边界层参数化方案对台风SANBA初生阶段影响的数值模拟研究

台风的形成和发展与边界层中低涡扰动的形成和发展密切相关。利用中尺度WRF模式,采用数值敏感性试验的方法来研究不同边界层方案对台风SANBA初生阶段的移动路径、强度及物理量场分布等方面的影响,结果表明:在台风形成初期,不同边界层方案对模拟的SANBA台风的强度和路径具有明显影响;未引入Bogus方案时,采用QNSE和ACM2边界层参数化方案的模拟结果与最佳路径资料最为接近。采用Bogus方法在初始场中引入热带扰动有关信息后,五种边界层参数化方案模拟的台风路径均有显著改进,其中QNSE和ACM2方案对台风路径和强度模拟结果的改进效果较其他几种边界层参数化方案的模拟结果改进小,说明这两种边界层参数化方案对SANBA台风发展初期边界层过程的处理较完善,能够较好地处理边界层过程和边界层热带扰动的形成和发展;对比分析表明由于不同边界层参数化方案对边界层过程处理的差异,导致SANBA台风发展到强盛阶段时近地层的有关物理量及自由大气中的物理场分布出现一定的差异,即使模拟效果较好的QNSE与ACM2边界层参数化方案模拟的台风垂直结构之间也存在一定的差异。数值试验也表明MYJ参数化方案对此次台风的模拟效果最差,在进行相关研究时应慎用该边界层参数化方案。

近海海温对再入海台风数值模拟影响的研究

以WRF(weather research forecasting)模式模拟了登陆后再入海0713号台风韦帕,同时考虑了中纬度过程不变与过程时变的各类SST海温场对模拟效果的作用。试验中重点分析热力影响因子[即模式的两种微物理方案LIN(Purdue Lin scheme)、WSM6(WRF single-moment 6-class scheme)]以及动力影响因子(即模式的台风BOGUS模型)对各类SST海温场的反应。分别并综合研究了热力、动力、及海温因子对再入海台风的路径及强度模拟所产生的影响。多项成组试验显示,台风过程时变的SST场的使用能够更好地诊断和模拟台风区海气相互作用并改善对再入海台风路径与强度的预测。对0713号台风模拟而言,微物理过程WSM6方案给出的结果(包括路径、气压、风力、以及感热和潜热等要素)比LIN方案更好。采用BOGUS模型对再入海台风的路径模拟有较明显改善。在台风再入海阶段,模拟的海气界面感热通量与潜热通量分布显示,正的感热通量高值区为台风生存提供能量,并对台风移动有较好的指示性;台风潜热通量高值区位于台风风力辐合增强区,此处潜热高值区与台风结构配合,对入海台风活动的持续有正贡献。而过程时变的SST场的使用对台风预测是有利的,其中6h时变的SST较日平均SST效果更显著。

多源资料循环同化在台风“潭美”预报中的应用

为了检验不同观测资料在台风预报中的作用,以美国NCEP(National Centers for Environmental prediction)业务同化系统GSI(Grid Statistical Interpolation)为平台,选取2013年路径较复杂且登陆后降水持续较强的"潭美"台风过程为例,分别加入常规地面和高空观测资料、极轨卫星NOAA18、NOAA19、METOP-A和METOP-B资料,以及多普勒雷达基数据资料,探讨不同观测资料同化对台风的预报效果。同时,对台风采用Bogus初始化方案以及循环资料同化对台风路径和强度预报效果进行了对比分析。结果表明:常规观测资料对台风路径预报改善效果最明显,卫星资料的融入对海上台风路径的修正较好,而雷达资料则对台风登陆后的路径预报有改善;并且多源资料的融入效果最好。同时,采用Bogus方案可有效调整初始台风的位置和强度,从而对后期台风路径和强度预报有正效应。采用间隔6 h资料循环同化方法,可有效利用各时段资料,对台风路径和强度预报有较好的改善。