研究揭示高层出流结构对垂直风切环境下热带气旋强度变化的指示意义

　　垂直风切变是影响热带气旋（TC）强度变化的重要环境因子之一。前人研究表明，TC强度的可预报性会随着环境风切的增强而减弱，因此研究风切影响下TC的增强机制对改善TC的强度预报具有重要意义。

　　近期，中国科学院大气物理研究所研究员陈光华团队博士研究生施东雷基于1980-2019年的TC最佳路径资料和ERA5再分析资料，对不同强度风切变下TC增强速率和其出流层结构的关系开展研究。研究根据TC的24小时最大风速变化率（ΔVmax）将TC个例分为四类，即快速增强型（RI；ΔVmax≥30kt）、缓慢增强型（10≤ΔVmax<30kt）、中性型（-10<ΔVmax<10kt）和减弱型（ΔVmax≤-10kt）；同时将环境风切强度分为强（>11ms-1）、中等（4.5~11ms-1）和弱（<4.5ms-1）三个等级。合成结果表明，在中等或强环境风切影响下，RI型TC在RI发生前TC逆风切一侧的高层出流有显著增强趋势（图1中、下），较强的出流有利于阻挡高层的环境气流，使TC内区的局地垂直风切变减小，为RI提供有利条件；但是在弱环境风切下，上述出流阻挡机制的作用并不明显（图1上）。

　　进一步对比中等或强风切下RI和三类非RI TC后发现，逆风切一侧的高层出流强度随TC增强速率的加快而增强（图2）。此外，相关性分析表明，逆风切一侧高层出流强度与TC内区局地风切呈显著负相关（图3a，c），局地风切和TC的增强速率也呈显著负相关（图3b，d），进一步证实了高层出流对环境风切气流的阻挡是TC增强的重要机制。

　　研究表明，高层出流结构对垂直风切影响下的TC强度变化具有重要指示意义，可用以改善TC的强度预报尤其是快速增强阶段的预报。相关研究成果发表在Monthly Weather Review上。

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　　图1.（a-e）弱、（f-j）中等和（k-o）强风切影响下的RI事件发生前后48h内200 hPa风场（流线）和全风速场（阴影，ms-1）的演变，图中紫色X符号代表风速最小值点

图2.（a-d）中等和（e-h）强风切影响下的不同增强速率的TC个例中的200 hPa风场（流线）和全风速场（阴影，ms-1）图中紫色X符号代表风速最小值点

　　图3.（a, c）TC逆切变一侧200km半径内平均的径向风速和局地风切的散点图，红色实线为线性拟合结果，图左上角数字为相关系数。（b，d）局地风切和未来24-h台风增强速率的散点图、线性拟合和相关分析结果。上、下图分别为基于中等和强风切影响下的TC个例的结果。