对台风“麦莎”风暴潮过程的数值模拟

利用NCEP再分析资料和中尺度天气数值预报模式MM5/V3.7,模拟2005年8月8日第9号台风“麦莎”减弱的热带风暴造成渤海风暴潮的天气过程,得出与风暴潮发生相关的气象要素预报场,即风场和气压场;将其输入HAMSOM海洋模式模拟出本次渤海风暴潮过程增水的格点场。选用塘沽、京唐港2个验潮站的实际增水与HAMSOM模拟的增水进行比较、分析。结果表明：①用大气与海洋模式结合的方法客观定量地计算风暴增水是可行的,HAMSOM能够模拟台风风暴潮的增水过程。②本次过程中,HAMSOM对渤海西部（120°E以西）的增水模拟得比较好,对渤海东部增水的模拟与实况差距较大。③HAMSOM对塘沽增水高峰时段（8日12：00～20：00）及京唐港整个过程增水的模拟都很接近实况,绝对误差均在15cm以内,对本次风暴潮的预报有很好的参考作用。④HAMSOM对塘沽和京唐港2站的最大增水模拟的精度都较高,出现时间也与实况基本同步。     

不同垂直分辨率对台风数值模拟影响的敏感性试验

利用新一代数值预报模式ARW(Advance Research WRF),模拟试验了在不同垂直分辨率条件下模式对"罗莎"台风的预报性能。试验结果表明,数值模式的垂直分辨率变化对台风路径预报效果的影响不大,但对台风强度和结构的预报效果有明显影响。但是,对于一定的水平分辨率而言,有一个与之匹配的垂直分辨率,垂直分辨率低于或者高于这个相匹配的阈值,模式的预报性能都会下降。     

台风"玛姬"(9903)数值模拟试验

通过对台风“玛姬”(9903)个例进行数值模拟,探讨了海温和地形作用对台风“玛姬”(9903)路径的影响,分析了环境气流、台风非对称结构与台风移动路径之间的关系。结果表明：海温对台风“玛姬”(9903)路径有一定的影响,地形作用对台风“玛姬”(9903)路径的影响不可忽视,台风非对称结构对9903号台风异常路径的作用非常重要。     

南海夏季风对台风“启德”极端降水影响的数值模拟

本文为研究台风"启德"极端降水的成因,模拟了南海夏季风减弱后台风"启德"的路径、强度、雨带位置、降水强度等。结果表明,夏季风削弱后,南海地区的西南季风受到抑制,台风强度减弱,台风范围内降水强度总体减弱,台风雨带偏南,因此南海夏季风强度减弱不利于极端降水的产生。降水模拟过程中发现,降水强度的减弱在整个模拟试验时间周期内,表现为非峰值强度减弱明显,而峰值强度不明显减弱。进一步分析了台风降水的逐小时演变特征和台风路径特征。结果表明,控制试验与敏感性试验模拟台风登陆在时间上存在时间差,与台风降水的逐小时变化峰值出现的时间差基本对应。这说明可能台风登陆过程的其他复杂因素导致夏季风减弱后台风登陆降水不表现出明显减弱。而非登陆过程,减弱夏季风对台风降水有减幅作用。     

台风数值模拟中边界层方案的敏感性试验I.对台风结构的影响

通过比较不同边界层方案下中尺度数值模式模拟的台风地表特征量以及形势场和风场, 表明台风边界层通过摩擦混合和辐射等作用与地表产生水汽、热量和动量的交换, 并通过湍流效应和积云的夹卷作用将边界层的影响扩展至整个自由大气.对台风Dan的模拟个例表明, 由于边界层过程的差异导致台风尺度大小不同, 风场、形势场的水平和垂直分布结构都有所差异.不同边界层方案模拟的台风结构的差异必然导致强度的差异, 与此相对应, 在不同边界层方案下, Eta方案模拟的台风强度偏大; 而Burk-Thompson和Blackadar方案略次之,在没有边界层方案的情况下模拟的强度非常弱,体现了边界层过程对台风发生发展的巨大影响.     

