0808号台风凤凰登陆过程的数值模拟和同化试验

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1、南京信息工程大学硕士学位论文0808号台风“凤凰”登陆过程的数值模拟和同化试验姓名：赖珍权申请学位级别：硕士专业：气象学指导教师：沈桐立;丁治英20100401摘要我国每年因台风灾害所造成的损失高居十大自然灾害之首。过去由于探测技术和海上观测资料的有限，对台风登陆问题的研究有限。近年来，随着大气探测技术的发展，卫星云迹风资料、掩星资料等一系列高时空分辨率的非常规资料的应用弥补了洋面上观测资料的不足，利用同化方法把非常规资料应用到模式中，可以有效地改善模式的初始场。0808号台风“凤凰”是08年登陆我国最

2、强的台风。本文选取此次台风为试验个例，主要对“凤凰”的登陆过程进行模拟试验。首先，利用GPS掩星资料反演的大气气压、温度和水汽资料以及云迹风资料，对台风“凤凰”进行了三维变分同化及数值模拟试验。结果表明：(1)同化不同资料，得到的台风初始场各不相同，对台风预报的影响也各不相同。同时同化GPS资料和云迹风资料，对台风初始场的调整最大，对模拟台风登陆前后的路径、降水等均有一定程度的改善。(2)研究了资料同化中要素场调整的特征。发现初始场的调整在垂直方向上呈多峰结构，调整的显著性与资料有关也与要素有关，一般来

3、说，低层的调整要大于高层。(3)利用同时同化GPS掩星与云迹风资料的模拟结果，进一步分析这次台风过程的物理量场特征。发现：在模拟时段内，随着台风邻近大陆，水汽的源地由西南太平洋逐渐转交为南海。但自始至终存在着把丰富的水汽送入台风的水汽通道。在台风移动过程中，一直保持着强烈的上升运动，强的上升运动把低层暖湿空气向上输送，释放潜热为“凤凰”台风提供了发展的能源。0808号台风“凤凰”在台湾和福建省前后登陆，为研究“凤凰”在台湾登陆期间地形的抬升作用对这次台风降水及结构的影响，设计了一组地形敏感性试验，结果表

4、明，当台风中心移到台湾以东附近时，台湾地形的存在使得台湾岛西部边缘出现了诱生低压中心，随时间发展，诱生低压中心强度逐渐加强，取代了原台风中心发展成为新的台风中心：台风登陆过程中地形抬升作用对台风降雨量有显著的增幅作用；对位势涡度、气流垂直上升速度、水汽通量散度等及台风的空间结构都有明显的影响。另外，本文仍以凤凰为个例，尝试了利用GPS掩星资料和云迹风资料进行WRF-4DVAR同化试验，并于3DVAR进行比较。结果发现，两试验均能很好地模拟出台风的走向，四维变分试验对于台风登陆福建后的路径较三维的要好，在

5、台风强度的模拟上，四维变分试验与三维变分相当，均较实况偏弱，整体上于三维结果没有太大改进。关键词：GPS掩星资料，云迹风，三维变分同化，台风模拟，地形敏感性试验，四维变分同化ⅡAbstractDisastersbroughtbytyphoonareknowntobesignificantlygreatinChina,andwhatiswo稻e，itshazardapproaching1ISarebecomingevenmoresevel'enOWthaneverbefore．Researchingwor

6、ksuponforecastingTyphoon(ortropicalcyclone)areinsufficientlyconductedinthepastfewdecadesduetothelimitofobservations．Inrecentyears，alongwiththedevelopmentofatmosphericdetectiontechnology，aseriousofunconventionalobservationswithmuchhigherspatialandtemporal

7、resolutioninformation0CClll"，such勰satellitecloudwinddata,GPS(GlobalPositionSystem)dataandSOon，whichcanefficientlymakeuplackofdataonsea,andmakemuchmoI'econvenientthanbeforeforacademicresearchinlhefieldofdataassimilation，toimprovethesimulatedatmosphericsta

8、teandfurtherupliftthelevelofmulti-lenghandmulti—scaleweatherprediction．TyphoonFung-wong(0808)isthestrongestinthetyphoonslandinginChinain2008．Inthispaper，thistyphoonissdectcd，andanumericalexperimentisconductedonthelandfallo