“袋鼠”理论在西北太平洋热带气旋生成中的应用研究

由于热带洋面上观测设备时间和空间分辨率的不足，关于热带气旋（TC）形成的预报正处于起步阶段，TC生成仍是热带气旋研究中一个重要但悬而未决的问题。Montgomery 等人提出的"袋鼠"理论较为成功的应用于北大西洋TC生成的研究和预报当中，尚未应用于西北太平洋TC生成研究和预报。.本项目将首先利用FNL或ECMWF再分析资料以及卫星反演产品，分析西北太平洋TC生成的大尺度背景场，研究与TC生成有关的热带波动特征，提取热带波动内与"袋鼠" 理论相符的TC生成个例。在此基础上设计理想的数值试验，研究波动"育婴袋"内TC生成的条件及其演变；然后有针对性的选取实际TC生成个例进行数值模拟试验，研究"育婴袋"的演变以及"育婴袋"内TC生成及其强度演变的特征及其机理。本项目还将采用"TCS-08" 试验中高分辨率飞机飞行资料、下投式探空及其他卫星资料进行进一步模式验证和分析。

由于热带洋面上观测设备时间和空间分辨率的不足，热带气旋（TC）生成仍是热带气旋研究中一个重要但悬而未决的问题。本研究尝试将Montgomery 等人提出的“袋鼠”理论应用西北太平洋TC生成研究中。首先对NCEP再分析资料、高分辨率卫星资料数据及卫星图像反演产品开展诊断分析研究，提取了西北太平洋上热带东风波扰动中与“袋鼠”理论相符的TC生成个例，重点分析了临界层内东风波扰动平均移动速度、临界层特征以及季风槽对于东风波扰动的影响。诊断分析结果表明，由于西北太平洋初始扰动垂直结构深厚，不同TC临界层高度会有所变化，个别个例临界层高度可达500hPa；且东风波扰动在西移过程中如果受到季风槽的影响，扰动西移速度将减慢，扰动能够较为快速的发展为气旋性闭合环流系统；且标准化的OW参数与东风波扰动向热带低压生成有一定对应关系。.利用云分辨率WRF模式围绕TC生成开展了进一步数值模拟研究工作。首先设计理想场数值模拟试验研究初始场中涡旋的垂直分布对TC生成的影响。试验结果表明，TC生成时间决定于初始涡度垂直廓线分布，初始整层积分涡度值越大，热带气旋生成的可能性越大；相同的整层积分涡度值，如果环境场低层为涡旋，热带气旋生成的可能性更大。在此基础上设计了TC生成效率指数，可以考虑用来估计热带扰动发展、演变成为热带气旋的时间的估计。进一步理想数值试验研究表明，当存在环境场垂直风切变，中层干空气通常对深对流发展起着抑制作用，破坏对流结构、抑制热带气旋生成位置深对流有组织的发展，且这种抑制作用与垂直切变分布关系更为密切。.最后选取符合“袋鼠”理论的实际台风个例超强台风Megi（鲇鱼）以及台风Damrey（达维）个例开展数值模拟试验，重点研究了模式中不同物理过程参数化方案台风生成的影响、台风生成过程及暖心结构的建立以及Megi生成过程中临界层扰动结构的演变特征。敏感性试验结果表明，选择“Kain-Fritsch”积云对流参数化方案以及“Lin et al. scheme”云微物理参数化方案可以较好的再现东风波扰动高层暖心的建立以及东风波扰动向热带低压的转换过程，且扰动“波袋”内存在具有强雷达回波的对流热塔，对流热塔的垂直加热作用有利于扰动高层暖心的建立以及东风波扰动向热带低压的发展和转变。