卫星资料连续同化在台风过程模拟中的应用

摘要

基于中尺度非静力大气预报模式 WRF，以1409号超强台风“威马逊”台风为例，通过 WRFDA同化模块及快速辐射传输模式 CRTM进行微波辐射资料AMSU-A连续同化的模拟试验来探究卫星资料同化对台风模拟的影响，并以同化后的风场作为驱动风场，利用海浪模式SWAN和海洋模式FVCOM模拟“威马逊”过程的浪流及海温，以进一步探究风场同化对波浪场，流场及温度场模拟效果的影响。将模拟方案应用在台风“彩虹”过程模拟中，以进一步验证模拟方案的合理性，论文的主要内容及结论为：
　　利用大气模式 WRF、WRFDA同化模块及快速辐射传输模式 CRTM进行AMSU-A资料同化，模拟1409号超强台风“威马逊”过程，结果表明卫星资料连续同化能够改善台风的模拟效果。根据模拟结果，分析了台风场和气压场的特征，指出台风过程中大风区呈现偏右特征，台风靠近陆地时，陆地对风速有明显的减弱作用，但对气压场的分布影响较小。
　　利用海浪模式SWAN和海洋模式FVCOM模拟“威马逊”过程的波流及海温。选取测点的波高过程与卫星资料对比，结果表明由同化试验风场驱动的波浪场模拟结果较非同化试验更为合理，风场同化可以有效地改善台风浪的模拟效果。分析台风驱动下的波浪场特征，指出波浪场与风场一致，存在偏右特征，且波浪场相对风场存在延时响应特征。海洋温度的垂向分布获得实测资料验证，模式能够合理反映流场偏右性及延时响应特征，以及台风过程海表降温特点。
　　利用“威马逊”台风过程采用的模拟方案，对“彩虹”过程中的波，流，温度场进行模拟，以进一步验证本文所采用的风场同化方案对于台风过程模拟的合理性，并分析台风“彩虹”过程中的波浪场特征，流场特征和温度场特征。结果表明，方案能够较好地模拟“彩虹”台风路径，强度，波浪场及海洋温度垂向分布，表明本文的模拟方案对于我国南海台风具有广泛的适用性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究进展

1.3本文研究工作

第2章 数值模型简介

2.1 WRF大气模式

2.2卫星资料连续同化

2.3 FVCOM潮流模式

2.4海浪模式SWAN

2.5本章小结

第3章 卫星资料连续同化对台风模拟的影响

3.1模拟试验设计

3.2卫星资料同化效果分析

3.3台风风场和气压场特征

3.4本章小结

第4章 风场同化在波流模拟中的应用

4.1模拟试验设计

4.2风场同化对波浪场模拟的改善

4.3“威马逊”过程台风浪分析

4.4“威马逊”过程流场和温度场分析

4.5本章小结

第5章 同化方案在台风“彩虹”过程模拟中的应用

5.1模拟试验设计

5.2“彩虹”风场模拟验证

5.3“彩虹”台风浪分析

5.4“彩虹”流场和温度场分析

5.5本章小结

第6章 结论和展望

6.1本文主要结论

6.2研究展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