报告题目

基于CloudSat热带气旋数据集的西北太平洋台风云垂直结构及其辐射效应的非对称性研究

报告摘要

台风灾害严重，相比于台风路径预报，台风强度预报进展缓慢，其中一个重要原因是人们对台风内部云系的复杂性结构认识不足。加强台风云系内部结构的研究有利于改进数值模式对台风云结构的模拟，进而改进台风强度预报，减少台风灾害带来的损失。搭载主动传感器的CloudSat/CALIPSO卫星可“切开”云层为深入了解云系三维结构提供了可能。本文采用近10年来CloudSat热带气旋过境数据集，研究了西北太平洋地区台风云系的垂直结构及其辐射效应的非对称分布特征。主要结论如下：

1. 台风云系呈非对称性的“蘑菇”型结构。台风内圈最容易出现深对流云，外圈最容易出现分布较高的卷云和高层云，特别是在顺风切变左侧象限。

2. 台风中的固态水含量围绕中心呈“上蹿”式分布。上部固态粒子数目更多，下部固态粒子尺寸更大。距离台风中心越近，固态水含量和粒子数目越多，尺寸越大。随着台风成熟，台风内圈固态粒子数目增多、尺寸增大，尤其在顺风切变左侧象限；然而逆风切变右侧象限在台风中心附近更深厚的对流可将较大尺寸的冰粒子输送至更高层。

3. 台风中云的短波（长波）辐射效应以加热（冷却）为主，加热（冷却）中心位于台风内圈的高层10-17 km（台风眼墙云顶附近14-17 km）。净辐射效应以加热为主。台风对地表的影响主要是使得短波辐射减少，对整层大气的影响主要是使得长波辐射增加。

4. 一般而言，台风对地表、大气和地-气系统的辐射效应都是台风内圈强于台风外圈，高层强于低层，顺风切变（特别是左侧）象限强于逆风切变象限。

最亮点的一张成果图

上图为台风在发展（a-e）、成熟（f-j）和消亡（k-o）阶段时台风顺风切变右侧象限（DR）、顺风切变左侧象限（DL）、逆风切变左侧象限（UL）、逆风切变右侧象限（UR）和所有象限（All）的平均云量在距离台风中心各半径处的垂直分布（单位：%）。底部的曲线代表距离台风中心各半径处的样本数。从图中可见，台风系统四个象限的云系在台风发展阶段都已具有“蘑菇”云型的砧状结构，在台风各个生命期中，顺风切变象限内的云量均大于逆风切变象限，尤其是顺风切变左侧象限。