台风暴雨的数值模拟与资料同化研究

【摘要】： 本文利用1°×1°的NCEP再分析资料,应用非静力中尺度模式WRF对0601号台风“珍珠”进行数值模拟,研究引发暴雨的成因以及螺旋雨带内部结构特征,并讨论了登陆后螺旋雨带断裂的原因。 分析表明:深厚的对流系统是台风在陆地上产生强烈降水的直接原因;螺旋带的密实结构是台风产生强降水的重要指标;冷空气的南下以及有利的地形条件对降水起了重要的增幅作用;中、低纬系统相互作用是暴雨和强对流天气发生发展的重要触发机制。进一步分析表明,登陆前台风中心的西南侧和东北侧的螺旋雨带近似对称分布,台风中的气旋式涡度、垂直运动、水平动量等都高度集中在螺旋雨带中。螺旋雨带的水汽主要来自850hPa以下,而且是来自外侧具有明显对流性不稳定的空气,它为螺旋雨带的发展提供了不稳定能量。螺旋雨带的外侧存在风速高达50m·s~(-1)左右的中尺度强风带,它的产生和外侧的空气向螺旋雨带流入时气压梯度力所起的加速作用有关。 导致螺旋雨带断裂可能有两个原因:(1)高、低层系统的变化;(2)地形的影响作用。一方面强迫抬升作用促使强的上升运动触发了对流形成暴雨,另一方面不稳定能量在迎风坡的聚集,以及潜热释放的作用可以使中、高层增温和高层辐散加强从而有利于地形垂直环流向上伸展和加强,形成正反馈,最终导致地形对降水的强烈增幅。 另外,本文还进行了GPS掩星折射率资料的同化试验,以考察该资料对台风预报的改进作用。结果发现,同化GPS掩星折射率资料后,对台风强度和路径的改善作用不大,但是对于暴雨区极值中心的降水量有明显的改进作用。从各物理量场的偏差图和均方差图可以看出,对各物理量的调整主要集中在对流层的下层。