東亞近海熱帶氣旋模擬對模式物理過程參數(shù)化的敏感性研究
發(fā)布時間：2021-10-14 22:53
西北太平洋是熱帶氣旋活動最頻繁的區(qū)域之一,平均每年約27個熱帶氣旋生成。數(shù)值模擬一直是預報熱帶氣旋活動的主要手段,近年來也被廣泛應用于熱帶氣旋氣候學的研究。然而,數(shù)值模式對氣候尺度上熱帶氣旋活動的模擬能力仍存在較大的不確定性,模式物理過程參數(shù)化對熱帶氣旋活動模擬的影響認識還有待加強。本文較為系統(tǒng)評估了區(qū)域氣候模式CWRF中不同積云對流、云微物理、邊界層等物理過程參數(shù)化方案對1986年～2015年東亞近海熱帶氣旋的路徑、頻數(shù)及強度的模擬的可能影響。主要結論如下:1)CWRF模式總體模擬熱帶氣旋的強度偏弱,模擬的強熱帶氣旋個數(shù)偏少;模擬的熱帶氣旋生成個數(shù)在多數(shù)年份較觀測偏少,但大致能模擬出熱帶氣旋在不同月份的生成頻率分布;多數(shù)方案能模擬出菲律賓以北海域的熱帶氣旋活躍區(qū),但對南海海域的熱帶氣旋模擬較少。2)不同積云對流方案模擬的熱帶氣旋強度、頻數(shù)及空間分布差異明顯。KF方案模擬的熱帶氣旋強度偏強、個數(shù)偏多、與觀測的熱帶氣旋空間分布最接近且TS評分最高。綜合來看,KF方案在所有積云對流方案中模擬東亞近海熱帶氣旋的頻數(shù)、路徑及強度與觀測最接近。3)熱帶氣旋的強度對云微物理方案表現(xiàn)得不敏感,但熱帶...
【文章來源】：南京信息工程大學江蘇省
【文章頁數(shù)】：66 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
研究區(qū)域的選擇表2.1本研究中CWRF模式參數(shù)化方案的組合
南京信息工程大學學位論文16圖3.1不同積云對流參數(shù)化方案對熱帶氣旋的(a)近中心最大風速頻率分布圖,(b)ACE指數(shù)的年際變化圖(單位：104m2s-2),(c)PDI指數(shù)的年際變化圖(單位：105m3s-2)。圖3.2給出的是觀測與模擬熱帶氣旋各自的風壓關系，觀測的中心最小海平面氣壓與近中心最大風速呈現(xiàn)的是近似直線的關系，而CWRF模式在模擬過程中也較好地再現(xiàn)了這一關系。然而，幾乎所有的方案在給定中心最小海平面氣壓后模擬偏弱的熱帶氣旋時模擬的近中心最大風速都偏大，而隨著模擬的熱帶氣旋強度增強，模式模擬的近中心最大風速在給定中心最小海平面氣壓時逐漸接近觀測的數(shù)值直至最終小于觀測的最大風速值，這也是在近中心最大風速頻率分布圖(圖3.1a)中模式模擬的頻率相比觀測更集中于近中心最大風速值偏弱或適中區(qū)間的原因。從過往研究來看[14,84]，模式水平分辨
南京信息工程大學學位論文18圖3.2熱帶氣旋生命史中近中心最大風速與中心最小海平面氣壓的對應關系,其中(a)ECP,(b)KF,(c)BMJ,(d)Grell,(e)Tiedtke,(f)NSAS,(g)Donner,(h)Emanuel。紅色實心點是模式各積云對流方案模擬的風壓對應關系，黑色（藍色）實線是用最小二乘法線性擬合得到的觀測（模擬）風壓關系曲線。3.2對熱帶氣旋頻數(shù)模擬的影響圖3.3a給出的是觀測與模擬的熱帶氣旋生成頻數(shù)的時間序列，觀測的曲線大致呈現(xiàn)出的熱帶氣旋個數(shù)先減少后增加的趨勢，較為明顯的是1988年與1998年兩個谷值以及1994年與2004年兩個峰值，這在CWRF模式各積云對流方案模擬中也有體現(xiàn)�？偟膩砜�，模式各積云對流方案普遍在大多數(shù)年份中模擬的熱帶氣旋個數(shù)較觀測偏少，多數(shù)方案模擬的熱帶氣旋個數(shù)平均每年約在5~6個，但不同積云對流參數(shù)化方案模擬的差異較大。KF方案在大部分年份里均能模擬出超過10個熱帶氣旋，這在數(shù)值上與觀測最接近，而BMJ方案明顯模擬的熱帶氣旋個數(shù)偏少，在大部分年份內僅模擬出了4個左右。此外，在個別年份KF方案模擬的熱帶氣旋個數(shù)多于觀測，這可能與區(qū)域的選擇有關。由于試驗模擬區(qū)域的限制，本研究僅考慮了經過東亞近海區(qū)域的熱帶氣旋，且根據(jù)熱帶氣旋識別的方法選取熱帶氣旋在該區(qū)域內的生命史均超過2天以上，因此對經過東亞近海但在該區(qū)域內活動時間未超過48小時的熱帶氣旋未進行統(tǒng)計，可能會出現(xiàn)模式模擬的熱帶氣旋個數(shù)多于觀測的現(xiàn)象。