于玉斌 彭思越 趙大軍

1 中國氣象局氣象干部培訓學院,北京 100081

2 中國氣象局上海臺風研究所,上海 200030

3 成都信息工程大學,成都 610225

4 中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室,北京 100081

提 要：熱帶氣旋的強度變化一直是熱帶氣旋研究中的重要內容之一,干冷空氣活動與熱帶氣旋強度變化之間有密切的關系,如快速增強和快速減弱過程。文章對國內外干冷空氣影響熱帶氣旋強度變化的研究成果進行了回顧和總結,主要包括干冷空氣的強度、侵入位置,以及高空冷性天氣系統(tǒng)對熱帶氣旋強度變化的影響三個方面,并對未來的研究進行展望,以期為干冷空氣影響熱帶氣旋強度的研究提供參考。

引 言

我國是受熱帶氣旋(tropical cyclone, TC)影響最嚴重的國家之一(雷小途,2021),TC往往會伴隨著大風、暴雨等一系列災害。在過去的幾十年間,隨著飛機、雷達、衛(wèi)星等多源探測資料的豐富和數值模式預報性能的持續(xù)提升,對TC移動路徑的預報已經取得了較好的進展,但對于TC強度的預報一直沒有取得顯著的進步(李澤椿等,2020; Huang et al,2021;周冠博等,2022),尤其是對TC強度的突然增強或突然減弱的預報往往存在較大的偏差,這是由于TC強度變化往往受到多尺度過程的影響所導致(Colomb et al,2019)。因此,對TC強度的預報仍屬于當前國際上業(yè)務和研究工作中的一個難點(Avila,1998;Elsberry et al,2007)。

冷空氣是指會使所經地點氣溫下降的空氣團,冷空氣的頻繁發(fā)生往往會對受影響地區(qū)造成嚴重的經濟財產的損失。為了方便對冷空氣的研究和監(jiān)測,我國關于冷空氣的有關標準中,采用受冷空氣影響的某個地區(qū)在一定時間內日最低氣溫下降幅度和日最低氣溫值這兩個量作為衡量指標,將冷空氣分為弱冷空氣、較強冷空氣、強冷空氣和寒潮共四個等級(GB/T 20484—2017)。若監(jiān)測區(qū)域超過20%的觀測站出現中等及中等以上強度的冷空氣且持續(xù)時間超過48小時,則判定為一次冷空氣過程(QX/T 393—2017)。不同強度的冷空氣侵入會對TC強度的變化產生不同的影響。此外,干燥的空氣也被證實會對TC的強度變化產生影響(Bhalachandran et al,2019;Zhang et al,2016),其進入到TC的內核會通過蒸發(fā)迫使氣流下沉或是通過減少中高層上升氣流來抑制TC強度的增強;而有的情況下,干空氣會阻礙次眼墻的形成,從而有利于TC增強(Rogers et al,2016)。因此,許多學者對干冷空氣影響TC強度變化的方面展開了研究。天氣尺度研究中常用相對濕度大于60%的區(qū)域(李媛等,2014)或北風的強弱來表征干冷空氣的活動情況(姚秀萍和于玉斌,2005),此外,水汽云圖上的暗區(qū)也可以表征干冷空氣的活動及其強弱的變化(于玉斌等,2015)。研究表明,干冷空氣侵入TC的方式大致分為兩類:一類是由對流層高層向低層侵入,另一類是在對流層低層由北向南侵入。干冷空氣的侵入會對TC的外部環(huán)境場和內部結構產生影響,加強潛在不穩(wěn)定,從而導致TC的強度發(fā)生變化,有時還會伴隨著降水幅度的增大(梁建茵等,2003;于玉斌等,2015)。

