台风作为一种常见的自然灾害，其结构主要由外围区、最大风速区和台风眼三部分组成。有关影响台风结构和强度的因素，虽然上世纪80年代国著名大气科学家Kerry Emanuel提出的台风潜在强度理论可以较好地解释台风的最大强度，但迄今为止，还没有研究很合适地揭示影响台风结构和强度的因子。

近日，清华大学地球系统科学系博士生王丹阳和林岩銮教授在研究中提出了可逆湿台风模型（其中水汽凝结物不下落而随气块一起运动），并通过数值模拟证明了可逆湿台风与干台风具有等价的结构，进而说明了并非水汽本身而是湿大气的不饱和特征造成了干型台风（包括干台风和可逆湿台风）与典型湿台风的结构差异。干型台风的下沉区垂直熵梯度（或稳定度）远小于典型湿台风，导致干型台风具有大一个量级的下沉速度，从而造成了干型台风更宽广的内核区（图1）。

图1.典型湿台风（上）和干型台风（下）的结构差异及原因。

研究发现，造成典型湿台风相对于干型台风更紧密内核区的本质原因是其远小于干型台风的大气热机效率。典型湿台风内部降水耗散、水汽扩散以及不可逆相变这三个不可逆湿过程产生大量不可逆熵增而使系统具有更高的不可逆程度。基于前人建立的大气热力学框架，通过能量与熵收支方程，研究首次提出了台风表面风场紧密度参数与系统不可逆程度的定量关系式。该关系式表明，系统不可逆程度越高，台风内核结构越紧密。干型台风更宽广的内核区源于其远小于典型湿台风的不可逆程度。由于大气的不可逆程度随大气含水量的增加而增加，这一发现预测未来随着全球气候变暖，台风内核风场结构将变得更加紧密。

基于上述研究的论文连续两篇在《大气科学杂志》（Journal of Atmospheric Sciences）上发表。地球系统科学系博士生王丹阳为第一作者，林岩銮教授为通讯作者。

文章链接：

https://journals.ametsoc.org/view/journals/atsc/77/6/JAS-D-19-0229.1.xml

https://journals.ametsoc.org/view/journals/atsc/aop/JAS-D-20-0192.1/JAS-D-20-0192.1.xml

供稿人：王丹阳

审核：武海平

编辑：王佳音