圖3.3b給出的是觀測與模擬的熱帶氣旋在不同月份的生成頻率分布，觀測的熱帶氣旋個數(shù)從1月至8月呈現(xiàn)增加的趨勢，而從9月至12月呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢。所有的方案基本都能再現(xiàn)與觀測相似的頻率分布，生成頻率分布曲線的峰值出現(xiàn)在8月份，但全部方案都在8月份對熱帶氣旋生成頻率有明顯的高估，而除KF方案外其
本文編號：3436965
【文章來源】：南京信息工程大學江蘇省
【文章頁數(shù)】：66 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
研究區(qū)域的選擇表2.1本研究中CWRF模式參數(shù)化方案的組合
南京信息工程大學學位論文16圖3.1不同積云對流參數(shù)化方案對熱帶氣旋的(a)近中心最大風速頻率分布圖,(b)ACE指數(shù)的年際變化圖(單位：104m2s-2),(c)PDI指數(shù)的年際變化圖(單位：105m3s-2)。圖3.2給出的是觀測與模擬熱帶氣旋各自的風壓關系，觀測的中心最小海平面氣壓與近中心最大風速呈現(xiàn)的是近似直線的關系，而CWRF模式在模擬過程中也較好地再現(xiàn)了這一關系。然而，幾乎所有的方案在給定中心最小海平面氣壓后模擬偏弱的熱帶氣旋時模擬的近中心最大風速都偏大，而隨著模擬的熱帶氣旋強度增強，模式模擬的近中心最大風速在給定中心最小海平面氣壓時逐漸接近觀測的數(shù)值直至最終小于觀測的最大風速值，這也是在近中心最大風速頻率分布圖(圖3.1a)中模式模擬的頻率相比觀測更集中于近中心最大風速值偏弱或適中區(qū)間的原因。從過往研究來看[14,84]，模式水平分辨
南京信息工程大學學位論文18圖3.2熱帶氣旋生命史中近中心最大風速與中心最小海平面氣壓的對應關系,其中(a)ECP,(b)KF,(c)BMJ,(d)Grell,(e)Tiedtke,(f)NSAS,(g)Donner,(h)Emanuel。紅色實心點是模式各積云對流方案模擬的風壓對應關系，黑色（藍色）實線是用最小二乘法線性擬合得到的觀測（模擬）風壓關系曲線。3.2對熱帶氣旋頻數(shù)模擬的影響圖3.3a給出的是觀測與模擬的熱帶氣旋生成頻數(shù)的時間序列，觀測的曲線大致呈現(xiàn)出的熱帶氣旋個數(shù)先減少后增加的趨勢，較為明顯的是1988年與1998年兩個谷值以及1994年與2004年兩個峰值，這在CWRF模式各積云對流方案模擬中也有體現(xiàn)�？偟膩砜�，模式各積云對流方案普遍在大多數(shù)年份中模擬的熱帶氣旋個數(shù)較觀測偏少，多數(shù)方案模擬的熱帶氣旋個數(shù)平均每年約在5~6個，但不同積云對流參數(shù)化方案模擬的差異較大。KF方案在大部分年份里均能模擬出超過10個熱帶氣旋，這在數(shù)值上與觀測最接近，而BMJ方案明顯模擬的熱帶氣旋個數(shù)偏少，在大部分年份內僅模擬出了4個左右。此外，在個別年份KF方案模擬的熱帶氣旋個數(shù)多于觀測，這可能與區(qū)域的選擇有關。由于試驗模擬區(qū)域的限制，本研究僅考慮了經過東亞近海區(qū)域的熱帶氣旋，且根據(jù)熱帶氣旋識別的方法選取熱帶氣旋在該區(qū)域內的生命史均超過2天以上，因此對經過東亞近海但在該區(qū)域內活動時間未超過48小時的熱帶氣旋未進行統(tǒng)計，可能會出現(xiàn)模式模擬的熱帶氣旋個數(shù)多于觀測的現(xiàn)象。圖3.3b給出的是觀測與模擬的熱帶氣旋在不同月份的生成頻率分布，觀測的熱帶氣旋個數(shù)從1月至8月呈現(xiàn)增加的趨勢，而從9月至12月呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢。所有的方案基本都能再現(xiàn)與觀測相似的頻率分布，生成頻率分布曲線的峰值出現(xiàn)在8月份，但全部方案都在8月份對熱帶氣旋生成頻率有明顯的高估，而除KF方案外其
本文編號：3436965
本文鏈接：http://sikaile.net/projectlw/qxxlw/3436965.html
