吴联要，雷小途，汤杰

(1.浙江省气象台，浙江 杭州 310017; 2.中国气象局 上海台风研究所，上海 200030)

内核及外围尺度对热带气旋强度影响的数值试验

吴联要1，雷小途2*，汤杰2

(1.浙江省气象台，浙江 杭州 310017; 2.中国气象局 上海台风研究所，上海 200030)

采用WRF数值模式模拟并对热带气旋尺度与强度关系进行了探讨，且初步诊断分析了内核及外围尺度对热带气旋强度影响的可能机制，结果表明：(1)内核区较大时的缩放引起角速度变化是其影响热带气旋强度的机制之一；(2)内核区较小时的进一步收缩引起的眼区次级环流破坏是其影响热带气旋强度的一种机制；(3)外围尺度变化造成低层上升至高层的水汽总量变化，是其影响热带气旋强度的一种机制；另一方面，外围尺度发生变化使得低层气流向热带气旋内的辐合减少，亦是其影响热带气旋强度的机制之一。

热带气旋；尺度；强度；数值试验

1 引言

强度预报是当前热带气旋(简称TC，下同)业务预报中的难点，近二三十年来，TC路径预报水平取得了长足发展，但强度预报水平的进步却较为缓慢。影响TC强度变化的三大因素为结构、环境场和下垫面及伴随的物理过程[1—2]。结构及其变化是影响TC强度的重要方面，而TC的尺度(内核及外围)本身就是TC结构的一部分[3]，其大小的变化反映了TC动、热力条件状态，势必与TC的强度有密切联系，揭示这一联系及其内在的物理机制，无疑将有助于对TC强度变化机制的理解和业务预报。

Willoughby等[4—5]对大西洋的TC分析表明，TC眼区的收缩与TC强度增强相关性较高，即眼的收缩常伴随着TC的显著加强(此时，TC往往存在明显的对称且旺盛的对流)，眼的放大则常伴随着TC强度的减弱。Houze等[6]，Kossin和Sitkowski[7]亦认为，TC外部眼墙往中心收缩过程中，TC会随之增强。业务预报中有时根据TC眼的大小变化来定性判断TC强度的变化趋势，效果尚好。

然而，并非所有的TC都会出现明显的眼结构，因此实际业务预报中有时无法根据TC眼的收缩或放大来预判TC强度的变化趋势。有鉴于此，TC研究者尝试将眼的变化扩展到TC的内核，并用TC中心附近的最大风速半径(或最大风速半径的3倍)来度量TC的内核尺度，因此，如果内核区的缩放会引起TC强度的变化，则可以普遍地应用于日常的TC强度预报业务中。吴联要和雷小途[8—9]通过统计分析发现，内核区较大时，内核区的缩(放)有利于TC强度的增大(衰减)；而对于较小内核区的TC，其内核区的收缩(放大)反而易引发TC的减弱(增强)。本文将在此基础上，通过典型个例台风的数值试验，进一步探讨TC内核的缩放对强度变化的影响机理。

此外，外围尺度作为TC结构的一部分也会对强度变化产生影响，吴联要和雷小途[8—9]统计表明，外围尺度的增大有利于TC增强，而外围尺度收缩则有利于TC强度的减弱。TC外围尺度与强度之间的相关性较为单调，不像内核尺度对强度变化影响存在明显的临界值现象，但其作用机理同样尚不明确，本文亦将对TC外围尺度对强度变化影响机理作进一步分析。

“桑美”(Saomai)是我国台风强度重新分级后登陆的最强台风之一，中心底层最低气压915 hPa，最大风速60 m/s(资料来源于中国气象局)。“桑美”的强度很强，而尺度并不大，但其尺度和强度变化存在着一些相关性特征，如“桑美”在强度由台风增强至超强台风前，其外围闭合等压线圈半径有所增大；而在“桑美”强度达到超强台风时，其最大风速半径收缩(资料来源于美国联合台风预警中心)。考虑“桑美”台风的典型性及其尺度和强度变化特征，本文选用“桑美”个例进行数值模拟试验来分析内核及外围尺度对TC强度的影响。