國際上通常采用TC中心最低氣壓減少42 hPa·d-1或TC中心最大風速增大15.4 m·s-1·d-1作為突然增強的判定標準(Kaplan and DeMaria,2003; Holliday and Thompson,1979)。陳聯(lián)壽和丁一匯(1979)指出TC的強度變化存在“緩慢變化”和“迅速變化”兩類,在后續(xù)的研究中,研究學者根據平均值和標準差的數學內涵將TC的生命史分為五種發(fā)展類型:突然增強、緩慢增強、強度穩(wěn)定、緩慢減弱和突然減弱(閻俊岳等,1995;于玉斌和姚秀萍,2006)。其中,突然增強和突然減弱屬于小概率事件(Kaplan et al,2010),對短時天氣預報和TC模擬等方面都構成了巨大的挑戰(zhàn)(Elsberry et al,2007;Cangialosi et al,2020;DeMaria et al,2021)。在過去的研究中多利用TC中心最低氣壓的變化值對TC的發(fā)展階段進行劃分(Holliday and Thompson,1979),隨著衛(wèi)星云圖等工具的使用,對TC最大風速的確定能力大幅度增強,并且研究表明,TC所造成的損失有相當大部分取決于其最大風速。因此,對TC的發(fā)展階段的閾值劃分逐漸改為采用最大風速的變化值進行定義。除了采用統(tǒng)計學的閾值之外,還有研究使用聚類分析的方法,在考慮渦旋物理特性情況下對傳統(tǒng)的閾值進行了修訂(Li et al,2022)。目前對于強度突變的閾值還沒有確切的標準,不同的研究對于突變判據的選擇不同(表1),導致研究結果也存在差異,因此,強度突變的閾值選擇仍然是TC強度研究中的重點(Kaplan et al,2010)。

表1 不同研究對TC強度突變的閾值選擇Table 1 Threshold selection of TC intensity changes in different researches

影響TC強度變化的因子大致分為三類:TC的環(huán)境場、內部結構、下墊面(Chen,2012)。2014年第八屆世界氣象組織熱帶氣旋國際研討會指出,繼續(xù)研究外部環(huán)境場對TC強度變化的影響是有必要的(Leroux,2014)。在TC趨于登陸或是北上的運動過程中,大氣環(huán)境場會對TC強度變化產生顯著的影響,當TC與中高緯度的冷空氣發(fā)生相互作用時,往往會導致其強度、結構、路徑等發(fā)生改變(于玉斌,2012)。例如2014年超強臺風威馬遜,在近海區(qū)域出現持續(xù)性快速增強,造成特強大風和特大暴雨,導致大量的人員傷亡和財產損失。研究表明,“威馬遜”的強度突變與干冷空氣的活動之間存在密切的關系(李華實等,2016),而2019年超強臺風利奇馬卻在干冷空氣侵入后趨于變性消亡(沈陽等,2020)。因此,了解干冷空氣對TC強度變化的影響機制,對提高TC強度預報的準確度,減少因預報誤差而造成的防御不足或防御過當等方面,都具有重大的研究意義和實用價值。

本文對干冷空氣影響熱帶氣旋強度變化的國內外研究進行回顧,重點關注大氣環(huán)境場中干冷空氣強度、侵入位置以及冷性天氣系統(tǒng)對TC強度變化的影響,并在文末對干冷空氣影響TC強度變化的未來研究方向進行展望,以期能夠為后續(xù)研究提供參考依據。

1 干冷空氣活動對TC強度變化的影響

國內,李憲之(1956)最早注意到了冷空氣對TC的發(fā)展有促進作用。之后,王允寬等(1988)、楊成彬等(1994)、王遠超(2006a)等一系列研究中也證實了干冷空氣的活動與TC的強度變化之間存在一定的關聯(lián),其中包括干冷空氣的侵入方位、侵入高度和強度對TC強度變化的影響。

