双台风水汽输送特征及其对台风强度影响的数值模拟研究

Binary typhoon vortices (BTV) interaction often cause abnormal track and abrupt intensity changes, and bring about exceptionally severe disasters, which pose a unique scientific and forecasting issue. Previous studies show that moisture from the environment is a key factor for intensification of TCs and a pivotal process of BTV interaction. Thus, it is of great interests to study the mechanism of the moisture exchange in BTV process. Focusing on above scientific issue, this project will carry out researches in the future in the following aspects: based on trajectory and numerical simulation, diagnostic analysis will be used to establish a classification of moisture exchange of BTV; a three-dimensional image of BTV interaction will be provided to describe the moisture transport of BTV, and the development of BTV. Numerical experiments based on 3D moisture are used to explain these effects of vortex intensity on moisture transportation. Above studies may suggest a significant relevance for operational intensity forecasts under active BTV interaction.

很多复杂台风路径与强度突变过程都与双台风相互作用直接相关，其物理过程比单台风更为复杂，但人们对其认识还不够深入，是目前台风强度预报急需探讨的科学问题之一。最近研究表明，双台风过程水汽输送过程具有明显特征，对台风强度以及结构具有显著影响，但缺少定量的理论分析。本项目拟基于高分辨率台风模式与拉格朗日轨迹追踪相互耦合的系统，采用轨迹分析和数值试验等技术途径，研究双台风相互作用过程中水汽输送特征，特别根据水汽输送三维路径设计数值试验，定量评估水汽输送过程对台风强度变化的影响和机制，揭示双台风相互作用过程水汽输送影响台风强度的三维物理图像。以上研究无疑可加深我们对双台风相互作用过程的新认识，为此类天气预报提供科学一定依据和参考。

双台风相互作用经常造成复杂台风路径与强度突变，其物理过程远比单台风复杂，但人们对其认识还不够深入，是目前台风强度预报急需探讨的科学问题之一。最近研究表明，双台风过程水汽输送过程具有明显特征，对台风强度以及结构具有显著影响，但缺少定量的理论分析。本项目建立高分辨率台风模式与拉格朗日轨迹追踪的耦合系统，采用轨迹分析和数值试验等技术途径，研究双台风相互作用过程中水汽输送特征，通过分析双台风相互作用过程水汽输送的精细过程，我们将双台风相互作用的水汽输送特征分为如下三种类型：（1）环境输送型：通过双台风相互作用的环流加强环境场的水汽输送。（2）涡旋输送型：处于环境水汽输送上游的台风将自身的部分水汽输送给下游的台风。（3）合并型：在合并过程中，较弱台风内核结构被破坏，水汽并入较强台风。.根据水汽输送三维路径设计数值试验，定量评估水汽输送过程对台风强度变化的影响和机制，分析双台风相互作用过程水汽输送影响台风强度。研究表明不同水汽输送特征可能存在于同一个双台风相互作用过程会同时影响台风强度，在涡旋距离较远时水汽输送主要以环境输送型为主，当涡旋距离更加接近，上游涡旋会将自身部分水汽输送至下游涡旋，环境输送和涡旋输送等两种类型的单独、耦合作用都会使下游台风加强上游台风减弱。合并型水汽输送特征的双台风相互作用与前两种类型不同，在合并前期对两台风涡旋的强度都会一定的减弱作用，当两台风水汽完全合并后会有明显的加强过程。本课题成果可为正确认识双台风相互作用过程水汽输送，尤其是台风间的强水汽输送特征对于台风强度的影响提供依据。