JAS:从眼墙对流活动研究台风双眼墙的形成
发布时间: 2021-12-24


台风是发生在热带或副热带洋面上,由对流旺盛的内核区和外围螺旋雨带组成的具有暖心结构的强涡旋系统。台风的暖中心被称为台风眼,台风眼外围的环状对流被称为眼墙,台风可以有单眼墙、双眼墙、甚至三眼墙结构。西北太平洋80%的强台风会经历双眼墙替换过程,如登陆我国沿海地区的强台风利奇马(2019)。双眼墙替换过程是指外眼墙生成后,加强并不断内缩,而同时内眼墙不断减弱消失,直至被外眼墙替代的过程。台风双眼墙替换过程会造成台风强度的剧烈变化,而预报这种剧烈变化是目前台风强度预报遇到的最大难点之一。国内外已有不少科研工作者对台风双眼墙的形成机制展开研究,他们的研究工作主要集中在两个方面:一是研究内、外雨带的发生发展如何影响外眼墙的形成,二是研究内眼墙通过哪些过程来触发外眼墙的生成。虽然这些研究对我们认识外眼墙的形成起到了重要的推动作用,但就内眼墙对流活动及云毡如何影响外眼墙的形成机制尚不清楚。

复旦大学大气与海洋科学系/大气科学研究院秦南南博士后、吴立广教授联合南京气象科技创新研究院刘青元工程师,基于高分辨率的数值模拟资料,研究了内眼墙对流活动,特别是云毡下方水粒子活动对弱回波区(Moat)以及外眼墙形成和影响机制(图1)。研究指出,双眼墙的发生要求台风加强到一定的强度,内眼墙对流旺盛,且具有高耸的云毡;强的眼墙对流激发出云毡下方的高层干入流,这支高层干入流促进降水粒子的升华和蒸发冷却效应,一方面冷强迫触发下沉运动(图2c2d),另一方面通过冷却降温的负浮力进一步加强下沉运动(图2a2b),下沉运动的形成和维持最终导致弱回波区(Moat)的形成。弱回波区的形成使得内外眼墙分离,双眼墙结构形成。可见,内眼墙外侧弱回波区对外眼墙的形成和双眼墙替换过程的影响不容忽略,对内眼墙外侧弱回波区影响内外眼墙发生发展的定量分析将是我们下一步的工作。

该研究有助于加强大家对内眼墙对流活动影响外眼墙形成机制的认识,论文于2021年发表在《Journal of the Atmospheric Sciences》期刊上。


论文信息:

Qin, N., L. Wu, and Q. Liu, 2021: Evolution of the moat associated with the secondary eyewall formation in a simulated tropical cyclone. J. Atmos. Sci., 78, 4021-4035.


论文链接:

https://doi.org/10.1175/JAS-D-20-0375.1 



1 双眼墙中弱回波区(Moat)的形成演变示意图


2 逆切变右侧区域(四分之一圆)平均的浮力和热强迫次级环流的半径高度剖面图。(a)浮力(阴影:浮力;等值线:垂直速度),(b)热浮力(阴影:浮力;等值线:垂直速度),(c)总热强迫得到的次级环流(阴影:垂直速度;等值线:径向风),(d)升华冷却强迫得到的次级环流(阴影:垂直速度;等值线:径向风)。