1.1 干冷空氣的不同侵入方位對TC強度變化的影響

研究表明,同樣強度的干冷空氣從不同的方位侵襲北半球,在南海和菲律賓以東的洋面上觸發(fā)的TC強度會存在差異(徐亞梅和伍榮生,2003)。對于處于擾動階段的TC,如果外圍存在溫度梯度,則有利于TC的發(fā)展,但如果內部存在溫度梯度,則對TC的發(fā)展存在不利的影響(劉輝和董克勤,1987)。徐祥德(1986)通過數值試驗改變大氣環(huán)境溫度場,發(fā)現外圍環(huán)境降溫明顯加快了TC的增強,相反,如果干冷空氣侵入到TC的內部,TC的強度就會受到抑制。何潔琳等(2009)指出,發(fā)展中的TC與干冷空氣相向而行,氣壓梯度增強,使得TC強度增強;但當強冷空氣入侵到TC中心時,則會使TC減弱消亡。此外,還有研究發(fā)現干冷空氣從TC的西北象限侵入,與TC外圍環(huán)流相結合,對TC強度和降水的加強都起到了有利的作用(王洪勛等,2009)。

觀測事實也表明,干冷空氣擴散到TC的外圍,對TC強度的增強存在激發(fā)作用(韓瑛和伍榮生,2008),其原因與TC外圍氣旋性渦旋加強和干冷空氣造成的暖濕空氣抬升、潛熱釋放加強都存在關系(束家鑫和陳聯(lián)壽,1981)。

1.2 干冷空氣的不同侵入高度對TC強度變化的影響

干冷空氣侵入TC的高度在以往的研究中也被證實對TC強度的變化存在影響,狄利華等(2008)對2005年臺風Matsa的強度變化過程進行數值模擬研究發(fā)現,冷空氣從對流層低層侵入TC后,垂直方向上,高層干冷空氣傾斜向下補充,斜壓能量釋放,使得減弱的“Matsa”出現再次增強。魏應植等(2008)利用多普勒雷達資料研究發(fā)現,冷空氣侵入位置位于4 km以下的中低層時,會造成強迫抬升,加劇不穩(wěn)定能量的釋放,從而導致 TC強度迅速減弱。干冷空氣侵入是造成TC的近海強度突變的關鍵因素之一(閆敬華等,2005)。學者們在對2002年臺風黃蜂的近海加強進行研究時發(fā)現,干冷空氣侵入TC的中層,與低層西南季風帶來的暖濕空氣相結合,會影響TC內部的熱力結構,造成層結的位勢不穩(wěn)定,使得TC強度加強(李江南等,2008;梁建茵等,2003)。若干冷空氣由高層向低層侵入TC,會形成“上干下濕”的層結分布,從而有利于TC強度的加強(于玉斌等,2015)。但如果高層的干冷空氣強度過大,向下貫通整層,就會導致低層的暖心結構遭到破壞,垂直穩(wěn)定度加強,從而使得TC強度減弱(吳雪和端義宏,2013)。

不同高度的干冷空氣侵入TC,會對TC的結構和穩(wěn)定度產生不同的影響,從而導致TC強度發(fā)生不同的變化。側重低層弱冷空氣對TC強度變化的影響在理論上形成了“低層弱冷空氣有利于TC加強”的觀點(于玉斌,2012);側重中高層干冷空氣影響TC強度變化的研究相對較少,還沒有形成完整的理論體系,有待進一步探尋。

