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热带气旋是自然界中最具破坏力的灾害性天气之一，每年都会造成大量人员伤亡和财产损失。尽管气象预报技术持续进步，热带气旋强度，尤其是其快速增强过程的准确预测，仍然面临巨大挑战。传统的观测方法存在一定局限性，比如卫星红外和可见光波段的观测，容易受到热带气旋顶部云层的干扰，难以直接探测到眼墙区域，这一技术瓶颈极大地限制了对热带气旋强度变化的实时监测能力。
为了解决这一难题，中国科学院大气物理研究所联合德国于利希研究中心、英国巴斯大学和美国西北研究协会等机构，提出了一种创新性的热带气旋强度监测方法——通过观测平流层重力波活动，推测热带气旋的增强过程。
图1 热带气旋增强和减弱阶段，重力波传播特征对比
研究团队运用先进的三维波分析方法和射线追踪模型，首次揭示了热带气旋增强过程中所激发的平流层重力波的独特特性。在热带气旋增强阶段，强烈、深厚且频繁的对流活动会产生一些特殊的重力波，这些波具有频率较高、水平波长较短、垂直波长较长的特点。正因为如此，这类重力波能够高效且快速地向平流层传播。研究发现，这些重力波最快只需二十分钟左右，就能从对流层上传到平流层中上部，往往在热带气旋到达最强之前，平流层中就已经可以观测到这些重力波活动。也就是说，热带气旋增强的同时，平流层重力波活动也会跟着变强。因此，平流层重力波的增强有望成为热带气旋增强过程的一个潜在预警信号，通过红外和微波频段卫星遥感仪器观测热带气旋激发的平流层重力波活动，有望在未来发展成为热带气旋强度变化的监测和预警新手段。
研究团队表示，这项研究为理解平流层重力波与热带气旋强度变化之间的关系奠定了重要基础。未来，团队将进一步在不同气象条件下验证这一关联机制，以获得更具普适性的结论。同时，还将探索多卫星平台的联合观测策略，力求提升对热带气旋强度变化的预测精度，从而为减轻热带气旋带来的灾害风险提供有力的科学支持。
该研究受国家自然科学基金（42475068）、中国科学院战略性先导科技专项（XDB0760101）和大气所十四五基本科研业务费支持项目资助。
研究成果发表于Geophysical Research Letters杂志，论文第一作者为大气物理研究所吴雪博士。
论文链接：
Wu, X., Hoffmann, L., Wright, C. J., et al.: Mechanisms Linking Stratospheric Gravity Wave Activity to Hurricane Intensification: Insights From Model Simulation of Hurricane Joaquin, Geophys. Res. Lett., 52, https://doi.org/10.1029/2024GL113531 , 2025
相关论文：
Wu, X., Hoffmann, L., Wright, C. J., et al.: Stratospheric gravity waves as a proxy for hurricane intensification: a case study of weather research and forecast simulation for Hurricane Joaquin, Geophys. Res. Lett., https://doi.org/10.1029/2021GL097010 , 2022.
Hoffmann, L., Wu, X., and Alexander, M. J.: Satellite observations of stratospheric gravity waves associated with the intensification of tropical cyclones, Geophys. Res. Lett., https://doi.org/10.1002/2017GL076123 , 2018
来源： https://iap.cas.cn/gb/xwdt/kyjz/202506/t20250605_7798119.html
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发表于 2025-6-5 16:21:59
