热带气旋丰满度通过正压动能转换驱动外眼墙形成的动力学机制
编号:237 访问权限:仅限参会人 更新:2026-08-02 17:56:00 浏览:0次 口头报告

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摘要
热带气旋(TC)的外眼墙生成(SEF)及随后的眼墙替换过程显著影响其强度与结构的演变。由于SEF受复杂内部动力学控制,准确预测其发生仍是当前业务预报的难点。以往研究多孤立考察最大风速半径(RMW)或外核尺度的单一作用,而热带气旋丰满度(TCF)作为综合表征TC内外核风场整体配置的结构参数,其触发SEF的深层动力学机制尚待明确。
本文基于WRF模式开展了一系列理想数值模拟,通过系统性调整初始RMW与17 m s-1风圈(R17)半径,构建了不同初始TCF(0.3、0.5、0.7、0.9)的TC涡旋。结果表明,初始TCF ≥ 0.7的涡旋均稳定触发了SEF,而低TCF涡旋则未能形成双眼墙结构。动力学诊断表明,高TCF环境从结构上为发生显著的正压动能转换提供了运动学先决条件。在高TCF涡旋中,非单调的径向切变廓线将2波非对称涡旋Rossby波有效限制在moat区内。这些非对称波动在快速轴对称化与破碎过程中,通过剪切应力项从平均基本气流中汲取动能。这一局地的运动学强迫直接导致边界层顶以上的切向风发生初始加速,进而显著放大了该区域的惯性稳定度。增强的惯性稳定度产生强烈的动力学阻挡作用,迫使边界层强径向入流在其外边界处发生急剧减速。结合高TCF涡旋固有的高绝对涡度背景,入流的急剧减速有效截留了平流输入的绝对角动量,通过平均径向平流主导了边界层低层切向风的二次加速。随后,极端的局地质量辐合激发深厚的上升运动,通过平均垂直平流将动量异常向上传输,最终完成新生外眼墙的动力学与热力学闭合。
本研究摒弃了将自由大气动力学与边界层强迫孤立看待的传统视角,证明了TCF并非仅是表征外围对流活跃度的伴随性几何指标,而是通过调制径向切变分布、主导波流相互作用,切实驱动SEF的动力学前置条件。该工作构建了从自由大气波流相互作用到边界层非平衡动力学响应的连续演变序列,为理解TC结构突变及改进SEF预报提供了严谨的理论支撑。
 
关键词
热带气旋丰满度,外眼墙形成,正压能量转换,涡旋Rossby波,边界层动力学
报告人
李铭宇
助理研究员 中国气象局广州热带海洋气象研究所

稿件作者
李铭宇 中国气象局广州热带海洋气象研究所
赵久伟 Nanjing University of Information Science and Technology
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