1.3 干冷空氣的不同強度對TC強度變化的影響

干冷空氣對TC強度變化的存在雙重作用(陳聯(lián)壽和丁一匯,1979),由于TC屬于暖心結構,如果干冷空氣的強度太強,會對TC暖心結構造成破壞,從而導致TC強度的減弱甚至是消亡;但如果干冷空氣的強度較弱,則會對TC強度的增強起到“激發(fā)”作用(舒鋒敏和羅森波,2010;姚增權和魏鼎文,1985)。李崇銀(1983)從動力學的角度,分析了三種不同強度的干冷空氣對TC強度的影響,研究結果表明,強的干冷空氣會對TC的第二類條件不穩(wěn)定(conditional instability of the second kind,CISK)機制造成破壞,不利于TC的發(fā)展,但適中強度的干冷空氣卻可以使得TC外圍風速的氣旋性切變加大,從而加強Ekman抽吸,使得CISK加強,有利于TC強度的增強。陸佳麟和郭品文(2012)對干冷空氣強度進行敏感性試驗,發(fā)現當侵入的冷空氣強度太弱時,冷熱空氣相互作用積累并釋放的斜壓能量較少,如果沒有新能量供應,TC就會在深入內陸后逐漸消散;當侵入的干冷空氣強度過強時,會造成TC暖心結構的破壞,從而導致TC填塞消散。觀測事實也表明(王遠超,2006b;梁建茵等,2003;王珍等,2023),弱干冷空氣侵入TC會使得風場和溫度場出現有利的配置,增加大氣的斜壓性和垂直不穩(wěn)定,使得高空輻散和低空輻合同時加強,大氣上升運動加強,從而促使TC的強度增強。但當干冷空氣強度太強時,TC往往會填塞消亡。

因此,干冷空氣強度的臨界值對預測TC的強度變化十分重要,但是目前對于這一臨界值還有待進一步尋找(陳聯(lián)壽,2006)。同時,對于干冷空氣活動影響TC強度變化的研究更需要一個能夠包含侵入強度、高度和方位等因素的綜合表征物理量。

2 不同冷性天氣系統(tǒng)對TC強度變化的影響

2.1 冷性天氣系統(tǒng)與TC相互作用的定量表征

高層氣流對TC的強度變化存在影響(Qian et al,2011;Yu and Kwon,2005),這一影響因素被定義為:大氣上層環(huán)境和TC之間的相互作用。這種相互作用所引起的強度變化在TC發(fā)展的各個階段都可以被發(fā)現(Qian et al,2016)。高空冷性天氣系統(tǒng),例如高空槽和高空冷渦等,往往會帶來干冷空氣,對TC的強度、路徑和結構產生較大的影響。因此,對高空系統(tǒng)與TC之間是否存在相互作用的判定是研究天氣系統(tǒng)是否對TC強度變化產生影響的基礎。早期的判定多是基于天氣圖上TC最低氣壓中心與天氣系統(tǒng)之間的相對距離進行的,主觀性較強。在后續(xù)的研究中,學者們在原先的基礎上對于兩者之間相互作用的判定提出了新的判據和判定方法,大大增加了判據的客觀性。

200 hPa散度、350 K位勢渦度和200 hPa角動量渦旋通量輻合(eddy flux convergence of angular momentum,EFC)都可以作為TC與高空系統(tǒng)之間是否存在相互作用的指標(Leroux et al,2016)。EFC的定義為徑向和切向風與方位角平均值的偏差(DeMaria et al,1993)。其大小和持續(xù)時間在許多研究中都被應用于診斷和衡量環(huán)境場與TC之間的非線性相互作用(Hanley et al,2001;Qiu et al,2020),有學者認為EFC引起結構的變化會加強次級環(huán)流,使得TC強度發(fā)生變化(Titley and Elsberry,2000)。DeMaria et al(1993)通過計算EFC的大小變化,將10 m·s-1·d-1作為TC與大氣環(huán)境場發(fā)生明顯相互作用的閾值。Qian et al(2016)考慮了動力學因素的影響,在EFC的基礎上重新調整了高層環(huán)流作用的強度,構建了一個上層強迫指數(upper-level forcing index,ULFI),以便后續(xù)的研究中可以對高空槽影響TC的強度變化的方面進行定量的分析,圖1給出了ULFI的水平構建示意圖。但也有研究對EFC是否能作為一個良好的TC強度預測指標提出質疑,認為高空系統(tǒng)引起的EFC變化對TC強度的影響較小,并不足以抵消強垂直風切變和低海溫的消極作用(Peirano et al,2016),并且指出EFC的變化也可能是由于其他方式導致的(Fischer et al,2019;Wang et al,2023)。還有許多學者利用位渦理論對TC和冷性高空系統(tǒng)之間的相互作用進行判定(Li et al,2012;Patla et al,2009),位渦在絕熱無摩擦的條件下處于守恒狀態(tài),等熵面上出現位渦異常往往是由于天氣系統(tǒng)將高緯度的位渦輸送而來所導致的(Bosart et al,2000;Hamaguchi and Takayabu,2021)。因此,等熵面上的位渦異?？梢暂^好地反映天氣系統(tǒng)的演變情況。盡管目前的研究對于高空系統(tǒng)與TC相互作用的判定提供了許多方法,此關于兩者之間關系的理,TC個例之間的差異可能會使得判定結果存在誤差,因此對于冷性高空系統(tǒng)和TC相互作用的判據的研究還需要進一步深入。

