边界层结构演变与登陆热带气旋风场异常变化

During the landfalling of tropical cyclone (TC), the change of underlying surface and environmental condition results in the abnormal change of wind filed and this kind of wind is hard to forecast. Based on the observations and numerical simulations with data assimilation, we will study the structural evolution of TC boundary layer before and after landfalling, also within different region of TC. The other goal of this study is to understand the relationship between the structural evolution of TC boundary layer and the abnormal change of wind filed winthin the TC boundary layer and examine the forcing factor for inducing the abnormal change of wind field with different underlying surface of land and sea, as well as find the mechanism of the induced damage wind within the boundary layer. We hope the results can provide useful information for improving the forecasting skills of damage wind for the landfalling TC.

热带气旋(tropical cyclone，简称TC)在登陆过程中，由于下垫面和环境条件发生变化会造成风场异常变化，这对登陆TC的大风预报造成很大的困难。本项目将针对登陆TC边界层，利用近年来收集的观测数据集结合现有成熟的海气耦合模式及同化系统对典型登陆TC个例的数值模拟结果，来分析TC边界层在TC登陆前后及位于TC内部不同区域的结构演变特征，深入理解登陆TC风场异常变化与边界层结构演变的关系，认识海陆强迫差异影响下引起登陆TC边界层内风场异常变化的因子，揭示边界层内破坏性大风的形成机制，为提高登陆TC边界层内破坏性大风的预报能力提供依据。

热带气旋(tropical cyclone，简称TC)在登陆过程中，由于下垫面发生变化会造成风场异常变化，这对登陆TC的大风预报造成很大的困难。本项目将借助观测资料结合数值模拟的方法，以边界层结构变化特征为基础，研究引起边界层风场异常变化的因子。重要成果包括：建立了动力约束条件下的集合变分同化方案，有效的改进了热带气旋的强度和结构的模拟和预报；利用观测资料，分析了热带气旋在登陆过程中湍流参数的演变特征以及热带气旋在生命史的不同阶段热力和动力结构的变化特征；分析了热带气旋影响下上层海洋结构的变化特征并探讨了其内在物理机制。基于数值模拟结果评估了不同的气溶胶浓度和表面通量交换系数对热带气旋结构和强度的影响，揭示了引起热带气旋边界层内风场异常变化的因子。该研究工作加深了对登陆热带气旋边界层结构变化的认识，为进一步提高登陆热带气旋边界层内破坏性大风的预报能力提供依据。