基于大气-海洋-海浪实时耦合模式的台风过程模拟研究

摘要

热带气旋过程涉及到海洋和大气耦合相互作用，气旋风应力引起表层水体流动、海表温度下降以及海表粗糙度变化，而上层海洋的变化又会对热带气旋发展起到反馈作用，影响热带气旋的强度和路径。在大气、海洋和波浪的数值模式中考虑大气-海洋-海浪三者间的相互耦合作用，有助于提高热带气旋过程中大气、海洋和波浪的预报或后报精度。采用MCT耦合器、中尺度大气模式WRF、三维非结构化网格海洋模式 FVCOM和第三代海浪模式 SWAN已初步建立了大气-海洋-波浪实时耦合模式，本文进一步完善该模式，并将其应用于实际台风过程的模拟。论文的主要内容及结论为：
　　1.对已有大气-海洋-波浪实时耦合模式进行了完善，WRF和FVCOM之间交换变量增加WRF模式的长波辐射和短波辐射、感热通量和潜热通量、降水和蒸发、海表气压。分析积云参数化方案、微物理参数化方案和长短波辐射方案对台风强度和路径模拟效果的影响。
　　2.选择合理WRF参数，运用耦合模式模拟2014年“威马逊”和“海鸥”台风。“威马逊”和“海鸥”台风移动路径模拟平均误差分别小于50km和35km；模拟台风强度先增大后减小的变化趋势和实况一致。耦合模式能合理模拟台风过程风场分布的偏右性。
　　3.耦合模式能合理模拟台风过程海表温度下降及其偏右性、流场和波浪场的旋转性和偏右性。“威马逊”最大降温约4℃，“海鸥”过程中台风路径附近的深海洋面最大降温约1.4℃。台风中心位于深海洋面时，“威马逊”过程台风中心附近流速可达2m/s，“海鸥”过程台风中心附近流速可达1.25m/s。台风中心位于深海洋面时，“威马逊”过程有效波高最大值为14.8m，“海鸥”过程有效波高最大值为13.4m。

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第一章 绪论

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究进展

1.3本文研究工作

第二章 大气-海洋-海浪实时耦合模式耦合机制

2.1大气-海洋-海浪实时耦合模式

2.2大气-海洋耦合

2.3大气-海浪耦合

2.4海洋-海浪耦合

2.5本章小结

第三章 台风过程的风场模拟

3.1台风介绍

3.2模拟试验设计

3.3 WRF参数化方案敏感性分析

3.4“威马逊”大气模拟结果

3.5“海鸥”大气模拟结果

3.6本章小结

第四章 台风过程的流场和温度场模拟

4.1威马逊过程的流场和温度场

4.2海鸥过程的流场和温度场

4.3本章小结

第五章 台风过程的波浪场模拟

5.1“威马逊”过程波浪场模拟结果

5.2“海鸥”过程波浪场模拟结果

5.3本章小结

第六章 结论和建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