注:粉色陰影:ULFI,在兩個特定半徑之間取徑向平均;黑線:經緯度網格點;紅色符號:TC;箭頭:TC的平移矢量。

2.2 高空槽

高空槽是大氣環(huán)境場中重要的強迫系統(tǒng),國內外的許多研究都發(fā)現,高空槽對TC強度的變化存在一定的影響(DeMaria et al,1993;Qiu et al,2020;Sadler,1976;Shieh et al,2013)。

高空槽與TC強度之間的關系并不是單一的、直接的,因此關于兩者之間關系的理論解釋也不止一種(端義宏等,2005)。“角動量輸送理論”(Bosart et al,2000)認為高空槽對TC的增強作用是由于外流層結構非對稱導致渦動角動量通量輻合所導致的。Shi et al(1997)和 Hanley et al(2001)認為當冷槽與TC暖的外流兩者接近的時候,會導致溫度梯度增大,使得高空急流增強。如果TC的中心位于急流入口區(qū)域的右側,在高空外流增強的同時與該急流相關的次級環(huán)流還將加強上升運動,從而有利于TC強度的增強。DeMaria et al(1993)指出,雖然高空槽與TC兩者之間的相互作用能使得部分TC個例出現快速增強的過程,但總體上對TC強度的變化是不利的。Hanley et al(2001)統(tǒng)計了高空槽與TC相互作用的個例后發(fā)現,78%的疊加個例和61%的遠距離相互作用個例都存在強度加強的現象,他們指出對流層上層小尺度的位勢渦度接近TC中心有利于TC強度的增強。Peirano et al(2016)對上述兩者的結論的差異進行研究后認為,高空槽和TC的相互作用對TC強度變化的有利作用大于其不利作用,但有利作用并不如Hanley et al(2001)提出的數據那么可觀(圖2),他們認為這種差異可能是由于對相互作用的判據選擇和TC個例篩選標準的不同而造成的。

注:圓圈表示觀測到的頻率,條形表示用蒙特卡羅隨機再抽樣測試計算的第95個置信區(qū)間,星形表示Hanley et al(2001)中相應類別的值。

高空槽與TC之間的相互作用對槽的強度和深度有較大的敏感性(Kimball and Evans,2002;Galarneau et al,2015),當有深槽移近TC時,TC的強度會發(fā)生增強,但是兩者之間存在一定的相對距離(DeMaria et al,1993;Gray,1968;Paterson et al,2005)。當不同強度的高空槽與TC發(fā)生相互作用時,高空輻散的強度會發(fā)生改變,從而會對低層的輻合以及TC中心的上升運動產生影響,進而影響TC的強度(Bosart et al,2000)。陳聯(lián)壽和丁一匯(1979)指出高空槽后的弱冷平流從中低層侵入TC外圍會使得TC強度增強,但槽后的冷平流強度過大時,就會造成TC填塞消亡。李英等(2006)對1997年號臺風 Winnie的初始場槽的強度進行敏感性試驗時發(fā)現,較深的槽所攜帶的較強冷平流和正渦度平流會產生較大的高空輻散,有利于TC強度的加強。因此,關于高空槽的強度對TC強度變化的影響還需要進一步更深入的研究。

