辐射日变化对热带气旋生成、强度和结构的影响

The up-to-date observational advances of tropical cyclone (TC) diurnal cycle stimulate the research project. The impacts of diurnal radiation cycle on the TC formation, intensity and structure and related mechanisms will be studied by diagnosing observation data, numerical simulation, sensitivity experiment, and dynamical analysis. The focuses are interactions among radiation, convection, system circulation in the three stages of TC lifecycle, which are genesis, maturity, and secondary eyewall formation and eyewall replacement cycle, respectively. The advances of this project will extend the theories of TC genesis, intensity change and structure change, and also provide the scientific basis for improving the forecast accuracy of TC genesis, intensity and structure in China.

本项目受到国际上对热带气旋日变化观测的最新进展的启发，利用观测资料诊断分析、数值模拟、敏感性试验、动力学分析的方法，研究辐射日变化对热带气旋生成、强度和结构的影响及其机制。研究主要针对辐射日变化对热带气旋生命史中生成、发展成熟、双眼墙形成与更替三个典型阶段的影响开展，着眼于辐射–对流–系统环流之间的相互作用。本项目的开展将进一步丰富热带气旋生成、结构和强度变化的理论，为提高中国对热带气旋生成、强度和结构的预报准确率提供科学基础。

热带气旋是世界上发生频率高、破坏力极大的灾害性天气系统，也是影响地处太平洋西岸的中国最严重的自然灾害之一。热带气旋受大气内在过程和外部多种强迫因素（包括辐射、下垫面等）的多时空尺度复杂影响，生成、强度和结构变化机理目前是该研究领域中的前沿和热点，对此认识不足也是造成业务预报水平难以提高的主要原因。近来增多的观测证据表明辐射对于热带气旋有显著的影响，然而目前相关研究少。本项目利用观测资料、数值模拟、敏感性试验、动力学分析等方法，研究辐射日变化对热带气旋生成、强度和结构的影响及其机制。研究主要针对辐射日变化对热带气旋生命史中生成、发展成熟、双眼墙形成与更替三个典型阶段的影响开展。.本项目研究发现了云-辐射反馈造成的局地增暖加速了热带气旋的形成和增强，而在成熟阶段主要影响的是结构调整；在快速增强之前辐射通过影响眼墙收缩进而决定后续快速增强能否发生；并发现在热带气旋成熟阶段内外眼墙之间区域对流层的中上部对于白天太阳短波辐射加热是非常敏感的，那里稳定度增加并抑制对流的发展。还发现近岸台风在海洋和陆地部分的降水日变化特征存在显著的差异，陆地最强降水出现在午后是陆地表面的最高温度和低层最大的浮力导致的，而海上最强降水出现在夜间或早晨是净辐射冷却造成的。这些新发现为热带气旋生成、强度和结构演变机制和预报理论建构，提出了新的关键因子和过程。还为理解近岸热带气旋降水时空分布机理和改进预报提供了新的思路。