海面风应力拖曳系数参数化方案对风暴潮数值模拟的影响-海洋预报.PDF

第28 卷 第3 期 海 洋 预 报 Vol.28 ，No.3 2011 年06 月 MARINE FORECASTS Jun.2011 海面风应力拖曳系数参数化方案对风暴潮数值模拟的影响 罗蒋梅 ,潘 静 ,杨支中1 2 3 （1. 南京信息工程大学应用气象学院，江苏南京210044; 2. 中国科学院大气物理研究所，北京100029; 3. 北京应用气象研究所，北京100029） 摘 要：为了比较不同的海面风应力拖曳系数参数化方案在风暴潮数值模拟中的效果，采用9 种不 同的风应力拖曳系数参数化方案对湛江附近海域15个热带气旋风暴潮进行数值模拟。模拟结果 表明，不同风应力拖曳系数参数化方案对热带气旋风暴潮增水最大值的数值模拟效果不完全相 同，在风暴潮数值模拟中要选择合适的风应力拖曳系数参数化方案；文中Smith（1980）、Yelland 和 Taylor （1998）风应力拖曳系数参数化方案增水最大值模拟的误差较小，这也说明两种参数化方案 在风暴潮数值模拟中外推到热带气旋高风速范围内是可行的。另外，数值模拟结果也表明，在选 择合适海面风应力参数化方案情况下，文中采用的风暴潮模式对强热带气旋增水的数值模拟效果 较好。 关键词：热带气旋；湛江近海；风暴潮; 数值模拟; 海面风应力拖曳系数; 参数化方案；影响 中图分类号：P456 文献标识码：A 文章编号：1003-0239 （2011 ）03-0015-05 很大，适用范围也完全相同，绝大多数公式目前 1 引言 还只适用于 25 m/s 以下的风速范围（Toba 和 风暴潮数值预报是指数值天气预报和风暴潮 Jones ，2001 ）。 数值计算组成统一整体，风暴潮数值预报精度很 不同的拖曳系数参数化方案直接影响风暴潮 大程度上取决于数值天气预报精度（冯士笮 ， 数值模拟和预报结果，本文拟采用几种常用的风 1982）。风应力是热带气旋风暴潮主要强迫力（尹 应力拖曳系数参数化方案，并将有些方案在热带 庆江，1985）。在风暴潮数值模拟和预报中，风应 气旋高风速范围下进行外推，对影响湛江的风暴 力常根据模拟和预报的海面风场二次律的经验公 潮进行了数值模拟，然后比较各参数化方案的应 式来计算： 用效果，对风暴潮数值模式的海面风应力拖曳系    τ -ρC V V （1） d | | 数参数化方案进行分析和研究。  式中， 为风应力，ρ为空气密度，C 为拖曳τ d  2 模式计算网格和风应力拖曳系数 V 系数， 为表面风速，常取10 m 高的风速。考虑 了阻尼系数随着风速的加大而有一定增大的观测 参数化方案 事实，常将表面风应力拖曳系数参数化成如下的 风暴潮模式采用二维深度平均流场模式，该 线性形式： 模式采用了广义坐标系下的流速逆变张量方程  -3 C a +b V ´10 （2 ）