海洋飞沫参数化方案在台风数值模拟中的应用

海洋飞沫作为海气相互作用的重要因子,在台风的发生、发展过程中扮演着重要角色。将Fairall和Andreas海洋飞沫参数化方案加入到WRF模式中对两个台风——"珊珊"、"桑美"进行了模拟,以研究不同海洋飞沫参数化在WRF模式中对台风模拟效果的影响。结果表明,加入Fairall方案后潜热通量、感热通量得到很大程度的加强,使得台风的热力结构得以改变,暖心结构十分明显,从而影响了动力场结构。相对涡差解释了台风移动路径变化的原因,热成散度、涡度以及水汽通量的改变影响了台风的强度。Andreas方案由于界面通量算法在考虑海表面动量粗糙度、热力粗糙度及水汽粗糙度随风速、相对湿度变化的情况下,得到的潜热通量、感热通量较Fairall方案为弱,因而台风的强度不强。飞沫参数化方案对模拟台风路径的影响较小。

海浪和海洋飞沫对“珊珊”台风影响的数值研究

台风是剧烈的天气系统,在开放的海上强风激起大浪,改变了海表粗糙度,同时,海浪顶端的白泡沫破碎,在海-气界面处会出现大量的海洋飞沫。基于共享内存的进程间通信技术应用到区域大气和海浪模式的耦合中,大气模式引入了Fairall和Andreas两种海洋飞沫参数化方案,对2006年"珊珊"台风进行了模拟对比试验,结果表明:耦合模式通过海-气相互作用,对台风的强度产生影响,由于耦合模式在海表粗糙度的计算上考虑了海表状况,使得耦合模式模拟的台风强度更接近实况,而对台风的移动路径影响不大;耦合模式中海-气相互作用主要通过动力因素来对台风产生影响,海表状况影响了海表粗糙度,从而使台风的动量输送发生变化,具体的台风强度增强还是减弱主要取决于海表状况与实况的符合程度;海洋飞沫参数化主要通过热力场的改变来影响动力场,Fairall方案中潜热通量和感热通量得到很大程度的加强,使得台风的热力结构得以改变,台风强度明显加强,从而影响了动力场结构;Andreas方案由于其界面通量算法在高相对湿度条件下计算界面通量时得到的量值较小,虽然高风速条件下感热通量加大,但总的潜热通量、感热通量较Fairall方案为弱,因此,模拟的台风强度不强;海洋飞沫参数化方案通过影响台风的结构和强度,对台风移动路径产生一定影响。