“长江学者”谈哲敏教授提出分析热带气旋强度与结构关系新概念

作者:时间:[2018-06-13 14:21:48 ] 0

  热带气旋以其强大的破坏力著称,每年都在全球造成大量的人员伤亡和巨大的财产损失,准确预报对于有效防御至关重要。目前,各国对热带气旋的路径预报已取得明显进展,但对于其强度的预报却始终有一定的难度。甚至,有些尺度很小但强度很强的热带气旋没有获得足够的重视,反之有些尺度很大但强度较弱的热带气旋出现过度预警。


  对此,南京大学副校长、“长江学者”特聘教授谈哲敏提出了一个新概念来表征热带气旋的强度与结构——热带气旋丰满度。“丰满度越高则热带气旋越强大。”谈哲敏说。


  标准热带气旋的结构类似轮胎,是一个环状物,中心有眼。它的尺度由两个因素决定:最大风速半径(RMW),即内核尺度;强风半径,即外围风圈大小,通常取为风速达17米每秒的风圈半径(R17)。


  统计结果指出,热带气旋的大小和强度并没有显著的相关性,即大台风不一定强,小台风也未必弱。谈哲敏的研究也证实了这点,但他同时发现,内核尺度越小、外围风圈越大的热带气旋,往往会发展成强大的热带气旋。


  为了定量揭示热带气旋大小与强弱的关系,并阐述其机理,谈哲敏团队通过研究大量飓风,发现它们的内核尺度与强度呈负相关,外围尺度与强度呈正相关。“虽然,热带气旋的强度与热带气旋的单个尺度相关性较小。但一般来说,内缩、外扩的热带气旋,往往很容易发展得很强。”谈哲敏解释道。因此,他定义了一种新的描述热带气旋强度的结构参量,并称之为热带气旋丰满度,即为R17与RMW组成圆环的环宽,占R17的比例。


  “热带气旋丰满度作为一个新结构参量,可表征热带气旋强度与尺度之间的关系。无论热带气旋内核、外围尺度大小如何,强热带气旋都具有高丰满度,其值一般大于0.8。因此,丰满结构是强热带气旋出现的必要条件。”谈哲敏总结道。


  经过计算,1992年的“安德鲁”飓风和2017年的“厄玛”飓风均具有较高的丰满度。这也能解释为什么个头很小的“安德鲁”和个头很大的“厄玛”都非常强大。


  具体来说,以2017年8月20日生成的台风“天鸽”为例,按照热带气旋丰满度的分析方法可以发现,22日0时到6时,“天鸽”的丰满度快速上升,6时已经十分“丰满”,并一直保持至23日6时。其丰满度变化先于强度的变化。“当热带气旋达到丰满结构并维持丰满后,热带气旋将最终发展为强台风。”谈哲敏说。


  据统计,68%以上的热带气旋在出现丰满结构后开始快速增强,这对预报台风强弱具有明显指示作用。也就是说,不仅能利用热带气旋丰满度综合表征出热带气旋的内核、外围风场特征,还可以通过丰满度的变化提前预报热带气旋强度。


  在热带气旋发展初期,丰满度的快速增长有利于热带气旋增强;在热带气旋增强阶段,较早地出现丰满结构,随后又反复出现,有利于热带气旋最终发展成为强热带气旋。“即热带气旋出现丰满结构越早、越频繁,热带气旋越易增强为强热带气旋。”谈哲敏介绍。


  下一步,谈哲敏团队还将研究如何利用卫星资料来确定热带气旋的风速半径,从而准确计算热带气旋丰满度,用以指示或者预报热带气旋强度发展的趋势;并进一步利用数值模式,改进台风强度预报。


——责任编辑:魏明

——信息来源:中国气象局

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