双热带气旋强度和结构变化的机理研究

The interactions between binary tropical cyclones (TCs), such as mutual rotation, attracting with each other, and merging, namely Fujiwhara effect, usually increase the errors of tracks and intensities during binary TCs forecasting. Most previous studies of binary TCs have focused on the investigation of the tracks. However, the evolution of intensities and structures of binary TCs is seldom mentioned and poorly understood. This project will investigate the dynamical and thermodynamic evolutions of binary TCs intensities and structures, and introduce the schematic of the track, intensity, and asymmetric structure (i.e., wind and precipitation) changes under the influence of binary TCs. High resolution numerical simulations for both idealized and real cases, as well as the observations and analysis data, are used for the study of the interaction between binary TCs. The physical analysis, along with the budgets of vapor and energy will be used in this study.

双热带气旋的相互作用常常会造成互旋，相互趋近，甚至最终的合并，也即所谓的藤原效应，双热带气旋情况下的路径和强度预报误差相对较大，是热带气旋预报的难点之一。先前有关双热带气旋的研究主要是集中在对路径的影响，很少涉及双热带气旋相互作用情况下热带气旋强度和结构变化的研究，所以，目前对双热带气旋情况下热带气旋强度和结构变化缺乏深入认识。本项目拟通过高分辨率的理想和实际双热带气旋相互作用的数值模拟，结合多种观测和分析场资料，研究双热带气旋情况下热带气旋强度和结构变化的动力和热力过程，揭示其强度和结构变化的机理，并通过动力学诊断分析以及水汽和能量收支计算给出双热带气旋相互作用情况下其路径、强度、和非对称结构（包括风和降水等）变化的概念模式，为提高双热带气旋相互作用下的路径、强度、和结构变化的预报提供参考和依据。

双台风的相互作用给台风的预报工作带来了极大挑战。有关双台风强度变化的研究较少，并且业务预报对双台风的预报经验相对匮乏。因此，本项目主要通过数值模式对双台风的强度变化及机理开展研究。本项目的第一个成果是探讨理想情况下双台风强度变化。研究发现，双台风相互作用可通过影响台风高层垂直风切变的变化，增强台风高层暖心的通风效应（径向的扰动平流），引起台风中心气压上升，最终强度减弱。台风高层垂直风切变则是由于双台风靠近侧高层出流的辐合作用导致。双台风相互作用的强弱可通过比较双台风的相对距离和台风高层反气旋的Rossby变形半径相对大小进行判断。本项目的第二个成果是针对2005至2011年西北太平洋的六对双台风个例开展引导气流的伴随性敏感性分析。研究发现，引导气流敏感性主要分布在大气中低层，双台风的相互作用强弱可通过引导气流敏感性的水平分布进行判断。上述两个研究成果提供两个影响因子，为双台风的实际业务预报提供参考。本项目的第三个成果是针对备受关注的2020年7月西北太平洋“空台”事件开展分析。通过统计分析、合成分析和区域气候模拟，研究发现异常的副热带高压、南亚夏季风、南亚高压和洋中槽是造成此次极端气候事件的直接原因。上述大尺度环流场的异常一方面与不同海盆异常海温有关，还与它们之间的相互作用有关。该成果有助于进一步理解影响台风活动的因素，为台风的气候预测提供依据。

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