台风数值模拟中边界层方案的敏感性试验——Ⅰ．对台风结构的影响

通过比较不同边界层方案下中尺度数值模式模拟的台风地表特征量以及形势场和风场，表明台风边界层通过摩擦混合和辐射等作用与地表产生水汽、热量和动量的交换，并通过湍流效应和积云的夹卷作用将边界层的影响扩展至整个自由大气。对台风Dan的模拟个例表明。由于边界层过程的差异导致台风尺度大小不同，风场、形势场的水平和垂直分布结构都有所差异。不同边界层方案模拟的台风结构的差异必然导致强度的差异，与此相对应，在不同边界层方案下，Eta方案模拟的台风强度偏大；而Burk—Thompson和Blackadar方案略次之，在没有边界层方案的情况下模拟的强度非常弱，体现了边界层过程对台风发生发展的巨大影响。     

珠江河口风暴潮对径流的敏感性研究:以台风“山竹”为例

径流-风暴潮相互作用可增大河口区风暴潮增水,增加风暴潮灾害风险。基于SCHISM模式建立了珠江河口风暴潮数值模型,以台风“山竹”为例,采用实测资料对模型计算结果进行验证,最高潮位相对误差在9%以内。设计了台风“山竹”实测径流与5年一遇洪水的对比试验,讨论了径流变化对河口风暴潮增水的影响,结果表明:河口口门站位风暴潮增水随径流量的增大而增大。径流增加对泗盛围、南沙等站位的风暴潮影响较大,在风暴潮增水达到最大值时影响最为显著。以径流动力作用为主的区域,当上游径流量增大时,对风暴潮增水起到负影响作用:如磨刀门水道,随着径流的增加,沿河道上溯的风暴潮增水逐渐减小,由灯笼山站3.22 m减小至马口站1.12 m。以潮汐动力作用为主的区域,当上游径流量增大时,对风暴潮增水起到正影响作用:如珠江干流,随着径流的增加,沿河道上溯的风暴潮增水逐渐增大,大虎站的最大增水值为3.44 m,中大站为4.24 m,从口门至后航道区域增大了0.8 m。      

模式水平分辨率对超强台风“天兔”强度和微结构特征的影响

利用不同水平分辨率下的中尺度数值模式WRF模拟1319号超强台风"天兔",以研究模式水平分辨率对台风强度和微结构(包括动力和微物理)的影响。模拟结果表明:不同水平分辨率(1 km、2 km、3 km、4km、5 km)模拟的台风路径差异不大,且均与实况基本相同;不同水平分辨率对台风强度和微结构的模拟效果影响较大,其中以对10 m最大风速、垂直运动和降水强度的影响为最大。将模式水平分辨率提高到1 km有助于改善台风强度和微结构的模拟效果。在较低分辨率下,台风非对称性较明显、眼墙倾斜程度较大和海表水汽通量较小等结构特征共同使得台风强度较小。     

南海异常路径台风预报的数值试验

利用广州热带海洋气象研究所最近发展的热带有限区台风数值预报模式,对1991年登陆广东的9116号强热带风暴(Joel)进行了数值预报试验。结果表明:模型台风的加入,模式水平和垂直分辨率的提高,物理过程的完善,能大大提高台风路径的预报准确率。     

海面风场订正对风暴潮数值模拟的影响

海洋模式在模拟风暴增水时对于风场的依赖性比较大,准确的风场模拟是正确模拟风暴潮的重要前提.用渤海海域4次典型的风暴潮个例,检验改良的渤海风场推算模式对风暴潮数值模拟的影响,分别用订正前后的风场驱动风暴潮数值模式得到逐时的渤海增水场,并与塘沽实测值比较表明:在4个过程中海面风场订正后风暴潮模式的模拟结果均得到了明显的改进...     

近海水动力要素对入侵台风响应的FVCOM数值模拟研究

基于无结构三角网格和有限体积法的FVCOM区域海洋模式,建立了长江口、杭州湾三维典型风暴潮研究模型.首先对研究海域模拟的潮汐潮流要素进行验证和讨论,结果表明:该模式可较好的再现长江口杭州湾的水动力状况;其次统计并分析近年来影响长江口杭州湾海域的22个台风个例,归纳出两类直接入侵长江口、杭州湾并造成显著增减水的台风:正面...     