2 数值试验介绍

2.1 模式的设计

本文使用模式为WRF V3.2.1，模式垂直层数为31层，微物理过程采用“WRF Double-Moment 5-class schem”方案，边界层参数化方案采用“Mellor-Yamada Nakanishi and Niino Level 2.5 PBL”方案，积云参数化方案采用“Kain-Fritsch scheme”方案，初始涡旋形成采用“WRF TC-BOGUS”方案。模拟过程中的边界条件由FNL资料提供(来自NCAR)。模拟时间段为2006年8月7日18时至2006年8月10日17时，积分过程时间步长取27 s，每隔1 h输出1次模拟结果。数值模式区域的格点数为391×391，分辨率为9 km。

本文通过改变TC初始涡旋的内核尺度(本文用TC中心附近最大风速半径(RMX)描述)共设计了5组试验，1～5组试验的初始涡旋的内核尺度分别为15 km、35 km、50 km、120 km、150 km，其中120 km为控制试验。

2.2 控制性试验与实况的对比

图1给出了控制试验的路径模拟结果。可见，控制试验模拟的热带气旋路径与实况基本一致，只在24 h左右发生短暂轻微北折，移动速度较实况略快一些，但总体上看，控制性试验对于热带气旋移动路径的模拟效果较好。

图1 TC路径的对比Fig.1 The contrast of TC’s track黑色：实况路径；红色：控制试验路径；每间隔6 h 1个点Black: observation path; red: control experiment path; time interval: 6 h

图2给出了控制试验与实况的TC强度对比。从实况的强度变化可以看出，TC强度经历了先增强再减弱的过程，控制性试验很好地模拟出了这个强度变化的过程，仅在TC达到的最大强度上与实况相比略偏低，但整体强度变化趋势基本一致，体现了控制试验对TC强度较好的模拟效果。

图2 TC强度(中心气压)的对比Fig.2 The contrast of TC’s intensity(represented by sea level pressure)黑线：实况TC强度；红线：控制试验TC强度；每间隔6 h 1个点Black: observation TC’s intensity; red: control experiment TC’s intensity; time interval: 6 h

由上面对比可见，不管是对TC路径还是强度的模拟，控制试验都取得了较好的效果，尤其是很好地模拟出了实况中TC强度先增强后减弱的变化过程。下面将对建立在控制试验模拟基础上的采用不同内核尺度(RMX)的5组数值试验结果进行统计及诊断分析。

3 尺度与TC强度关系的数值模拟分析

类似于吴联要和雷小途[8—9]的统计分析，本文采用热带气旋切向正涡度“零线”来表征热带气旋外围尺度、用热带气旋的最大风速半径表示热带气旋内核尺度，计算层次亦均选取850 hPa，对5组数值试验的结果共360个样本(模式每小时输出1个模拟结果，每组试验各有72个时次的样本)进行计算，共得到360组内核及外围尺度样本，以下利用这360组尺度样本与用平均最低海平面气压(MSLP)表示的强度进行统计分析。

图3展示了TC外围尺度与强度之间的关系。可见TC在不同尺度区间的平均强度大致随尺度增大而增强，其中在尺度由60 km增加至140 km的过程中，TC强度的增幅显著。虽然在个别尺度增长阶段(如尺度由220 km增至300 km的阶段)强度出现了减弱，但总体上TC强度随着尺度增大而增强，这与吴联要和雷小途[8-9]对TC外围尺度和强度关系的统计结果相一致。说明在数值模式的动力学演变过程中，TC强度亦随着外围尺度的增大(减小)而增强(减弱)。

图3 TC外围尺度与强度的关系Fig.3 Relationship between TC’s outer size and intensity(represented by MSLP)

而图4中对于内核尺度对TC强度影响的关系统计则显示：TC强度并不简单随内核尺度增大而减弱，而是存在一个临界值，当TC的内核尺度小于该临界值时，TC强度随内核尺度的增大而增强，内核尺度大于该临界值时，TC强度随内核尺度的增大而减弱。这与吴联要和雷小途[8—9]的统计概念模型有相一致的特征，即当TC内核区较大(大于临界内核尺度)时，内核区的收缩有利于TC的增强；而内核区已经较小(小于临界内核尺度)时，内核区的收缩则反而会导致TC的减弱。可以看出，在数值模式中这一统一概念模型亦得到较好体现。

图4 TC内核区尺度与强度的关系Fig.4 Relationship between TC’s inner core size and intensity(represented by mslp)

