台风内部结构的研究历来是学者们所关注的热点内容.通过观测资料和数值模拟等方法对台风生命时期不同阶段的结构特征进行分析研究，有助于改进我们对台风内部结构的认识，提高台风路径、强度和结构的预报.Molinari和Vollaro(1990)，Molinari等(1995)的研究发现，台风内部结构对台风强度的变化有着相当重要的影响.Kossin和Sitkowski(2012)认为要提高对台风强度变化的预测能力，需要我们不断提高对台风结构的认知.一般而言，台风整个生命史的一大半都处在海洋上，因而对台风在海上的结构变化研究尤为重要.但是由于各种条件的限制，对台风的观测大多局限于登陆前后，在海上阶段的研究较少.

近些年飞机观测、天气雷达、卫星等技术的迅速发展，为台风的研究提供了更多高时空分辨率的观测资料，而飞机和卫星等观测手段可以直接观测海上台风的结构特征，使我们对海上台风结构的研究取得了很大进展.学者们使用飞机观测、雷达和卫星等资料对台风结构的研究表明台风中的较大垂直风切变以及快速移动产生的非对称结构是导致台风快速增强的重要原因(Nguyen and Molinari, 2012)，同时对流爆发、上升气流等因素与台风的快速增强也存在一定关联(Rogers，2010；Kieper and Jiang, 2012；Rogers et al., 2015).其他研究也发现，暖核大小以及高度的差异也与台风强度变化有关(Stern and Zhang, 2016；Komaromi and Doyle, 2017). Stevenson等(2014)通过闪电数据、机载多普勒雷达等观测资料分析了2010年台风Earl快速加强出现之前的结构变化.从闪电观测角度，发现了闪电的爆发和台风结构以及强度的变化存在直接关联，也反映了台风结构在台风强度变化中的重要性.

台风边界层能够传输海气之间的动量、热量和水汽，这种能量的传输对于台风的发展和增强具有十分重要的作用.因此，对台风边界层结构的研究就尤为关键(Ooyama，1969；Emanuel，1986).目前对海上台风结构的观测和研究，特别是边界层范围内结构的研究，比较好的一种手段就是通过飞机观测投放高垂直分辨率的GPS下投式探空仪来研究.国外很早就将这项技术应用到飓风观测和研究之中，Schneider和Barnes(2005)使用美国国家海洋和大气管理局(NOAA)提供的WP-3D飞机投放的下投式探空仪资料分析了1998年飓风Bonnie在登陆时的动力和热力结构，发现登陆时向岸气流和离岸气流不同特性使得飓风低层存在热力结构和动力结构不对称的现象，并且这种不对称结构在10 m高度处最明显.Barnes(2008)使用下投式探空仪数据分析了1998年的Bonnie，Mitch和2001年Humberto这三个飓风的结构，并且在靠近飓风眼墙附近的低云和云下气层发现了3种非典型的热力结构.学者们通过下投式探空仪资料的研究发现，飓风的强度变化与边界层动力结构和热力结构有很大的联系(Kepert, 2006a, 2006b；Montgomery et al., 2014).Zhang等(2017)通过2014年飓风Edouard中投放的下投式探空仪资料，发现飓风边界层的热力结构以及对流的非对称性和飓风强度变化有关.但是目前利用下投式探空仪资料对台风边界层的研究主要集中在大西洋海域，而对于西太平洋海域这个台风发生最为频繁的地区只有较少相关的研究(Sanger et al., 2014；Ming et al., 2015).Sanger等(2014)使用下投式探空仪等资料对2008年超强台风Jangmi内核边界层结构进行了分析，发现在最大风速半径附近存在超梯度风.Ming等(2015)通过西太地区6个台风总共438个下投式探空仪，比较了西太平洋台风和大西洋飓风边界层动力和热力结构的差异，结果表明西太地区台风具有更厚的入流层，以及更加温暖潮湿的热力结构特征.