2018年第九屆世界氣象組織熱帶氣旋國際研討會指出,槽與TC的相互作用類似于兩個深系統(tǒng)相互作用(Komaromi and Doyle,2018),TC強度變化往往與兩者相對位置和TC自身的強度有關。研究發(fā)現,TC的快速增強與熱帶對流層上部槽的平均位置有著密切的關系(Holliday and Thompson,1979),只要少量地改變兩個系統(tǒng)之間的相對位置,就會對隨后的相互作用產生極大的影響(Klein et al,2002)。Leroux et al(2016)通過改變TC的強度和相對方位,對2007年熱帶氣旋Dora與高空槽相互作用的過程進行了敏感性試驗,發(fā)現當TC位于高空槽西北方向12°且向TC接近1°的情況下強度增強明顯,而在東側3°～4°或是東北側則出現TC強度減弱的現象。Komaromi and Doyle(2018)在理想化模擬的基礎上發(fā)現,當TC中心位置在緯向方向上處于0.2～0.3倍槽的波長內,經向方向上處于0.8～1.2倍槽的振幅內時,TC和槽的相互作用有利于TC強度的增強。Liao et al(2020)將高空槽對增強TC和減弱TC之間的不同影響進行了對比發(fā)現,相較于增強TC而言,干冷空氣僅位于減弱TC的西北部,并沒有進一步侵入。此外,高空槽還會對TC運動的軌跡產生影響(Yu and Kwon,2005;Kim and Jung,2009),當TC軌跡發(fā)生偏移時,就會伴隨著熱力條件的差異,進而會對TC強度的變化產生間接的影響(Wang et al,2023)。

高空槽的配置和規(guī)模對于低層擾動和高空槽對TC強度的影響都存在至關重要的作用(Bosart et al,2000)。2022年第十屆世界氣象組織熱帶氣旋國際研討會指出,目前關于高空槽影響TC強度變化的物理機制仍然沒有確切的說法,對有利于TC發(fā)展的“好槽”和不利于TC發(fā)展的“壞槽”的特征研究,對TC強度變化的研究和預報工作都具有重大的意義和價值。

2.3 高空冷渦

高空冷渦是存在于熱帶和亞熱帶的對流層上層的一個具有冷心結構的閉合氣旋性環(huán)流。大致可以分為兩類:第一類是中緯度西風中的切斷冷渦(Kaplan,1953),第二類則是西北太平洋或是大西洋的中部槽的底部產生的渦旋(Colton,1973;Yin-Mao et al,2012)。Wei et al(2016)對西北太平洋2000—2012年間的TC進行統(tǒng)計分析發(fā)現,與高空冷渦共存的TC占全部TC的73%,第二類高空冷渦占全部高空冷渦樣本的83%,這些共存樣本中21%的樣本與TC之間存在相互作用。