4 尺度对TC强度影响机理的诊断分析

4.1 内核尺度对TC强度影响机理的诊断分析

(1)角动量守恒是内核较大时的缩放导致TC强衰的原因

当TC内核区较大时，内核区的收缩(放大)有利于TC的增强(减弱)。众所周知，TC作为一个旋转体，近似地满足角动量守恒原理，可用式(1)表示：

(1)

式中，r为距TC中心的距离，V为切向风速，f是科氏力参数。在无摩擦效应、轴对称的情况下(TC的内核区基本能满足)，绝对角动量是守恒的[10]。当内核区收缩时，距TC中心的距离r减小，根据角动量守恒公式，切向风速V随之增大，角速度ω=V/r，由于r和V都是正值，故角速度ω亦增大，角速度增大后，TC内核区的旋转加快，于是便导致了TC的强度增强；当内核区放大时，距TC中心的距离r增大，根据角动量守恒公式，切向风速V随之减小，r和V皆为正值故角速度ω=V/r亦减小，角速度减小则TC内核区的旋转减慢，于是造成了TC的强度减弱。

这种内核缩放伴随TC角速度增减因而强度增减的现象，的确在TC内核较大(大于临界值)时的数值试验中存在。如第5组试验中8月8日4时次的内核区大小为133.5 km，中心最低气压为973.1 hPa，当TC发展到下一时次8月8日5时，内核区大小收缩至66.2 km，中心最低气压为971.6 hPa，强度增强，在这一连续时次的TC发展过程中，TC内核区边界处的平均角速度由2.01×10-4s-1增大至6.66×10-4s-1，内核收缩造成角速度增大，内核区旋转得到加快的TC其强度也得到增强。又如第5组试验中8月10日14时次的内核区大小为80.3 km，中心最低气压为969.1 hPa，当TC发展到下一时次08月10日15时，内核区大小放大至96.0 km，中心最低气压为969.5 hPa，强度有所减弱，在这一连续时次的TC发展过程中，TC内核区边界处的平均角速度由5.17×10-4s-1减小至3.92×10-4s-1，内核区放大造成角速度减小，继而TC内核区旋转减缓，TC强度亦有所减弱。

从总体上分析，如图5所示，选用4、5两组试验(初始RMX分别为120 km和150 km，皆大于60 km)作TC内核区大小与相应时次内核区边界处平均角速度大小的散点分布图，由图中散点分布及线性拟合曲线可清楚看到，当TC内核区较大时，TC内核区大小与内核区边界处平均角速度大小的负相关性较好，即TC内核区较大时往往对应的角速度较小，而角速度较大时TC常具有较小的内核区范围，故当TC内核区较大时，内核区的收缩(放大)有利于TC的增强(减弱)。

图5 TC内核尺度与角速度的散点分布Fig.5 Scatter diagram between TC’s inner core size and angular velocity

(2)眼区次级环流的破坏是内核区较小时的收缩导致TC减弱的原因

当内核区较小时，其内核区的收缩(放大)将导致TC的减弱(增强)。TC环流结构中存在两个次级环流圈，TC眼区四周的眼墙(云墙)内低层存在着上升气流，上升气流到达TC顶部后分为两支气流：其中一支向TC眼墙外部流出到达一定距离后形成下沉运动，至低层后转为径向流入再汇入云墙，形成云墙外的闭合次级环流圈；另外一支在TC顶部向眼区流入并在眼区形成下沉气流(是造成眼区少云或无云的主要原因[10])至低层再辐散汇入云墙，形成眼区内的闭合次级环流圈[11]。因此，若眼区内的下沉气流减弱，上升气流增强，使得TC眼区填塞或破碎，而造成TC强度减弱。对于内核区较小的TC，若内核收缩，很有可能因空间过于狭窄，眼区内次级环流的TC中心下沉支气流会受到抑制(极端情况为TC眼四周的云墙因内核收缩而合并，形成一整片的上升气流区)，从而减少来自眼区内次级环流对云墙内上升气流的补偿，最终导致TC强度减弱。

