海南岛地形对局地海风环流结构影响的数值模拟.pdf

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1、第39卷第3期海洋学报v01．39，No．32017年3月HaiyangXuebaoMarch2017杨秋彦，苗峻峰，王语卉．海南岛地形对局地海风环流结构影响的数值模拟[J]．海洋学报，2017，39(3)：24—43，doi：10．3969／j．issn．0253—4193．2017．03．003YangQiuyan，MiaoJunfeng，WangYuhui．AnumericalstudyofimpactoftopographyonseabreezecirculationovertheHainanIsland[J]。HaiyangXuebao，2017，39(3)：24—43，doi：1

2、0．3969／j．issn．0253—4193．2017．03．003海南岛地形对局地海风环流结构影响的数值模拟杨秋彦1，苗峻峰h，王语卉1’2(1．南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室，江苏南京210044；2．浙江省气象台，浙江杭州310016)摘要：本文利用WRF模式对2014年5月25日发生在海南的一次海风过程进行了数值模拟，通过地形敏感性试验，探讨了海南岛地形对局地海风环流结构的影响。结果表明：控制试验(cNTL)海风于15时左右达到强盛。无地形试验(FLAT)中，水平方向上，海风持续时间缩短，南、北、西向海风向内陆传播距离变短1～5km，海风强度减弱1m／s左右，海风动能及辐

3、合强度在沿海地区及西南山区存在大值衰减区；垂直方向上，海风碰撞位置向西、北方向移动，高空回流高度降低，海风厚度减小，垂直环流强度减弱2～6m2／s2，海风锋附近的垂直速度减小10cm／s以上。谷风对海风同相叠加作用的消失也使得海风强度减弱。其主要影响机制为：在动力方面，由山脉屏障作用引起的海风强迫抬升、绕流等增强作用消失；在热力方面，地表吸收净辐射减少，导致其向大气中释放的感热、潜热通量等各项均减少约9％，这种改变造成了海陆之间温度、气压差的减小，最终造成了海风的减弱。此外，通过两组削山试验，发现海拔高度降低区辐合范围、强度及动能均减小，同时海风垂直环流结构也相应发生改变，其中移去黎母山脉(

4、RMLM)对海风环流结构的影响大于移去五指山脉(RMwZ)。关键词：热带岛屿；复杂地形；海风结构；海风辐合中图分类号：P732．1文献标志码：A文章编号：0253—4193(2017)030024—201引言海陆风是由海、陆加热快慢不均造成的一种沿海地区最常见的中尺度天气系统[1。。海陆风的研究不但广泛应用于沿海城市气象预报和边界层大气环境监测[6]，更在天气学方面具有重要意义[7_1⋯，特别是在海风前沿，会形成海风锋，可触发强对流天气[11_12一，造成灾害。复杂地形对海风环流的影响一直以来都是科学家们高度关注的热点之一，不少研究表明地形及海岸线形状决定了海风环流的基本特征口”“]，其影响

5、主要表现在动力和热力两方面。动力作用主要有地形对海风的侧向摩擦、阻挡、挤压、强迫抬升、绕流等口“。其中，Miao等[33研究指出：当海风环流遇到沿海高山时其传播距离变短，海风环流易被高山阻断。Qian等一”]指出地形对海陆风存在阻塞效应，海风锋的传播速度随着地形高度而增大。Jeong等[18]的研究结果表明：对于海岸线较为简单的地区，地形对海风的影响大于土地利用类型。Abatan等口明对尼日利亚沿海地区不同测站的风场玫瑰图进行比较，得出该地区不同走向的海岸线可以产生不同的海陆风环流，且两者相互影响。热力方面主要为地形导致的局地收稿日期：2016—0522；修订日期：2016-1018。基金项

6、目：公益性行业(气象)科研专项经费项目(GYHY201306009)。作者简介：杨秋彦(1991)，女，山东省东营市人，主要从事中尺度气象学研究。E-mail：yangqy623@163．corn*通信作者：苗峻峰(1963)，男，教授，主要从事中尺度数值模拟研究。E-mail：miaoj@nuist．edu．cn3期杨秋彦等：海南岛地形对局地海风环流结构影响的数值模拟25热力环流对海风的同相和反相叠加，以及地形非均匀性造成的地表能量分布差异。陈训来等[2叩针对香港地区的海陆风提出：由于丘陵地形的存在，在白天以地形的热力作用为主，海风增强。此外，在晴朗少云的天气下，海陆热力对比更为明显，利于

7、海风发生发展[1“。综上所述，国内外大部分研究多关注于地形的动力作用、海岸线形状对海风的影响，而对地形导致的局地热力环流及海风环流结构变化的研究相对较少。海南岛地处热带，海风发生频率高，地形结构复杂，五指山脉和黎母山脉雄踞于本岛中部，形成中央高、四周低的环形层状地貌，是研究海岛复杂地形对海风环流影响的理想区域。国内学者对海南岛海风环流的研究也日渐增多[21-22

8、，吴兑等[2引、王静等卫钥分别利用海口站、19