Simulation Study of the Diurnal Radiation Variation Impact on the Landfall Weakening Process of Typhoon
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摘要: 利用WRF模式进行数值敏感性试验，分析短波辐射日变化对2106号台风“烟花”登陆减弱阶段的影响。结果表明：控制试验较好的再现了台风登陆后的减弱过程。白天试验模拟的台风强度减弱较慢，台风强度能够长时间维持；夜间试验模拟的台风强度快速减弱。相较于控制试验，白天试验地表蒸发的增强、水汽的持续供应以及地表温度的升高共同维持了低层大气的强不稳定。中层持续的辐射加热及潜热释放产生强烈的垂直运动，将水汽携带至高层，促进了高层云的生成，受云辐射强迫效应的影响，高层稳定性下降。中高层潜热的持续释放，使得台风暖心结构不被破坏，台风强度能够长时间维持。夜间试验则由于地表辐射冷却作用，低层能量供应减小，台风快速释放不稳定能量，较快达到稳定状态，台风强度迅速减弱。Abstract: The WRF model was used for numerical sensitivity simulations to analyze the influence of shortwave radiation diurnal variation on the landing and weakening stage of Typhoon In-fa (2106). The results show that the CTRL experiment successfully reproduced the weakening process of the typhoon. In the daytime experiment, the simulated typhoon weakened more slowly and wasmaintained for a longer time, Whereas it weakened rapidly in the nighttime experiment. Compared with the CTRL experiment, the daytime experiment had stronger short-wave radiation, leadingwhich led to increased surface temperature, latent heat flux from surface evaporation, and water vapor from the ocean to the atmosphere, keeping the lower atmosphere highly unstable. Sustained radiative heating and latent heat release in the middle layer produced strong vertical motion. Meanwhile, increased relative humidity in the upper layer promoted upper-level cloud formation, and upper-level stability decreased due to cloud radiative forcing. The continuous release of high-intensity latent heat prevented the breakdown of the typhoon's warm core structure, which is the main reason the typhoon intensity was maintained. In the nighttime experiment, however, surface radiative cooling reduced the energy supply to the lower layer. The typhoon thus released its unstable energy quickly, reached a stable state rapidly, and consequently weakened swiftly.
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Key words:
- typhoon /
- radiation /
- diurnal variation /
- numerical simulation
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图 1 2021年7月25日08时（a）、26日08时（b）、27日08时（c）、28日08时（d）500 hPa位势高度（蓝色实线，单位：dagpm）、温度（填色，单位：℃）和风场（风羽，单位：m·s-1）分布
图 4 CTRL试验（a1，a2，a3，a4）、daytime试验（b1，b2，b3，b4）和nighttime试验（c1，c2，c3，c4）模拟的距离台风中心300 km范围平均的垂直速度（a1，b1，c1；单位: m·s-1），相对涡度（a2，b2，c2；单位：10-5s-1），相对湿度（a3，b3，c3；单位：%），相当位温（a4，b4，c4；单位：K）的高度-时间演变
图 5 CTRL试验(a)、daytime试验(b)和nighttime试验(c)模拟的24 h（2021年7月26日08时—27日08时）方位角平均的温度距平(阴影区，单位：℃)、切向风(红色等值线，单位：m·s-1)和次级环流(矢量为径向风和垂直速度×10的合成，单位：m·s-1)
图 6 CTRL试验(a)、daytime试验(b)和nighttime试验(c)模拟的24 h（2021年7月26日08时—27日08时）平均的850 hPa的相当位温（填色，单位：K）及风速（矢量，图中只画出了风速大于12 m·s-1的风矢，单位：m·s-1）
图 7 CTRL试验(a)、daytime试验(b)和nighttime试验(c)模拟的24 h（2021年7月26日08时—27日08时）平均的850 hPa的低空急流（填色，单位：m·s-1）及位势高度（等值线，单位：dagpm）
图 10 台风中心300 km范围内24 h平均（2021年7月26日08时—27日08时）云量廓线（a）、辐射加热率廓线（b，单位：K·h-1）和潜热加热率廓线（c，单位：K·h-1）
图 11 下垫面敏感性试验设计，原始地形高度(a)、下垫面敏感试验地形高度(b)、原始土地利用类型(c)、下垫面敏感试验土地利用类型(d）
图c、d中数字代表：1.常绿针叶林；2.常绿阔叶林；3.落叶针叶林；4.落叶阔叶林；5.混合林；6.闭合灌丛；7.稀疏灌丛；8.多树草原；9.稀树草原；10.草原/草地；11.永久性湿地；12.农田；13.城市和建筑；14.农田/自然植被马赛克；15.冰雪；16.荒漠裸地；17.水体；18.有林苔原；19.稀林苔原；20.荒原；21.湖泊。
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