东海区风场降尺度模拟研究

发布时间：2017-12-09 09:34

  本文关键词：东海区风场降尺度模拟研究

  更多相关文章： WRF模式 降尺度 谱逼近方案 参数化方案

【摘要】：动力降尺度方法在对陆地气温和降水的模拟方面应用己较广泛、成熟,但是对于海面风场方面的研究较少,对中国海区风场进行动力降尺度的研究更为少见,特别是尚无专门针对中国东海区风场的动力降尺度研究。针对以上问题,本文基于中尺度WRF模式,采用NCEP最终分析资料FNL作为初始场和侧边界条件,以2009年12个月为例,首次对中国东海区风场进行了动力降尺度研究,旨在检验WRF模式长期积分的动力降尺度能力并考察动力降尺度方法在东海区的适用情况,为东海区多年时间尺度的风场降尺度研究提供参考。本文首先通过对比每五天更新一次初始场、每十天更新一次初始场,以及一年连续积分这三种积分方式的试验对比研究了不同积分方式的模拟效果；再对这三组试验分别加入谱逼近方案,进行模拟效果的对比,评价谱逼近对于东海区风场降尺度的改善效果和最佳积分方式的适用情况；最后针对东海区夏季风场重要影响因子——台风,使用对于台风模拟影响较大的不同参数化方案组合,进行多年台风个例的参数化方案组合敏感性试验。主要研究结论如下：(1)通过每五天更新一次初始场(5DAY试验)、每十天更新一次初始场,(10DAY试验)以及一年连续积分(YEAR试验)这三种积分方式的试验可以发现,三种积分方式模拟的风场月平均结果均能较好描述东海区各月月平均风场,且整体在冬季的模拟不论是在风速还是风向上,均要优于夏季的模拟。5DAY试验模拟效果最优,其他两组试验稍差。而在全部时次的风速和风向模拟上,模拟效果最好的均是5DAY试验,其他两组试验稍差,10DAY试验的风向模拟效果相对较好,YEAR试验风速模拟相对较好。说明每5天更新一次初始场的积分方式能够最好地描述东海区风场。由此说明,连续长期积分模拟会导致系统误差累积,定期更新初始场的方法并不能够有效改善长期积分积累的误差。(2)通过对三种积分方式试验分别加入谱逼近方案可以发现,对于加入谱逼近方案的三种积分方式模拟的月平均风场,在风速和风向上的改善甚微,对比全时次风速和风向的模拟,从5DAYS和10DAYS试验较为相对明显的改善效果且10DAYS试验改善效果最好可知,加入谱逼近方案,对于每5天更新一次初始场和每10天更新一次初始场这两种积分方式改善相对较大,每10天更新一次初始场的试验对加入谱逼近方案响应最为明显,风速RMSE和CC分别改善4.05%和3.60%,风向RMSE和CC分别改善3.25%和2.41%,改善效果均优于5DAYS试验。但就总体试验效果,5DAYS试验模拟效果仍然是最好的,风速风向RMSE和CC表现最优,10DAYS试验次之：从YEARS试验较差的效果可知,加入谱逼近方案使得一年连续积分这种积分方式模拟效果变差,风速和风向RMSE分别增加0.11%和1.39%,风向CC减小1.7%,风速CC增加0.08%。以上说明,加入谱逼近方案且采用5天更新一次初始场的积分方式,每次积分时间较短,初始场的作用还较强,故其改善效果不如10天更新一次初始场：对于一年连续积分,谱逼近方案使得初始场的改变导致了连续积分的误差积累增大。对于加入谱逼近方案,响应效果最明显的是每10天更新一次初始场的积分方式。(3)通过对东海区台风参数化方案组合的敏感性试验,可以发现虽然东海区台风路径模拟对于参数化方案组合的选择具有一定的“个例依赖性”,即不同台风个例的最佳参数化方案组合有所变化,但综合来看,依然能够较为清晰地揭示KF积云对流方案与MYJ边界层方案的参数化方案组合模拟台风路径效果最佳且与其他方案相比优化程度最高达15.9%。对于台风强度的模拟对于参数化方案组合的选择没有“个例依赖性”的特点,研究发现,KF积云对流方案与YSU边界层方案的参数化方案组合模拟台风强度效果最佳且与其他方案相比优化程度最高达52.2%。(4)通过对台风典型个例的研究发现,KF积云对流方案与MYJ边界层方案的参数化方案组合模拟大尺度环流场效果最佳。对于强度“迅速加强”的台风,YSU边界层方案组合模拟更加准确,MYJ边界层方案组合敏感性稍差；对于强度“逐渐加强”的台风,YSU边界层方案组合则敏感性过强,致使台风强度偏大,误差增大,MYJ边界层方案组合模拟敏感性较好,强度模拟更加准确。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P732

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1 吕宁;;走近东海分局系列报道之一 东海维权执法先锋[J];海洋世界;2013年09期

2 刘怀;粤东海区放射性总α总β及其分布的初步探讨[J];海洋环境科学;1987年04期

3 陈亚瞿,荣s，

本文编号：1269930