在热带气旋外核区（如外螺旋雨带中）通常观测到许多对流单体，常造成局地暴雨、大风甚至龙卷等灾害性天气，对对流单体活动的预报是目前热带气旋预报的难点。这些对流单体常具有复杂的动力和热力结构，其中对流尺度上升运动是与灾害天气发生发展紧密相关的典型动力结构之一。实际大气中，热带气旋常受环境垂直风切变影响，使得其结构和强度显著变化。因此，研究环境垂直风切变如何影响热带气旋外核区对流单体活动以及其中的对流尺度结构特征不仅有助于加深对热带气旋结构和强度变化物理过程的认知，而且可以为局地对流尺度灾害天气的预报提供指导。

最近，本院李青青教授和硕士研究生方俏娴基于高分辨率数值模拟结果，分析了不同强度垂直风切变影响下热带气旋外核区对流尺度上升运动的特征。结果显示，弱的环境垂直风切变影响下，外核区对流尺度上升运动多发生于顺切变象限；随着切变增大，对流尺度上升运动则多位于顺切变左侧，且生命期减小。上升运动的顶端高度存在两个大值，分别位于4-6公里和12-14公里。生命期长的上升运动通常具有较大的垂直质量输送通量；且环境切变越大，相同生命期上升运动的垂直质量输送通量越大。螺旋度、超级单体综合指数、能量螺旋度指数等参数常用于中纬度强对流的诊断和预报。该研究进一步发现这些对流预报参数与上升运动垂直质量输送之间没有明显的相关性，因此应谨慎使用这些对流活动指数来预测热带气旋外核区对流尺度上升运动的强度。

该研究成果已发表于国际学术期刊《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》。

论文信息：Li, Q., and Fang, Q. (2018). A numerical study of convective-scale structures in the outer cores of sheared tropical cyclones. Part 1: Updraft traits in different vertical wind shear magnitudes. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 123, 12097–12116. 

图1. （a）无环境垂直风切变（CTL）、（b）5 m/s切变（SH05）、（c）15m/s切变（SH15）以及（d）25m/s切变（SH25）数值试验中外核区对流尺度上升运动位置（散点）和核密度估计分布（阴影）。不同颜色表示不同的上升运动生命期。“DR”、“DL”、“UR”和“UL” 分别表示顺切变右侧、顺切变左侧、逆切变右侧和逆切变左侧.

图2. 不同试验中上升运动平均质量通量和螺旋度（SREH）、局地垂直切变（BRN shear）、超级单体综合指数（SCP）以及能量螺旋度指数（EHI）的散点图