热带气旋的致灾潜力由强度与尺度共同决定，其中尺度表征大风风场的覆盖范围，且相较于强度具有显著非对称特征。随着我国社会经济快速发展，精细化热带气旋尺度预报成为提升灾害防御能力的迫切需求。但当前热带气旋尺度预报能力仍显不足，主要原因在于对尺度非对称演变的影响因子及物理机制认识尚不够深入和完善。

为厘清热带气旋尺度非对称演变的物理特征，中国科学院大气物理研究所陈光华团队聚焦垂直风切变这一关键环境因子，通过统计分析与数值模拟，系统探究不同强度垂直风切变对热带气旋尺度非对称演变的影响，该研究可为热带气旋尺度预报的提升提供科学指导。

统计分析表明，西北太平洋热带气旋在发展阶段主要经历弱、中等垂直风切变环境。受垂直风切变作用，热带气旋对流分布呈现顺风切侧强于逆风切侧、低层风场在风切左侧强于右侧的典型一波非对称特征，且该非对称性随切变强度的增强而增大（图1）。相较于弱风切环境，中等风切下的热带气旋为抵御涡旋倾斜带来的不利影响，顺风切侧对流向逆风切侧发展，并伴随风切左侧低层径向入流增强，能够增强逆风切左侧象限动量的向内输送。中等风切下，切变两侧显著的低层风速差异增大了切向风的方位梯度，有利于动量向下游输送。在中等风切所特有的对流演变与风场结构协同作用下，最终使热带气旋在逆风切侧风场的增强（即尺度的扩张）显著强于弱风切环境。

图1 （左）弱、（右）中等垂直风切变环境下涡旋对流与结构演变差异示意图

针对垂直风切变环境的数值模拟试验表明，在强切变下涡旋向顺风切左侧倾斜并维持，对流在该象限聚集增强(图2a)。对流活动下游的层云降水蒸发冷却引起中层下沉入流（MDI）增强（图2b）。MDI通过增强低层径向入流，使得顺风切左侧象限下风区的局地风场显著增强。但这一过程同时引起顺风切左侧象限低层风场呈现显著的非对称性，导致该象限切向风方位平流对风场增强的作用为显著的负贡献，进而使方位平均的尺度扩张出现“停滞”现象。随后，涡旋倾斜长时间维持又通过边界层热动力过程削弱顺风切侧对流区的上升气流，导致顺风切左侧对流、层云降水及 MDI减弱(图2c)。最终，切向风的局地非对称性减弱，方位平均尺度的扩张也随之恢复。

图2 强垂直风切中不同阶段涡旋尺度非对称扩张的演变示意图

本研究揭示了不同垂直风切变环境下热带气旋尺度非对称演变的复杂性，深化了对热带气旋尺度变化物理机制的认识。相关成果近期发表于《Journal of Geophysical Research: Atmosphere》和《Journal of the Atmospheric Sciences》，集美大学特聘副教授陈可鑫为第一作者，中国科学院大气物理研究所陈光华研究员为通讯作者，合作者包括南京大学顾剑峰副教授，中国地质大学（武汉）施东雷副教授。研究受国家自然科学基金（Grants No. 42175073、U2342202）、中国暴雨研究基金（Grant No. BYKJ2024Z03）及国家重大科技基础设施“地球系统数值模拟装置（寰）”资助。

论文信息：

Chen, K., G. Chen*, D. Shi, and J. Gu, 2025: Asymmetric Impacts of Vertical Wind Shear on Tropical Cyclone Size Expansion Over the Western North Pacific. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 130, https://doi.org/10.1029/2025JD043810.(论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025JD043810)

Chen, K., G. Chen*, and J. Gu, 2025: Asymmetric Wind Expansion of an Idealized Simulated Tropical Cyclone by Vertical Wind Shear. Journal of the Atmospheric Sciences.https://doi.org/10.1175/JAS-D-25-0019.1 (论文链接：https://journals.ametsoc.org/view/journals/atsc/aop/JAS-D-25-0019.1/JAS-D-25-0019.1.xml)