, including numerical simulations of the cases as control experiments and sensitivity experiments to isolate roles of the synoptic-scale disturance and intraseasonal oscillation and their interaction as well. Based on the research results, a schematic model is expected to describe favorable environmental components for the formation of the strong typhoons. Following two scientific problems will be addressed : (1) Among similar low-level synoptic-scale sidturbances (cyclones/waves), why could some sprawn tropical cyclones, but others could not? (2) why some tropical cyclones could develop to become strong typhoons or even super typhoons, but others just remain as tropical storms? Results from this study will improve our understanding of favorable environmental conditions for strong typhoons and contribute to improved predict of the formation and intensity change of the tropical cyclones in the western North Pacific.

环境场是影响热带气旋形成发展的关键因子。环境场中的季节基本态（大于90天）对具体热带气旋活动是稳定少变的，因而天气尺度扰动（3-10天）和季节内振荡（10－90天）是引起热带气旋环境差异的两个因素。本项目拟在对典型个例数值模拟研究基础上，借助时间滤波和空间尺度分离，实施敏感性数值试验，研究天气尺度的扰动（低层的TD型扰动/东风波和高空槽）和季节内振荡及它们之间的相互作用对西北太平洋热带气旋形成发展的影响,建立热带气旋特别是强台风形成的有利环境构成的概念模型。重点回答如下两个问题:在相似的天气尺度涡旋或波槽中，为什么有的能产生热带气旋，而另一些却不能？为什么热带气旋形成后有的显著加强发展为强台风乃至超强台风，另一些却只能达到热带风暴强度?研究对于进一步认清热带气旋形成发展的有利环境条件具有理论意义，对预报工作有实际意义。

本项目依计划研究天气尺度扰动（3-10天）和季节内振荡（10－90天）对热带气旋形成发展的影响。 以Manyi（2001）、Sandy(2012)及Matmo（2014）为典型个例, 研究（1）TD型扰动和季节内振荡在Manyi（2001）形成发展中的作用;（2）东风波和季节内振荡在Sandy （2012）形成发展中的作用;（3）低层天气尺度的低压、高空槽和季节内振荡对Matmo (2014)登陆后长时间维持中的作用。 对于每一个个例，都首先利用WRF模式以实际观测场为初始场和边界条件进行数值模拟，选择成功再现实况的数值模拟为控制试验；再通过滤波分离天气尺度扰动（包括TD型扰动、东风波、高空槽）和季节内振荡，进行敏感性数值试验。对比控制试验和敏感性数值试验结果，揭示天气尺度扰动和季节内振荡对热带气旋活动的影响。.数值试验结果表明： 季节内振荡通过或加强天气尺度低压、或触发新的天气尺度扰动在热带气旋形成发展中起更关键作用。没有有利的季节内振荡，就没有Manyi（2001）和 Sandy(2012)的形成；没有初始的东风波,Sandy(2012)不仅形成，还以更快的速度发展。虽然天气尺度扰动有利于热带气旋的加强，对一些热带气旋的形成是关键因子，但对另一些热带气旋的形成并不是必要条件。.低层天气尺度低压和季节内振荡都对Matmo（2014）登陆后的长时间维持都有作用，但季节内振荡更重要的作用是决定了Matmo（2014）的路径， 是Matmo（2014）造成我国东部六省重大灾害的的关键因子。在夏季季节背景场上，无论其它系统如何配置,有和没有季节内振荡的作用，台风的影响范围就完全不同。所有不包涵季节内振荡的敏感性试验中台风或天气尺度低压都只活动于台湾至福建沿海很小范围内，而包涵季节内振荡的敏感性试验中活动范围与实况接近。是季节内振荡引导台风在几天内由台湾经过台湾海峡至福建登陆进而影响浙江、江西、江苏、山东等多省。.热带气旋形成发展及登陆后的长时间维持一直是热带气旋研究的热点和难点问题。本项目借助数值模拟和敏感性数值试验得到一些与过去认识不一样的新结论。研究对于进一步认识热带气旋、对于业务预报有理论和实际意义。