WRF與CFD嵌套的局地臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、在我國(guó)每年都會(huì)遭受數(shù)十個(gè)臺(tái)風(fēng)的襲擊，由臺(tái)風(fēng)引起的暴雨、強(qiáng)風(fēng)以及海浪潮等對(duì)我國(guó)東南沿海地區(qū)（特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)）造成嚴(yán)重威脅。為了提高預(yù)防臺(tái)風(fēng)災(zāi)害能力，減小臺(tái)風(fēng)造成的損失，需要獲取近地面臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)信息，為臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)分析以及臺(tái)風(fēng)作用下建構(gòu)筑物抗風(fēng)設(shè)計(jì)等提供條件。由于臺(tái)風(fēng)路徑的不確定性和測(cè)試儀器的限制，實(shí)測(cè)獲得臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)往往是不現(xiàn)實(shí)的。最新一代中尺度天氣預(yù)報(bào)和數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)Weather Research and Forecast（WRF）代表了當(dāng)前

2、中尺度模式領(lǐng)域最新的科研成果，它包括了目前最全面的大氣物理過(guò)程和更為優(yōu)化的動(dòng)力框架，這使得 WRF的應(yīng)用前景將會(huì)更加廣闊。
　　本文采用WRF模式對(duì)歷史上登陸我國(guó)東南沿海地區(qū)的三個(gè)臺(tái)風(fēng)案例做了數(shù)值模擬，并利用WRF模擬獲得的數(shù)據(jù)為計(jì)算流體力學(xué)（CFD）模型提供初始條件，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同尺度模式之間的嵌套運(yùn)算，完成臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)精細(xì)化降尺度模擬，獲得考慮局部地形影響的臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)。
　　本文介紹了中尺度 WRF模式及其臺(tái)風(fēng)模擬的數(shù)值計(jì)算方

3、案；針對(duì)局地地形臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)模擬，結(jié)合CFD模型，提出了WRF和CFD嵌套的數(shù)值計(jì)算方案。采用WRF模式中的三種邊界層方案，即YSU方案、Mellor-Yamada-Janjic（MYJ）方案和MRF方案，和三種積云對(duì)流參數(shù)化方案，即Kain-Fritsch（KF）方案、Betts-Miller-Janjic（BMJ）方案和Grell-Devenyi（GD）方案的9種不同組合，對(duì)歷史上三個(gè)臺(tái)風(fēng)案例：0812號(hào)臺(tái)風(fēng)“鸚鵡”、0814號(hào)臺(tái)風(fēng)“黑

4、格比”和1003號(hào)臺(tái)風(fēng)“燦都”進(jìn)行數(shù)值模擬，分析各種方案下WRF對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑、強(qiáng)度、臺(tái)風(fēng)近中心處最大風(fēng)速、風(fēng)向等的模擬效果。并建立了深圳市塘朗山地區(qū)的CFD模型，提取 WRF模式對(duì)1003號(hào)臺(tái)風(fēng)“燦都”的高精度數(shù)值模擬結(jié)果，作為CFD模型的初始風(fēng)場(chǎng)條件，實(shí)現(xiàn) WRF模式與CFD方法之間的數(shù)據(jù)傳遞，完成嵌套運(yùn)算。對(duì)其模擬結(jié)果的分析表明，僅使用WRF模式不能精確模擬近地面臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)特征，而將 WRF模式與 CFD嵌套運(yùn)算，可以很好地模擬近地面臺(tái)