国内在对台风结构的研究方面，由于观测资料较少，对于海上台风多是利用卫星资料进行研究，如赵姝慧和周毓荃(2010)利用FY-2C静止卫星等多种卫星资料分析了台风“艾云尼”的发展演变过程以及结构特征，发现台风云系中各种微观物理量的浓度对分析台风降水的变化具有一定的帮助.严卫等(2013)利用CloudSat卫星资料定量分析了大西洋地区飓风的云、降水和热力结构在不同阶段的特征，发现飓风在成熟阶段和发展、消亡阶段具有不同的结构特征.除了卫星资料，雷达资料也比较多的被应用于台风结构的研究方面，但是由于观测条件的限制，局限于台风登陆前后.周海光(2010)利用多普勒天气雷达同步观测资料，对2007年台风“韦帕”的两条螺旋雨带的三维精细结构进行了分析，发现两条雨带在结构上相似的同时也存在差异.张勇等(2011)利用组网天气雷达资料反演了2009年台风天鹅的三维风场结构，发现其低层不全是入流，径向环流在同一高度上存在差异.卫星资料和多普勒雷达在台风边界层结构的观测上，都有一定的局限性.相比而言，下投式探空仪能够得到海上台风边界层更细致的结构，但是国内使用下投式探空仪资料的研究还较少.彭犁然和舒守娟(2010)利用DOTSTAR (Dropsonde Observations for Typhoon Surveillance near the Taiwan Region)资料对2005年台风“龙王”不同发展时段的动力、热力结构进行了分析，发现前后两次观测到的结构存在差异.舒守娟等(2011)使用DOTSTAR下投式探空仪观测资料，比较了2005年台风“海棠”两次观测时段的动力及热力结构差异，结果表明两次观测的结构差异明显，并且台风的非对称结构与垂直风切变有关联.

目前而言，在西太平洋地区对台风边界层精细结构的研究还是不够，特别是对于超强台风在其生命史内不同发展阶段结构的变化特征研究还十分缺少，本研究就是为了填补这一空白.本文选取西太平洋2008年第15号超强台风蔷薇，目的是以下投式探空仪资料为主，并且结合卫星云图，对其海上生命期阶段的边界层动力结构和热力结构特征进行分析，并且对比台风蔷薇(2008)在不同时期的结构差异.

本文使用的下投式探空仪资料来自于T-PARC (THORPEX Pacific Asian Regional Campaign)/TCS08(Tropical Cyclone Structure 2008)计划，这个项目是在2008年开展针对西太平洋海域，旨在提升高影响天气事件的预报能力，并且为西太平洋台风内部结构的研究提供数据支持.关于这个计划的详细介绍，可以参考Parsons等(2008)以及Elsberry和Harr(2008).

下投式探空仪下落高度大概在3000 m左右，在下落过程中自身每0.5 s记录一次环境的气压、温度和相对湿度，垂直分辨率在5 m左右，从投放到下落到海面的时间大约为5 min，仪器记录得到的气压、温度、湿度和风速的误差分别小于1.0 hPa，0.2 ℃，5%和0.5 m·s^-1 (Hock and Franklin, 1999).位势高度是使用气压、温度和相对湿度的值，通过流体静力学方程算出来的.下投式探空仪所处的位置(经纬度和海拔高度)和风速大小以及方向(u, v, w)是通过从仪器上接收的GPS导航信号得到的.使用这些数据可以算出需要用到的比湿、假相当位温、径向风以及切向风来研究台风内部的热力结构和动力结构.由于这些探空仪上都使用了新型的气压、温度、湿度传感器，相比传统探空仪器具有更好的精度和准确度.在这些数据被使用之前，通过美国国家大气研究中心(NCAR)提供的ASPEN(Atmospheric Sounding Processing Environment)对数据进行了质量控制，删除存在明显问题的记录数据，确保了数据的质量.

由美国空军(USAF)的C-130飞机和海军研究实验所(NRL)的P-3飞机在台风蔷薇(2008)生命史中一共执行了6次飞行任务，总共投放了119个下投式探空仪，其中C-130飞机进行了4次飞行，投放总计83个，P-3飞机进行了2次飞行，投放总计36个(具体信息见表 1).

