ISSN 1004-4965

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不同边界层参数化方案对台风“利奇马”模拟的影响研究

仲鹏志 冶磊 李煜斌 吴彬贵 高志球

仲鹏志, 冶磊, 李煜斌, 吴彬贵, 高志球. 不同边界层参数化方案对台风“利奇马”模拟的影响研究[J]. 热带气象学报, 2022, 38(2): 275-289. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.024
引用本文: 仲鹏志, 冶磊, 李煜斌, 吴彬贵, 高志球. 不同边界层参数化方案对台风“利奇马”模拟的影响研究[J]. 热带气象学报, 2022, 38(2): 275-289. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.024
ZHONG Pengzhi, YE Lei, LI Yubin, WU Bingui, GAO Zhiqiu. IMPACT OF DIFFERENT BOUNDARY LAYER PARAMETERIZATION SCHEMES ON THE SIMULATION OF TYPHOON LEKIMA[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2022, 38(2): 275-289. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.024
Citation: ZHONG Pengzhi, YE Lei, LI Yubin, WU Bingui, GAO Zhiqiu. IMPACT OF DIFFERENT BOUNDARY LAYER PARAMETERIZATION SCHEMES ON THE SIMULATION OF TYPHOON LEKIMA[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2022, 38(2): 275-289. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.024

不同边界层参数化方案对台风“利奇马”模拟的影响研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.024
基金项目: 

国家重点研发计划 2018YFC1506405

国家自然科学基金面上项目 41675018

国家自然科学基金面上项目 42075072

详细信息
    通讯作者:

    李煜斌,男,江西省人,教授,博士,主要从事大气边界层物理研究。E-mail:liyubin@nuist.edu.cn

  • 中图分类号: P435

IMPACT OF DIFFERENT BOUNDARY LAYER PARAMETERIZATION SCHEMES ON THE SIMULATION OF TYPHOON LEKIMA

  • 摘要: 基于中尺度数值模式WRF,对比分析了六种大气边界层物理过程参数化方案(BouLac、MYJ、UW、YSU、ACM2、SH)对台风“利奇马”模拟结果的影响。结果表明,不同边界层方案对“利奇马”路径的模拟结果影响较小,但对其强度和结构演变的模拟结果影响显著。其中,局地闭合方案UW方案模拟的结果最强,局地闭合方案BouLac次之,而局地闭合方案MYJ和三种非局地闭合方案YSU、ACM2和SH的模拟强度都较弱。这些方案中,BouLac模拟的海平面最低气压与实况最为接近。通过对比这些边界层方案的模拟结果发现,由于台风强度的差异受到热力和动力的共同影响,边界层方案如模拟得到的地表潜热通量和边界层中湍流扩散系数较大,将导致较大的径向风和低层辐合,从而模拟得到较强的台风强度;反之,则台风强度较弱。

     

  • 图  1  模拟区域设置

    图  2  模拟的台风路径和观测得到的最佳路径

    图  3  不同边界层方案与实况距离的偏差

    图  4  模拟的最低海平面气压和观测得到的最佳路径气压之间的对比

    图  5  模拟的最大10 m风速和观测得到的最佳路径风速的对比

    图  6  8月9日18时不同边界层方案模拟的切向风速方位平均图

    图  7  8月9日18时不同边界层方案模拟的垂直风速方位平均图

    图  8  8月9日18时不同边界层方案模拟的径向风速方位平均图

    图  9  以台风中心为圆心,200 km为半径的平均时间序列

    a.地表潜热通量;b.地表感热通量;c.地表动量通量。

    图  10  8月9日18时不同边界层方案模拟的地表潜热通量

    图  11  8月9日18时不同边界层方案模拟的地表感热通量

    图  12  8月9日18时不同边界层方案模拟的动量通量

    图  13  8月9日18时不同边界层方案模拟的湍流扩散系数方位平均图

    表  1  模式其它方案的设定

    模式部分 设定
    模式 WRF3.9.1
    水平分辨率/km 18:6:2
    模式积分时间/h 108
    微物理参数化方案 WSM6
    积云对流参数化方案 Kain-Fritsch
    长波和短波辐射方案 RRTMG
    陆面过程方案 Noah
    下载: 导出CSV

    表  2  边界层方案主要特征

    方案名称(研发年份) 闭合方式 主要特征
    BouLac(1989) 局地1.5阶闭合 保留了逆梯度项,利用湍流动能和温度梯度计算混合长
    MYJ(1994) 局地1.5阶闭合 通过湍流动能廓线判定边界层高度,适用于稳定或弱不稳定边界层
    UW(2009) 局地1.5阶闭合 考虑引入水分守恒量并显示计算夹卷率
    YSU(2006) 非局地1阶闭合 增加反梯度输送,增加了边界层顶部的夹卷作用
    ACM2(2006) 非局地1阶闭合 显式非局地输送,使用K廓线确定扩散系数
    Shin-Hong (2015) 非局地1阶闭合 考虑网格尺度依赖
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-08
  • 修回日期:  2022-02-18
  • 网络出版日期:  2022-06-11
  • 刊出日期:  2022-04-20

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