对数值试验中内核区与TC次级环流的变化特征的诊断分析表明，这种眼区次级环流的破坏在内核区较小且不断收缩的过程中的确存在，而且伴随着TC强度的减弱。如第5组试验中8月9日4时次的内核区大小为44.1 km，中心最低气压为946.7 hPa，当TC发展到其下一时次8月9日5时，内核区收缩到了36.4 km，强度降低至949.0 hPa(中心最低气压)。由图6可以看出从9日4时至9日5时，TC眼区高空300 hPa层的下沉气流有明显减弱。进一步分析，图7为9日4时至9日5时经TC中心的垂直速度的垂直剖面图，可以看到从9日4时至9日5时，TC的内核区有明显的收缩，两侧眼墙往TC眼区里面收缩，从850 hPa等低层可以看出，到了9日5时TC眼区出现一定的填塞现象，这种眼区低层的填塞会造成眼区的上升运动加强和眼墙的上升运动减弱。从图中不难发现，9日4时眼墙内的气流上升速度最高达到了3 m/s以上，而9日5时TC眼墙内的上升运动速度最大仅为2 m/s左右，与上一时次相比，眼墙内的上升运动发生减弱。再看眼区内的气流运动，9日4时300 hPa附近眼区高层存在着最高速度达-0.4 m/s以上的下沉运动，到了9日5时，眼区高层的下沉速度明显减弱，最高速度仅为-0.2 m/s左右。就整个过程而言，眼墙收缩使得眼区低层发生填塞，而眼区高层下沉气流发生减弱，眼墙内上升运动亦减弱，这使得TC的次级环流发生变化，影响了TC的正常环流循环补给模式，这是较小内核区进一步收缩导致TC强度减弱的一项影响机制。

图6 9日4时(a)和5时(b)300 hPa层TC垂直速度(m/s)分布(Δ为TC中心)Fig.6 Distribution of TC’s vertical velocity (m/s) at 300 hPa in 9th 4：00 am(a)and 5：00 am(b)(Δrepresents the center of TC)

图7 9日4时(a)和5时(b)经TC中心的垂直速度(m/s)的垂直剖面图(图中箭头表示TC眼区的次级环流)Fig.7 Profile of TC’s vertical velocity (m/s) through the TC center in 9th 4：00 am(a)and 5：00 am(the arrow represents the secondary circulation of TC’s inner core)

同理，当较小的TC内核区放大时，眼区下沉气流的增强是导致TC强度增强的机制。如第4组试验中8月8日22时次的内核区大小为42.8 km，中心最低气压为960.8 hPa，当TC发展到其下一时次8月8日23时，内核区收放大至56.2 km，中心最低气压达到957.2 hPa，强度增强。如图8所示，从8日22时至8日23时，TC眼区高空300 hPa层的下沉气流有所增强，最大速度达到-0.3 m/s。进一步分析，图9为8日22时至8日23时经TC中心的垂直速度的垂直剖面图，可以看到TC低层的内核区有一定放大，两侧眼墙向外扩张，这种眼区低层的扩张会造成眼区的上升运动减弱和眼墙的上升运动加强。如图9所示，8日22时眼墙内的气流上升速度最高仅为0.5～1 m/s左右，而8日23时TC眼墙内的上升运动速度普遍加快，最大能达到3 m/s左右，与上一时次相比，眼墙内的上升运动显著增强。而眼区内的气流运动方面，8日22时300 hPa附近眼区高层存在着-0.1 m/s左右的微弱下沉运动，当TC发展到8日23时，眼区高层的下沉速度大面积增强，最高速度有-0.3 m/s以上。这个过程中，伴随着低层TC眼区的扩张，眼区上升运动减弱，同时眼区高层下沉气流得到加强，眼墙内上升运动亦变强，这增进了TC的次级环流循环和气流补给，是较小内核区放大造成TC强度增强的影响机制。

图8 8日22时(a)和23时(b)300 hPa层TC垂直速度(m/s)分布(Δ为TC中心)Fig.8 Distribution of TC’s vertical velocity (m/s) at 300 hPa in 8th 22：00 pm(a)and 23：00 pm(b)(Δ represents the center of TC)

图9 8日22时(a)和23时(b)经TC中心的垂直速度(m/s)的垂直剖面图(图中箭头表示TC眼区的次级环流)Fig.9 Profile of TC’s vertical velocity (m/s) through the TC center in 8th 22：00 pm(a)and 23：00 pm (b)(the arrow represents the secondary circulation of TC’s inner core)

