臺風雲系產生的輻射效應對臺風的發展具有重要的影響。在臺風的發展階段，雲輻射效應能夠增大臺風內部的對流不穩定度👶🏽、促進二級環流，加快臺風的發展😂；而在臺風成熟期🧋，雲輻射效應可以增大臺風的眼墻雲傾斜度和內核尺寸🦬，減小徑向的渦度輸送，抑製臺風的發展。因此，模式對於臺風雲系以及相應雲輻射效應的模擬準確度對臺風模擬具有重要影響🤏🏽。
近日，我系碩士生羅恩旺（第一作者）在陳國興青年研究員（通訊作者）的指導下👩🏻🍼，以煙花（2021）臺風為例，分別使用NSA （Network-based Scale-Adaptive）雲量參數化方案和模式默認的XR (Xu-Randall)雲量參數化方案開展WRF模擬🥧，評估了NSA雲量方案對模式雲輻射效應及臺風路徑和強度模擬的影響，並揭示了雲垂直結構在其中的重要作用。其中🤳🏽，NSA雲量參數化方案是陳國興研究組基於CloudSat數據開發的一種基於神經網絡的尺度自適應雲量參數化方案（Chen et al., 2023；方案結構示意圖見圖1a）🌎。此前，高艷紅教授研究組已將該方案應用於青藏高原區域氣候模擬，發現NSA方案能夠顯著減小模擬中長期存在的冬季地表溫度冷偏差問題（Li et al., 2024）。
研究結果表明，在整個模擬階段，NSA方案模擬的臺風路徑都比XR方案偏東，更接近觀測結果（如圖1b所示），累計路徑誤差為XR方案的一半。NSA方案模擬的臺風強度在登陸前與XR方案差異不大，僅在登陸階段略大於XR方案結果。兩種方案在不同階段的強度和路徑差異與臺風的非對稱結構和階段性演變密切相關。首先，XR方案中眼墻雲雲量更大，產生了更強的長波雲輻射效應。這會增加大氣不穩定度並增強對流活動🐵。其次🏣，臺風東北象限更強的對流活動導致眼墻雲分布更為水平📿，NSA方案模擬的眼墻雲傾斜程度較小，長波雲輻射效應的水平加熱梯度更大⛴，這有助於增強次級環流和低層水汽輸送🐐。在登陸前階段，東北象限的不穩定度增強效應和次級環流增強效應相互抵消⛱🧑🏭，使得西南象限的不穩定度增強效應在臺風路徑變化中占主導作用🪐。該效應增大了XR方案在臺風西部的對流和潛熱釋放，從而使臺風路徑向西偏移。在登陸階段🍍，臺風整體雲量減少，雲輻射加熱效應有所減弱，西南象限的不穩定度效應不及東北象限的次級環流效應。該效應增大了NSA方案中臺風東部的對流和潛熱釋放，從而使臺風路徑向東偏移。
該研究成果以Effects of cloud vertical structure on the development of tropical cyclones: A case study based on In-Fa (2021) （Luo et al., 2025）為題發表在Atmospheric Research期刊上。
圖1. (a) NSA雲量參數化方案神經網絡結構示意圖❄️🤸🏿♂️；(b) 使用NSA（紅色）和XR（藍色）雲量方案模擬的臺風路徑與觀測結果（黑色）的對比。
論文信息：
Luo, E., G. Chen, W.-C. Wang, J. Feng, and Y. Gao, 2025: Effects of cloud vertical structure on the development of tropical cyclones: A case study based on In-Fa (2021). Atmospheric Research, 315, 107904, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2024.107904.
相關文獻👸🏿：
https://doi.org/10.1029/2022MS003415.
