中文摘要：

螺旋云（雨）带在热带气旋的结构和强度变化中起着重要作用，其动力学机制是热带气旋研究的重点和核心。本项目基于当前热带气旋螺旋带动力机制的理论研究基础，针对其动力性质尚未有确论的现状，立足于大气动力学，主要采用理论推演方法并结合诊断分析和数值试验，对热带气旋螺旋带的波动性质展开研究。首先利用理论模型、采用波谱分析的方法研究热带气旋尺度涡旋中螺旋波的波谱分布、谱函数结构和不稳定条件，并研究环境参数、大气的斜压性以及对流凝结潜热对于其波动性质的影响。然后建立螺旋波的诊断方程，确定该方程的适用条件，从而进一步确定螺旋波的平衡性质。最后采用WRF模式进行数值模拟和试验，验证理论分析的结论，探讨将理论成果应用到实际螺旋云带诊断和预报中的可行性。本项目的研究不但对热带气旋动力学的发展具有深刻理论意义，而且对防范和减轻热带气旋带来的灾害也有重要作用，其研究结果具有很大的潜在应用价值。

结论摘要：

螺旋云（雨）带在热带气旋的结构和强度变化中起着重要作用，其动力学机制是热带气旋研究的重点和核心。本项目基于当前热带气旋螺旋带动力机制的理论研究基础，针对其动力性质尚未有确论的现状，立足于大气动力学，主要采用理论推演方法并结合诊断分析和数值试验，对热带气旋螺旋带的波动性质进行了全面的研究。研究结果显示螺旋带的结构及波动性质随着热带气旋强度的发展而不断发生变化。发展强盛的对称热带气旋的波动以涡旋Rossby波为主，其发展的离散谱扰动具有局地性，主要集中于眼壁附近，而连续谱波包的空间分布则对应于螺旋带区域。由于连续谱具有“滋养”基流的作用，所以可认为该区域对应于潜在的位势（对流）不稳定区。由此可知，在热带气旋中，涡旋波的连续谱扰动将促进环流的发展，从而有利于中尺度不稳定的发展，在水汽条件满足的条件下，触发真实的位势不稳定，从而有利于对流的发展，触发重力惯性波，并形成螺旋带，使热带气旋的结构由对称转为非对称。 发展成熟的螺旋带本质上是对流耦合的涡旋Rossby-重力惯性混合波，在近台风中心表现为纯的涡旋Rossby波，眼壁至内螺旋带区域为混合明显的区域，外螺旋带区域则表现为纯的重力惯性波。局地对流激发的螺旋带与眼壁附近的螺旋带波动特征有明显的区别，前者表现为正、负涡度交替出现的波列特征。内雨带中的对流凝结潜热释放一般使得涡旋强度增大，而远离中心的外雨带上的对流凝结潜热释放一般使得涡旋强度减弱。不同发展阶段的热带气旋对非绝热加热的响应效应不同。当螺旋带发展时，热通量和角动量通量方向向外，而当螺旋带减弱时，热通量和角动量通量方向向内。热力扰动有利于易于失稳涡旋的强度增加，而使稳定的基态涡旋强度减弱。基态涡旋的水平、垂直风切变、大气的斜压性以及对流凝结潜热释放均可以影响螺旋波稳定性，因此可知热带气旋中螺旋波的不稳定是包含正压、斜压以及位势不稳定的联合不稳定。 项目研究揭示了螺旋带形成演变过程中结构及波动性质的改变，并揭示了螺旋带与基态涡旋的能量、角动量传输的过程以及螺旋带结构与热带气旋强度变化的关系，因此本项目的成果不但对热带气旋动力学的发展具有深刻理论意义，而且对防范和减轻热带气旋带来的灾害也有重要作用，其研究结果具有很大的潜在应用价值。