許多研究和觀測事實都表明,西北太平洋或大西洋的中部槽底部產生的高空冷渦對TC強度變化存在著重要的影響(劉景秀,1978;Fei et al,1983;向純怡等,2022;石晨等,2023),有相當數量的快速增強的TC都曾經歷過一段由于TC與高空冷渦相互作用而產生的角動量高空渦流輻合的增強期(DeMaria et al,1993;Yan et al,2021),高空冷渦在TC發(fā)展階段的早期通過增強上層外流,使得TC強度增強(Wei et al,2016;蔡薌寧等,2022)。Sadler(1978)對高空冷渦對TC增強的兩個有利作用進行了總結:減少冷渦南側的垂直風切變,以及由于冷渦南側和東側存在發(fā)散的外流使得對流層上層的質量輻散增加,從而有利于TC強度的增強。許健民和王友恒(1979)指出冷渦的存在能為TC的增強提供有利的環(huán)流條件,冷渦的外部云帶里提供了有利于擾動存在的上升運動,冷渦的中心提供了擾動存在所必需的補償的下沉運動,兩者相互補償使得擾動得以維持和發(fā)展。李崇銀(1986)從動力學的角度對高空冷渦對TC強度的變化進行了研究,結果表明,高空冷渦會激發(fā)對流層上部的上升運動,對擾動的不穩(wěn)定發(fā)展有促進作用,從而有利于TC強度的增強。此外,許多研究還表明高空冷渦會對TC的快速增強過程產生影響。Li et al(2012)研究表明2010年臺風Meranti近?？焖僭鰪?與TC附近的冷渦為TC提供了正渦度,存在著密切的關系。冷渦與低層的暖濕氣團相結合,增加了大氣中的垂直不穩(wěn)定性,有利于TC環(huán)流中的對流發(fā)展,并且通過潛熱釋放,使得TC暖中心得到加強。

盡管很多研究顯示,高空冷渦的存在有利于TC強度的增強,但也有研究認為,高空冷渦對TC強度變化的影響相對較小(Wei et al,2016;Persing et al,2002)。還有研究指出當高空冷渦與TC之間的相對距離較近時,強的垂直切變會成為負面影響的主導因素,從而導致TC的強度被迅速削弱(唐章敏,1982;Yan et al,2021;Chen and Wu,2023)。

3 結論和展望

本文回顧了干冷空氣影響TC強度變化的研究進展,包括干冷空氣的侵入位置、強度以及冷性天氣系統(tǒng)對TC強度變化的影響。盡管目前在干冷空氣影響TC強度變化方面已經取得了一定進展,但大多數研究還是集中在對TC個例的研究和分析上,仍然沒有形成完整的理論體系或概念模型,也很難對TC的強度變化進行定量的估測。這一方面是受缺乏精細化的探測數據和高分辯率的數值模擬的限制,另一方面是目前對干冷空氣影響TC強度變化的機制認識還不夠全面。TC的強度與其內部的結構存在著密切的關系,干冷空氣的侵入會對TC的結構產生明顯的影響,進而影響TC強度的變化(程正泉等,2012;于玉斌,2012;Ma et al,2013)。

第十屆世界氣象組織熱帶氣旋國際研討會指出對于TC強度變化的研究仍然是一個極具研究價值的領域。目前對于干冷空氣的活動影響TC強度變化的方向仍然存在一些不清晰的科學問題,因此本文從以下三個方面對該方向的未來研究進行展望:

(1)加強對干冷空氣影響TC強度變化物理本質的理論認識,可將研究重點聚焦在干冷空氣對TC的內部精細化結構的改變,以及這種改變是否是造成TC強度變化的本質上,為進一步研究引起TC強度變化前后的動力學和熱力學過程與周圍環(huán)境的相互作用等方面打好理論基礎。

(2)目前關于干冷空氣影響TC強度變化的大多數研究還是集中在定性的研究上,在未來的研究中應該注重定量關系的探尋,例如:冷空氣對TC強度變化的“臨界值”,不同高度的干冷空氣對TC強度變化影響的差異,干冷空氣影響TC強度變化的速率快慢以及高層強迫系統(tǒng)對TC強度變化的影響程度等方面。

(3)在冷性天氣系統(tǒng)與TC強度變化的研究中,對冷性天氣系統(tǒng)與TC相互作用的持續(xù)時間和程度的判定方式需進行更深入的研究。此外,高空槽的幾何形狀、高空冷渦的強度以及冷性天氣系統(tǒng)與TC的相對位置對TC強度變化的直接影響和間接影響等方面也是冷性天氣系統(tǒng)與TC強度相互作用的重要研究領域。與此同時,干冷空氣對TC強度變化的影響是否與TC自身的尺度、強弱以及垂直結構存在關系等,也需要進行深入的探索。