台湾岛邻近海域台风浪模拟分析

本文概略介绍了目前国际上较为先进的第三代近岸海浪数值模式SWAN（SimulationWavesNearshore）及风生浪、底摩擦、白帽耗散、深度诱导波破碎、非线性波－波相互作用等物理过程；在此基础上，以较高的分辨率对袭击台湾岛邻近海域的9015、8616号台风浪过程进行了模拟分析；台风浪高模拟值与实际台风浪资料相符较好，可以为该海域台风浪的模拟提供较好的参考。     

台风Krovanh(0312)及其台风浪的数值模拟

利用美国NCAR／PSU的中尺度气象模式MM5和第三代海洋风浪模式WAVEWATCHⅢ（WW3）对台风Krovanh（0312）及其引起的台风浪过程进行了数值模拟试验。与观测对比表明：利用三维变分同化技术改进初始场后，MM5模式能够较好地模拟台风的登陆过程，强度变化及移动路径。利用MM5输出的10m风场驱动海浪模式，WW3模式能较好地模拟出海浪中心的位置，但强度较TOPEX／Poseidon（T／P）卫星高度计观测的浪高偏低23％．33％；台风登陆时模拟的风暴潮的强度和空间分布特征与实际海况较为一致。对风场和海浪的分析表明：在空间分布上，海浪分布与台风的中心位置和强度密切相关，当最大风速中心位于台风的右方时，有效浪高中心出现在大风区的下风方；在时间变化上，深水风浪阶段有效浪高相对于海表面最大风速有明显的滞后相关，以滞后4个小时的相关系数最高，达到0.53，之后相关系数逐渐变小，而浅水风浪阶段，由于相对水深变浅，虽然风速少变，但有效浪高随相对水深的减小而迅速增大，登陆时有效浪高迅速减小，与以往研究的结果相一致。     

南海中尺度大气海浪耦合模式及其对该区一次强台风过程的模拟研究

利用中尺度大气模式MM5(V3)和第3代海浪模式WWATCH建立考虑大气-海浪相互作用的风浪耦合模式.在耦合模式中引入考虑波浪影响的海表粗糙度参数化方案,大气模式分量提供海面10 m风场驱动海浪模式分量运行,并利用海浪模式分量反馈的波龄参数计算海表粗糙度.利用耦合模式模拟南海的一次台风过程,通过3组对比试验,检验耦合模式对台风过程的模拟效果并研究大气-海浪相互作用对台风过程的影响.结果表明:耦合模式能够较好地模拟南海的台风过程,与非耦合大气模式相比,其模拟的台风强度略有增强,路径变化不大;耦合模式对台风过程中海表热通量及降水影响显著,在台风充分发展过程中,耦合模式模拟的海表热通量增强,台风螺旋雨带上尤其是台风路径的右侧,耦合模式模拟的降水强于非耦合模式;耦合模式较好地模拟了台风过程海浪场的分布和演变,与非耦合模式相比,其模拟的海浪场增强,与实际更为接近;考虑了海表粗糙度对波浪的依赖关系后,海浪场同时影响海表的动力过程和热力过程,从本次个例看,在台风发展初期,海浪对海表动力作用影响显著,其反馈作用使台风系统减弱,但在台风充分发展后,耦合系统中海表热通量增加,热力作用显著增强,海浪的反馈作用有利于台风系统的发展和维持.     

