热带气旋丰满度对其强度、尺度演变的影响

Intensity and size are two crucial factors in determining the destructiveness of a tropical cyclone (TC). Previous researches often tend to discuss the effect of inner- and outer-core processes on the evolution of TC intensity and size separately, which may largely underestimate the interactive effect of inner- and outer core changes on TC evolution. In this research, the concept of TC fullness is introduced to discuss the integrated influence of inner- and outer core wind distribution on the evolution of a TC, by which, the interactive impact of inner- and outer-core processes on TC evolution is highlighted. Moreover, based on TC fullness, we will investigate the influence of environmental conditions on TC wind structure and thus discuss the role of internal dynamics and environmental effects on TC evolution. The research provides a new aspect in the research of TC intensity and size, and may help to achieve the challenging task of intensity and size forecast.

热带气旋强度和尺度是热带气旋风场结构的两个重要方面，在很大程度上决定了热带气旋的灾害性。以往的研究通常将热带气旋内核及外围的演变分开进行讨论，忽视了热带气旋中内核及外围变化的相互影响，这局限了对强度、尺度演变机制认识的提升。项目在热带气旋丰满度概念的基础上，探讨热带气旋内核及外围的整体风场结构对热带气旋演变的影响，突出内核及外围过程在热带气旋发展中的共同作用。同时，探讨内动力过程及环境条件在热带气旋发展中的协同作用。希望项目成果为热带气旋强度、尺度预测水平的提升提供理论基础。

热带气旋的灾害性在很大程度上取决于其风场结构，强度、尺度为热带气旋风场结构的重要方面。以往对于热带气旋强度、尺度演变的研究很少认识到热带气旋内核及外围风场的整体特征及两者的相互影响对热带气旋演变的重要性。丰满度衡量了热带气旋内核和外围的尺度配置，与热带气旋强度有良好的相关性，这一概念的提出，为上述研究提供了新的视角。本项目研究了丰满度对热带气旋增强速率、尺度特征的影响，以及大尺度环境条件对热带气旋丰满度或整体风场结构的影响均不清楚。. 项目基于统计及理论分析，揭示了热带气旋增强速率和丰满度之间的联系，即相对较大的丰满度、适中的临界丰满度和适中的涡度有利于热带气旋取得较大的增强速率。随后，基于数值模拟，探讨了热带气旋初始中层涡旋的丰满度、尺度和非绝热加热分布对热带气旋初始阶段的尺度及发展速率的影响，并分析了中层环流在热带气旋辐射反馈过程中的重要作用。研究发现初始涡旋的丰满度和加热强度影响了热带气旋初始阶段的发展速率，而初始涡旋的垂直结构和加热范围影响了热带气旋初始阶段的尺度。项目进一步基于台风个例，探讨了风场结构（丰满度、尺度）等对登陆台风风、雨的时空分布的影响，发现较大的丰满度和尺度会导致台风较大的强风、暴雨覆盖范围和较长的风雨维持时间。. 同时，项目还探讨了环境条件对热带气旋丰满度、强度的影响，并讨论了各大洋间热带气旋丰满度的差异。结果表明，热带气旋发展初期的丰满度受到海温和湿度的影响，较大的海温和环境湿度有利于热带气旋获得更高的丰满度。而由于西北太平洋较高的海温和较大的环境相对湿度，其中的热带气旋在发展初期具有最大的丰满度。 同时海温和垂直风切变的协同气候变率和长期趋势，对热带气旋增强速率的年际变率和长期趋势有显著联系。. 经过为期三年的研究，项目累计发表科技论文3篇，其中SCI论文2篇，进行国内外学术会议交流6次，其中国际会议发言4次。同时，丰满度相关成果已在台风业务预报上进行应用。