4.2 外围尺度对TC强度影响机理的诊断分析

由上述得知，TC外围尺度对强度变化的影响主要表现在：外围尺度的缩小(增大)，有利于TC的减弱(增强)。本小节将探讨TC外围尺度对强度影响的可能机制。

(1)水汽供应范围的增减是外围尺度缩放影响TC强度的机制之一

众所周知，水汽凝结释放的潜热是TC的主要能源，这种加热作用造就了TC的暖心，亦形成了气压梯度并依靠其产生和维持TC的巨大风力，若TC内水汽的收支发生变化，势必会影响TC的强度。稳态TC中水汽的来源主要有两方面：一方面为海面的水汽蒸发；另一方面为水汽的水平辐合流入[12]。当TC的外围尺度收缩时，意味着TC接收海面水汽蒸发的面积缩小，这将造成TC从海面接收的蒸发水汽减少，那么由TC低层上升至高层的水汽总量亦会受到影响而减少，水汽补充的不足将导致TC强度衰减；反之，当TC的外围尺度放大时，TC接收海面水汽蒸发的面积相应增大，TC从海面接收的蒸发水汽增多，于是由TC低层上升至高层的水汽总量亦得以增加，水汽补充的增加则使得TC强度得到维持或增强。

为分析TC外围尺度变化对TC低层上升至高层的水汽总量的影响，我们利用5组数值试验的结果进行分析。本小节选用850 hPa层TC外围尺度范围内的q·w总量(其中q为湿度，w为垂直运动速度)来表征TC低层上升至高层的水汽总量，并对5组数值试验共360个时次进行了逐时次计算，得到了与TC外围尺度相对应的360组上升水汽总量的样本，通过对这360组计算样本进行统计分析，图10给出了TC低层上升至高层的水汽总量随外围尺度大小的变化情况。可见，随着尺度增大，上升的水汽总量亦随之增大，仅在部分区间如260～300 km及340～380 km区间有一些衰减的变化，但总体而言，上升的水汽总量随着TC外围尺度放大(收缩)而增加(减少)，而TC上升至高层的水汽总量减少势必会造成释放的潜热总量减少，进而影响TC强度，这是TC外围尺度对强度变化的影响机制之一。

图10 TC低层上升至高层的水汽总量随外围尺度的变化Fig.10 Relationship between vapor and TC’s outer size

(2)低层向TC中心径向辐合范围的增减是外围尺度变化影响TC强度的另一机制

另一方面，低层水平气流的向内辐合是TC强度维持和发展的重要因素，而随着TC外围尺度的收缩，TC的环流范围亦会有所缩小，那么TC产生的两个次级环流中向外运动的那一支下沉气流距眼墙的距离也随之减小，这将会造成眼墙附近的辐合区域缩小并阻碍更多的低层气流向内的辐合，导致TC强度难以维系或发生衰减。相反地，若TC外围尺度扩大，TC的环流范围亦会得到扩张，那么TC产生的次级环流向外下沉支与眼墙之间的距离也被拉大，这会造成眼墙附近的辐合区域扩大并吸纳更多的低层气流向内的辐合，使得TC强度得以维系或增强。以下利用数值试验结果简单分析TC外围尺度收缩(放大)对TC低层辐合区域变化的影响关系。

图11给出了第5组数值试验结果中8月8日8时至14时(前一时次的TC外围尺度为162.0 km，中心最低气压为970.5 hPa；后一时次的外围尺度扩大至261.6 km，而中心最低气压降至966.1 hPa)的TC范围内水平散度分布变化图，可见前一时次的TC眼墙附近的辐合(散度为负值表示气流辐合)区域比较稀松且数值普遍较小，其中辐合数值超过-0.000 2的区域范围极小，辐合最强处亦仅为-0.000 3左右；而后一时次的TC眼墙外辐合区域密集且数值较大，辐合数值超过-0.000 2的区域较广，围绕着TC中心呈环状分布，其中辐合最强处辐合值达到-0.000 6以上。从水平散度的分布特征上不难看出，后一时次与前一时次相比，随着TC外围尺度增大，TC低层向内的辐合气流增多，亦即低层向内辐合加强，最终导致TC强度增强。