表 1 Table 1

表 1 下投式探空仪投放时段和个数 Table 1 Launch time and number of dropsondes Aircraft Start Time (UTC) Finish Time (UTC) Number of Dropsondes C-130 21:07 25 Sep 01:44 26 Sep 27 C-130 04:55 26 Sep 06:24 26 Sep 6 C-130 10:16 26 Sep 11:31 26 Sep 6 C-130 03:18 27 Sep 10:22 27 Sep 44 P-3 21:46 24 Sep 00:43 25 Sep 18 P-3 22:49 26 Sep 02:25 27 Sep 18

表 1 下投式探空仪投放时段和个数 Table 1 Launch time and number of dropsondes

卫星资料使用的是日本多功能运输(MTSAT)卫星红外(IR1)通道数据，以小时为单位画出飞机投放下投式探空仪时段的台风蔷薇(2008)的云顶亮温(TBB)图，并且在图中标注下投式探空仪的个数和投放位置，通过下投式探空仪位置和由其记录数据得到的热力结构和动力结构曲线综合分析.

由于卫星数据是每小时一次，为了比较同一次飞行投放时间相近的不同探空仪观测到的台风动力和热力结构差异，本研究中将观测时段以小时划分.首先画出各个时段的卫星云图，然后将该小时内投放的下投式探空仪按照先后顺序在图上标出投放点的位置，并且在图上也标出台风中心的位置和台风的移动路径.

台风路径的获取来自于联合台风预警中心(JTWC)提供的6 h间隔台风最佳路径(best track)资料，而台风中心位置是根据最佳路径资料中的经纬度插值得到.而在计算每个探空仪记录到的切向风(V_t)和径向风(V_r)时，同样先依据最佳路径资料，由相邻两点间的经纬度，得到台风的移动速度和移动方向.由实际根据探空仪记录数据得到的切向风和径向风减去台风的移动速度，就得到相对台风移动方向的切向风和径向风，并且在本文后面分析中使用的都是相对台风移动方向的切向风和径向风.

在计算边界层高度时，本文使用的方法参照Zhang等(2011)和Ming等(2014)的研究，将边界层高度分为动力边界层高度和热力边界层高度.动力边界层高度的计算有两种方法：一种是切向风曲线中将3000 m以下的最大风速所在高度定为动力边界层顶；另外一种则是在径向风曲线中将最大径向入流1/10大小的风速所在高度定为动力边界层顶.热力边界层高度同样有两种确定边界层顶位置的方法，都是根据虚位温的垂直分布来确定的.第一种是∂θ_v/∂z=0.3 K/100 m高度确定为边界层顶，第二种是算出150 m以下的平均θ_v值，将150 m以上高度处θ_v与其相差为0.5 K的高度定为边界层顶，其中温度曲线使用第二种方法确定边界层高度.

台风蔷薇是2008年太平洋第15号台风，也是当年太平洋台风季最强大的热带气旋.根据JTWC的最佳路径资料，该台风9月23日12时(世界时)成为热带低压(TD)，在之后迅速增强，并且朝西北方向移动.而在25日06时(世界时)达到热带气旋(TC)的强度，此时最佳路径资料记录的平均风速达到33 m·s^-1，中心气压974 hPa.台风蔷薇(2008)在27日00时(世界时)达到超强台风(ST)级别，此时风速达到69 m·s^-1，中心气压922 hPa. 陈联寿(2010)指出热带气旋强度和结构变化可以归结为三个方面的原因：(1)环境大气强迫作用如环境风切变、高空气流辐散场、低层水汽输送和涡块合并等；(2)内部中小尺度天气系统(眼墙、螺旋雨带、强对流、飑线、龙卷、中尺度切变线等)的动力作用；(3)海洋强迫作用(如海洋热容量和海表温度变化，海气相互作用等).由JTWC的最佳路径资料得到的蔷薇(2008)移动路径图 1，可以看到，台风蔷薇(2008)从热带低压(绿色线)快速发展最终成为超强台风(红色线)，这个发展阶段也就是台风快速增强的过程并且伴随着结构的变化.Sanger等(2014)的研究中指出，台风蔷薇(2008)内核中的旋转对流是导致其快速增强的一个重要因素，这项因素在以上台风强度变化的三个方面中属于第二个方面.

