海洋飞沫对热带气旋边界层结构的影响.docx

海洋学报第３６卷第９期２０１４年９月Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．９Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１４ＡＣＴＡＯＣＥＡＮＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡ王平，陈葆德，曾智华．海洋飞沫对热带气旋边界层结构的影响［Ｊ］．海洋学报，２０１４，３６（９）：８４—９３，ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－４１９３．２０１４．０９．０１０ＷａｎｇＰｉｎｇ，ＣｈｅｎＢａｏｄｅ，ＺｅｎｇＺｈｉｈｕａ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｓｅａｓｐｒａｙｏｎｔｒｏｐｉｃａｌｃｙｃｌｏｎｅｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．ＡｃｔａＯｃｅａｎｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ），２０１４，３６（９）：８４—９３，ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－４１９３．２０１４．０９．０１０海洋飞沫对热带气旋边界层结构的影响王平１，２，陈葆德１，２，曾智华１（１．中国气象局上海台风研究所，上海２０００３０；２．中国气象局台风数值预报重点实验室，上海２０００３０）摘要：将海洋飞沫参数化引入到一个高分辨率、非静力中尺度ＷＲＦ模式中，对０９０８号热带气旋Ｍｏｒａｋｏｔ进行数值模拟，探讨了海洋飞沫对热带气旋Ｍｏｒａｋｏｔ边界层结构和强度的影响。模拟结果表明：采用新参数化后，对热带气旋Ｍｏｒａｋｏｔ的强度预报有改进，但对热带气旋移动路径改进不大；其次，通过对边界层过程的改进，使得眼墙区域的平均径向风速、切向风速、温度、相对湿度、垂直风速、热通量，降水等物理量均有增强，各物理量的贡献对热带气旋Ｍｏｒａｋｏｔ强度和结构变化的影响十分重要。关键词：海洋飞沫；热带气旋；Ｍｏｒａｋｏｔ；边界层；参数化方案中图分类号：Ｐ７３２．３文献标志码：Ａ文章编号：０２５３－４１９３（２０１４）０９－００８４－１０确指出飞沫是否会对热带气旋的强度产生影响，但模拟结果表明，加入飞沫的影响，模式模拟出的热带气旋发展演变过程更接近观测，海气温差与观测结果也更加一致。通过拟合分析ＨＥＸＯＳ（ｈｕｍｉｄｉｔｙｅｘ－ｃｈａｎｇｅｏｖｅｒｔｈｅｓｅａ）试验海气界面资料，Ａｎｄｒｅａｓ等［３—１１］给出了一种适合于较强风速情况的海洋飞沫通量参数化方法，该参数化方案为研究海洋飞沫在海气间热量和动量传输中的作用及其对海洋上风暴的影响提供了新途径。Ａｎｄｒｅａｓ和Ｅｍａｎｕｅｌ［６］重新考虑了飞沫液滴（ｓｐｒａｙｄｒｏｐｌｅｔ）的微物理过程，利用Ａｎ－ｄｒｅａｓ和ＤｅＣｏｓｍｏ［８］的参数化方法进行研究指出海洋飞沫的蒸发使热带气旋的最大潜在强度增强。Ｂａｏ等［１２］将ＦＫＨ参数化方案应用到一个海气耦合模式，对飓风个例Ｏｐａｌ进行模拟，发现如果只有一部分飞沫蒸发，蒸发所需的热量来自海洋，这部分蒸发会使引言热带气旋（简称ＴＣ）是一种强烈的高影响天气系统。开阔洋面上，热带气旋期间的强风使波浪和气泡破碎，在大气边界层低层产生大量的海洋飞沫。由于在强风条件下的海上观测存在很大的困难，因此在模式中采用参数化的方法来计算海洋飞沫对海气间通量交换的贡献。目前的数值预报模式中，海气或陆气间的通量的计算都是体现在行星边界层参数化中，都没考虑海洋飞沫的作用。１９８２年，Ａｎｔｈｅｓ［１］提出海洋飞沫的蒸发会导致大气下界面的冷却，进而提高海气界面的感热交换，使风暴强度增强。１９９４年，Ｆａｉｒａｌｌ等［２］最先提出了海洋飞沫通量的总体参数化方案（ＦＫＨ方案），他们把此参数化方案加入到模式中模拟热带气旋，虽然没有明１收稿日期：２０１４－０２－１２；修订日期：２０１４－０７－０８。基金项目：国家自然科学基金项目———气溶胶－云微物理－降水相互作用对登陆我国台风的影响；热带气旋强度变化的环境因子影响研究；近海热带气旋边界层过程对其结构和强度变化的影响；基于ＡＤＡＳ－ＷＲＦ的ＲＵＣ系统引进及本地化改进技术研究（ＧＹＨＹ２０１３０６０１４－２）。作者简介：王平（１９８６—），女，陕西省绥德县人，主要从事数值模拟研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｐ＠ｍａｉｌ．ｔｙｐｈｏｏｎ．ｇｏｖ．ｃｎ９期王平等：海洋飞沫对热带气旋边界层结构的影响８５飓风强度明显增强，而如果飞沫全部蒸发，则蒸发会从大气吸取热量，从而使大气边界层低层冷却，对飓风增强产生负面影响。Ｗａｎｇ等［１３］使用其高分辨率的热带气旋模式（ＴＣＭ３）进行理想实验，他们的结果表明飞沫蒸发使模拟热带气旋增强率减小而且对其最终强度影响也很小。黎伟标等［１４］在中尺度模式中引入海洋飞沫参数化方案，可使台风期间海气界面的潜热通量增加５０％，１０ｍ层风速最大值增加３０％，从而使模拟台风的强度明显增加，使模拟结果更趋于合理。综上所述，以上海洋飞沫对热带气旋影响的研究大都针对大西洋，关于西太平洋和南海热带气旋期间海洋飞沫对其演变的影响规律和机理，目前