海洋中尺度涡与台风相互作用的机理研究

There are lots of mesoscale oceanic eddies over the western North Pacific, which interact with the typhoons at very high frequencies. On one hand, the mesoscale oceanic eddies are remarkable for modulating the ocean response to typhoons, and can thereby influence the intensity and structures of typhoon significantly; on the other hand, the eddy characteristics could be greatly changed by the strong surface winds of typhoons. The current understanding of the modulating effect of mesoscale oceanic eddies on typhoons and the impact of typhoons on mesoscale oceanic eddies remain very limited. Therefore, this project plans to conduct numerical experiments using the atmosphere-ocean-wave coupling model and statistical analysis based on historical observation data, so as to investigate the interactions between typhoons and mesoscale oceanic eddies. The main research contents include: (1) the modulating effects of mesoscale oceanic eddies on the ocean responses of sea surface temperature, sea surface roughness, and sea spray to typhoons, (2) the impact of ocean response under eddy conditions on the intensity and boundary-layer processes of typhoons as well as corresponding physical mechanisms, and (3) the changes in eddy characteristics after encountering typhoons, such as the statistical features of eddy strength, size, lifetime, and translation speed and direction.

西北太平洋存在着大量的海洋中尺度涡，这些海洋中尺度系统与台风之间的相互作用非常频繁。一方面，海洋中尺度涡可对台风引起的海洋状态响应起到显著的调节效应，从而对台风的强度和结构产生不可忽视的影响；另一方面，台风的近地层强风使得海洋中尺度涡的结构等特征发生剧烈改变。当前关于海洋中尺度涡对台风的反馈以及台风对海洋中尺度涡影响的认识仍然非常有限。因此，本项目拟利用大气-海洋-海浪耦合模式开展数值试验和采用历史观测资料开展统计分析两种方式，研究海洋中尺度涡与台风的相互作用规律。主要研究内容包括：（一）海洋中尺度涡的温度和环流等特征对台风引起的海表面温度、海表粗糙度、海洋飞沫等响应过程的调节作用，（二）海洋中尺度涡背景下的海洋响应对台风强度和边界层过程的影响及其物理机制，（三）研究经历台风后，海洋中尺度涡的特征变化，揭示台风对海洋中尺度涡强度和尺度、生命期、移速和移向等特征影响的规律。

西北太平洋存在着大量的海洋中尺度涡，这些海洋中尺度系统与台风之间的相互作用非常频繁。一方面，海洋中尺度涡可对台风引起的海洋状态响应起到显著的调节效应，从而对台风的强度和结构产生不可忽视的影响；另一方面，台风的近地层强风使得海洋中尺度涡的结构等特征发生剧烈改变。当前关于海洋中尺度涡对台风的反馈以及台风对海洋中尺度涡影响的认识仍然非常有限。因此，本项目利用耦合模式开展数值试验和采用历史观测资料开展统计分析两种方式，研究海洋中尺度涡与台风的相互作用规律。主要研究内容包括：（一）海洋中尺度涡的温度和环流等特征对台风引起的海表面温度、海表粗糙度、海洋飞沫等响应过程的调节作用，（二）海洋中尺度涡背景下的海洋响应对台风强度和边界层过程的影响及其物理机制，（三）研究经历台风后，海洋中尺度涡的特征变化，揭示台风对海洋中尺度涡强度和尺度、生命期、移速和移向等特征影响的规律。通过开展研究，发现海洋中尺度涡对台风强度的重要调节作用，提出海洋冷涡是导致台风快速减弱的因子之一；揭示了海洋中尺度涡对台风边界层非对称结构的影响；发现了海洋响应对局地大气云和降水的调节作用，其中海洋负反馈导致台风移出之后，局地大气的云和降水都有不同程度的削减；归纳总结了台风条件下海洋中尺度涡结构特征的统计特征变化规律。通过开展研究，提升了对海洋中尺度涡与台风相互作用规律的认识，为研制涡分辨率的大气-海洋耦合台风预报系统提供了理论基础。