湛江港邻近海域台风浪的模拟研究

对第三代近岸海浪数值模式SWAN及包含的物理过程进行了简要介绍，利用该模式对影响南海湛江港海域的二次台风浪过程进行了模拟研究：由藤田台风风场模型同化相应时刻的台风要素、NCAR/NCEP网格点资料、单站观测资料后，提供模式所需风场；利用自嵌套的方式，提供模式波谱边界条件；两次模拟结果与实际海浪观测资料相符较好，可以为该海域台风浪的模拟预报提供较为重要的参考。     

0801号台风风浪场和涌浪场的数值模拟

利用美国国家海洋大气总局/美国国家环境预报中心（NOAA/NCEP）发布的最新版WAV-EWATCHⅢ（version3.14）海浪模式对0801号台风＂浣熊＂进行数值模拟,并在此基础上对台风浪的发展过程和台风影响下的海面有效波高、风浪场及涌浪场的分布特征进行分析。结果表明：海面有效波高的分布和演变受台风系统强度和移动的影响;台风过程中所产生的大浪主要为风浪;涌浪场的分布与风浪场的分布几乎相反,涌浪场基本分布在远离台风中心的外围海域;涌浪场波高比风浪场波高要小。     

亚运水上赛场高分辨率海浪模式及其初步应用

针对汕尾遮浪海域亚运水上赛场处于近岸浅水区的特点,基于目前国际上先进的近岸及沿岸第3代浅水波浪模式SWAN,建立了高分辨率海浪数值预报模式,并在2009年11月的亚运演练中进行实时预报试验。预报试验结果显示:(1)海浪数值预报模式依赖海面风场的预报,在海面风场预报比较好的情况下,模式可以预报出冷空气影响的海浪浪高趋势变化,但是模式预报浪高与浮标观测值相比偏小;(2)初始浪谱对0~12 h的海浪预报具有明显的影响作用;(3)浮标观测数据显示该海域的风浪关系复杂,需要进一步加强研究。     

区域气候模式对华北夏季降水的气候模拟

使用美国ＮＣＡＲ区域气候模式ＲｅｇＣＭ２对１９９１和１９９４年我国华北夏季降水进行了气候模拟研究,以检验ＮＣＡＲ区域气候模式对华北夏季降水的气候预测能力。模拟结果表明,该模式能较好地模拟华北夏季降水的主要分布特征,对华北少水年（１９９１年）和我水年（１９９４年）夏季降水的模拟都比较成功。模式还能罗好地模拟夏季季风的发展过程,地环流场的模拟也与分析场比较一致,因而该模式可以用于研究物预测华北夏季降水     

基于WRF模式对华北一次飑线过程中雷电活动的间接和直接模拟研究

将非感应起电机制和放电参数化方案耦合到WRF模式的Morrison双参数微物理方案中,并在模式中引入了闪电潜势指数LPI,在此基础上模拟了2009年6月16日华北一次飑线过程,讨论模式对闪电活动再现能力。模拟结果显示,模式能够较好地再现雷达回波和降水分布特征,说明模式对此次飑线过程的宏观和微观特征具有一定的模拟能力。利用计算闪电潜势指数LPI的间接模拟,能够指示出大致的闪电分布特征,但闪电潜势指数LPI分布范围明显大于实际闪电落区;而通过耦合电过程的WRF模式直接输出闪电密度的直接模拟,模拟结果与实际闪电密度分布的对应关系较好,但由于模式中输出的闪电密度为总闪电密度,与观测地闪密度资料相比,模拟的闪电密度偏大。     

南海中尺度大气-海流-海浪耦合模式的建立及应用

考虑到我国南海特殊的战略位置和复杂的海气相互作用特征,基于中尺度大气模式(MM5)、区域海洋模式(POM)和第三代海浪模式(WW3),利用消息传递的并行编程方案,建立了适用于我国南海海区的中尺度大气-海流-海浪三元耦合模式系统,将该系统用于对南海典型台风过程的模拟研究。结果表明:耦合模式运行高效稳定,较好模拟了两次台风过程,与非耦合大气模式相比,提高了对台风路径和强度的模拟准确率;耦合模式模拟出了上层海洋对台风系统的响应特征,在台风中心附近,海面温度降低,海表流场和海浪场增强,相对于台风路径,响应具有右偏性;耦合模式中的波浪效应增强了海表应力,阻碍了台风系统的发展,增强了海面降温幅度和海流近惯性振荡的振幅。大气-海流-海浪耦合模式系统是研究南海中尺度海-气相互作用,提高南海区域气象水文预报能力的一种有效手段。      

