基于WRF中尺度数值模式台风风场模拟及验证

发布时间：2020-11-15 20:26

　　 台风是一种比较常见的重大自然灾害,给人们的生活和生产带来很大影响。据统计,每年都有十个左右的台风在我国沿海地区登陆,破坏极大,为此很有必要加强风工程领域对台风风场特征的相关研究工作。对于台风的研究,在气象学领域,主要研究台风的整个生命过程,包括其生成、发展和消亡的整个过程;在土木工程领域,主要是通过对台风中尺度的模拟分析,得到台风的气压、台风移动速度、台风影响半径等风场特征,以及结构物周围的风速、风向等参数,为结构的抗风设计提供数据资料。本论文采用WRF中尺度数值模式对台风风场进行模拟,对该模式相关的基本理论作了主要的介绍:主要包括各主要模块及功能、风场模拟的控制微分方程、模式计算采用的网格形式,以及风场模拟选用的各主要物理参数等。WRF中尺度数值模式,采取最全面的大气物理过程和更为优化的动力框架,其中的边界层方案和积云对流参数化方案的选用,对于不同地区和不同类型的台风风场模拟效果具有较大的影响。因此,本文运用WRF中的ARW模块,通过选用边界层方案和积云对流参数化方案的多种不同组合,对9914台风“约克”和1713台风“天鸽”进行了模拟分析。并与中国气象局热带气旋资料中心及香港天文台对此两个台风个例的实际风场观测数据进行对比,从台风路径、中心气压和最大风速的对比分析中,证实了WRF中尺度模式模拟台风的可行性,并对各类边界层和积云对流参数化方案的选取策略进行了讨论。从这些方案中选取最优组合方案,从WRF模式的风场模拟结果中,提取台风发生过程中处于近地边界层的部分高层建筑(广州利通广场,深圳地王大厦)和气象观测台站(香港天文台、横澜岛和长洲岛站)的风速风向模拟结果,并与上述观测站点的近地层台风风场观测数据进行风速风向以及台风地面粗糙度等的对比分析,分析结果表明WRF中尺度模式对于固定位置点的风速风向模拟能取得较好的模拟效果;对WRF模式模拟的风场数据进行提取和统计化分析,并对之前基于简化物理模型的各类参数化台风风场模式所提出的相关公式,对应用后者进行台风风场设计风速的可靠性进行了验证分析。结果表明,这些参数化台风风场模式基本能反映台风在部分特征点高度的主要风速特征,但对于风向的描述效果相对欠佳。
【学位单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P444;P435
【部分图文】：

2（e）农田与房屋被淹 （f）泥石流图 1-1 台风灾害当前台风风场模拟的研究模式主要有两种，一种是较早的研究模式，即参数化台风风场模式，它基于简化的物理模型和数值模拟；另一种则是随着现代计算机技术的成熟发展而来的中尺度台风风场数值模拟模式。参数化台风风场模式，从中心气压差、台风移动方向、台风中心移动速度、离测点

图 2-1 WRF3.8 模式系统流程图处理模块（WRF Preprocesssing System）:简称 WPS，由三个和创建模拟的区域，并将静态的地理数据插值到网格点上；取气象场；metgrid将气象场插值到网格点上。这三个程序的输入条件。图 2-2 WPS 流程图

图 2-1 WRF3.8 模式系统流程图前处理模块（WRF Preprocesssing System）:简称 WPS，由三个子程义和创建模拟的区域，并将静态的地理数据插值到网格点上；ung中提取气象场；metgrid将气象场插值到网格点上。这三个程序的作用初始输入条件。
【参考文献】

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3 周昊;朱伟军;彭世球;;不同微物理方案和边界层方案对超强台风“鲇鱼”路径和强度模拟的影响分析[J];热带气象学报;2013年05期

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年02期

5 李响;;WRF模式中积云对流参数化方案对西北太平洋台风路径与强度模拟的影响[J];中国科学:地球科学;2012年12期

6 屠妮妮;何光碧;张利红;;WRF模式中不同积云对流参数化方案对比试验[J];高原山地气象研究;2011年02期

7 赖文锋;刘阳;麦健华;林文实;;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年06期

8 河惠卿;王振会;金正润;牛生杰;徐爱淑;;积云参数化和微物理方案不同组合应用对台风路径模拟效果的影响[J];热带气象学报;2009年04期

9 赵林;朱乐东;葛耀君;;上海地区台风风特性Monte-Carlo随机模拟研究[J];空气动力学学报;2009年01期

10 李俊;王斌;王志斌;沈铁元;;不同参数化方案对长江中游汛期降水模式预报试验[J];气象科技;2008年02期

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3 周盛涛;香港九龙湾沿岸城区CFD风场模拟及风灾易损性分析[D];哈尔滨工业大学;2015年

4 陈玫丽;考虑台风天气影响的风电可靠性建模研究[D];广西大学;2014年

5 王乔乔;南海近海台风近地层风场特性研究[D];中国海洋大学;2013年

6 苏源;2005年05号台风“海棠”路径变化分析和数值模拟[D];南京信息工程大学;2011年

7 田晨;CFD风荷载数值模拟相关参数研究及在下击暴流中的应用[D];北京交通大学;2011年

8 寇媛媛;云迹风资料同化在中尺度数值模拟中的对比研究（MM5模式和WRF模式）[D];南京信息工程大学;2008年

9 李瑞龙;基于改进的台风关键参数的台风极值风速预测[D];哈尔滨工业大学;2007年

本文编号：2885168