图 1

Fig. 1

图 1 超强台风蔷薇(2008)移动路径 不同颜色的线表示台风不同强度，绿色、黄色、品红和红色分别代表热带低压(TD)、热带风暴(TS)、热带气旋(TY)和超强台风(ST)；点线表示6次飞行，蓝色和绿色分别对应C-130和P-3飞机. Fig. 1 Track of super typhoon Jangmi (2008) Lines of different colors represent different intensity of typhoon. Green, yellow, magenta and red lines respectively represent tropical depression (TD), tropical storm (TS), tropical cyclone (TY) and super typhoon (ST). Dotted lines indicate six flights, with blue and green corresponding to the C-130 and P-3 aircraft, respectively.

表 1列出的6次飞行也在图 1中所标出(蓝色和绿色虚线)，因而这6次飞行又可以分成3个时段，即9月24日21时46分到25日0时43分(世界时)为第一阶段，包含一次P-3飞行，根据图 1，此时台风Jangmi处于热带风暴阶段.25日21时07分到26日11时31分为第二阶段，包含3次C-130飞行，此时台风处于热带气旋阶段.26日22时49分到27日10时22分为第三阶段，包含一次P-3和一次C-130飞行，蔷薇(2008)在第三阶段内大部分时间都处于超强台风阶段.使用JTWC的最佳路径资料画出台风蔷薇(2008)气压风速随时间的变化(图 2)，并在图中标注了6次飞行所处的时间段位置.第一阶段，台风强度为28 m·s^-1左右，气压在980 hPa左右(图 2)，此时台风气旋性环流较弱，也没有形成明显的眼区和闭合的眼壁(图 3a)，此阶段还处于台风的初始形成阶段.第二阶段，台风强度为45~55 m·s^-1，气压960~945 hPa(图 2)，台风气旋性环流增强，形成闭合的眼区和眼壁，眼壁和外围雨带开始分离(图 3b、3c)，将第二阶段定为台风的发展阶段.第三阶段，台风强度大约为70 m·s^-1，气压在920 hPa左右(图 2)，达到超强台风的强度；台风眼壁内强对流覆盖范围增大，眼壁也和外围雨带完全分离(图 3d)，第三阶段为台风的成熟阶段.

图 2

Fig. 2

图 2 超强台风蔷薇(2008)气压风速变化曲线 不同颜色的竖线表示6次飞行观测时段；数字1、2、3对应上文的三个阶段. Fig. 2 Variation curves of pressure and wind speed of super typhoon Jangmi (2008) The vertical lines of different colors represent six flight observation periods; numbers 1, 2, 3 correspond to the three stages (see text).

图 3

Fig. 3

图 3 超强台风蔷薇(2008)不同时期卫星云图 (a)第一阶段; (b)和(c)第二阶段; (d)第三阶段.色标表示云顶亮温(TBB)值；品红实线表示台风移动路径，白色圆圈代表台风中心的位置. Fig. 3 Satellite images of super typhoon Jangmi (2008) in different periods (a) Stage 1, (b) and (c) Stage 2, (d) Stage 3. Color bar represents the blackbody temperature (TBB) value. Magenta solid line represents typhoon′s track. White circle is the location of the typhoon center.

为了分析台风蔷薇(2008)的边界层动力和热力结构特征，我们绘制出了3个观测阶段内总计119个下投式探空仪切向风、径向风、温度、比湿和假相当位温的垂直分布曲线.总体上来看，各变量在不同的阶段具有类似的垂直变化规律.因此，在本节中我们主要关注邻近时刻投放的探空仪，比较不同水平位置与结构之间的关系.

以C-130飞机在世界时9月26日01时和27日08时内投放的6个下投式探空仪为例，这两个时次台风蔷薇(2008)分别处于第二和第三阶段，其TBB云图以及6个探空仪的投放位置如图 4a和4b所示.两个时次6个下投式探空仪的投放位置都处于眼壁中，投放按照123和456的顺序，1到3号以及4到6号探空仪投放位置与台风中心(图 4a中白色圆圈)的距离越来越远.6个探空仪切向风(图 4c、4d)垂直分布大体一致，都是随高度增加切向风先增大后减小.从水平分布来看，当下投式探空仪所处位置距离台风中心越来越远，切向风风速也会相应减小.500 m高度处，图 4c上1、2号探空仪切向风风速达到40 m·s^-1，而距离中心最远的3号探空仪只有不到30 m·s^-1；图 4d中距离中心最近的4号探空仪切向风风速大约为65 m·s^-1，而风速最小的6号探空仪只有35 m·s^-1.这里的动力边界层高度是按照上文的3000 m以下的最大切向风风速所在高度定义的，因而同样可以看出：1号探空仪到3号探空仪，边界层高度依次为570 m，1170 m，1280 m；4号到6号探空仪，边界层高度依次为410 m，800 m，810 m.即通过下投式探空仪切向风曲线计算得到的动力边界层高度在台风中的分布与台风中心的距离成正比.

