进展：外雨带驱动热带气旋次眼墙形成的机制研究

过去几十年，热带气旋的路径预报取得了长足进展。然而，热带气旋的强度，包括快速增强／减弱、强度震荡等，依然是预报中的难点。其中，次眼墙形成和眼墙替换是造成热带气旋强度震荡的重要的内动力学过程之一。前人的观测和数值模拟结果表明，次眼墙形成具备两个基本特征：主眼墙外的次对流环和边界层内对应的次最大风速。目前，次眼墙形成的触发机制尚存在争议。

谈哲敏教授研究团队利用数值试验，通过改变初始涡旋的外核区径向风速衰减率来造成不同的雨带活动（图一），对次眼墙形成的动力学机制进行了探究。与前人研究中的敏感性试验（改变模式方案／参数、动力学过程等）相比，这一试验设计最大程度上保持了内核区结构和物理过程的一致性。试验结果（图二）表明，外核区风速衰减慢的扩线有利于形成活跃的外雨带活动。在外雨带的驱动下，主眼墙外形成了对流和风场特征耦合的规范双眼墙结构；而在形成内雨带的试验中，主眼墙外形成了仅有次对流环结构，而没有风场结构的“假双眼墙”。这表明次眼墙的两个基本特征并不是完全等同的，外雨带才是双眼墙形成的关键过程。进一步的计算和分析表明，外雨带通过其内侧的边界层辐合触发的边界层非平衡响应是形成双眼墙的根本机制。相反，内雨带驱动的边界层辐合较弱且靠近内核区，绝对涡度输送被较大的摩擦抵消，使得切向风场的加速难以建立，形成“假双眼墙”结构。

该成果最近以“Outer Rainbands–Driven SecondaryEyewall Formation of Tropical Cyclones”为题发表在美国气象学会(AMS) 动力学研究的著名期刊《Journal of the Atmospheric Sciences》。该研究受到国家重点研发计划项目“台风强度/结构变化的关键动力-热力过程及预报理论研究”的资助。论文第一作者为博士生王一凡，谈哲敏教授为通讯作者，南京大学为论文通讯单位。

文章链接：Wang,Y. and Z. Tan, 2020: Outer Rainbands–Driven Secondary Eyewall Formation ofTropical Cyclones. J. Atmos. Sci., 77, 2217–2236, https://doi.org/10.1175/JAS-D-19-0304.1。

图一 不同的初始涡旋廓线。

图二 切向平均的涡旋结构演变。左：外雨带驱动下的规范双眼墙结构；中：内雨带驱动的“假双眼墙”结构；右：雨带抑制的情况下没有双眼墙结构。

图三 外雨带驱动下的次眼墙形成过程示意图。