图12给出了第4组数值试验结果中8月10日3时至9时(前一时次的TC外围尺度为136.2 km，中心最低气压为949.6 hPa；后一时次的外围尺度缩小为93.9 km，而中心最低气压上升至962.8 hPa)的TC范围内水平散度分布变化图，可见前一时次的TC眼墙附近的辐合(散度为负值表示气流辐合)区域环状分布比较明显且数值较大，其中相当一部分辐合区域的辐合数值超过-0.000 6，其中辐合最强处甚至达到-0.001以上；而后一时次的TC眼墙外辐合区域相对稀松，辐合数值超过-0.000 6的区域较小，且辐合最强处的辐合值亦仅有-0.000 8左右。后一时次的TC水平散度特征与前一时次相比容易得出这样的结论，即随着TC外围尺度缩小，TC低层向内的辐合气流减少，亦即低层向内辐合减弱，这最终导致TC强度衰减。外围尺度的变化影响了TC低层向内辐合的程度，进而导致TC兴衰，这是外围尺度对TC强度影响的机制之一。

图11 8日8时(a)和14时(b)850 hPa层TC范围水平散度分布变化(Δ为TC中心)Fig.11 Distribution of TC’s horizontal divergence at 850 hPa in 8th 8：00 am(a)and 14：00 pm(b)(Δ represents the center of TC)

图12 10日3时(a)和9时(b)850 hPa层TC范围水平散度分布变化(Δ为TC中心)Fig.12 Distribution of TC’s horizontal divergence at 850 hPa in 10th 3：00 am(a)and 9：00 am(b)(Δ represents the center of TC)

5 结论与讨论

本文采用WRF V3.2.1数值模式，对典型个例台风内核及外围尺度与热带气旋强度变化进行了模拟和分析，得出了与基于再分析资料的统计分析相一致的结论，即：内核区较大时，内核区的缩(放)有利于热带气旋强度的增大(衰减)；内核区较小时，其内核区的收缩(放大)反而易使热带气旋减弱(增强)；外围尺度的增大(减小)有利于热带气旋增强(减弱)。此外，本文还初步诊断分析了内核及外围尺度对热带气旋强度影响的可能机制：

(1)当TC内核区较大时，内核区收缩造成了TC内核区的角速度增大，旋转加快，进而导致TC增强；反之，内核区放大时，会造成TC内核区的角速度减小，旋转减慢而使得TC减弱。即TC内核区较大时的缩放引起角速度变化是其影响TC强度的机制之一。

(2)当TC内核区较小时，内核区进一步收缩造成了眼区内的下沉气流减弱，眼区破碎或填塞，从而使眼墙的上升气流减弱，最终导致TC强度减弱；同理，此时内核区的放大将加剧眼墙内的上升运动及眼区高层的下沉运动，使TC次级环流得以维持和强盛，TC强度亦随之增强。即TC内核区较小时的进一步收缩引起的眼区次级环流破坏是其影响TC强度的一种机制。

(3)TC外围尺度的增大(减小)对TC的增强(减弱)有利，本章对其可能机制的分析表明：外围尺度变化造成TC低层上升至高层的水汽总量变化，使得TC内水汽释放的潜热总量发生相应变化，从而影响TC强度；另一方面，随着TC外围尺度发生变化，次级环流的下沉支距眼墙的距离亦有增减，这将利于或阻碍更多的低层气流向TC内的辐合，使TC强度发生改变。

(4) 数值模拟试验所得的内核临界值与历史样本的统计分析数值并不完全相等，这可能是由于模式误差等因素造成，因此所得结论尚有待进一步检验和完善。此外，本文工作仅对TC的内核区和外围尺度对TC强度变化的可能影响机制做了初步探讨，至于TC的尺度、内核区和眼区之间的内在联系及其对TC强度变化的详细作用机理，有待进一步的精细化诊断分析。

[1] 端义宏，余晖，伍荣生.热带气旋强度变化研究进展[J].气象学报，2005，63(50)：636-645．

Duan Yihong，Yu Hui，Wu Rongsheng. Review of the research in the intensity change of tropical cyclone[J]. Acta Meteorologica Sinica，2005，63(50)：636-645．

