垂直耦合可能是热带气旋生成的关键环节。最近一项研究探讨了正压环境下热带气旋胚胎的垂直耦合特征和机制，论文发表在《中国科学：地球科学》中/英文版2021年第3期。

在热带大尺度扰动系统中，为什么有的对流云团最终发展成为热带气旋（Tropical cyclone, TC），有的则未能发展成为TC？这里续写的TC榴莲生成的新故事，从TC垂直耦合特征和小尺度涡旋热塔（Vortical hot towers, VHTs）的垂直串接作用中寻找新的解释。

研究相关的论文题为：“热带气旋榴莲（2001）生成的垂直耦合特征和机制”，发表在《中国科学：地球科学》2021年第3期，由北京城市气象研究院张文龙博士、中国科学院大气物理研究所崔晓鹏研究员、国家海洋环境预报中心董剑希研究员联合撰写，通讯作者为张文龙博士。

研究采用数值模拟方法，并通过与前辈著名气象学家Montgomery相关研究结果对比讨论，揭示出即使在正压环境条件下，仍然存在对流层中低层槽（涡）系统的垂直耦合过程，小尺度VHTs在此过程中起到直接的垂直串接作用。

TC生成过程中的垂直耦合过程及其机制，是一项隐含在TC生成关键因子——弱的水平风垂直切变条件下的，重要但尚未被解答的基础科学难题。垂直耦合问题一直没有被给予针对性研究，其中可能原因之一是，以往的TC生成数值模拟试验，或是绝大多数在初始场构造轴对称涡旋的理想试验，或是少数从已经具有闭合的气旋性环流的热带低压时刻开始的实例试验，这些数值模拟都跳过了可能给模拟带来困难的垂直耦合阶段，也因此可能错过观察到TC生成垂直耦合特征的机会。

该项研究基于从具有非闭合环流的季风槽开始的TC生成实例模拟，成功观察到正压环境下TC胚胎的垂直耦合过程。研究指出，随高度向南倾斜的对流层中层槽线与低层槽线在VHTs的垂直串接作用下相向移动，实现垂直耦合。VHTs通过涡度收支的伸展项和扭转项实现风场的垂直耦合，通过潜热释放和高大云塔实现温度场和湿度场的垂直耦合。在VHTs的群体作用下，TC胚胎区发展成为暖热、近饱和并且具有强烈气旋性涡度的核心区。VHTs的轴对称化分布是TC生成的重要标志，在TC即将生成时，VHTs轴对称化过程与涡旋罗斯贝波可能存在伴随现象。实现了垂直耦合的TC胚胎可能是可以进一步向具有螺旋云带特征的热带风暴发展的真正胚胎。

这一研究丰富和深化了TC生成多尺度相互作用机制中关于小尺度VHTs作用的环节，对TC生成的基础理论研究具有重要意义。同时，也期待更多的个例研究来验证和完善相关认识。