海气相互作用对台风眼墙替换持续时间的影响研究
编号:232
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更新:2026-08-02 17:52:53 浏览:0次
特邀报告
摘要
台风眼墙替换(Eyewall Replacement Cycle:ERC)是台风强度与结构演变中最具挑战的预报难题之一。其中,眼墙替换的时间尺度决定了台风何时、以何种强度完成结构调整,眼墙替换的不确定性是当前强度预报误差的主要来源。
统计研究表明,台风双眼墙可分为长时间维持双眼墙(≥20小时)和短时间维持双眼墙(<20小时),可见,眼墙替换时长存在显著的差异。台风双眼墙的形成和演变物理过程复杂,受到大尺度环境场、台风涡旋动力过程和海洋下垫面等不同尺度物理过程共同作用,近年来,理想数值模拟开展了台风初始涡旋结构、moat区宽度等因子对ERC持续时间的调控作用研究。观测表明,台风眼墙替换过程往往引起海洋降温的非均特征,而以往研究多基于均匀或定常SST假设,针对SST在台风径向方向上的非均匀分布如何差异化地干预内外眼墙的竞争关系,特别是如何通过改变径向入流强度来调控ERC时间尺度,目前尚缺乏系统性研究。
本文聚焦径向非均匀SST分布(即内、外眼墙区域的海温差异)对ERC持续时间的调控机理,开展理想数值模拟,从角动量收支和切风收支等方面开展机理分析,探讨非均匀海温对台风双眼墙的持续时间的影响机理。研究发现当内眼墙区域降温时,海表热通量降低削弱了边界层入流的增温加湿能力,抑制内眼墙对流和非绝热加热,进而减少径向动量输送和风速,形成正反馈加速内眼墙瓦解,从而缩短ERC时间。相反,外眼墙区域降温虽同样抑制对流,但通过改变非绝热加热的径向分布,削弱外眼墙内侧入流,导致外眼墙外侧切向风倾向增大,促使外眼墙外扩,拓宽moat区,反而增强内眼墙的入流动量供给,有效延长双眼墙共存时间。最后,选用典型的实际双眼墙台风个例,采用海气耦合模式进行数值模拟实验,构建海洋响应对台风双眼墙演变影响机理的概念模型。研究结果有助于加深海气相互作用对眼墙替换时长影响机理的认识。
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