日循环是自然界包括热带气旋（tropical cyclone；TC）的最基本变化过程。前人研究发现TC内部云雨结构有显著的日变化特征，其中高层云加深的信号由中心向外传播的特征最为显著（图1），称为日变化波动（diurnal pulse），其形成可能与重力波有关。TC云顶的日变化波动反映了TC内部结构的变化和对流的发展，因此，日变化波动的持续时间和强度可能与TC增强、减弱存在联系，但前人的相关研究并未探讨这一问题。

图1：2018年9月9日超强台风山竹逐三小时观测：(a)云顶亮温差异场, (b) 9月8-16日台风中心风速和气压随时间发展趋势（红色实心圆点为Diurnal Pulse发生日期，其大小与传播时间成正比，橙色阴影为急剧增强时期）

我实验室海洋-陆地-大气相互作用与全球效应创新团队利用较长时间序列（2001-2018年）的全球卫星红外资料（GridSat-B1），探究了TC云顶日变化波动与TC强度变化之间的关系。研究通过客观识别方法，提取出全球TC中具有显著传播特征的日变化波动事件（图1），并统计其与TC强度变化的关系（图2）。结果表明，TC增强速率与前24小时(或同步24小时)的云顶日变化波动事件的发生频率及时长呈现显著的正相关关系（图2a-d）。例如，急剧增强TC中较强日变化波动事件（时长9-15小时）的频率和持续时间明显高于缓慢增强或者减弱的TC。而台风增强之后的24小时，云顶日变化波动与TC强度变化无显著相关性（图2e-f）。这表明，高层冷云的剧烈日变化波动一定程度上是台风急剧增强的先兆信号。因此，冷云日变化波动对TC强度变化具有重要的指示意义，为TC强度变化研究提供了一个新的视角，同时也为TC强度预报提供了参考和借鉴。

图2：TC强度变化之前、期间和之后的24h内强度变化速率与日变化波动（pulse）发生频率（左）和持续时间（右）的关系