应用GRAPES模式对贵州暴雨过程的模拟试验

利用我国新一代数值预报模式GRAPES（Global／Reglional Assimilationand Prediction Enhanced System），对2004年发生在贵州的3次强降水过程，即6月23—24日、7月17—18日和7月21—22日的暴雨过程进行了数值模拟，并与实况资料进行对比分析。模拟结果表明：GRAPES模式成功地模拟了这几次降水过程中的主要天气系统的位置和移动过程，如西南低涡的加强、较强的低空急流、低空气流辐合以及高空槽过境等，因此较好地模拟出暴雨的落区和分布特征。但对强降水的模拟与实况有一定差异，对局地暴雨的模拟偏小。模拟试验分析可见：GRAPES模式对贵州暴雨有预报能力，有较好的参考作用。     

NUMERICAL SIMULATION OF TYPHOON WAVE UNDER THE INFLUENCE OF WINNIE （NO. 9711）

In this paper, the wind field provided by a meso-scale atmospheric model is employed. When main physical processes, including wave-current interactions, are considered, the latest version of the third generation wave model SWAN is applied to simulate the typhoon wave generated by Typhoon Winnie. The model results are compared with the TOPEX/POSEIDON and ERS-2 satellite altimeter data and analyzed in details. Then the distribution of wave fields are analyzed, with the results showing that applying SWAN to simulate large-scale domain can also fairly reproduce the observed features of waves and realistically reflect the distribution of typhoon waves.     

Matching of coastal and open ocean wave models in a Mesoscale application over Lake Erie

Abstract

Three widely used wave models, namely, the open ocean wave model (Cycle‐4.5, hereinafter referred to as WAM4.5) and the coastal models, Simulation of WAves Nearshore (Cycle III version 40.31, hereinafter referred to as SWAN) and the K‐model, are applied to Lake Erie to simulate waves at a spatial resolution of about 4 km. The results of a three‐week hindcast study are compared with buoy observations in terms of integrated parameters, one‐dimensional (1‐D) and two‐dimensional (2‐D) energy spectra, scatter plots and statistical analyses of the wave fields. The time development of the 1‐D spectra by the models matches the buoy measurements well. All the wave models tend to overpredict the wave heights and underpredict (particularly the K‐model) the peak period. SWAN performs best for the wave heights and WAM4.5 for the peak periods and is computationally less demanding, whereas the spatial resolution applied to Lake Erie seems to be too coarse for an adequate use of the K‐model. In general, WAM4.5 has advantages over coastal wave models in operational intermediate‐scale applications.     

Numerical simulation of storm waves near the northeastern coast of the Black Sea

The results ofnumerical simulation of storm waves near the northeastern coast ofthe Black Sea using different wind forcing (CFSR reanalysis, GFS forecast, and WRF reanalysis and forecast) are presented. The wave modeling is based on the SWAN spectral wave model and the high-resolution unstructured grid for the Tsemes Bay. The quality estimates of wave simulation results for various wind forcing are provided by comparing the model results with the instrumental data on wind waves in the Tsemes Bay. It is shown that the forecast of the maximum wave height for some storms using the WRF wind forcing is more accurate than that based on the GFS forcing.     

