环境垂直风切变是影响热带气旋强度和结构变化的重要环境因子之一。不稳定条件是影响对流活动发生发展的重要因素。过往观测研究表明垂直风切变环境中热带气旋外核区的对流有效位能（Convective Available Potential Energy；CAPE）存在非对称分布特征，通常顺风切象限存在相对较大的CAPE，而逆风切象限的CAPE则相对较小。尽管有研究认为造成CAPE在顺风切象限更大的原因与顺风切象限更大的近地面湿度、更低的对流层中层温度以及更大的自由大气湿度有关，但热带气旋结构对上述外核区不稳定非对称分布产生的影响仍不清楚。

近日，我院李青青研究员课题组利用高分辨率数值模式结果分析了不同强度深层环境垂直风切变影响下热带气旋外核区不稳定度非对称分布特征及其与热带气旋结构的物理联系。研究结果表明外核区的CAPE呈现一波非对称分布特征。风切变较弱时，高值CAPE（即较强的条件不稳定）位于顺切变象限，低值CAPE（即较弱的条件不稳定）位于逆切变区域。而当风切变较强时，CAPE的高（低）值转向顺切变右（左）侧，并且风切变越大，CAPE的非对称性越显著。顺切变左侧外雨带强对流产生的雨滴蒸发导致对流尺度下沉运动，将低熵空气向下输送到边界层，使得近地面相当位温减小，因而顺切变左侧条件不稳定减弱；而在顺切变右侧由于缺少强下沉运动，地表通量使得近地面附近的熵更高，因而条件不稳定较强。此外，研究还发现热带气旋外核区的潜在不稳定也表现出非对称分布特性。顺切变右侧的对流层中低层存在潜在不稳定层结，而顺切变左侧的整个对流层则存在潜在稳定层结。切变强迫的非对称出流在顺切变左侧对流层中层将内核区高值位温以及水汽向外平流，使得顺切变左侧对流层中层相当位温显著增大，因此在此象限产生潜在稳定层结（图1）。

这一研究结果阐明了热带气旋结构导致外核区不稳定性非对称分布的物理机制，有助于理解垂直风切变影响下热带气旋外核区对流的非对称发生发展机理。

图1 垂直风切变影响热带气旋外核区不稳定非对称分布的三维概念模型

论文信息：

Li, Q., and Y. Dai, 2020: Revisiting Azimuthally Asymmetric Moist Instability in the Outer Core of Sheared Tropical Cyclones. Mon. Wea. Rev., 148, 1297–1319.