两种边界层方案对台风登陆模拟的影响研究

摘要

本文根据对登陆台风近地面的边界层风速观测结果修改了WRF模式中的Charnok方程以修正其中交换系数与风速的关系,并利用WRF中尺度模式进行了除此修改外,初值场、边界条件、积分时间、积分区域设置与分辨率参数化方案以及人造Bogus台风强度和位置都完全相同的两个数值试验.其结果显示,在高风速条件下YSU的表面风速弱于观测结果,而Modified的表面风速则强于观测.不过两者的变化曲线在大部分时间内相似,其台风近中心最低气压时间序列的变化趋势也大致相同.但他们在台风登陆前的变化趋势并不一致.在台风强风区开始接触陆地后,两组数值试验的台风强度和结构开始出现明显差异.并且YSU试验中台风中心大风区域的动量交换系数Cd与焓交换系数Ck也明显大于Modified试验中的结果.综上所述,YSU试验中随着台风中心移近陆地其强度减弱更快是由于以下两点共同作用造成的:l、其中心附近存在更大的动量交换系数和摩擦作用,使得高风速不易保持:2、其风速、动量交换系数Cd与焓交换系数Ck和热通量的水平分布存在正反馈现象,于是在登陆过程中台风的不对称性越来越强进而导致其强度和结构都遭到较大的破坏.而Modified的试验由于使用了修改过的Chamok方程,所以当风速的不对称发生后,只要其依然大于使动量交换系数Cd与焓交换系数Ck饱和的临界风速(这里为22m/s),则不会影响到他们的分布,也就不会对热通量的分布有进一步的影响,所以台风结构在登陆过程中能够保持相对完整,其强度也不会迅速减弱.