1822号台风“山竹”的涡旋Rossby波特征分析

采用WRF中尺度模式对2018年22号台风“山竹”进行高分辨率的数值模拟,在此基础上,分析台风的精细动力结构和雨带特征。分析结果发现,台风“山竹”的眼墙处具有低层辐合流入、高层辐散流出的动力配置;台风眼墙附近存在切向风速的高值区和明显的垂直上升区,并且随着高度逐渐向外侧倾斜,同时该处的雷达回波也较强,对流系统较为深厚。然后利用尺度分离方法得到涡旋罗斯贝(Rossby）波的扰动场,进一步分析了台风“山竹”内部的涡旋Rossby波特征。研究发现：1）1波和2波会同时沿着切向和径向方向传播,2波的振幅明显小于1波;1波和2波的正涡度扰动大值区基本覆盖强的雷达回波区域,同时伴有较强的对流活动。2）垂直方向上,降水区的涡度扰动呈现出上层为正、下层为负的动力配置时,同时散度扰动的垂直方向也有类似配置时,则会加强对流系统的发展,有利于降水的增强。由此可见,1波和2波扰动的上层辐散下层辐合的动力配置会促使对流系统的加强,同时也会对台风降水的强度和分布有一定的作用。     

Simulation and Analysis of Sea Floods in the Don River Delta

Storm surges and wind waves in the Taganrog Bay (the Sea of Azov) are simulated with the ADCIRC+SWAN numerical model, and the mechanisms of the Don River delta flooding are analyzed. It is demonstrated that the most intensive flooding of the Don River delta occurs in case of southwestern wind with the speed of not less than 15 m/s. A storm surge leads to the intensification of wind waves in the whole Taganrog Bay due to the general sea level rise. As a result, the significant wave height near the Don River delta increases by 0.5–0.6 m.     

热带平流层多尺度波动分离方案的研究：多站点高分辨率无线电探空联合分析

利用太平洋地区台风过境期间6个热带气象站的高分辨率无线电探空资料,结合扩展经验正交函数（EEOF）展开,对热带下平流层行星波和重力波扰动进行了分离,给出了一种热带地区提取重力波扰动的新方案。对观测数据做EEOF展开后,选择表征行星尺度波动模态的特征向量和相应权重进行气象要素场的重建。结果显示,在不同的台风过程期间,温度、纬向风和经向风的重建扰动量显示出不同的动力学偏振关系:在准两年振荡（QBO）东风位相时与赤道开尔文波的偏振关系一致,而在准两年振荡西风位相时与混合罗斯贝-重力波（MRG）的偏振关系一致。把行星尺度波动模态从原始观测中剔除,得到新的扰动廓线,对其进行重力波垂直波数谱的谱型拟合。结果发现,与以往方法提取的重力波扰动相比,新方法所得谱型参数中特征垂直波长λ*在不同时期不同站点变化很小,稳定在1.7 km左右,且低频波数段谱斜率s的数值与理论假设1十分接近。综合其研究结果可以推测,用新方法提取的热带重力波扰动更加符合当前的理论垂直波数谱模型。      

模拟台风Ewiniar（2006）内部扰动的时空变化特征

在使用WRF（V2．2）模式双向移动嵌套方案对台风Ewiniar模拟结果的基础上,利用空间上的离散功率谱和时间上的连续功率谱、最大熵谱方法对Ewiniar内部扰动的时空变化特征作简要的分析。结果表明：台风内部波动在空间上以长波分量占优,距台风中心越近,长波分量的比重越大,而台风外围的短波分量则有所增加;Ewiniar内部的振荡现象具有非对称特征,这种非对称特征在对流层中高层及台风前移的左右两侧的眼壁内表现得非常明显,越往台风外围、越往对流层低层越不明显;对流层低层的台风眼壁内部,无论是台风前移的左侧还是右侧,低频振荡总是占很大优势。     

DCT ANALYSIS DISTRIBUTION FEATURES OF NEAR-SURFACE WIND FIELDS DURING THE LANDFALL OF VONGFONG

1 INTRODUCTION The typhoon is a destructive weather phenomenon that stands at the top of ten major natural disasters[1]. Typhoon-related damages are the immediate consequences of weather it brings forth, which include heavy rain, strong winds and storm surges (water gain). They cause flash floods, bring down houses and break through dams[1]. Of the research on typhoons for the recent 10 years[2], new advances have been reported on abrupt changes in the motion, structure and intensity of…