结合2015年第1509号超强台风"灿鸿"期间在杭州九堡大桥的现场实测数据,基于WRF(weather research and forecasting)和LES(大涡模拟)的台风多尺度耦合数值模拟方法,重现了台风"灿鸿"的中小尺度发展演化过程,并对九...结合2015年第1509号超强台风"灿鸿"期间在杭州九堡大桥的现场实测数据,基于WRF(weather research and forecasting)和LES(大涡模拟)的台风多尺度耦合数值模拟方法,重现了台风"灿鸿"的中小尺度发展演化过程,并对九堡大桥周边台风风场进行多尺度精细化模拟;以多项式插值的方式解决疏网格向密网格的背景风场要素降尺度耦合问题;最后通过大涡模拟获得了九堡大桥周边地区30 min瞬态台风风场数据。模拟得到的瞬态风速结果与实测数据在统计意义上较为吻合,表明WRF-LES耦合系统能实现从气象中尺度到建筑小尺度的多尺度数值模拟,有效地获取一次台风过程中目标区域的瞬态台风风场。NSRFG(narrowband synthesis random flow generator)方法生成的入口脉动风速适用于局部台风风场的LES计算,模拟所得风速功率谱与实测结果在低频段基本一致。展开更多
现有参数化台风风场模型通常采用单一地表粗糙度假设,忽略地形和土地覆盖的影响,使得参数化台风风场模型不能真实反映台风风场。本文基于GTOPO30(Global Topographic Data of 30 arc seconds)全球数字高程数据和USGS(U.S.Geological Sur...现有参数化台风风场模型通常采用单一地表粗糙度假设,忽略地形和土地覆盖的影响,使得参数化台风风场模型不能真实反映台风风场。本文基于GTOPO30(Global Topographic Data of 30 arc seconds)全球数字高程数据和USGS(U.S.Geological Survey)全球土地覆盖数据,将地形地貌效应等效为地表粗糙长度,建立了受西北太平洋台风影响的东亚地区的地表粗糙长度空间分布;并对比验证了3个典型地貌的地表粗糙长度。然后,对参数化台风风场模型进行了适当修正,使其能耦合地形起伏对风场产生的抬升和沉降作用。以WRF(Weather Research and Forecasting)模式的模拟结果为基准,采用3个历史台风案例,考察了地形地貌对参数化台风风场模拟的影响。对比结果表明,考虑地形地貌效应可以显著提升参数化台风风场模型对台风空间结构的模拟能力。考虑地形地貌影响的参数化台风风场模型的模拟结果与实测结果吻合较好。展开更多
基于GRAPES(Global/Regional Assimilation and Predition System)三维变分同化系统,设计在6小时内分别应用三小时一次和逐小时的台风定位和定强信息对台风进行多次BDA(Bogus Data Assimilation)同化,在多次BDA中只同化近似程度高的涡...基于GRAPES(Global/Regional Assimilation and Predition System)三维变分同化系统,设计在6小时内分别应用三小时一次和逐小时的台风定位和定强信息对台风进行多次BDA(Bogus Data Assimilation)同化,在多次BDA中只同化近似程度高的涡旋风分量而近似程度较差的辐散风分量则通过多次调整和协调逐步向涡旋风适应。多次BDA能逐步调整台风位置并且在同化过程中随着台风位置更接近实况,使得台风周围流场更趋合理。采用多次BDA方案对"天鹅"(0907)台风进行数值试验,结果表明多次同化方案能逐步改进台风中心附近的环流场信息,与一次BDA相比,得到的初始场结构更协调,对台风的路径和降水预报也有一定改善。展开更多
台风引起的风暴增水严重影响沿海地区的生产生活,是造成经济损失最严重的海洋灾害之一。深圳市位于中国南海北部沿岸,是易受风暴潮灾害影响的区域,对深圳近海海域风暴潮开展研究不仅能够提升对风暴潮物理机制的认识,同时对沿海城市有效...台风引起的风暴增水严重影响沿海地区的生产生活,是造成经济损失最严重的海洋灾害之一。深圳市位于中国南海北部沿岸,是易受风暴潮灾害影响的区域,对深圳近海海域风暴潮开展研究不仅能够提升对风暴潮物理机制的认识,同时对沿海城市有效防灾减灾预警有重要意义。在风暴潮模拟研究过程中,台风气象场是风暴潮模拟准确与否的关键因素。本文针对深圳近海区域海洋环境,以海流模型FVCOM(finite volume community ocean model)和海浪模型SWAN(simulation wave nearshore)为基础,建立了区域风暴潮–波浪耦合模型,分别用再分析气象数据(European center for medium weather forecasting,ECMWF)、理想台风模型(Holland)及大气模型台风模拟结果(weather research and forecast,WRF)作为驱动场条件,对台风“山竹”期间的风暴潮过程进行模拟。结果表明:分辨率较低的ECMWF再分析气象数据难以准确体现台风水平结构,从而导致模拟误差;Holland气象场在整体上能够对台风“山竹”进行准确模拟,但无法再现台风在近岸区域的结构形变,从而导致在蛇口及附近(深圳湾,珠江口内侧)区域的风暴潮模拟水位偏高;WRF对风速、气压、水位、波浪都有较好的模拟效果,且WRF很好的改善了Holland在靠近台风登陆点的区域风暴潮水位偏高的问题,对珠江口、深圳湾区域定量改进约20%~30%。在未来的风暴潮预报中,如果采用类似于Holland这样的理想台风场,需注意上述区域的模拟结果。此外,Holland理想台风场和WRF模型结果驱动下的波浪场模拟效果都较好。展开更多
