台风莫拉菲登陆前后潜热过程的数值模拟研究

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1、中山大学硕士学位论文台风“莫拉菲”登陆前后潜热过程的数值模拟研究姓名：刘阳申请学位级别：硕士专业：气象学指导教师：林文实20100608摘要台风“莫拉菲”登陆前后潜热过程的数值模拟研究专业：气象学研究生：刘阳指导老师：林文实副教授摘要本论文使用新一代中尺度数值模式WRF，采用最细2km网格距的三重双向嵌套网格对发生于2009年的台风“莫拉菲’’(0906)的宏微观物理结构和潜热结构进行数值模拟研究，重点分析台风“莫拉菲”登陆前后潜热的空间结构和演变情况。模拟的时间从2009年7月18日oo时至7月19日12时(本论文的时间均采用世界时(UTC))，共积分36小时。控制性试验选取了含

2、有六种水成物(水汽、云水、雨水、云冰、雪和霰)的WSM6方案，使用了Bogus涡旋模型和采用LITTLER同化系统，在对台风的路径、强度、降雨以及内核动力和热力结构进行验证后，证明了控制性试验模式设置的合理性。在控制性试验的基础上，采用WSM5方案进行敏感性试验，对比WSM5方案和WSM6方案的模拟结果，结论如下：(1)WSM5和WSM6方案模拟的台风路径、强度差别不大，但是由于WSM5方案缺少了霰的作用，模拟的降水稍弱于WSM6。WSM5试验的暖心结构更加明显，水成物中雨水混合比减少，而雪的混合比增大。(2)从潜热加热率的垂直结构来看，WSM6方案模拟的总潜热廓线要略强于WSM5

3、。从地面到4km的高度，总潜热全部来源于凝结蒸发潜热。融化潜热在4-6km处有负贡献。在6-8km处，WSM5的冻结潜热远弱于WSM6：而在6-14kin摘要的高空，凝华升华潜热起主要作用。总潜热的构成主要来自零度层以下的凝结潜热以及零度层以上的凝华潜热。(3)从台风登陆前后潜热加热率随时间演变的情况来看，两个方案都模拟出台风潜热由低层逐渐向高层发展增强的过程。在前期，凝结潜热对台风发展的贡献很大；而在后期，凝华潜热也起了很大的作用。在台风登陆之后，各潜热过程均发生了不同程度的衰减，从而造成台风的消亡。比较两个方案来看，WSM6方案模拟的凝结蒸发、冻结融化潜热均强于WSM5，而凝华

4、升华潜热弱于WSM5．(4)从台风登陆前后起主导作用的云微物理潜热过程的潜热量来看，WSM5方案正潜热量贡献主要是水汽凝结成云水、雪和云冰的凝华、云冰的初始化；负潜热量贡献主要是云水蒸发为水汽、雪和云冰的升华、雨水的蒸发和雪的融化。WSM6方案贡献较大的正潜热过程增加了霰的凝华增长，云水被雪和霰收集；WSM6方案贡献较大的负潜热过程也增加了霰的升华，且用霰的融化取代了WSM5方案中雪的融化成为一个重要的潜热过程。对台风发展演变作用显著的凝结潜热主要来源于水汽凝结成云水；凝华潜热主要来源于云冰、雪的凝华作用。台风登陆后潜热量的减小主要来源于水汽凝结成云水和云水蒸发成水汽这两个过程的作

5、用。关键词：台风，登陆，“莫拉菲"，潜热过程，云微物理ⅡAbstr-actAnumericalsimulationaboutlatentheatprocessestlatentneatDrocesses’bel‘oreAnUmeandafterthelandfallofTyphoonMolaveName：LiuYangSupervisor：LinWenshiAbstractAnewgenerationofmeso·scalenumericalmodelWRFisutilizedinthispape／”whichisconductedinthreetwo-waynesteddomai

6、nswinlfinesthorizontalgridresolutionof2km，tosimulatethemacroandmicrophysicalprocessesandlatentheatstructureoftyphoonMolaveoccurredin2009．Greatemphasizedhasbeenputonthefeatureoflatentheatstructureandevolutionbeforeandafterthelandfalloftyphoon．n圮simulationtakes36hoursfrom0：00July18thto12：00July1

7、9th(Inthispapertheuniversaltime(UTC)isused)．11埒controlexperimentWSM6iscarriedoutusingWSM6scheme(whichincludessixwatersubstancevariables：vapor、cloudwater、rainwater、cloudice、snowandgraupcl)，adoptingBogusvortexandLITTLE—Rdataassimulationsy