基于同化ATOVS亮温资料的台风“莫兰蒂”（2016）快速增强过程的数值模拟研究

发布时间：2020-07-21 07:11

【摘要】：本文针对2016年台风“莫兰蒂”,基于WRF模式,以GFS资料作为背景场,获取高分辨率的数值模拟资料。为了了解ATOVS卫星资料在台风预报中的使用效果,在上述模拟实验基础上,利用三维变分方法每隔24h循环同化AMSU-A和HIRS-4的亮温数据,形成含有中尺度信息的优化初始场,从而进行预报。对比试验结果表明:(1)同化ATOVS资料对台风初始场中的温度和水汽均有一定程度的调整,且在不同高度产生不同的影响,从而提高对台风的模拟精度。(2)对于台风路径而言,同化ATOVS资料之后,模拟的台风路径基本与观测一致,准确地再现了台风“莫兰蒂”的转向位置、登陆地点和时间以及移动速度。(3)同化ATOVS资料使台风强度模拟精度提高接近1倍,最大强度偏差减少13hPa。(4)同化ATOVS资料改善了模拟的台风在其发展初期眼区对流发展较快的特点。选取同化实验的模拟结果,细致地分析台风“莫兰蒂”发展过程中的垂直风切变、对流爆发和云微物理特征,探讨了快速增强的相关机理。主要结论如下:(1)台风“莫兰蒂”在相对小的垂直风切变环境下经历其快速增强过程,伴随着眼区对流爆发。在快速增强开始的时候,强对流集中在眼墙顺切变一侧或切变的左侧。随着台风快速增强,在顺切变和逆切变象限都会出现旺盛的对流,轴对称对流结构可以较好地发展。(2)在快速增强开始前6h,较高的对流有效位能促进对流爆发数的突然增长。随着垂直风切变减小,对流爆发发展迅速,引起平流层低层的暖空气向下运动,激发了对流层上层增暖从而使得快速增强开始。在此环境中,通过对流爆发作用,水凝物不断增多,大量潜热释放在对流层上层,台风暖心结构增强。此外,台风暖心与径向出流在同一高度范围内使得台风暖心结构免受环境风的破坏,这样的配置也有利于台风的快速增强过程。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P458.124
【图文】：

位势高度场,台风

垂直风切变和海温也是台风形成和增强过程中的重要影响因子，将在逡逑下一章说明。逡逑如图３．１所示，在台风“莫兰蒂”形成和发展的整个过程中，中高纬地区呈逡逑现经向型，基本形态为“两槽一脊”，副高偏强。在中高纬度，位于贝加尔湖以逡逑西上空的脊的位置相对比较稳定，西侧的低压略有加强，东部的低压槽由于冷逡逑平流的作用迅速发展，台风的移动和转向在上述中高纬度环流背景下展开。西逡逑太平洋副热带高压的脊线呈西南－东北向，台风沿着副高外围移动。１１日００时，逡逑其西侧有一个断裂的小高压正在发展增强。２４小时之后，断裂的小高压体发展逡逑并与大洋中部的副热带高压连通，使台风向北运动受到阻挡，台风基本向西移逡逑动。在此期间，台风“莫兰蒂”东侧１４３°Ｅ附近的“马勒卡”台风正在生成发展逡逑并向西移动。１３日００时

数值模拟,水平风,风矢量,单位

为２０１６年０９月１０日００时－１５日００时。利用ＧＦＳ再分析资料作为数值模拟的逡逑初始场和边界条件，采用两层嵌套，区域中心均为（１２８邋°Ｅ，２０邋°Ｅ），分辨率分逡逑别为９ｋｍ，邋３ｋｍ，格点数分别为４５１ｘ３０１，邋９９１ｘ５４１，模拟区域如图３．３所示。逡逑１８逡逑

区域图,数值模拟,区域,背景场

在同化前，对２０１６年９月９日１８时－９月］０日００时进行积分，将９月逡逑１０日００时的积分结果作为背景场，同化ＡＭＳＵ－Ａ和ＨＩＲＳ－４亮温资料，同化逡逑结束后进行２４ｈ的预报直到９月１１日００时，具体同化流程如图３．４所示。其中逡逑ｘ是分析场，％是背景场，ｙ0是已知观测资料，本文为ＡＭＳＵ－Ａ和ＨＩＲＳ－４壳温逡逑资料，Ｂ为背景场误差协方差矩阵。在同化过程中，仅对外层区域进行同化，逡逑从外层区域插值获得内层的初始条件。逡逑１９逡逑

【参考文献】