[2] 陈光华，裘国庆. 热带气旋强度与结构研究新进展[J].气象科技，2005，33(1)：1-6．

Chen Guanghua，Qiu Guoqing. PAGESS progress in researches on tropical cyclone intensity and structure[J]. Meteorological Science and Technology，2005，33(1)：1-6．

[3] Holland G T，Merrill R T. On the dynamics of tropical cyclone structural changes[J]. Quart J R Met Soc，1984，110：723-745．

[4] Willoughby H E，Clos J A，Shoreibah M G. Concent ric eyewalls secondary wind maxima and the evolution of the hurricane vortex[J].J Atmos Sci，1982，39：395-411．

[5] Willoughby H E. Temporal changes of the primary circulation in tropical cyclones[J]. J Atmos Sci，1990，47: 242-264

[6] Houze R A，Chen S S，Smull B F，et al. Hurricane intensity and eyewall replacement[J]. Science，2007，315：1235-1239．

[7] Kossin J P，Sitkowski M. An objective model for identifying secondary eyewall formation in hurricanes[J]. Mon Wea Rev，2009，137: 876-892．

[8] Wu Lianyao，Lei Xiaotu. Preliminary research on the inner core and outer size of tropical cyclones and its relationship with the intensity of tropical cyclones[J]. J Trop Meteorol，2014，20(4): 66-73．

[9] 吴联要，雷小途. 内核及外围尺度与热带气旋强度关系的初步研究[J].热带气象学报，2012，28(5):719-725．

Wu Lianyao，Lei Xiaotu. Preliminary research on the size of inner core and periphery and their relationship with the intensity of tropical cyclones[J]. Journal of Tropical Meteorology，2012，28(5):719-725．

[10] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等. 天气学原理和方法[M]. 北京:气象出版社，2000：514-539．

Zhu Qiangen，Lin Jinrui，Shou Shaowen，et al. Principles and methods of synoptic meteorology[M]. Beijing: China Meteorological Press，2000: 514-539．

[11] Willoughby H E. The dynamics of the tropical cyclone core[J]. Aust Met Mag，1988，36：183-191．

[12] 陈联寿，丁一汇. 西北太平洋台风概论[M]. 北京: 科学出版社，1979: 16-199．

Chen Lianshou，Ding Yihui. Introduction to the Northwest Pacific Typhoon[M]. Beijing：Science Press，1979: 16-199．

Numerical simulation on how the inner core and outer size of tropical cyclones influence the intensity

Wu Lianyao1，Lei Xiaotu2，Tang Jie2

(1.ZhejiangMeteorologicalObservatory，Hangzhou310017，China; 2.ShanghaiTyphoonInstituteOfChinaMeteorologicalAdministration，Shanghai200030，China)

Via WRF numerical simulation experiments，this paper discusses the relationship between tropical cyclone(TC) size and intensity，and diagnose the possible mechanism of how TC inner core and outer size influence TC intensity. Results show that: (1) while TC has large inner core，the balance of angular momentum explains that why changing of inner core will course TC intensifying or weakening. (2) While TC has small inner core，the reason why zoom out(zoom in)of inner core leads to TC weakening (intensifying) might be the damage of secondary circulation. (3) the changing of humidity supply and convergence area in low level may be the mechanism for that outer size increment(decrease) helps TC intensifying(weakening)．

tropical cyclone；size；intensity；numerical simulation

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.09.004

2014-08-20；

2015-06-05。

国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2013CB430300，2015CB452800)；公益性行业(气象)科研专项经费项目(GYHY201406010)；浙江省气象科技计划项目(2014ZD03-1，2013ZD03)。

吴联要(1986—)，男，浙江省温州市人，从事热带气旋动力学及预测技术研究。E-mail：wlydgwlydg@163.com

*通信作者：雷小途，男，研究员，主要从事热带气旋动力学及预测技术研究。E-mail：leixt@mail.typhoon.gov.cn

P732.3

A

0253-4193(2015)09-0029-10

吴联要，雷小途，汤杰. 内核及外围尺度对热带气旋强度影响的数值试验[J]. 海洋学报，2015，37(9):29-38，

Wu Lianyao，Lei Xiaotu，Tang Jie. Numerical simulation on how the inner core and outer size of tropical cyclones influence the intensity[J]. Haiyang Xuebao，2015，37(9):29-38，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.09.004