图 4

Fig. 4

图 4 台风蔷薇(2008)世界时9月26日01时和27日08时(a)和(b)卫星云图；(c)和(d)两个时次6个下投式探空仪的切向风曲线 (a)(b)中蓝色圆圈和数字123表示下投式探空仪的投放位置和顺序; (c)(d)中虚线表示边界层高度. Fig. 4 (a) and (b) Satellite cloud images of typhoon Jangmi (2008) at UTC time 01 o′clock 26 September and 08 o′clock 27 September; (c) and (d) Tangential winds of six dropsondes at the two times Blue circles and numbers 123 in (a) (b) indicate the locations and order of the dropsondes, and the dashed line in (c) and (d) represents the boundary layer height.

这里同样用上部分动力结构讨论中的6个下投式探空仪分析台风蔷薇(2008)的边界层热力结构特征.水平分布来看，两个时次不同位置的3个探空仪的温度曲线数值较为接近；而从单个探空仪的温度曲线垂直分布，在500 m以下或者边界层范围之内，温度的垂直递减率较大，大约可以达到0.75 ℃/100 m，500 m以上温度的垂直递减率较小，只有0.4 ℃/100 m左右.边界层顶高度为界上下两个区域的温度递减率存在差异，边界层内温度递减率更大(图 5a、5b).1到3号探空仪投放位置的边界层高度分别为340 m，390 m，630 m(图 5a)，4到6号边界层高度分别为260 m，540 m，500 m(图 5b).除了5号6号探空仪边界层高度接近，其他都保持一致规律，总体上边界层高度和探空仪与台风中心的距离远近相对应.热力边界层高度中得出了和动力边界层相似的结论，即热力边界层高度的分布也是与距台风中心的远近成正比.通过26日和27日两次观测对动力和热力两种不同定义的边界层高度的分析结果可以得出，距离台风中心越近，边界层高度越低，这与Zhang等(2011)和Ming等(2015)飓风以及台风的合成结果一致.

图 5

Fig. 5

图 5 台风蔷薇(2008)9月26日01时(世界时)(a)卫星云图以及(b)该时段3个下投式探空仪的温度曲线 Fig. 5 (a) Satellite cloud images of typhoon Jangmi (2008) at UTC time 01 o′clock 26 September. (b) Temperature curves of the three dropsondes during this period

除了以上温度和切向风的特征，在假相当位温曲线中还发现了一种可能与径向风有关联的现象.以C-130飞机在9月25日22时19分(世界时)和26日01时44分(世界时)投放的2个下投式探空仪为例.这两个探空仪的假相当位温虽然整体上随高度升高而降低(图 6a)，但是存在一些θ_se随高度升高(∂θ_se/∂z>0)的情况.第一个探空仪可以看到在100~200 m，350~700 m和1500~2000 m 3个范围内出现明显的∂θ_se/∂z>0(蓝色线)；第二个探空仪在200 m左右，400~550 m和1700~2000 m处也同样出现了这种现象(红色线)，即在低层出现θ_se递减率与一般规律(∂θ_se/∂z < 0)相反的现象，θ_se在这个范围内出现一个极大值.

