《Tropical Cyclone Research and Review》：Opportunities for Advancing the Understanding and Prediction of Typhoons in the South China Sea with Multi-aircraft Missions: Super Typhoon Ragasa (2025)
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提供了一份关于进入超强台风拉加萨（2025）的飞机任务摘要，该台风是2025年季影响菲律宾和中国华南沿岸的最强台风。飞机任务发生在拉加萨接近香港时，香港天文台的挑战者飞机和亚太台风联合研究中心的金鹰飞机对该台风进行了联合任务，这标志着南海仅第二次出现此类双飞机
提供了一份关于进入超强台风拉加萨（2025）的飞机任务摘要，该台风是2025年季影响菲律宾和中国华南沿岸的最强台风。飞机任务发生在拉加萨接近香港时，香港天文台的挑战者飞机和亚太台风联合研究中心的金鹰飞机对该台风进行了联合任务，这标志着南海仅第二次出现此类双飞机任务。研究人员描述了这些飞机获得的独特测量数据，包括在拉加萨主眼墙和外眼墙之间的护城河区域以及外眼墙与螺旋雨带之间的深层下投式探空仪（dropsondes）数据。此外，还呈现了由下投式探空仪测量的表面风半径，以及这些数据与飞机任务约12小时后卫星测量结果的比较。飞机与卫星测量之间的时间间隔使得研究人员能够监测台风接近陆地时表面风的演变，这对预报员和风暴潮建模者而言是宝贵的观测资料。还基于与下投式探空仪观测的对比，对上海台风模型（Shanghai Typhoon Model, SHTM）风场进行了评估，识别了模型中潜在的偏差来源，并指出了改进模型的方法。以这些任务为指导，研究人员提出了更充分利用每架飞机互补能力的建议。这些建议包括优化协调采样，以在各象限和半径同时测量表面风，并提供在金鹰飞机原位微物理特性测量附近的下投式探空仪温度、湿度和气压廓线。还讨论了使用下投式探空仪和步进频率微波辐射计（Stepped Frequency Microwave Radiometer, SFMR）的复合数据集，以获得对热带气旋（tropical cyclone, TC）结构及其与强度变化和相关灾害（如风暴潮和降雨）关系的稳健、可量化的特征描述，从而为推进登陆热带气旋灾害和影响的预测提供途径。
**论文解读：双飞机任务推进南海台风理解与预测——以超强台风拉加萨（2025）为例**
**研究背景**
热带气旋（tropical cyclone, TC）活动在西北太平洋最为活跃，中国、日本、菲律宾等国家经常面临登陆台风的强风、极端降雨和破坏性风暴潮等灾害。为改进台风预报并理解其路径、强度、结构及灾害的物理过程，多个国家发展了利用空中平台观测台风的项目，如台湾地区的DOTSTAR、香港天文台的侦察任务、中国的EXOTICCA（沿海区域台风强度变化试验）及日本的T-PARCII。这些项目通过同化下投式探空仪（dropsonde）和飞行层数据，提升了台风路径和降雨预报，并提供了对台风边界层和上层暖心结构的独特见解。在中国，亚太台风联合研究中心（AP-TCRC）、上海台风研究所（STI）和香港天文台（HKO）合作开展EXOTICCA野外试验，主要目标是研究台风临登陆前、登陆期间和登陆后的结构与强度变化过程。该试验利用多种观测平台，包括地面固定和移动双偏振多普勒雷达、激光雷达、风廓线仪、自动气象站和雨滴谱仪，以及空中平台如金鹰350（King Air 350）飞机（由AP-TCRC运营）和庞巴迪挑战者605（Challenger 605）飞机（由香港政府飞行服务队与HKO合作运营）。金鹰飞机搭载步进频率微波辐射计（Stepped Frequency Microwave Radiometer, SFMR）、垂直指向Ka波段降水雷达和微物理探头；挑战者飞机搭载机载垂直大气廓线系统（AVAPS），使用GPS功能的下投式探空仪。
**现存问题与开展研究的原因**
尽管已有单飞机任务，但双飞机同时或近同时任务在南海极为罕见。2024年台风“潭美”首次实现了双飞机任务，而2025年超强台风“拉加萨”（Ragasa）期间再次进行。拉加萨是2025年季最强台风，经历了眼墙替换周期。双飞机任务提供了利用每架飞机互补能力（挑战者提供下投式探空仪廓线，金鹰提供SFMR、反射率和云微物理测量）的机会，但如何优化协调采样、充分利用这些数据以推进对台风结构、强度变化及相关灾害（如风暴潮、降雨）的理解和预测，仍是关键问题。
