热带气旋“利奇马”双眼墙结构演变特征分析

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热带气旋(Tropical Cyclone,简称TC)强度变化是一个国际研究热点,TC结构的演变对强度变化有重要影响,80%的西太平洋强TCs在其生命史中都会出现双眼墙结构,与单眼墙TC相比,控制双眼墙TC强度变化的动力和热力过程更为复杂,加强对此类TC的研究,有助于提高对TC结构和强度变化的认识。近年来的研究已经通过观测分析和理想数值实验对双眼墙TC中的眼墙替换过程有了较多的认识,但对双眼墙结构长期共存TC的维持机制仍不清楚。因此,有必要利用多种观测资料、数值模式和资料同化方法对真实的TC进行分析,进一步探讨其双眼墙结构长时间维持的机制。本文使用卫星和雷达等多种观测资料对“利奇马”的结构演变特征进行了观测分析,认识了其双眼墙结构生成及消亡的过程。分析发现,“利奇马”属于CEM类型(Concentric Eyewalls Maintenance)双眼墙TC,其内、外眼墙的维持时间长达35小时,外眼墙初步建立时的尺度偏大,在双眼墙结构演变的初期,外眼墙处的对流存在一个明显的减弱和非对称过程。另外,本文使用WRF模式和集合卡尔曼滤波同化方法对“利奇马”进行了高分辨率数值模拟试验,结果显示,同化雷达径向速度资料后,TC的双眼墙结构得到了显著改进。基于同化分析场的结果分析TC的环境条件和三维结构特征发现,“利奇马”在双眼墙结构演变的初期处于高海温,高相对湿度,强垂直风切变的环境中,TC涡旋在中低层具有较大的惯性稳定度,因此,外眼墙处切向风的强度在此期间得以维持。使用Sawyer-Eliassen方程诊断的次级环流结果显示,“利奇马”的内、外眼墙次级环流之间的相互干扰作用不明显,外眼墙引起的下沉运动主要发生在TC的眼区和moat区内,并未直接削弱内眼墙处的上升气流,外眼墙的形成也没有完全切断内眼墙的径向入流。可见,有利的环境条件,稳定的TC结构和特殊的横向次级环流分布在“利奇马”双眼墙结构的维持中发挥着重要作用。
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