Cloud radiative feedback impacts early tropical cyclone (TC) intensification, but limitations in existing diagnostic frameworks make them unsuitable for studying asymmetric or transient radiative heating. We propose a linear Variational Encoder-Decoder (VED) to learn the hidden relationship between radiation and the surface intensification of realistic simulated TCs. Limiting VED model inputs enables using its uncertainty to identify periods when radiation has more importance for intensification. A close examination of the extracted 3D radiative structures suggests that longwave radiative forcing from inner core deep convection and shallow clouds both contribute to intensification, with the deep convection having the most impact overall. We find that deep convection downwind of the shallow clouds is critical to the intensification of Haiyan. Our work demonstrates that machine learning can discover thermodynamic-kinematic relationships without relying on axisymmetric or deterministic assumptions, paving the way towards the objective discovery of processes leading to TC intensification in realistic conditions.


翻译:云辐射反馈影响热带气旋早期增强,但现有诊断框架的局限性使其难以适用于非对称或瞬态辐射加热研究。我们提出了一种线性变分编码-解码器,用于学习真实模拟热带气旋中辐射与地表增强之间的隐藏关系。通过限制模型的输入,可利用其不确定性识别辐射对增强过程影响更为显著的时段。对提取的三维辐射结构的细致分析表明,内核深层对流和浅薄云系的长波辐射强迫均对增强有贡献,其中深层对流的总体影响最显著。我们发现浅薄云系顺风向的深层对流是“海燕”台风增强的关键。本研究证明,机器学习可在不依赖轴对称或确定性假设的前提下揭示热力学-运动学关系,为在真实条件下客观发现导致热带气旋增强的过程铺平道路。

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