基于数据同化逼近的强台风边界层风场模拟研究

发布时间：2024-10-05 04:49

　　台风是一种发生频率较高,破坏较为严重的自然灾害。我国地处太平洋西岸,是遭受台风影响最为严重的国家之一,超强台风的登陆会造成重大的经济损失,给人们的生产生活带来灾难。在土木工程领域,为了分析台风荷载作用下结构的致灾机理,增强建筑物的防风抗灾能力,需要还原大气边界层近地区域的风场。而结构风工程中的计算流体力学方法仅适用于微小尺度风场模拟,而模拟台风场时边界条件难于确定,另一方面台风观测数据的取得往往不易,在此背景下,基于各种观测数据的再分析资料及区域降尺度常用的中尺度模式为这种还原提供了可能性。为了明确了采用中尺度模式模拟强台风场时的关键因素,本文基于新一代中尺度天气研究与预报模式WRF(Weather Research and Forecast)进行模拟研究。首先设置了固定和移动嵌套的对比试验,验证了不同嵌套方式的适用特点,以及网格分辨率对风速场的影响。其次着重考虑了物理过程中台风与海洋的热交换以及边界层方案。测试结果表明,耦合一维海洋混合层模型可以有效改善台风强度,而不同边界层参数化方案对路径和强度影响差异较大,路径偏离明显时,强度也会相应地偏离。为了控制模式的计算误差,本文将四维同化中...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-2水平面上变量的分布和垂直层变量的分布

水平方向使用Arakawa-C网格，水平速度的u分量和v分量垂直于相应的网格边界面，定义在网格边界的半网格点上，位温等热力学变量定义在网格中心的整网格点上，变量在水平和垂直网格上的空间离散方式如图2-2所示。图中，水平格距x和y在模式方程中为常数，因投....

图2-3兰伯特投影（truelatitude1=30°,truelattitude2=60°）

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文柱面，一般适用于低纬度地区。选择不同的投影就确定了相应的实际距离的扭曲程度，定义放大系数m为名义上的网格间距和地理上的网格间距之比。WRF的最大稳定时间步长是由地理上的网格间距所决定的，计算地理网格间距的公式为：nomgeoxxm（2-....

图3-2外层粗糙网格向格点分析数据逼近示意图

图3-2外层粗糙网格向格点分析数据逼近示意图（3）动力初始化模拟初期，模式需要一定的启动时间（Spinup）适应地形，生成云场。在预报起始时间前6个小时（-6小时-0小时）udging，将比直接冷启动提供更好的结果（图3-3）。这一方法也可以变分技术联合使用，在....

图3-4指定垂直层以下不逼近的Nudging强度剖面示意图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文中使用边界层不逼近（if_no_pbl_nudging_X）和指定垂直层以下不逼近（if_zfac_X及k_zfac_X）两个....

本文编号：4007553