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热带气旋热力结构演变特征：热力相空间

热带气旋，热力结构，暖心，经验正交函数，相空间

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.26 台风观测、机理与预报

热带气旋的热力结构是准确预报强度的关键因素，暖心的形成、演变及空间不对称性与热带气旋的增强和维持密切相关。当前对热带气旋暖心的认知主要依赖于探空资料和卫星产品的统计平均值，这仅能反映气候平均态的热力特征，难以刻画暖心在整个热带气旋生命周期中连续的三维演变过程。本研究采用1979-2024年间IBTrACS最佳数据集和ERA5再分析数据，对西北太平洋热带气旋三维温度距平场进行了经验正交函数分析，发现前三个主导模态能有效刻画热带气旋热力结构的主要特征：第一模态表征典型暖心结构，第二模态反映垂直斜压性，第三模态刻画温度的水平非对称性。利用前三个主成分构建三维笛卡尔坐标系，在此框架下通过两个参数定义热力相空间，用以可视化热带气旋的三维热力结构：一个参数诊断垂直正压或斜压性，另一个参数量化热力场的水平非对称性。结果表明，相空间轨迹能有效反映热带气旋观测的强度变化与热力结构演变。热力相空间通过量化热带气旋热力特征与强度变化的动力学关联，为分析和诊断热力学结构特性及强度演变提供了一个新的客观分析工具，在研究热带气旋理论与提升业务预报能力方面均有重要潜力。