海洋次表层热力结构影响西北太平洋热带气旋强度气候变化的机理研究

The effects of ocean sub-surface thermal structure on tropical cyclone (TC) intensity on the synoptic time scale are well documented, while its impacts on TC intensity on inter-annual and longer time scales are still unclear..This proposed research is aimed at improving the understanding of climate effects of the ocean thermal structure change on TC intensity based on the Coupled Hurricane Intensity Prediction System.There are three main objectives of this proposal are: (1) to reveal the climate features of ocean thermal structure and TC intensity during past three decades, and understand the relationship between ocean thermal structure and TC intensity change by using observation data; (2) to investigate the key physics process in impact of ocean thermal structure on TC intensity by sensitivity experiments; (3) to compare the features of ocean thermal structure in different climate scenarios, and explore the associated mechanism of the ocean thermal structure changes influencing TC intensity..Results of this proposal will greatly improve our understanding of the essential physical process in modulating TC intensity by the ocean thermal structure changes on longer time scales, which provide scientific foundation for the predictability of TC activity on the inter-annual and long time scale. This study will thus benefit the seasonal forecasting and climate projection of TC intensity over the western North Pacific..mechanism of the ocean thermal structure changes influencing TC intensity..Results of this proposal will greatly improve our standing of the essential physical process in modulating TC intensity by the ocean thermal structure changes, which provide scientific foundation for the predictability of TC activity on the inter-annual and long time scale. This study will thus benefit the seasonal forecasting and climate projection over the western North Pacific.

虽然在天气尺度上海洋对台风的负反馈作用机理已被提出，但海洋次表层热力结构变化在气候尺度上如何影响台风强度却鲜有涉及。项目基于高分辨率耦合台风强度预测系统，探讨不同气候背景下海洋次表层热力结构对台风强度气候变化的影响机理。为此，(1)利用观测资料分析西北太平洋热力结构和台风强度的气候变化特征，理解海洋次表层热力结构变化与台风强度气候变化的内在关联；(2) 设计敏感性试验，探讨海洋次表层热力结构影响台风强度气候变化的关键物理过程；(3)对比不同气候情景下海洋热力结构特征，利用耦合台风强度预测系统考察气候变暖导致的海洋热力结构变化对台风强度的影响，揭示海洋热力结构影响台风强度气候变化的物理机制。预期目标完成后，不仅能深化认识海洋热力结构变化对台风强度的气候效应，同时有助于提高台风强度的季节预报和气候预测水平。

2018-2020年项目执行期间，按照计划书的研究内容和科学目标展开系统研究。利用多套资料和数值模式，通过资料分析和动力诊断，数值模拟等手段针对不同气候背景下海洋次表层热力结构对台风强度气候变化的影响机理进行了深入的研究。经过3年的研究，在海洋次表层热力结构对台风强度气候变化调制研究方面取得了较多的创新研究成果。共发表相关的研究论文共10篇, 都发表在国际主流期刊(Journal of Climate (5篇), Climate Dynamics(2篇), Geophysical Research Letters(1篇), Earth's Future(1篇), International Journal of Climatology(1篇))。项目全面并部分超额完成项目计划书的研究任务和科学目标。.项目的主要研究成果归纳如下：1)系统考察了海洋次表层热力结构与西北太平洋热带气旋强度的关系，揭示了海洋次表层热力结构对近年来西北太平洋强台风比例的显著调制作用；2)定量分析了西北太平洋热带气旋生命史最大强度位置变化特征，揭示了与热带气旋盛行路径变化相伴随的环境因子对热带气旋生命史最大强度位置的影响机理；3)系统预估了未来变暖情景下西北太平洋大尺度环流系统及相应的海洋混合层厚度变化，揭示了不同气候情景下海洋次表层热力结构变化影响热带气旋强度的关键物理过程的差异；4)构建了西北太平洋热带气旋活动的季节预测模型，为热带气旋活动的季节预测提供参考; 5)获得了西北太平洋热带气旋气候变化的新认识；揭示了不同ENSO模态的变化特征对西北太平洋热带气旋活动可预测性的影响机理；揭示了全球海温异常分布对西北太平洋热带气旋活动的重要指示意义；揭示了引导气流和路径变化是影响西北太平洋热带气旋移动速度的关键因子。本项目的研究成果加深了海洋次表层热力结构对西北太平洋热带气旋强度调制作用的认识，揭示了西北太平洋热带气旋强度气候变化的可能物理机制，获得了西北太平洋热带气旋活动气候变化的新认识，为西北太平洋热带气旋的气候预测和预估提供了科学的理论基础。