台风Rananim数值模拟试验及其结构特征分析

利用非静力平衡中尺度数值模式MM5(V3)对2004年第14号台风Rananim进行了数值模拟试验,对路径、移速、降水量和暴雨时空分布等方面的对比验证表明,MM5模式对台风Rananim的模拟是比较成功的。在模拟效果较好的基础上,利用高分辨的模拟结果,分析了Rananim登陆前后两阶段的动力和热力特征,包括水平环流、温湿结构、涡度、散度等基本动、热力因子的时空结构特征,发现登陆后低层水汽输送的非对称分布与降水落区有较好对应关系,水汽输送通过影响台风的热力结构来影响台风的强度,致使物理量在垂直方向的伸展高度比台风登陆前要明显降低,并且在量值上也更小一些。     

台湾附近地形对台风影响的数值模拟

利用ＴＣＭ－９０资料分析并用数值方法成功地模拟了９０１７号台风经过台湾时发生复杂变化的过程，包括环流场副中心和高度场副中心形成及与其主中心的合并过程，环流中心合并时路径跳跃过程，台湾西侧低压中心异常北移过程，台湾海峡低层急流变化过程以及上下层高度中心与环流中心明显偏离的现象，并详细分析了模拟中每隔３小时的演变过程，给出了台风经过台湾前后的结构及详细的路径变化，这种详细的演变图像不可能从间隔６小时的     

珠海市台风及其次生风暴潮特征分析与评估

基于1961—2018年广东省珠海市气象观测资料以及珠海三灶站1964—2018年逐日潮位数据,分别对珠海市台风及风暴潮进行特征分析和频率计算。通过构建台风数据集,计算得到影响珠海的可能最强台风的中心气压、移动速度、最大风速半径以及可能移动路径,并模拟该台风引起的珠海三灶站的最高潮位和极值增水,最后通过1713号台风"天鸽"和1822号台风"山竹"对模拟结果进行了验证,验证结果与计算方案下强台风级别在台山登陆引起的计算结果一致。     

2003年10月风暴潮的形成及数值模拟分析

2003年10月11日发生在河北省中南部地区的特大暴雨是京津冀近50年来同期所罕见的,同时渤海湾还出现了风暴潮过程.对该过程应用非静力MM5的二重网格双向嵌套进行了全物理过程的数值模拟,并应用天津市多普勒雷达资料和常规气象资料进行了分析研究.结果表明：（1）MM5模式能够较好地模拟出风场、气压场、降水量场,在预报业务实践中有很好地参考价值;（2）海面偏东风的长时间维持,使海水堆积、海平面抬高,加上天文大潮的叠加而引发风暴潮;（3）风暴潮期间速度方位风廓线近地面的E-NE风随时间有增厚现象,在增厚的同时使降水减小,风暴潮发生.     

8805号登陆台风特大暴雨的数值模拟

应用中尺度模式ＭＭ４,使用了一种简单的模式台风处理方法,成功地模拟了８８０５号台风登陆前后的演变及其伴随的特五暴雨过程,即对分析的台风中心物理量场进行修正而形成与实况极为一致的初值,以期能更好地模拟台风过程。从模拟结果可以看出,台风降水强度中心基本上是随台风登陆移动而变化的,每一时期的降水中心基本上与台风移动的路径一致或略偏前方,在登陆时的降水最大,这种降水变化与台风上升运动的烛一致的,上升运动越     

台风变性加强过程的数值模拟和试验分析

1997年登陆的Winnie台风经历了变性重新加强的过程,利用中尺度数值模式MM5对该过程进行了数值模拟和分析.等熵位涡分析显示重新加强过程经历了2个阶段:(1)高层扰动加强期,北上的变性气旋在其高层维持了小的位涡区,使上游东移的位涡槽加强;(2)气旋斜压发展期,低层气旋上的斜压带与高层加强的扰动耦合,气旋获得斜压发展.该过程伴随着高层风速的加强并发展为急流,这是动力平衡和低层斜压动能输送的结果.高层扰动和急流演变过程说明了变性气旋自身对其发展的重要性.通过热带气旋分离的方法,利用数值试验对变性气旋以及与气旋相关的物理因子的作用进行分析.结果显示,低层变性的气旋Winnie首先通过潜热过程加强了高层的扰动,然后在其北移过程中和高层的扰动位相锁定而得到斜压发展,演变过程说明了登陆台风自身的重要性.在这个过程中,初始气旋的涡旋环流足最主要的,其次是水汽,而斜压性影响最少.斜压性影响最少是由于在气旋环流和高湿度的环境下,斜压带得到重建,使气旋仍然可以和高层的扰动相互作用而得到斜压发展.所以,斜压性仍是变性气旋再度发展的直接原因.综观台风Winnie的变性以及重新加强过程,气旋中斜压性的产生以及维持都和与降水相关的潜热过程密切相关.     

