边界层参数化方案对台风“莫拉菲”热力和动力结构特征影响的对比

作者：江丽芳1  尹毅2 3  刘春霞4

单位：1. 国家海洋局南海预报中心, 广东 广州 510310; 2. 中国科学院大学, 北京 100049; 3. 中国科学院南海海洋研究所, 广东 广州 510301; 4. 中国气象局广州热带海洋气象研究所, 广东 广州 510080

关键词：南海 热带气旋边界层 数值模拟 探空资料

分类号：P444

出版年·卷·期（页码）：2017·34·第四期（20-31）

摘要：

评估WRF模式对南海台风期间边界层的模拟能力，并对比分析了6组边界层参数化方案模拟的边界层热力和动力结构。与风温湿廓线探空资料的对比表明：边界层参数化对于位势高度和温度的模拟影响较小；BouLac参数化方案模拟的结果与实况变化趋势最接近，MYNN和YSU方案模拟的结果次之。是否考虑边界层参数化对热带气旋路径和强度的模拟影响显著；采用不同边界层参数化方案对热带气旋结构的模拟存在显著差别，且这种差异不限于边界层。和非局地参数化方案相对比，Boulac方案模拟的效果比较强，这可能是因为该方案有较高的混合效应、较大的对流动能以及能更好的模拟湿对流引起的湿度。BouLac方案模拟的结果更接近实际观测，这表明在稳定层结下使用局地k理论计算湍流扩散更为合理，但非局地方案在风速和气压的预报上存在一定优势。

Base on the mesoscale WRF mode, the performance of simulating the structural feature of the boundary layer in the South China Sea is evaluated and the thermal and dynamic structural feature in the boundary layer under 6 kinds of boundary layer parameterizations scheme are compared and analyzed. Compared with the sounding data, the results show that the simulation of geopotential height and temperature is not greatly affected with the different PBL scheme. The simulation with the BouLac scheme is closest to the observed data. The MYNN scheme and YSU scheme produce weaker result than that of the BouLac scheme. The PBL schemes on the simulation of tropical cyclone track and intensity have a significant different to the result without PBL schemes. The simulations of structure of tropical cyclone are significantly difference with different PBL schemes; the difference is not limited in PBL.

参考文献：

[1] 李响, 王辉, 吴辉碇, 等. 海上大气边界层数值预报技术发展概论[J]. 海洋预报, 2010, 27(1):72-82. [2] Braun S A, Tao W K. Sensitivity of high-resolution simulations of hurricane Bob (1991) to planetary boundary layer parameterizations[J]. MonthlyWeather Review, 2000, 128(12):3941-3961. [3] 邓国, 周玉淑, 李建通. 台风数值模拟中边界层方案的敏感性试验I. 对台风结构的影响[J]. 大气科学, 2005, 29(3):417-428. [4] 王晨稀. 边界层参数化影响"梅花"台风的敏感性试验[J]. 地球科学进展, 2013, 28(2):197-208. [5] 赖文锋, 刘阳, 麦健华, 等. 台风"莫拉菲"对不同边界层方案的敏感性数值模拟[J]. 广东气象, 2010, 32(6):10-14. [6] 黄文彦, 沈新勇, 王卫国, 等. 边界层参数化方案对边界层热力和动力结构特征影响的比较[J]. 地球物理学报, 2014, 57(5):1399- 1414. [7] Que L J, Que W L, Feng J M. Intercomparison of different physics schemes in the WRF model over the Asian summer monsoon region[J]. Atmospheric and Oceanic Science Letters, 2016, 9(3):169-177. [8] 陈俊文, 蔡扬, 白毅平, 等. 南海冬季一次海面大风天气的WRF模式预报检验[J]. 海洋预报, 2014, 31(4):32-40. [9] Michalakes J, Dudhia J, Gill D O, et al. The weather research and forecast model:software architecture and performance[C]//11th Workshop on the Use of High Performance Computing in Meteorology. UK:European Centre for Medium Range Weather Forecasts, 2004:1-13. [10] 廖菲, 邓华, 赵中阔, 等. 热带气旋科学观测试验及研究进展概况[J]. 热带气象学报, 2013, 29(4):687-697. [11] Hong S Y, Noh Y, Dudhia J. A new vertical diffusion package with an explicit treatment of entrainment processes[J]. Monthly Weather Review, 2006, 134(9):2318-2341. [12] Pleim J E. A combined local and nonlocal closure model for the atmospheric boundary layer. Part I:Model description and testing[J]. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 2007, 46(9):1383-1395. [13] Hong S Y, Pan H L. Nonlocal boundary layer vertical diffusion in a medium-range forecast model[J]. Monthly Weather Review, 1996, 124(10):2322-2339. [14] Nakanishi M, Niino H. An improved mellor-yamada level-3 model:its numerical stability and application to a regional prediction of advection fog[J]. Boundary-Layer Meteorology, 2006, 119(2):397-407. [15] Bougeault P. A simple parameterization of the large-scale effects of cumulus convection[J]. Monthly Weather Review, 1985, 113(12):2108-2121. [16] 李江南, 龚志鹏, 王安宇, 等. 南海台风Vongfong(2002)的数值模拟试验[J]. 中山大学学报(自然科学版), 2004, 43(3):85-89. [17] 钮学新, 杜惠良, 刘建勇. 0216号台风降水及其影响降水机制的数值模拟试验[J]. 气象学报, 2005, 63(1):57-68. [18] 张建海, 诸晓明, 王丽华. 台风Haitang和Matsa引发浙江暴雨强度和分布的对比分析[J]. 热带气象学报, 2007, 23(2):126-134. [19] Charney J G, Eliassen A. On the growth of the hurricane depression[J]. Journal of the Atmospheric Sciences, 1964, 21(1):68-75. [20] Wang B, Elsberry R L, Wang Y Q, et al. Dynamics in tropical cyclone motion:A review[J]. Scientia Atmospherica Sinica, 1998, 22(4):535-547. [21] Hawkins H F, Imbembo S M. Structure of a small, intense hurricane-Inez 1966[J]. Monthly Weather Review, 1976, 104(4):418-442. [22] 陈联寿, 徐祥德, 罗哲贤, 等. 热带气旋动力学引论[M]. 北京:气象出版社, 2002:217-228. [23] 丁一汇. 高等天气学[M]. 2版. 北京:气象出版社, 2005:276- 289.

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