2023年3月10日下午，bwin必赢举行了第七十期“风云英华”学术讲座活动。本次讲座邀请到了王兴宝博士为公司师生作题为《台风次级眼墙产生的物理机制》的报告分享。王兴宝博士现担任航天新气象科技有限公司数值预报副总设计师，回国工作前曾在美国马里兰大学、加拿大麦吉尔大学、澳大利亚国家气象局等任职。目前主要从事台风次级眼墙结构的数值模拟和动力学分析、数值天气预报、降水资料同化及定量降水预报、云物理过程参数化等方面的研究，发表论文30余篇。
在本次学术报告中，王兴宝博士首先介绍了台风次眼墙形成（SEF）和双眼墙替换（ERC）的观测事实，回顾了之前学者提出的次眼墙形成和双眼墙替换的物理机制。
图1基于MM5模型的高分辨率台风模拟结果：多次双眼墙形成和替换过程
在展示其高分辨率数值模拟结果的基础上，王兴宝博士着重考虑边界层非平衡对台风次眼墙形成的影响。结合轴对称平均的动量方程、热流量方程以及质量守恒方程，通过具体的收支计算等，考察了边界层非梯度力（AGF）和边界层内径向合力（NRF）与边界层顶垂直速度的联系。
图2数值模拟结果中边界层非梯度力（AGF）和径向合力（NRF）随半径和高度的分布
王兴宝博士接着介绍了动力-热力耦合与边界层内NRF的联系。台风眼墙本身随高度向外倾斜，当其整体增强时，造成热成风在眼墙处向上减小、眼墙外向上增加，相应地在眼墙内外会发生位温梯度以及底层气压的变化，即眼墙以内冷却、底层气压升高，眼墙外存在相反的变化。从而使得主眼墙外气压径向梯度减弱，产生NRF次最大值和次最大辐合区（SMCZ），并导致其上方边界层顶垂直速度增加，从而引发SEF过程。
图3动力-热力耦合过程可能导致次眼墙形成的概念模型
最后王博士指出，通过台风边界层上方的平衡运动与边界层内类似地转适应的非平衡动力过程相互作用可以解释SEF产生在台风最大风速半径2-3倍范围内。这与Huang et al. (2012)单纯用切向风向外扩展来解释SEF相比，给出了SEF更为细节的特征。
王兴宝博士的报告在系统回顾台风次眼墙形成（SEF）经典理论的基础上，通过对高分辨率数值模拟得到的SEF过程的深入分析，从边界层过程的角度加深认识了SEF的物理机制。本次报告得到了公司师生热情响应，在场的老师和同学就报告中的相关问题展开了热烈的讨论交流，增进了大家对台风强度及内核结构变化的理解。
参考文献：
Huang, Y.-H., M. T. Montgomery, C.-C. Wu, 2012: Concentric eyewall formation in Typhoon Sinlaku (2008). Part II: Axisymmetric dynamical processes. J. Atmos. Sci., 69, 662–674.
Wang X.*, Y. Ma, N. E. Davidson, 2013: Secondary eyewall formation and eyewall replacement cycles in a simulated hurricane: effect of the net radial force in the hurricane boundary layer. J. Atmos. Sci., 70(5):1317-1341.
Wang X.*, Q. Li, N. E. Davidson, 2018: The coupled dynamic and thermodynamic processes for secondary eyewall formation. J. Geophys. Res.: Atmos., 123(17), 9192-9219.
Wang X.*, F. Weng, W. Peng, H. Zhang, Q. Li, 2023: Impact of model resolution on secondary eyewall formation and eyewall replacement cycle. J. Adv. Model. Earth Syst., 15, e2022MS003175.