唐晓东副教授系列研究揭示辐射在热带气旋发展中的关键作用


发布时间:2020-10-27浏览次数:10



 1026日,《美国科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of AmericaPNAS)在线发表了我院中尺度灾害性天气教育部重点实验室唐晓东副教授与美国同行合作的题为“The Critical Role of Cloud–Infrared Radiation Feedback in Tropical Cyclone Development” 的研究论文,在辐射影响热带气旋的机制研究领域取得重要进展。宾州州立大学James Ruppert博士为文章第一作者,弗罗里达州立大学Allison Wing博士、唐晓东副教授、阿拉巴马大学Erika Duran博士依次为第二、三、四作者。

热带气旋(西北太平洋和大西洋地区分别称为台风和飓风)是影响沿海地区最主要的灾害性天气系统,它的路径预报过去几十年里取得了很大改进,然而它的生成和加强的机理和预报是大气科学研究中的传统难点,也仍是目前的研究前沿和热点。热带气旋可辨识的早期阶段(即热带低压)通常表现为在弱低压区中无组织的云团。该论文针对西北太平洋2013年超强台风“海燕”和大西洋2017年飓风“玛丽亚”,利用数值模拟方法研究发现这些热带低压中云团的温室效应造成的局地增暖加速了热带气旋的形成和增强,而当这个效应被去除时它们只能非常缓慢地形成甚至不能形成。这个效应很关键,是因为自然环境中允许热带气旋形成的所有要素同时出现的时间很有限。该论文指出了云-红外辐射相互作用对于热带气旋发展很重要,鉴于目前数值预报模式对于云及其辐射反馈正确模拟的困难,因此深入研究如何在模式中正确描述这些过程有望给热带气旋的预报带来关键的进展。

【图注:云的温室效应造成的局地增暖加速了热带气旋的形成和增强】

此前,唐晓东副教授在该研究领域已发表过的系列文章对热带气旋生命史的生成、增强、成熟、次眼墙形成、登陆等阶段中辐射及其日变化的不同影响和机制分别作了深入细致的研究,成果受到多位国际著名科学家和世界气象组织热带气旋专家组的引用。为台风生成和强度变化理论的构建提出了新的关键因子,为提高台风预报水平和有效防台减灾提供了新的思路。这一系列研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的支持。

【文献和链接】

Ruppert, J. H., Jr., A. A. Wing, X. Tang, and E. L. Duran, 2020: The critical role of cloud–infrared radiation feedback in tropical cyclone development, Proc. Natl. Acad. Sci.,https://www.pnas.org/content/early/2020/10/22/2013584117

Tang, X.*, Z.-M.Tan,J. Fang,E. B. Munsell, and F. Zhang, 2019: Impact of the diurnal radiation contrast on the contraction of radius of maximum wind during intensification of Hurricane Edouard (2014). Journal of the Atmospheric Sciences, 76(2), 421-432.https://doi.org/10.1175/JAS-D-18-0131.1

Tang, X.*, Z.-M.Tan, J. Fang,Y. Q. Sun, and F. Zhang, 2017: Impact of the diurnal radiation cycle on secondary eyewall formation. Journal of the Atmospheric Sciences, 74(9), 3079-3098.https://doi.org/10.1175/JAS-D-17-0020.1

Tang, X.*, and F. Zhang, 2016: Impacts of the diurnal radiation cycle on the formation, intensity and structure of Hurricane Edouard (2014), Journal of the Atmospheric Sciences,73(7), 2871-2892.https://doi.org/10.1175/JAS-D-15-0283.1


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