**研究内容与结论**
研究人员描述了2025年9月23日00 UTC至12 UTC（当地时间8:00至20:00）期间，HKO挑战者和STI金鹰飞机对超强台风拉加萨进行的四次任务（C1、C2、KA1、KA2）。C1任务主要在外眼墙（EW2）与螺旋雨带（RB1）之间释放下投式探空仪，C2任务主要在内外眼墙之间的护城河区域释放。通过分析这些探空仪廓线，研究人员比较了不同区域的热力学和动力学结构。此外，研究人员利用合成孔径雷达（SAR）卫星过境数据（1025 UTC）与飞机任务约5-8小时前的下投式探空仪表面风测量进行比较，发现飞机测量风弱于SAR数据，表明风场在临登陆前可能扩大。研究人员还评估了上海台风模型（SHTM）的模拟风场，发现模型模拟的RMW（半径约50-60 km）远大于SAR观测的RMW（11海里），导致C2任务期间模型风速正偏差（3.29 m s
-1），指出模型分辨率（9 km网格）是偏差来源之一。最后，研究人员提出了优化协调采样（如让金鹰采样西南和西北象限外缘，挑战者集中东北和西北象限的三维风场）、微物理协同测量（金鹰在挑战者下投探空仪附近进行螺旋上升）以及利用多年下投式探空仪数据库（2016-2025年共583个探空仪）进行复合统计研究等未来方向。
**主要技术方法**
本研究采用的技术方法包括：（1）双飞机协同外场观测：挑战者飞机释放GPS下投式探空仪，获取从飞行层至海面的风、温度、湿度和气压廓线，数据经NCAR ASPEN软件处理；金鹰飞机搭载SFMR获取天底方向表面风速，Ka波段雷达获取垂直反射率，微物理探头获取云降水粒子谱。（2）卫星遥感对比：利用SAR（合成孔径雷达）过境数据（1025 UTC）获取高分辨率（100 m以下）表面风场结构，与飞机任务下投式探空仪表面风测量进行时间差对比。（3）数值模式评估：以SHTM（上海台风模型）的9 km网格、56层eta坐标模拟，初始化于2025年9月23日00 UTC，采用Thompson微物理方案、多尺度Kain-Fritsch积云参数化、RRTM辐射方案、Noah陆面模型和YSU边界层方案，将模拟风场与下投式探空仪观测进行逐点比较，计算偏差并分析原因。样本队列来源为2025年南海超强台风拉加萨。
**研究结果**
**a) 外眼墙附近的深层动力学和热力学结构**
通过分析C1任务中探空仪A和B的垂直廓线，发现探空仪A（位于RB1内缘）在600 hPa以下存在干燥和增温层，指示下沉运动，对应层状降水；探空仪B（位于EW2外缘）在725 hPa以下出现饱和并伴随低空急流，表明进入外眼墙核心。C2任务中探空仪C和D（位于EW2内缘）在700-550 hPa出现低于饱和的中层干燥层，反映护城河区域较外眼墙外侧更高海拔的下沉，且探空仪D也遇到低空急流。此外，西北象限（探空仪B和C）的中层风速（约10 m s
-1）显著强于西南象限（探空仪D），与风暴向西-西北方向移动时前右象限风速最强的认知一致。
**b) 表面风半径评估与卫星反演比较**
SAR图像于1025 UTC显示拉加萨表面风场细节，RMW为11海里，64、50、34节风半径分别为105、123、131海里。将C1和C2任务（约5-8小时前）的下投式探空仪表面风数据与SAR径向廓线对比，发现大部分探空仪测量值低于SAR值，表明风场在临登陆前约6小时内可能扩大，对预报员具有重要指示意义。
**c) 数值模式评估**
将SHTM模拟风场与C1和C2任务下投式探空仪观测逐点比较，C1任务模型风速呈轻微负偏差（-1.38 m s
-1），而C2任务呈较大正偏差（3.29 m s
-1）。通过分析模拟的RMW（约50-60 km）远大于SAR观测的RMW（11海里），以及模拟风场Hovm?ller图显示RMW在00-18 UTC保持稳定，研究人员指出正偏差主要源于模型预估的涡旋尺寸过大，可能与9 km网格分辨率及初始化时间有关，并建议采用更高分辨率（如1-2 km）版本以改进。
**讨论与结论**
讨论部分强调，本研究为单次案例，且下投式探空仪和SFMR测量数量有限并局限于特定象限，因此许多结论仍具推测性。通过优化协调采样（如使金鹰飞机覆盖西南和西北象限外缘，挑战者覆盖东北和西北象限的三维结构）、开展微物理协同测量（金鹰飞机在挑战者下投探空仪附近进行螺旋上升，获取温度、湿度廓线以分析混合相降水）以及利用多年积累的583个下投式探空仪和SFMR测量进行复合统计分析（以RMW、风暴移动和垂直风切变归一化），可更稳健地量化台风结构及其与强度变化的关系。此外，飞机观测数据可用于评估和改进数值模式，减小偏差。这些进展将显著推进对登陆台风灾害与影响的理解和预测。
研究结论：拉加萨是2025年季南海最强台风，也是连续第二年南海出现双飞机任务。双飞机任务提供了更大的空间和时间覆盖，以及原位微物理和热力学场测量，为继续开展此类任务提供了充分理由。随着飞行机组成员经验的积累，未来将能更充分利用每架飞机的互补能力。观测数据可用于评估模式性能，识别偏差并改进模式配置。这些飞行剖面的改进，结合复合分析研究和持续模式评估，将显著推进对高影响热带气旋的理解和预测。