文摘结合2015年第1509号超强台风"灿鸿"期间在杭州九堡大桥的现场实测数据,基于WRF(weather research and forecasting)和LES(大涡模拟)的台风多尺度耦合数值模拟方法,重现了台风"灿鸿"的中小尺度发展演化过程,并对九堡大桥周边台风风场进行多尺度精细化模拟;以多项式插值的方式解决疏网格向密网格的背景风场要素降尺度耦合问题;最后通过大涡模拟获得了九堡大桥周边地区30 min瞬态台风风场数据。模拟得到的瞬态风速结果与实测数据在统计意义上较为吻合,表明WRF-LES耦合系统能实现从气象中尺度到建筑小尺度的多尺度数值模拟,有效地获取一次台风过程中目标区域的瞬态台风风场。NSRFG(narrowband synthesis random flow generator)方法生成的入口脉动风速适用于局部台风风场的LES计算,模拟所得风速功率谱与实测结果在低频段基本一致。
文摘现有参数化台风风场模型通常采用单一地表粗糙度假设,忽略地形和土地覆盖的影响,使得参数化台风风场模型不能真实反映台风风场。本文基于GTOPO30(Global Topographic Data of 30 arc seconds)全球数字高程数据和USGS(U.S.Geological Survey)全球土地覆盖数据,将地形地貌效应等效为地表粗糙长度,建立了受西北太平洋台风影响的东亚地区的地表粗糙长度空间分布;并对比验证了3个典型地貌的地表粗糙长度。然后,对参数化台风风场模型进行了适当修正,使其能耦合地形起伏对风场产生的抬升和沉降作用。以WRF(Weather Research and Forecasting)模式的模拟结果为基准,采用3个历史台风案例,考察了地形地貌对参数化台风风场模拟的影响。对比结果表明,考虑地形地貌效应可以显著提升参数化台风风场模型对台风空间结构的模拟能力。考虑地形地貌影响的参数化台风风场模型的模拟结果与实测结果吻合较好。
文摘基于GRAPES(Global/Regional Assimilation and Predition System)三维变分同化系统,设计在6小时内分别应用三小时一次和逐小时的台风定位和定强信息对台风进行多次BDA(Bogus Data Assimilation)同化,在多次BDA中只同化近似程度高的涡旋风分量而近似程度较差的辐散风分量则通过多次调整和协调逐步向涡旋风适应。多次BDA能逐步调整台风位置并且在同化过程中随着台风位置更接近实况,使得台风周围流场更趋合理。采用多次BDA方案对"天鹅"(0907)台风进行数值试验,结果表明多次同化方案能逐步改进台风中心附近的环流场信息,与一次BDA相比,得到的初始场结构更协调,对台风的路径和降水预报也有一定改善。
文摘台风引起的风暴增水严重影响沿海地区的生产生活,是造成经济损失最严重的海洋灾害之一。深圳市位于中国南海北部沿岸,是易受风暴潮灾害影响的区域,对深圳近海海域风暴潮开展研究不仅能够提升对风暴潮物理机制的认识,同时对沿海城市有效防灾减灾预警有重要意义。在风暴潮模拟研究过程中,台风气象场是风暴潮模拟准确与否的关键因素。本文针对深圳近海区域海洋环境,以海流模型FVCOM(finite volume community ocean model)和海浪模型SWAN(simulation wave nearshore)为基础,建立了区域风暴潮–波浪耦合模型,分别用再分析气象数据(European center for medium weather forecasting,ECMWF)、理想台风模型(Holland)及大气模型台风模拟结果(weather research and forecast,WRF)作为驱动场条件,对台风“山竹”期间的风暴潮过程进行模拟。结果表明:分辨率较低的ECMWF再分析气象数据难以准确体现台风水平结构,从而导致模拟误差;Holland气象场在整体上能够对台风“山竹”进行准确模拟,但无法再现台风在近岸区域的结构形变,从而导致在蛇口及附近(深圳湾,珠江口内侧)区域的风暴潮模拟水位偏高;WRF对风速、气压、水位、波浪都有较好的模拟效果,且WRF很好的改善了Holland在靠近台风登陆点的区域风暴潮水位偏高的问题,对珠江口、深圳湾区域定量改进约20%~30%。在未来的风暴潮预报中,如果采用类似于Holland这样的理想台风场,需注意上述区域的模拟结果。此外,Holland理想台风场和WRF模型结果驱动下的波浪场模拟效果都较好。