台风“黑格比”（2004）近海急剧增强特征及成因分析

利用热带气旋最佳路径数据集、FNL全球再分析资料、FY-2G卫星TBB资料和日本气象厅海温资料,对“黑格比”台风近海急剧增强特征和成因进行了分析。结果表明：“黑格比”台风呈现出明显的非对称性结构特征,对流发展主要位于台风中心东侧,导致其东侧云顶亮温更低、垂直上升运动更强;随着“黑格比”强度急剧增强,其正涡度区和暖心高度不断向上伸展,涡旋特征和暖心结构均得到加强;高层强烈辐散、低层强烈辐合的高低空散度配置增强了台风中心附近的垂直上升运动,这是“黑格比”急剧增强的原因之一;在“黑格比”急剧增强期间,东西两侧上升运动区逐渐合并下移,对流发展高度有所下降,台风结构趋于紧实;“黑格比”强度突然增强与南亚高压、副热带高压强度及位置变化关系密切;较弱的环境风垂直切变（基本小于10 m/s）、高海温（29℃以上）、有利的高层气流流出条件和强烈的低层水汽输送为“黑格比”强度突然增强提供了有利的环境条件。     

海洋飞沫对台风“Morakot”结构影响的数值模拟研究

将海洋飞沫参数化引入到高分辨率、非静力中尺度模式中,并对0908号台风"Morakot"进行了数值模拟,研究了海洋飞沫对台风"Morakot"结构和强度的影响。结果表明:(1)不论是否考虑海洋飞沫作用,模式均能较好地模拟出台风"Morakot"的移动路径,说明海洋飞沫对其移动路径影响不大;(2)引入海洋飞沫参数化后,台风眼墙区域的切向风速、径向风速、垂直速度、涡度、云水混合比、雨水混合比等物理量均增强,表明飞沫对台风结构变化的影响明显;(3)海洋飞沫对台风"Morakot"演变的直接影响是在对流层低层,低层风速明显增大,大风速区的影响尤为显著;(4)飞沫的蒸发使台风范围内的潜热和感热通量明显增强,尤其是潜热通量,其大值区对应着台风中心附近的最大风速区。由于水汽和热量输送的增强,使台风眼壁附近的云水量与雨水量增多,因此降水强度明显增加。     

台风Rananim登陆期间地形对其降水和结构影响的数值模拟试验

应用非静力平衡中尺度模式MM5(V3.6),对0414号台风Rananim在登陆期间移动路径和所产生的降水进行了数值模拟研究,模式较好地再现了台风Rananim的移动路径和所产生的降水,但模拟的过程降雨量与实况值还有所偏差。多普勒雷达探测资料表明,台风Rananim登陆期间,强回波带出现在台风移动的右前方,螺旋云带中镶嵌着大量的对流云团;垂直液态水含量的高值区出现在台风中心的西北侧。作者通过在浙江、福建东部沿海一带进行有无地形的数值对比试验,着重讨论了台风登陆期间地形对台风降水、台风结构特征变化的影响。结果表明:（1）台风登陆期间, 地形的影响对台风降雨量有明显的增幅作用。由地形强迫产生的降雨量和地形走向相一致,迎风坡降雨量增加,背风坡降雨量减少,地形影响使浙江东部一带增加的平均降雨量约占该地区模拟平均总降雨量的40%左右。（2）台风登陆期间,地形的强迫作用有利于在低层台风眼的西北侧形成明显的辐合带,高层为明显的辐散区;在中尺度环流场上,地形的影响有利于台风中心西北侧低层中尺度气旋性涡旋系统的发生发展,从而激发中尺度对流云团,形成中尺度雨团,造成了台风中心南北雨区和雨量的不对称分布。（3）地形的强迫作用,可以使台风流场局部发生改变。当地形强迫产生与台风环流同向的中尺度扰动时,将使台风环流局部明显增强;当地形强迫产生与台风环流反向的中尺度扰动时,将使台风环流局部明显减弱。（4）台风登陆期间,地形的影响可以使台风靠近陆地一侧眼壁内的垂直上升速度增大,位涡明显增强,从而造成台风涡旋的增强。