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为什么现在的气候模式无法模拟极端热带气旋？

热带气旋，结构，气候模式

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.22 气候变化下极端天气灾害的机制、预测和应对

以往研究指出，模式水平分辨率在再现热带气旋强度方面起着关键作用。例如，Davis（2018）表明，较粗的网格分辨率会对模拟飓风的最大强度施加上限；而Dulac等（2024）则发现，在某些情况下，ERA5再分析资料中生成的热带气旋强度甚至强于IBTrACS的观测值。尽管ERA5常被用作热带气旋研究的参考“真值”数据集，但其中部分观测到的热带气旋存在缺失或表征失准的问题，反映出当前模式与再分析资料在表征极端台风时的共同局限性。



本研究聚焦于分析此类“不匹配”热带气旋的结构特征，即那些在ERA5中强度显著偏强或偏弱的个例。结果表明，风场结构是造成不匹配的关键因素：小尺度强热带气旋因风速梯度陡峭，对分辨率高度敏感，而此类系统正是极端台风的主要代表，因此在粗分辨率气候模式中极易被低估；相比之下，尺度较大、强度较弱的系统则可能在全球模式中被过度增强。



通过对比ERA5与IBTrACS在风场结构、尺度及强度方面的差异，本研究旨在厘清哪些类型的热带气旋更易在再分析资料中被低估或高估，并识别可用于表征此类误差的结构参数。研究结果有助于深化对分辨率局限性的理解，为解释“气候模式为何难以模拟极端台风”提供了从结构角度切入的关键依据，也为全球模式中热带气旋结构与强度的准确刻画提供了参考。