图 6

Fig. 6

图 6 台风蔷薇(2008)9月25日22时19分(世界时)和26日01时44分(世界时)两个下投式探空仪的(a)假相当位温曲线和(b)径向风曲线 Fig. 6 Two dropsondes of typhoon Jangmi (2008) at UTC time 22 : 19 25 September and 01 : 44 26 September. (a) Equivalent potential temperature curves. (b) Radial wind curves

对照它们各自的径向风曲线(图 6b)，可以看到第一个探空仪(蓝色线)径向风风速等于0的高度大约为500 m，即从此高度开始径向风从径向流入转变成流出；第二个探空仪大约为650 m.相比∂θ_se/∂z>0的高度，径向风风向改变的区域可以与之较好的对应，猜测θ_se递减率的改变和θ_se极大值的出现的现象与径向风风向的改变存在关联.而在其他高度上(100~200 m，1500~2000 m)出现(∂θ_se/∂z>0)，虽然没有发生径向风风向的变化，但是可以看出对应高度上径向风的垂直梯度发生了变化.在100~ 200 m处径向入流速度减小，1500~2000 m处径向出流速度增大；也就是∂θ_se/∂z>0同样和∂V_r/∂z>0对应，这和Barnes(2008)通过下投式探空仪对大西洋飓风的热力结构的研究中发现的现象一致.对θ_se曲线中出现的这种现象，我们推测它形成的原因可能是：靠近台风眼区区域的θ_se值较高，当径向风转为流出时，有从高θ_se区域到低θ_se区域流向的气流；或者∂V_r/∂z>0(即入流减小或者出流增大时)，该位置的θ_se会比其他高度更接近眼区的值，使局地θ_se暂时升高的现象.

从云图上大致可以看到本文所用的119个探空仪绝大部分位于眼壁和雨带中，这里对这些探空仪出现∂θ_se/∂z>0的次数做了统计.在一共119个探空仪假相当位温曲线中，出现明显的∂θ_se/∂z>0一共有261次，其中在它们的径向风曲线对应高度上流向发生改变或者∂V_r/∂z>0共有225次，占比86.21%.因此，假相当位温曲线中∂θ_se/∂z>0的出现与径向风的变化存在密切的关系.

本文在第2节对超强台风蔷薇(2008)的强度发展变化做了介绍，并且根据已有观测资料的分布，将观测时段分为3个阶段(图 2).从不同阶段的云图中(图 3)，可以看出台风蔷薇(2008)发展的不同时期结构显然有明显的差异.而在这里为了进一步分析台风强度变化对台风结构的影响，选择第一和第三阶段这两个台风强度差异很大的时段，将两个时段下投式探空仪观测资料得到的温度、比湿、假相当位温以及径向风和切向风曲线进行对比分析，按照动力和热力两个方面的结构进行对比和讨论.

在动力结构方面，分别在第一阶段和第三阶段选取P-3飞机在9月24日22时47分(世界时)和9月27日0时57分(世界时)投放的两个下投式探空仪.第三阶段的探空仪(图 7中红色线，以下称2号探空仪)，相比第一阶段的(图 7中蓝色线，以下称1号探空仪)，在同一高度上低层流入层的径向流入速度显著增大.第三阶段投放的2号探空仪记录的最大径向速度达到15 m·s^-1，而1号探空仪的径向流入速度最大值只有3 m·s^-1(图 7a).并且从第一阶段到第三阶段流入层的厚度也有所增加，径向流入速度为0的高度从约350 m提高到约1200 m.而对于切向风速而言，整体来看各个高度上都是第三阶段的2号探空仪观测到的切向风速更大；2号探空仪记录的最大值大约有42 m·s^-1，1号探空仪的切向风最大值仅有26 m·s^-1.因此，台风蔷薇(2008)从第一阶段的热带风暴增强到超强台风之后，在动力结构方面发生了显著的变化.台风切向风速在各个高度都有明显增加，气旋性环流增强；低层的径向流入也有很大增强，流入层厚度增大.

图 7

Fig. 7

图 7 台风蔷薇(2008)第一阶段和第三阶段两个下投式探空仪的(a)径向风曲线和(b)切向风曲线对比 蓝色线表示的1号探空仪来自第一阶段，红色线表示的2号探空仪来自第三阶段. Fig. 7 Comparison of (a) radial wind curves and (b) tangential wind curves of two dropsondes in the first and third stage of typhoon Jangmi (2008) The blue line represents the sonde 1 from the first stage, and the red line represents the sonde 2 from the third stage.

热力结构方面，同样使用上文动力结构对比中的两个探空仪，对比第一和第三阶段台风温度、比湿和假相当位温之间的差异(图 8中1号和2号探空仪).探空仪观测到的结果显示，台风蔷薇(2008)第三阶段相比第一阶段，在台风内部区域各个高度上比湿(图 8a)和假相当位温(图 8b)，都有明显的增加(特别是靠近海面的区域)；近海面处，同一高度上第三阶段与第一阶段假相当位温之差可达到5 K，比湿之差1 g·kg^-1.而温度方面(图 8c)，两个阶段之间的差异没有比湿和假相当位温的大，第三阶段相比第一阶段只是略有升高.总的来说，台风蔷薇(2008)从阶段一到阶段三，台风强度增强之后，台风内部区域内的温度、比湿以及假相当位温相对于强度较弱第一阶段都有一定程度的升高.温度的小幅升高从侧面说明了台风暖心结构的增强；比湿和假相当位温都是和湿度相关的量，它们的大幅升高可以说明台风在发展和移动过程中不断从海表面获得能量，成熟阶段的台风与之前的阶段相比具有更大的能量.

图 8

Fig. 8

图 8 台风蔷薇(2008)第一阶段和第三阶段两个下投式探空仪的(a)比湿曲线，(b)假相当位温曲线和(c)温度曲线对比 蓝色线表示的1号探空仪来自第一阶段，红色线表示的2号探空仪来自第三阶段. Fig. 8 Comparison of (a) specific humidity curves, (b) equivalent potential temperature curves and (c) temperature curves of two dropsondes from the first and third stages of typhoon Jangmi (2008) Blue line represents the sonde 1 from the first stage, and the red line represents the sonde 2 from the third stage.

本文使用下投式探空仪资料结合卫星云图，对2008年15号超强台风蔷薇(2008)边界层的热力和动力结构进行分析，并且对其生命史中两个不同阶段的热力和动力结构特征进行对比，得出了以下结论：

(1) 对于动力结构：在探空仪所观测的眼壁区域内，垂直分布上切向风随高度增加先增大后减小.水平分布上，当探空仪位置距离台风中心越远，切向风风速越小；另外动力边界层高度与距台风中心的远近成正比.

(2) 对于热力结构：不同位置的温度曲线较为接近，从温度的垂直分布来看，温度递减率可以按照边界层高度划分为两种，边界层范围内的温度递减率更大，而边界层以上温度递减率较小；同样热力边界层高度也与距台风中心的远近成正比.用动力和热力两种方法计算得到的边界层高度得到了相似的结论：距离台风中心越近，边界层高度越低.

(3) 在假相当位温曲线中，除了整体上有着随高度升高而降低的特点，在某些观测中发现在某些高度上存在θ_se随高度升高(∂θ_se/∂z>)的现象，θ_se在这个范围内出现一个极大值.这种θ_se递减率的改变与径向风从流入转变到流出以及∂V_r/∂z>0出现的高度能够比较好的对应.推测这种现象的存在可能是因为靠近台风眼区域的θ_se值较高，当径向风向或者风速发生这种变化时，该位置的θ_se相比其他高度会更接近台风中心区域，θ_se暂时升高.

(4) 超强台风蔷薇(2008)在强度不同的两个阶段，动力和热力结构有显著的差异.从强度较弱的第一阶段增强到超强台风时期的第三阶段，同一高度上，切向风和径向风均有明显增大的趋势，台风的气旋性环流增强，并且流入层的厚度有所增加；台风内部区域的温度、比湿以及假相当位温相对于强度较弱前一阶段都有上升的趋势.台风在发展过程中不断从海表面获得能量，成熟阶段的台风具有更大的能量.通过台风两个阶段动力和热力结构对比，得出台风强度增强之后，风速(包括切向风和径向风)、湿度、温度和假相当位温这些物理量都会增大.所以在实际观测中发现这些动力学和热力学物理量有增大趋势时，也就在一定程度上预示着台风的增强，对于台风强度的预报具有一定的借鉴意义.

由于云图的分辨率较低，无法完全准确的分辨各个下投式探空仪在台风内部的具体位置，并且下投式探空仪资料的时空覆盖不均匀，并且部分投放位置距离台风中心较远，不能得出台风内部各区域内更细致的结构特征.相信在未来研究中利用时空分辨率更高的观测资料，能更进一步的分析台风内部更加精细的动力和热力结构特征.